《具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器.pdf（15页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN101978136A43申请公布日20110216CN101978136ACN101978136A21申请号200980109506322申请日20090312102008014678120080318DEF01D17/16200601F02C6/12200601F02B37/2420060171申请人欧陆汽车有限责任公司地址德国汉诺威72发明人R贝宁D弗兰肯斯泰恩H费特M希勒74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人李永波梁冰54发明名称具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器57摘要本发明涉及一种具有可变涡轮几何形状12的涡轮增压器10，涡轮增压器包括至少一个。
2、或多个滚动体元件32，该滚动体元件分别设置在可变涡轮几何形状的一个相配设的固定元件44上。可变涡轮几何形状的一个调节装置36可以在相应的滚动体元件上滚动或滚转。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010091786PCT申请的申请数据PCT/EP2009/0529352009031287PCT申请的公布数据WO2009/115451DE2009092451INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图6页CN101978141A1/2页21具有可变涡轮几何形状12的涡轮增压器10，其中涡轮增压器具有至少一个或多个滚动体元件32，该滚动体元件设置在。
3、可变涡轮几何形状12的一个相配设的固定元件44上，其中可变涡轮几何形状12的一个调节装置36可以在相应的滚动体元件32上滚动或滚转。2按照权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，滚动体元件32可转动地设置在相配设的固定元件44的杆体54上，其中调节装置36，例如以调节环元件的形式，可以在滚动体元件32的外侧面38上滚动或滚转。3按照权利要求1或2中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，这个固定元件44或这些固定元件44将可变涡轮几何形状12固定在涡轮增压器壳体上，例如固定在涡轮增压器10的轴承壳体20上。4按照权利要求1至3中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，可变涡轮几何形状12包括例。
4、如两个叶片支承环26，28、相应的滚动体元件32和可选地一个相应的间隔元件34，在所述叶片支承环之间各设置一个间隔块30，所述相配设的滚动体元件32被容纳在所述间隔元件中，其中，这些部件各具有一个开口48，相应的固定元件44可以被引导穿过该开口，以便将这些部件在端部上固定到涡轮增压器10的壳体20上。5按照权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，间隔元件34具有承座74，在承座中部分地容纳滚动体元件32，间隔元件34和/或滚动体元件32可选择地具有凸肩62，60，其中调节装置36例如可以设置在间隔元件34和滚动体元件32的两个凸肩62，60之间。6按照权利要求4至5中的至少一项所述的涡轮增压器。
5、，其特征在于，固定元件44的杆体54例如在第一叶片支承环26，第二叶片支承环28，间隔块30，间隔元件34和/或滚动体元件32的开口48的区域中构造得较细或较窄。7按照权利要求4至6中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，固定元件44的杆体54在第一叶片支承环26的开口48，第二叶片支承环28，间隔块30和/或间隔元件34的开口48的区域中具有凸起56，以便调准相应的部件。8按照权利要求1至7中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，固定元件44的杆体54在它的端部上具有螺纹段50，用于将固定元件44与涡轮增压器壳体20相拧接。9按照权利要求1至8中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，间。
6、隔元件34设置在涡轮增压器壳体20的一个凸肩58上。10按照权利要求1至9中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，固定元件44的杆体54例如具有一个或两个支撑面72，用于可转动地设置滚动体元件32。11按照权利要求1至10中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，固定元件44例如是具有螺钉头的螺钉46或是具有螺母68的销式螺钉66。12按照权利要求1至11中的至少一项所述的涡轮增压器，其特征在于，固定元件44具有一种耐高温的材料或材料组合或者由是该耐高温的材料或材料组合制造的，例如NIMONIC80，90，100，110，螺钉材料249/52，49/80。13按照权利要求1至12中的至少一项。
7、所述的涡轮增压器，其特征在于，滚动体元件例权利要求书CN101978136ACN101978141A2/2页3如是车削件或烧结件，其例如由一种耐高温的材料或材料组合制成。权利要求书CN101978136ACN101978141A1/6页4具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器0001本发明涉及一种例如用于汽车的具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器和涡轮几何形状在涡轮增压器壳体内的固定。0002在目前为此由现有技术已知的涡轮增压器中，通过将一部分废气质量流经废气门围绕涡轮引导来调节涡轮的功率。但是在此情况下仅仅利用了一部分废气质量流。0003此外，为了能够基本上利用全部的废气质量流，还已知具有。
8、可调节的涡轮几何形状VTG的涡轮增压器。在此情况下，围绕涡轮叶轮布置可运动的导向叶片，它们可以通过调节环调节，以便合适地改变为了的流动横截面。涡轮横截面与发动机的相应的行驶状态进行相应的匹配可以减小消耗和排放。在螺旋壳体和涡轮叶轮之间的可转动地支承的导向叶片此时改变涡轮的动压头特性并由此改变涡轮的功率。这使得可以利用全部的废气能并且可以针对每个运行点最佳地调整涡轮的流动横截面。0004这种具有导流栅中的旋转叶片的可变涡轮几何形状的调节系统一般由一个在滚动体上运动的调节环构成。叶片杠杆接合到调节环中，这些叶片杠杆使叶片偏转。在现有技术中，用于支承调节环的形式繁多。其中获得市场承认的有三种主要变型。
9、。第一变型形成调节环在叶片支承环上的纯粹的滑动支承。在摩擦学上，这种变型的调整非常困难。由此一般需要昂贵的材料和大的部件。第二变型涉及调节环在滚动体上的支承，滚动体又支承在作为轴的销子上。在此处，只规定在销子和滚动体之间存在滑动。因此滑动行程明显小于先前所述的调节环的支承情况。摩擦学的调整较简单并且部件较小。第三变型涉及一种利用滚动体的纯粹的滚动支承，滚动体被定位在一个保持架笼中并且在可以是调节环的外环的内部和在叶片支承环上滚动。0005相应地，本发明的任务是提供一种具有用于可变涡轮几何形状的被简化的固定结构的涡轮增压器。0006该任务通过具有权利要求1的特征的涡轮增压器解决。0007相应地，。
10、按照本发明提供一种具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器，其中涡轮增压器具有至少一个或多个滚动体元件，该滚动体元件分别设置在可变涡轮几何形状的一个相配设的固定元件上，其中可变涡轮几何形状的一个调节装置可以在相应的滚动体元件滚动或滚转。0008涡轮增压器在此情况下具有优点，通过在可变涡轮几何形状的固定元件上设置相应的滚动体元件可以降低制造成本。此外也可以简化装配。这在于滚动体元件不必额外地固定在一个附加的单独的销子上，而是可以直接地设置在可变涡轮几何形状的一个固定元件上。在此情况下，可以设置至少一个这样的滚动体元件或者任意数量的滚动体元件，它们如此地各布置在一个相配设的固定元件，使得调节装置，例如调节。
11、环元件，可以在相应的滚动体元件上滚转或滚动。0009本发明的有利的实施例和扩展方案由从属权利要求和参照附图的说明给出。0010在一个按照本发明的实施形式中，滚动体元件可旋转地布置在相配设的固定元件的杆体上。滚动体元件此时是这样构造和布置的，使得调节装置，例如形式为调节环元件，可以在滚动体元件上滚动或滚转，例如在滚动体元件的外侧面上滚动或滚转。这具有优点说明书CN101978136ACN101978141A2/6页5是不必设置任何在其上可以旋转地布置滚动体元件的额外的销子，而是可以利用这个用于可变涡轮几何形状的固定元件。0011在另一个按照本发明的实施形式中，可变涡轮几何形状例如具有两个叶片支承。
12、环，包括一个布置它们之间的间隔块。此外，可变涡轮几何形状具有相应的滚动体元件和可选择地一个间隔元件，在该间隔元件中容纳该相配设的滚动体元件。间隔元件的承座此时被设计成容纳滚动体元件的一部分，其中保证调节装置在滚动体元件上的滚转或滚动。间隔元件具有优点，即通过它，一方面可以调整叶片支承环与涡轮增压器壳体之间的间距，另一方面可以容纳滚动体元件。0012在另一个按照本发明的实施形式中，固定元件的杆体例如在第一叶片支承环，第二叶片支承环，间隔块，间隔元件和/或滚动体元件的开口的区域中构造得较细或较窄。杆体的直径或直径分布此时例如可以如此选择，使得杆体中出现的应力尽可能均匀地分布。此外，杆体的直径或直径。
13、分布例如可以如此选择，使得当例如部件，如叶片支承环和它们的间隔块由于受到高温废气质量流非常强烈的加热时，基本上阻止或至少减少剪切应力的产生。0013按照另一个按照本发明的实施形式，固定元件的杆体在第一叶片支承环，第二叶片支承环，间隔块和/或间隔元件的开口的区域中例如具有用于调准相应部件的部段，例如凸起或类似物。0014本发明以下对照在附图的示意图中给出的实施例进行详细描述。附图中所示0015图1是按照本发明的第一实施形式的具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器的截面图，0016图2是按照图1的可变涡轮几何形状VTG的固定结构的局部放大图；0017图3是涡轮增压器的轴承壳体和按照图1和2的可变涡。
14、轮几何形状的固定结构的一部分的透视图；0018图4是按照本发明的第二实施形式的具有可变涡轮几何形状VTG的涡轮增压器的截面图，0019图5是按照图4的可变涡轮几何形状的固定结构的局部放大图；和0020图6是涡轮增压器的轴承壳体和按照图4和5的可变涡轮几何形状的固定结构的一部分的透视图。0021只要没有另行说明，在全部附图中，相同的或功能相同的元件和装置采用相同的附图标记。0022在图1中首先示出了按照本发明的第一实施形式的、具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器10的一个截面图。其中示出了涡轮增压器10的轴14，轴上设置有涡轮叶轮16和压缩机叶轮18。轴14此时支承在轴承壳体20中，该轴承壳体在一侧。
15、上与其中布置涡轮叶轮16的涡轮壳体22连接。为了调整或改变涡轮的流动横截面，设有一个可变涡轮几何形状VTG12的装置，它具有可运动或可转动的导向叶片24。0023如图1中所示，可变涡轮几何形状12的装置例如具有第一和第二叶片支承环26，28，在它们之间设置可运动的或可转动的导向叶片24。此外，在两个叶片支承环26，28之间设有间隔衬套30，以便调整两个叶片支承环26，28之间的间距。接着第一叶片支承环26，28设置滚动体元件32，它被部分地容纳在间隔元件34里面。此外设有调节环元件36，它例说明书CN101978136ACN101978141A3/6页6如可以在滚动体元件32的外侧面38上滚动。
16、。导向叶片24配有杠杆元件装置40，该杠杆元件装置例如对于每个导向叶片24具有一个杠杆元件，后者与调节环元件36耦联。0024通过转动调节环元件36，由此可以使被耦联的杠杆元件装置40运动并且可以使导向叶片24相应地运动或转动，以便适当地调整涡轮的流动横截面。导向叶片24为此被设置在流动壳体42和涡轮之间，如图1中所示。0025按照本发明的第一实施形式，可变涡轮几何形状VTG12的装置的部件，也就是说，例如两个叶片支承环26，28，设置在它们之间的间隔衬套30，滚动体元件32和间隔元件34被用固定元件44固定在涡轮增压器壳体上。更确切地说，这些部件通过固定元件44例如被牢固地拧接在轴承壳体20。
17、上。作为固定元件44，按照第一实施形式，使用螺钉46或固定螺钉，如图1中所示。0026与现有技术相反，如前所述，滚动体或在此处的滚动体元件32不是分开地支承在一个分开的单独的销子上，而是支承在可变涡轮几何形状12的装置的固定元件44，即在此处的固定螺钉46上。在此情况下，两个叶片支承环26，28，间隔衬套30，滚动体元件32和间隔元件34具有相应的开口48，固定元件44在随后与轴承壳体20例如固定拧接之前被引导穿过这些开口。固定元件44为此在其末端上具有相应的螺纹段50，固定元件通过该螺纹段拧入到轴承壳体20中的相配设的孔52中。0027此外，固定元件44的杆体54例如可以在两个叶片支承环26。
18、，28和间隔衬套30的区域中分别设计得比其开口48更窄细。由此例如可以避免或者至少减小剪切应力，当例如叶片支承环26，28和其之间设置的间隔衬套30在高温废气流作用下较强烈地膨胀时可以形成这种剪切应力。在第一和/或第二叶片支承环26，28和间隔衬套30的区域中，固定元件44可以选择地在其杆体54上各具有一个凸起56，例如一个环绕的凸起，以便校准叶片支承环26，28和间隔衬套30。0028例如可以这样地设计固定元件44的杆体54，使得应力能够尽可能均匀地在杆体54上分布。但是原则上本发明不局限于螺钉杆体54的前述实施形式。例如可以任意设计杆体54的形状和尺寸，只要滚动体元件32可以设置在其上面并。
19、且为了固定可变涡轮几何形状12的装置可以插入螺钉46。这适用于本发明的全部实施形式，尤其是也适用于以下描述的具有螺母的销式螺钉螺柱。0029滚动体元件32例如设计成使其可以围绕固定元件44或螺钉46的杆体54转动。相反，其它部件，也就是说，两个叶片支承环26，28，间隔衬套30和间隔元件34，是固定的或者说基本上不围绕固定元件44转动。在滚动体元件32的外侧面38上设置调节环元件36。调节环元件36在此情况下可以在滚动体元件32滚动，其中滚动体元件32，如前所述，例如可以围绕固定元件44的杆体54转动。0030在图2中示出了按照图1的可变涡轮几何形状VTG的固定的一个局部放大图。如前所述，固定。
20、元件44例如是固定螺钉46。固定螺钉通过其螺钉头顶靠在第二叶片支承环28上并且将这些部件相对于轴承壳体20张紧。0031在本情况下，如在图1和2中所示，间隔元件34顶靠在轴承壳体20的凸肩58上。螺钉杆体54的直径在间隔元件34的开口48的区域中例如设计得较小。但是原则上杆体54也可以顶靠在开口48上，至少在其一个部段上，以便对间隔元件34附加地对中。此外，滚动体元件32和/或间隔元件34可以选择地具有凸肩60，62。如图2中所示，调节环元说明书CN101978136ACN101978141A4/6页7件36此时设置在两个凸肩60，62之间。这样，例如可以阻止调节环元件36进行沿轴向的不希望的。
21、移动。0032此外，在图3中示出了轴承壳体20以及固定元件44，滚动体元件32，间隔元件34和调节环元件36的一个局部的透视图。出于清楚起见，没有示出两个叶片支承环，间隔衬套和导向叶片，以及杠杆元件装置等。0033如图3中所示，调节环元件36可以在滚动体元件32的外侧面38上滚动。滚动体元件32此时可以围绕固定元件44的杆体54转动。为了调整或转动导向叶片24，调节环元件36例如具有相应的凹部64。调节环元件36在此情况下可以通过一个相应的凹部64容纳杠杆元件装置40的一个相应的杠杆元件。如果通过相配设的执行元件没有示出操纵或转动调节环元件36，那么此时它也使杠杆元件一起转动并且由此使连接的导。
22、向叶片24转动。这样可以将导向叶片24转动到一个希望的位置上，以便调整出预先确定的涡轮的流动横截面。0034在图4，5和6中示出了具有可变涡轮几何形状VTG12的装置的涡轮增压器10的按照本发明的第二实施形式。第二实施形式与第一实施形式的区别基本上在于，固定元件44由具有在外部末端上的螺母68的销式螺钉66构成，而按照第一实施形式的固定元件44由具有螺钉头的螺钉46构成。前面针对第一实施形式所做的描述相应地也基本上适用于第二实施形式并且反之亦然。0035图4中示出了按照本发明的第二实施形式的、具有可变涡轮几何形状的装置12的涡轮增压器10的一个截面图。在此情况下，如在第一实施形式中那样，设有一。
23、个可变涡轮几何形状，它例如具有第一和第二叶片支承环26，28，在它们之间设置可运动的或可转动的导向叶片24。0036在两个叶片支承环26，28之间可以设置间隔衬套30，通过它调整两个叶片支承环26，28之间的间距。此外，设置有杠杆元件装置40，通过它可以使导向叶片24运动或转动。此外设有滚动体元件32，它例如部分地容纳在间隔元件34中。在间隔元件34和滚动体元件32之间可以设置调节环元件36，用于调节或转动导向叶片24，从而可以调整各个希望的涡轮横截面。滚动体元件32和间隔元件34为此可以分别具有一个凸肩或凸起60，62，在它们之间设置调节环元件36。0037与第一实施形式不同，可变涡轮几何形。
24、状12的部件，如例如两个叶片支承环26，28，间隔衬套30，滚动体元件32和间隔元件34，通过具有螺母68的销式螺钉螺栓66形式的固定元件44固定或拧接在轴承壳体20上。0038销式螺钉66为此在其端部上具有螺纹段50，由此可以使其旋拧到轴承壳体20中的相配设的钻孔52中。销式螺钉66在另一个端部上也具有螺纹段50，其上固定有螺母68，用于将可变涡轮几何形状12的部件固定在轴承壳体20上。销式螺钉或销子元件66在此情况下，如第一实施形式的螺钉56那样，例如在两个叶片支承环26，28和间隔衬套30的区域中设计得比其开口48要较窄细。这样，当这些部件在热的废气流作用下强烈膨胀时，例如可以避免或至少。
25、减小剪切应力。0039此外，在第一和/或第二叶片支承环26，28和间隔衬套30的区域中，销式螺钉66可以在其杆体54上例如各具有一个凸起56，以便调准叶片支承环26，28和间隔衬套30。备选地，也可以延长销式螺钉66的外部部段70取代凸起56A，如图4中所示。外部部段70的说明书CN101978136ACN101978141A5/6页8一部分配有螺纹，用于拧接螺母68，而另一个部分例如没有螺纹并且凸入到叶片支承环28的开口48中，用于使叶片支承环对中。原则上也可以不这样设计而简单地延长该螺纹段并且凸入到叶片支承环28的开口48中。0040图5中示出了按照图4的可变涡轮几何形状VTG的固定的一个。
26、局部放大图。滚动体元件32例如设计成使其可以围绕固定元件44转动。相反，其它部件，也就是说，两个叶片支承环26，28，间隔衬套30和间隔元件34，是固定的或基本上不围绕销式螺钉66的杆体54转动。在滚动体元件32的外侧面38上布置调节环元件36。调节环元件36此时可以在滚动体元件32上滚动或滚转，其中滚动体元件32，如前所述，例如可以围绕销式螺钉66的杆体54转动。0041此外，图6示出了轴承壳体20，以及固定元件44，滚动体元件32，间隔元件34和调节环元件36的一个局部的透视图。如果使调节环元件36转动，以便转动导向叶片24，那么在此它可以在滚动体元件32的外侧面38上滚转或滚动。滚动体元。
27、件32此时例如可以设计成可围绕销式螺钉66的杆体54转动。如图5中所示，销式螺钉66的杆体54例如具有两个用于滚动轴承元件32的支撑面72，以便可以转动滚动轴承元件32。0042为了将可变涡轮几何形状的装置12的导向叶片24转动到一个预先确定的位置上，以合适地调整涡轮的流动横截面，调节环元件36例如具有相应的凹部64。调节环元件36此时可以通过一个相应的凹部64容纳杠杆元件装置40的一个相应的杠杆元件。如前所述，如果使调节环元件36转动，那么它就相应地带动相应的杠杆元件运动并且相配设的导向叶片24与它一起运动。在此情况下通过合适的致动机构没有示出使调节环元件36转动。0043如在第一实施形式中。
28、那样，在第二实施形式中间隔元件34也具有用于滚动体元件32的相应的承座74。在此情况下，例如释放开滚动体元件32的一个区域，调节环元件36可以在该区域上滚转或滚动。0044由于滚动体元件32不再是在一个分开的销子上运动，而是在可变涡轮几何形状VTG的装置12的固定元件44上运动，由此可以减小制造成本。在此情况下同时可以至少实现相同的功能性能。0045此外，这种情况可以由此得到支持，即依据运行温度用于螺纹连接的材料或材料组合可以与制成销子66的材料或材料组合相比较或相类似，所述销子66形成例如按照本发明的第二实施形式的轴。0046作为用于固定元件44，也就是说，固定螺钉或销式螺钉的材料，例如可以。
29、使用NIMONIC尼莫尼克镍铬系耐热合金80，90，100，110等等以及其它耐高温的螺钉材料，例如24952，14980等等，用于仅仅列举耐高温材料的几个其它的示例。0047滚动体元件32例如可以是由相应耐热的金属或金属合金制成的车削件或者也可以是烧结部件等等。此外，滚动体元件32也可以由一种材料组合制成，该材料组合一方面是相应耐热的，另一方面允许滚动体元件32在固定元件44上转动和允许调节环元件36滚转或滚动。0048虽然在上面依据优选的实施例描述了本发明，但是本发明不局限于这些实施例，而是可以以多种方式和方法修改。前述实施形式在此情况下可以相互组合，尤其是其各个特征可以相互组合。说明书C。
30、N101978136ACN101978141A6/6页90049本发明尤其不限于元件26，28，30，32，34，36如其在图16所示那样的组合和配置或构造。关键的是，滚动体元件32不是设置在一个分开的销子上而是设置在一个用于可变涡轮几何形状结构12的固定元件44上，其中例如一个调节装置，如调节环元件36，可以在滚动体元件32上滚转或滚动。在此情况下，例如可以取代间隔元件34或者除了该间隔元件还附加地为第一叶片支承环26配设一个用于滚动体元件32的承座。间隔元件34例如可以仅仅设置用于调整滚动体元件32和可变涡轮几何形状的其它部件26，28，30与轴承壳体20之间的间距。此外，本发明可以应用于。
31、可变涡轮几何形状的许多设计结构中。本发明不局限于由两个叶片支承环26，28以及它们之间的间隔衬套30和导向叶片构成的设计结构，其中导向叶片通过调节环元件36和与此连接的杠杆元件装置40进行操纵。说明书CN101978136ACN101978141A1/6页10图1说明书附图CN101978136ACN101978141A2/6页11图2说明书附图CN101978136ACN101978141A3/6页12图3说明书附图CN101978136ACN101978141A4/6页13图4说明书附图CN101978136ACN101978141A5/6页14图5说明书附图CN101978136ACN101978141A6/6页15图6说明书附图CN101978136A。