用于涡轮机的能调节的导向器,用于废气涡轮增压机的涡轮机和废气涡轮增压的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于涡轮机的能调节的导向器，所述导向器包括具有多个导向叶片(3)的支承环(2)，其中每个导向叶片(3)借助于导向叶片轴(5)能转动地支承在支承环(2)上，其中每个导向叶片轴(5)分配有调节杆(6)，所述调节杆以能接合到转动环(7)中的方式构成，其中转动环(7)为了容纳调节杆(6)具有凹部(8)，并且其中转动环(7)和支承环(2)同轴地设置。根据本发明，转动环(7)的第一区域(71)构成为用于轴向地和/或径向地支承转动环并且转动环(7)的第二区域(72)具有凹部(8)，其中第一区域(71)和第二区域(72)径向且轴向地彼此隔开地定位。
【专利说明】用于涡轮机的能调节的导向器，用于废气涡轮増压机的涡轮机和废气涡轮増压机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于涡轮机的能调节的导向器，根据权利要求9的用于废气涡轮增压机的涡轮机以及根据权利要求10的废气涡轮增压机。
【背景技术】
[0002]从专利文献EP I 227 221 BI中得知一种用于涡轮机的能调节的导向器。借助于能调节的导向器，涡轮的入流能够由从燃气轮机中排出的废气进行空气调节。此外，导向器具有多个能调节的导向叶片，所述导向叶片在废气引导部段中的轮室的上游，在废气引导部段中的喷嘴通道中定位，在所述轮室中能转动地容纳有涡轮。导向器具有带有多个导向叶片的支承环，其中在支承环上的导向叶片借助于导向叶片轴能转动地支承。原则上，导向叶片轴分配有调节杆，所述调节杆以能接合到转动环中的方式构成。为了容纳调节杆，转动环具有凹部。
[0003]转动环以环形盘的形式构成并且径向且轴向支撑地支承。轴向且径向的支撑借助于支承环进行。为了减少摩擦，转动环在其与支承环相对置地设置的支承面上具有凹部。因此，降低了在转动环和支承环之间的面接触以及因此产生的基于面摩擦的摩擦损耗。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，提出一种可调节的导向器，所述导向器的特征在于进一步降低摩擦损耗，所述进一步降低摩擦损耗能借助于简单的措施实现。此外，本发明的目的是提出一种涡轮机，所述涡轮机具有提高的运行安全性，以及一种具有明显改进的有效系数的废气涡轮增压机。
[0005]所述目的借助于根据权利要求1的特征的用于涡轮机的能调节的导向器，具有根据权利要求9的特征的涡轮机和具有权利要求10的特征的废气涡轮增压机。本发明的具有合乎目的的且不平常的改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
[0006]用于涡轮机的这样的能调节的导向器包括具有多个导向叶片的支承环，其中导向叶片借助于导向叶片轴能转动地支承在支承环上。与导向叶片轴分配有调节杆，所述调节杆以能接合到转动环中的方式构成，其中转动环为了容纳调节杆具有凹部。
[0007]根据本发明，转动环的第一区域构成为用于轴向地和/或径向地支承转动环，并且转动环的第二区域具有凹部，其中第一区域和第二区域径向且轴向地彼此隔开地定位。
[0008]由此，转动环构成为，使得其一方面能够将调节杆容纳在其凹部中，其中与第二区域隔开的、用于容纳调节杆的第一区域用于支承转动环。也就是说，转动环的仅一个区域，即转动环的第一区域用于支承所述转动环进而能够显著地减小可能的摩擦面，由此降低摩擦损耗。
[0009]由于第一区域和第二区域径向且轴向地隔开，能够构成基本上Z型承载件轮廓状的转动环。这样构成的转动环在厚度小的情况下也具有高的稳定性和弹性。同样，能够更准确地调节在转动环和承载环之间的径向间隙。除了改进的损耗性能以外，这另一方面降低转动环的夹紧倾向，使得明显提高能调节的导向器的高效能性。
[0010]在根据本发明的导向器的一个设计方案中，转动环构成为能借助于其第一区域径向地支承在支承环上。这意味着，不需要其他的、呈其他构件形式的、修正径向支承缝隙的措施，由此得到根据本发明的能调节的导向器的显著的成本降低。
[0011]在根据本发明的导向器的一个替选的设计方案中，转动环借助于其第一区域构成为能径向地支承在导向叶片轴上，其中在此除了所述成本降低的优点以外能得到重量降低，因为能制造具有显著降低的轴向伸展长度的支承环。在此，为了附加地得到摩擦损耗的进一步降低，因为在转动环和导向叶片轴之间的接触面由于圆柱形地构成的导向叶片轴降低为近似线接触部。另一明显的改进能借助于接触面的相同定向的运动实现，由此与通常的设计方案相比的相对速度变小。
[0012]在所述替选的设计方案中，有利地能够提出，为了将转动环支承在导向叶片轴上，导向叶片轴具有支承设备、例如呈支承套管的形式。因为支承套管的外壳面的表面加工能够非常简单地进行，在此存在低成本地制造支承套管的表面粗糙性的可能性，借助于其能够实现在转动环和支承套管之间的接触面的区域中的摩擦损耗的进一步降低。
[0013]在根据本发明的导向器的另一有利的设计方案中，为了固定径向支承机构设有槽。在转动环支承在支承环上的情况下，所述槽可设置在所述支承环中，或者在替选的设计方案中在转动环支承在导向叶片轴上的情况下，导向叶片轴具有槽或者支承套管具有所述槽。槽本身可低成本地例如借助于切削的方法引入。
[0014]在另一有利的设计方案中，转动环的支承机构借助于滚动轴承构成。借助于所述设计方案得到完全地消除可能的润滑剂部分也许能够经由能调节的导向器到达废气中的可能性，因为借助于例如呈球轴承、滚柱轴承或还有滚针轴承形式的滚动轴承能够实现封闭的轴承保持架。润滑剂本身仅残留在轴承保持架中并且不渗入能调节的导向器的例如能由废气流过的区域中。此外，滚动轴承相对于滑动轴承具有与改善的损耗性能相关联的改善的摩擦性能。
[0015]在另一设计方案中，在转动环中的凹部至少部分地具有连接片形式的壁，其中所述壁以沿轴向方向延伸的方式构成。借助于所述设计方案能够实现转动环的厚度的降低，因为借助于轴向延伸的壁能够进一步固定地引导容纳在凹部中的调节杆。如果转动环以仅非常小的厚度构成，那么在不具有所述壁的情况下可能存在调节杆不再可靠地在凹部中引导的可能性，这由此可能实现能调节的导向器的故障。这能够在通过降低转动环的厚度而实现的转动环的同时的重量降低的情况下借助于壁来避免。
[0016]在根据本发明的导向器的另一低成本的设计方案中，能够通过冲压制造转动环。作为制造方法的冲压是对于尤其薄的构件而言极其低成本的且简单的制造方法。有时，在冲压法制造的构件中带有所谓的冲压毛边。迄今为止，在特定的运行条件下能够出现转动环在其外直径上到包围转动环地构成的固定环的接触部，所述接触部在未正确地除去转动环的毛刺的情况下可能会导致卡住。然而，借助于根据本发明的能调节的导向器的转动环基于其构型消除了所述缺点，使得能够借助于低成本制造的转动环实现有效且无瑕疵的运行性能。
[0017]用于废气涡轮增压机的涡轮机，具有废气引导部段，所述废气引导部段具有能转动地容纳在废气引导部段的轮室中的涡轮，所述涡轮机在其废气引导部段中具有根据本发明的根据权利要求1至8中任一项所述的能调节的导向器，其中能调节的导向器的导向叶片定位在轮室上游的喷嘴通道中。所述涡轮机的优点是明显改进的可靠的运行性能，因为借助于根据本发明的能调节的导向器几乎排除涡轮的由于转动环卡住而造成的故障。
[0018]尤其，根据本发明的具有根据本发明的涡轮机的废气涡轮增压机的特征一方面在于由于降低摩擦损耗而实现的特别高的有效系数以及另一方面在于显著的运行安全性，由此尽可能地降低废气涡轮增压机的故障。这还造成尤其与设在车辆中的内燃机相关的废气排放的降低，因为构成废气涡轮增压机的可靠的运行特性进而能够实现在废气涡轮增压机和内燃机之间的优化的调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]其他的优点和符合目的的实施方案从其他的权利要求、【专利附图】
【附图说明】和附图中得到。附图示出:
[0020]图1示出根据现有技术的能调节的导向器的剖面；
[0021]图2示出根据图1的导向器的俯视图；
[0022]图3示出根据本发明的能调节的导向器的第一变型方案的剖面；
[0023]图4示出根据图3的能调节的导向器的局部的俯视图；
[0024]图5示出以另一替选的实施形式的具有转动环的根据图3的能调节的导向器的局部的俯视图；
[0025]图6示出根据图5的转动环的局部的展开；
[0026]图7示出根据本发明的能调节的导向器的第二变型方案的剖面；
[0027]图8示出根据图7的能调节的导向器的局部的俯视图；
[0028]图9示出根据本发明的能调节的导向器的第三变型方案的剖面；
[0029]图10示出根据本发明的能调节的导向器的第四变型方案的剖面；
[0030]图11示出根据图10的能调节的导向器的局部的俯视图；
[0031]图12示出根据本发明的能调节的导向器的第五变型方案的剖面；
[0032]图13示出根据本发明的能调节的导向器的第六变型方案的剖面；以及
[0033]图14示出根据图13的能调节的导向器的局部的俯视图。
【具体实施方式】
[0034]设有在未详细示出的内燃机的未详细示出的排气装置中的废气涡轮增压机的未详细示出的能穿流的废气引导部段，其中所述内燃机是汽油机或柴油机。废气涡轮增压机还具有未详细示出的能穿流的新鲜空气引导部段和未详细示出的支承件部段，所述支承件部段设置在内燃机的未详细示出的进气通道中。
[0035]废气涡轮增压机具有未详细示出的涡轮盘，所述涡轮盘包括未详细示出的用于吸入且压缩燃烧用空气的压缩机叶轮、未详细示出的用于废气的膨胀的涡轮以及未详细示出的将压缩机叶轮与涡轮抗扭地连接的具有旋转轴的轴。所述轴能转动地支承在废气涡轮增压机的支承件部段中，所述支承件部段定位在空气引导部段和废气引导部段之间。
[0036]为了使废气流入到废气引导部段中，未详细示出的进入通道构成在废气引导部段中。进入通道用于废气的空气调节，所述废气在内燃机运行时使涡轮处于旋转运动。借助于轴使压缩机叶轮同样处于旋转中，使得所述压缩机叶轮将燃烧用空气吸入并且压缩。
[0037]在进入通道的下游在废气引导部段中设有未详细示出的螺旋通道，所述螺旋通道用于提供旋转对称的流体。此外，螺旋通道作为连接通道构成在进入通道和未详细示出的、定位在螺旋通道上游的喷嘴通道之间。在喷嘴通道的下游设有在废气引导部段中的未详细示出的轮室，在所述轮室中能转动地容纳有涡轮。在轮室的上游，废气引导部段具有未详细示出的排出通道以使废气从废气引导部段中漏出。
[0038]为了能够实现在内燃机的低转速和低负载下还有在内燃机的高转速和高负载下的尽可能大的废气涡轮增压机有效系数，能够借助于设置在废气引导部段中的能调节地构成的导向器I调节废气。
[0039]在图1中示出根据现有技术的导向器I。导向器I以能将涡轮环形地包围的方式构成并且具有用于容纳导向叶片3的支承环2，所述导向叶片设为用于流体调节。导向叶片3能转动地支承在支承环2上。
[0040]支承环2定位在废气引导部段中，使得导向叶片3设置在喷嘴通道中。与支承环2相对置定位有轮廓套筒4，所述轮廓套筒构成为用于流体调节并且用于简化导向器I的安装。
[0041]为了能转动地将支承导向叶片3支承在支承环2上，为每个导向叶片3设置导向叶片轴5，所述导向叶片轴与导向叶片抗扭地连接并且所述导向叶片轴以能转动支承的方式容纳在支承环2上。为了转动导向叶片轴5进而导向叶片3，导向叶片轴5在其背离导向叶片3设置的端部上具有调节杆6，所述调节杆与导向叶片轴5同样抗扭地连接。
[0042]导向叶片3的转动运动能借助于转动环7发动，所述转动环与支承环2同轴地定位在能调节的导向器I中。转动环7具有凹部8，调节杆6能接合地构成到所述凹部中，其中为了接合到相应的凹部中理想地设有调节杆6的背离导向叶片轴5地构成的端部。
[0043]为了固定转动环7，根据现有技术的能调节的导向器I具有支撑环9，所述支撑环构成为转动环7的轴向支承机构。转动环7的另一轴向固定部以夹紧环10的形式构造，其中支撑环9和夹紧环10定位并且构成为，使得转动环7能转动地定位在支撑环9和夹紧环10之间。径向的支承机构借助于夹紧环10构成在转动环7的内直径上。
[0044]为了一方面减少构件并且另一方面减小摩擦面，根据本发明的导向器I的转动环7构成为在相应的导向叶片轴5的构成在相应的导向叶片3和调节杆6之间的区域中直接或间接地包围导向叶片轴5，其中所述调节杆配属于所述导向叶片3，其中同步地构成在转动环7的凹部8中的相应的调节杆6的容纳部。换言之，转动环7具有类似Z型承载件断面或钩状断面的二维断面。换言之，转动环7具有第一区域71，所述第一区域还用第一环71表示；具有第二区域72，所述第二区域还用第二环表示；并且具有第三区域73，所述第三区域还用第三环73表示，进而转动环7借助于第一环71、第二环72和第三环73构成。
[0045]第一环71与同轴地然而彼此径向且轴向错开地定位的第二环72借助于第三环73连接。第三环73在一定程度上能够视为用于跨接第一环71和第二环72的轴向错位的桥式构件。所述第三环在第一环71的外环周上固定地与第一环71连接以及在第二环72的内环周上固定地与第二环72连接。
[0046]所述断面不必强制性地在完整的环周上构成，而是在转动环7的环周上至少部段式地构成，使得部段式地存在第一环71和/或第二环72和/或第三环73的环部段。也能够以简单的方式和方法引入所谓的卷边，用于在冲压到转动环7中进而三个环第一环71和/或第二环72和/或第三环73中的至少一个中的优选的制造方法中减少在转动环7和支承环2之间的摩擦损耗。
[0047]在第一变型方案中，定位根据本发明的根据图3的导向器I的转动环7。转动环7借助于第一环71以不仅径向而且轴向地支撑的方式构成在支承环2上。为此，支承环2在朝向调节杆6定位的区域中具有台阶部11。根据图4，在第二环72中构成有用于容纳调节杆6的凹部8，使得转动环7的第二环72以支撑在调节杆上的方式定位。由此，第二环72在所述实施例中部段式地环形地构成。
[0048]在一个未示出的实施例中，为了固定地引导转动环7设有在支承环2上的槽12，以容纳第一环71的朝向支承环2定位的内面的容纳部。图5和图6示出转动环7的替选的实施例的不同的视图。凹部8具有至少部分地连接片状的壁14，其中壁14以沿轴向方向伸展的方式构成。所述壁14能够实现减少转动环7的厚度D，因为借助于壁14，当转动环7的厚度小时也能够使所述转动环支撑在调节杆6上进而在转动环7的厚度D小时调节杆6也以能移动的方式构成。
[0049]根据本发明的能调节的导向器I的第二变型方案根据图7或图8构成。构成支撑环盘15，其中所述支撑环盘15具有外直径AD，所述外直径对应于转动环7的内直径ID。由此，转动环7以包围支撑环盘15的方式构成。支撑环盘15和转动环7同轴地定位，其中转动环7借助于其内面13在支撑环盘15的外面16上以径向支承机构的形式支撑地构成。支撑环盘15借助于适合的固定机构例如螺栓抗扭地容纳在支承环2上。
[0050]在第三变型方案中，根据本发明的能调节的导向器I根据图9构成。转动环7在此同样、如在第二变型方案的实施例中所示出的借助于支撑环盘15径向地支承，然而在第三变型方案中支撑环盘15具有相对于第二变型方案较小的外直径AD，相反地转动环7，因为在支撑环盘15上支承，具有较小的内直径ID。在此变型方案中，支撑环盘15借助于适合的固定机构固定在支承环2上。
[0051]根据图10或图11的第四变型方案的实施例具有借助于呈球轴承形式的滚动轴承17支承在支承环2上的转动环7。为了导向叶片轴5的更好的能移动性，转动环7在导向叶片轴5的区域中具有开口 18，所述开口以轴向完全穿过转动环7的方式构成。
[0052]在根据图12的第五变型方案中的一个实施例中，根据本发明的能调节的导向器I具有借助于槽12径向地且轴向地支承的转动环7，其中槽12构成在导向叶片轴5中。
[0053]在图13或图14的第六变型方案中，导向叶片轴5以具有支承套管19的方式构成，其中支承套管19固定地与导向叶片轴5连接。支承套管19为了径向且轴向地固定支承而具有在其外壳面20上的槽12，使得转动环7借助于其内面13固定地容纳在槽12中。
[0054]理想地，转动环7借助于低成本的冲压法制造。
【权利要求】
1.一种用于涡轮机的能调节的导向器，所述导向器包括具有多个导向叶片(3)的支承环(2)，其中所述导向叶片(3)借助于导向叶片轴(5)能转动地支承在所述支承环(2)上，其中所述导向叶片轴(5)分配有调节杆(6)，所述调节杆以能接合到转动环(7)中的方式构成，其中所述转动环(7)为了容纳所述调节杆(6)具有凹部(8)， 其特征在于， 所述转动环(7)的第一区域(71)构成为用于轴向的和/或径向地支承所述转动环，并且所述转动环(7)的第二区域(72)具有凹部(8)，其中所述第一区域(71)和所述第二区域(72)径向且轴向地彼此隔开地定位，并且其中所述转动环(7) —件式地构成。
2.根据权利要求1所述的能调节的导向器， 其特征在于， 所述转动环(7)构成为能借助于其第一区域(71)径向地支承在所述支承环(2)上。
3.根据权利要求1所述的能调节的导向器， 其特征在于， 所述转动环(7)构成为能借助于其第一区域(71)径向地支承在所述导向叶片轴(5)上。
4.根据权利要求3所述的能调节的导向器， 其特征在于， 为了将所述转动环(7)支承在所述导向叶片轴(5)上，所述导向叶片轴(5)具有支承设备(19) ο
5.根据权利要求2至4中任一项所述的能调节的导向器， 其特征在于， 为了径向和/或轴向支承所述转动环(7)设有槽(12)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的能调节的导向器， 其特征在于， 所述转动环(7)的支承机构借助于滚动轴承(17)构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的能调节的导向器， 其特征在于， 在所述转动环(7)中的所述凹部(8)至少部分地具有连接片形式的壁(14)，其中所述壁(14)沿轴向方向延伸地构成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的能调节的导向器， 其特征在于， 所述转动环(7)能通过冲压制造。
9.一种用于废气涡轮增压机的涡轮机，所述涡轮机具有废气引导部段，所述废气引导部段具有能转动地容纳在所述废气引导部段的轮室中的涡轮， 其特征在于， 所述废气引导部段具有根据权利要求1至8中任一项所述的能调节的导向器(I)，其中所述能调节的导向器(I)的所述导向叶片(3)定位在所述轮室上游的喷嘴通道中。
10.一种具有根据权利要求9所述的涡轮机的废气涡轮增压机。
【文档编号】F01D17/16GK104508255SQ201380039654
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】洛伦茨·耶尼克 申请人:Ihi供应系统国际有限责任公司