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DE102007005445A1 - Exhaust gas turbocharger for internal combustion engine, has flow-control device adjustable by adjusting element, and bolt with larger external radius on side facing guiding side than on another side facing another guiding side - Google Patents

Exhaust gas turbocharger for internal combustion engine, has flow-control device adjustable by adjusting element, and bolt with larger external radius on side facing guiding side than on another side facing another guiding side Download PDF

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DE102007005445A1
DE102007005445A1 DE200710005445 DE102007005445A DE102007005445A1 DE 102007005445 A1 DE102007005445 A1 DE 102007005445A1 DE 200710005445 DE200710005445 DE 200710005445 DE 102007005445 A DE102007005445 A DE 102007005445A DE 102007005445 A1 DE102007005445 A1 DE 102007005445A1
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DE
Germany
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exhaust gas
gas turbocharger
side facing
bolt
another
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Ceased
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DE200710005445
Other languages
German (de)
Inventor
Karl Mayr
Stefan Dipl.-Ing. Ortmann
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

The turbocharger has a flow-control device adjustable by an adjusting element over a transmission, where the transmission has a lever arm tiltable by the adjusting element. The arm has a bolt (4) at a side facing the adjusting unit. The bolt is subjected with larger compressive force from a guiding side (3') of a connecting unit (3) than from a guiding side (3''). The bolt has a larger external radius on a side facing the guiding side (3') than on a side facing the guiding side (3'').

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an exhaust gas turbocharger with the features of the Preamble of claim 1.

Die Erfindung geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 057 864 A1 aus. Aus dieser Schrift ist ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einem von einem Stellelement über ein Getriebe verstellbaren Strömungsleitapparat. Hierbei weist das Getriebe einen, von dem Stellelement verschwenkbaren Hebelarm auf, der an der dem Stellelement abgewandten Seite eine Kulisse aufweist. Der Strömungsleitapparat weist einen, zu der Kulisse korrespondierenden Dorn auf, der in die Kulisse formschlüssig eingreift. Beim Verschwenken des Hebelarms wird der Strömungsleitapparat verdreht, wobei durch diese Verdrehung die Leitschaufeln in dem Leitapparat den Neigungswinkel ändern, wodurch die Abgasdurchsatzmenge verändert wird.The invention is based on the German Offenlegungsschrift DE 10 2004 057 864 A1 out. From this document, an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine is known, with one of a control element via a gear adjustable flow control. In this case, the transmission has a lever arm, which can be pivoted by the actuating element and which has a link on the side facing away from the actuating element. The Strömungsleitapparat has a, corresponding to the backdrop mandrel which engages positively in the backdrop. Upon pivoting of the lever arm of the Strömungsleitapparat is rotated, whereby this rotation, the vanes in the nozzle change the angle of inclination, whereby the exhaust gas flow rate is changed.

Durch die, an den Leitschaufeln anliegende Gaskraft, wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine der Dorn einseitig stärker belastet, was zu einem erhöhten Verschleiß des Dornes führt.By the gas force applied to the vanes becomes operational the internal combustion engine of the mandrel loaded on one side more heavily, which leads to increased wear of the mandrel.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der der Verschleiß des Dornes verringert wird.task the present invention is to show a measure with which the wear of the mandrel is reduced.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dornes wird die Kontaktpressung zwischen der Kulisse und dem Dorn verringert. Dies führt zu einem geringeren Verschleiß und somit zu einer längeren Lebensdauer des Abgasturboladers. Darüber hinaus führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einer geringeren Laufzeitveränderung der Regelbarkeit des Abgasturboladers (hierunter wird die Veränderung des Ansteuertastverhältnisses verstanden). Außerdem führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einem verbesserten Verhalten bezüglich der Verstellhysterese des Abgasturboladers über die Lebensdauer. Weiter kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung für jede vorwiegend einseitig belastete mechanische Verbindung, die eine Bewegung durch die Übertragung von Kontaktflächen zweier Körper vollzieht, umgesetzt werden.By the inventive design of the mandrel the contact pressure between the link and the mandrel is reduced. This leads to less wear and tear thus to a longer life of the exhaust gas turbocharger. In addition, the inventive leads Design for a lower maturity change of Controllability of the turbocharger (this is the change the driving duty ratio understood). Furthermore leads to the embodiment according to the invention an improved behavior with respect to the adjustment hysteresis the exhaust gas turbocharger over the life. Next can the embodiment of the invention for each mechanical connection, which is predominantly loaded on one side, the a movement through the transfer of contact surfaces of two bodies, be implemented.

Die Ausgestaltungen gemäß der Patentansprüche 2 und 3 entsprechen zwei besonders bevorzugten Ausführungsvarianten.The Embodiments according to the claims 2 and 3 correspond to two particularly preferred embodiments.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 entspricht ebenfalls zwei besonders bevorzugten Ausführungsvarianten.The Design according to claim 4 corresponds also two particularly preferred embodiments.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in vier Figuren näher erläutert.in the The following is the invention with reference to a particularly preferred embodiment explained in more detail in four figures.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Abgasturbolader mit einem Strömungsleitapparat. 1 shows a section through an exhaust gas turbocharger with a Strömungsleitapparat.

1a zeigt eine Ausschnittsvergrößerung aus 1 mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Dorn. 1a shows an enlarged detail 1 with the inventively designed mandrel.

1b zeigt eine zweite Ausschnittsvergrößerung aus 1 des erfindungsgemäß ausgestalteten Dornes 4. 1b shows a second enlargement 1 the inventively designed mandrel 4 ,

2 zeigt eine geometrische Ausgestaltung des Dornes 4. 2 shows a geometric configuration of the mandrel 4 ,

Im Folgenden gelten in allen Figuren für gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern.in the The following apply in all figures for the same components the same reference numbers.

1 zeigt einen Schnitt durch einen dreidimensional dargestellten Abgasturbolader 1 mit verstellbaren Leitschaufeln. Der Abgasturbolader weist einen, von einem nicht dargestellten Stellelement verstellbaren Strömungsleitapparat 2 auf. Der Strömungsleitapparat 2 ist radial außen (koaxial) um eine Turbine 8 des Abgasturboladers 1 angeordnet. Der Strömungsleitapparat 2 weist einen Verstellring 10 mit einer Kulisse 3 auf, in der ein Dorn 4 eines nicht dargestellten Hebelarms, der Teil eines nicht näher dargestellten Getriebes ist, gelagert ist. Durch Verschwenken des Hebelarms mit dem nicht dargestellten Stellelement wird der Verstellring 10 verdreht, wodurch über einen weiteren Hebel 9 radial innen liegende Strömungsleitschaufeln 2' ihren Anstellwinkel gegenüber einer Strömung in dem Abgasturbolader 1 ändern. Durch diese Verstellung werden sowohl Menge als auch Strömungsgeschwindigkeit eines Abgases, welches durch einen Einströmbereich 1' einströmt und von den Leitschaufeln 2' auf die Turbine 8 geleitet wird, verändert. Eine Einströmrichtung des Abgases ist schematisch durch einen Pfeil dargestellt. 1 shows a section through a three-dimensionally shown exhaust gas turbocharger 1 with adjustable vanes. The exhaust gas turbocharger has a, by an adjusting element, not shown adjustable flow control 2 on. The flow control device 2 is radially outward (coaxial) around a turbine 8th the exhaust gas turbocharger 1 arranged. The flow control device 2 has an adjusting ring 10 with a backdrop 3 on, in which a thorn 4 a lever arm, not shown, which is part of a transmission, not shown, is mounted. By pivoting the lever arm with the actuating element, not shown, the adjusting ring 10 twisted, creating another lever 9 radially inner flow guide vanes 2 ' their angle of attack against a flow in the exhaust gas turbocharger 1 to change. By this adjustment, both amount and flow rate of an exhaust gas, which through an inflow 1' flows in and out of the vanes 2 ' on the turbine 8th is guided, changed. An inflow direction of the exhaust gas is schematically represented by an arrow.

Bei der Umlenkung des Abgases durch die Leitschaufeln 2' erzeugt der Gasdruck auf den Leitschaufeln 2' ein Drehmoment (MGas) auf den Verstellring 10. Dieses Drehmoment (MGas) hat zur Folge, dass der Dorn 4 in der Kulisse 3 einseitig mit einer Gaskraft (FGas) beaufschlagt wird. Das von dem Abgas erzeugte Drehmoment (MGas) ist in 1 schematisch durch einen Pfeil im Bereich der Leitschaufeln 2' dargestellt.In the diversion of the exhaust gas through the vanes 2 ' generates the gas pressure on the vanes 2 ' a torque (M gas ) on the adjusting ring 10 , This torque (M gas ) causes the mandrel 4 in the scenery 3 one-sided with a gas force (F gas ) is applied. The torque (M gas ) generated by the exhaust gas is in 1 schematically by an arrow in the region of the vanes 2 ' shown.

1a und 1b zeigen jeweils eine Ausschnittsvergrößerung aus 1 mit Sicht auf den Dorn 4 in der Kulisse 3. Die Gaskraft (FGas) ist jeweils wiederum durch einen Pfeil schematisch dargestellt. Die Kulisse 3 weist eine erste Führungsseite 3' und eine zweite Führungsseite 3'' auf. Aufgrund der Gaskraft (FGas) wirkt auf der ersten Führungsseite 3' stets eine größere Kraft auf den Dorn 4 ein als auf der zweiten Führungsseite 3''. 1a and 1b each show an enlarged detail 1 with a view of the thorn 4 in the scenery 3 , The gas force (F gas ) is in turn shown schematically by an arrow. The scenery 3 has a first guide page 3 ' and a second guide page 3 '' on. Due to the gas force (F gas ) acts on the first guide side 3 ' always a greater force on the thorn 4 one than on the second guide page 3 '' ,

Um den Verschleiß eines gattungsgemäßen Dornes 4 zu verringern, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Dorn 4 auf der der ersten Führungsseite 3' zugewandten Seite einen größeren Außenradius (R2) aufweist als auf der der zweiten Führungsseite 3'' zugewandten Seite. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Flächenpressung zwischen dem Dorn 4 und der ersten Führungsseite 3' wesentlich verringert. Hierdurch wird ein geringeres Verschleißbild erzielt, als bei bisher eingesetzten zylindrischen Bolzen. Erfindungsgemäß weist die höher belastete Seite des Bolzens 4 einen relativ großen Radius (R2) auf und die weniger belastete Seite des Bolzens 4 einen relativ kleinen Radius (R1). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Bolzen 4 als ein Gleichdick ausgeführt. Ein Gleichdick ist eine Figur deren gegenüberliegend angelegte, parallele Tangenten für alle möglichen Winkellagen einen konstanten Abstand aufweisen (konstante „Dicke = „Gleichdick"). Bevorzugt liegen die Mittelpunkte der beiden Radien deckungsgleich, so dass die Dicke des Bolzens über den Schwenk winkel des Arbeitsbereiches der Verstelleinheit konstant bleibt. Das heißt, das Spiel in der Kulisse des Eingriffshebelstückes bleibt beim Verstellvorgang konstant.To the wear of a generic thorn 4 is therefore proposed according to the invention that the mandrel 4 on the first guide page 3 ' facing side has a larger outer radius (R2) than on the second guide side 3 '' facing side. The inventive design, the surface pressure between the mandrel 4 and the first guide page 3 ' significantly reduced. As a result, a lower wear pattern is achieved than with previously used cylindrical bolts. According to the invention, the higher loaded side of the bolt 4 a relatively large radius (R2) and the less loaded side of the bolt 4 a relatively small radius (R1). In a particularly preferred embodiment, the bolt 4 executed as an equal. An equal thickness is a figure whose opposing parallel tangents have a constant spacing for all possible angular positions (constant "thickness =" equal thickness ") That is, the play in the backdrop of the engagement lever piece remains constant during the adjustment process.

Dieser Zusammenhang ist in 2, einer Aufsicht auf den Bolzen 4 in der Kulisse 3 nochmals dargestellt. Zwischen der ersten Führungsseite 3' und der zweiten Führungsseite 3'' der Kulisse 3 ist der Bolzen 4 gelagert. Erfindungsgemäß weist der Bolzen 4 auf der der höher belasteten Seite, einen größeren Radius (R2) auf, auf der gegenüberliegenden Seite einen kleineren Radius (R1). Die Mittelpunkte beider Radien sind deckungsgleich in einem Mittelpunkt M angeordnet. Weiter ist der Dorn besonders bevorzugt als ein Gleichdick ausgeformt, wodurch eine besonders präzise Führung erzielt wird. Eine gestrichelte Hebelarmachse 6 ist stellvertretend für den nicht dargestellten Hebelarm dargestellt. Ein zugehöriger Hebelarm-Kreisbogen 7 ist ebenfalls gestrichelt dargestellt.This connection is in 2 , a top view of the bolt 4 in the scenery 3 shown again. Between the first guide page 3 ' and the second guide page 3 '' the scenery 3 is the bolt 4 stored. According to the invention, the bolt 4 on the higher loaded side, a larger radius (R2), on the opposite side a smaller radius (R1). The centers of both radii are arranged congruently in a center M. Further, the mandrel is particularly preferably formed as a uniform thickness, whereby a particularly precise guidance is achieved. A dashed lever arm axis 6 is shown as representative of the lever arm, not shown. An associated lever arm arc 7 is also shown in dashed lines.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Dorn 4 an dem nicht dargestellten Hebelarm angeordnet, in einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Dorn 4 auch an dem Strömungs-Leitapparat 2, bzw. dem Verstellring 10 angeordnet sein. Bei dieser Ausführung ist die Kulisse an dem Hebelarm angeordnet.In the present embodiment, the mandrel 4 arranged on the lever arm, not shown, in a further embodiment, the mandrel 4 also on the flow distributor 2 , or the adjusting ring 10 be arranged. In this embodiment, the gate is arranged on the lever arm.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist die Regelbarkeit des Abgasturbolader-Gesamtsystems sichergestellt, da die Kinematik des Betätigungsmechanismus so ausgelegt ist, dass es selbst bei hochdynamischen Öffnungsvorgängen zu keinem Anlagewechsel (Totgang durch das Spiel der Getriebeglieder) kommt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Kontaktpressung zwischen Bolzen 4 und der ersten Führungsseite 3' deutlich reduziert, was zu einem geringeren Verschleiß und somit einer längeren Lebensdauer des Abgasturboladers 1 führt. Weiter ergibt sich eine geringere Laufzeitveränderung der Regelbarkeit des Abgasturboladers, d. h. die Veränderung des Ansteuertastverhältnisses wird verringert. Weiter wird das Verhalten bezüglich der Verstellhysterese des Abgasturboladers 1 über die Lebensdauer verbessert. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung für jede vorwiegend einseitig belastete mechanische Verbindung, die eine Bewegung durch die Übertragung von Kontaktkräften zweier Körper vollzieht, umgesetzt.The inventive design, the controllability of the exhaust gas turbocharger system is ensured, since the kinematics of the actuating mechanism is designed so that even with highly dynamic opening operations to no system change (backlash by the game of gear members) comes. The inventive design, the contact pressure between bolts 4 and the first guide page 3 ' significantly reduced, resulting in less wear and thus a longer service life of the exhaust gas turbocharger 1 leads. Next results in a lower transit time change the controllability of the exhaust gas turbocharger, ie, the change in the Ansteuertastverhältnisses is reduced. Next is the behavior with respect to the Verstellhysterese the exhaust gas turbocharger 1 improved over the life. In addition, the inventive design for each predominantly loaded on one side mechanical connection, which carries out a movement by the transmission of contact forces of two bodies, implemented.

11
Abgasturboladerturbocharger
1'1'
Einströmbereichinflow
22
Strömungs-LeitapparatFlow diffuser
2'2 '
Leitschaufelvane
33
Kulissescenery
3'3 '
erste Führungsseitefirst guide side
3''3 ''
zweite Führungsseitesecond guide side
44
Dornmandrel
55
zylindrischer Dorncylindrical mandrel
66
Hebelarmachselever arm axis
77
Hebelarm-KreisbogenArm-arc
88th
Turbineturbine
99
Hebellever
1010
Verstellringadjusting

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102004057864 A1 [0002] - DE 102004057864 A1 [0002]

Claims (4)

Abgasturbolader (1) für eine Bennkraftmaschine, mit einem, von einem Stellelement über ein Getriebe verstellbaren Strömungs-Leitapparat (2), wobei das Getriebe einen von dem Stellelement verschwenkbaren Hebelarm (9) aufweist, der an der dem Stellelement abgewandten Seite einen in einer Kulisse (3) geführten Dorn (4) aufweist, mit dem durch Verschwenken des Hebelarms (9) der Strömungs-Leitapparat (2) verstellbar ist, wobei der Dorn (4) von einer ersten Führungsseite (3') der Kulisse (3) mit einer größeren Druckkraft beaufschlagbar ist als von einer zweiten Führungsseite (3'') der Kulisse (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (4) auf der der ersten Führungsseite (3') zugewandten Seite einen größeren Außenradius (R2) aufweist als auf der der zweiten Führungsseite (3'') zugewandten Seite.Exhaust gas turbocharger ( 1 ) for an internal combustion engine, with a, by an actuator via a transmission adjustable flow-straightening device ( 2 ), wherein the gear is pivotable by the actuating element lever arm ( 9 ), which on the side facing away from the actuating element in a backdrop ( 3 ) guided thorn ( 4 ), by means of pivoting the lever arm ( 9 ) the flow distributor ( 2 ) is adjustable, wherein the mandrel ( 4 ) from a first guide page ( 3 ' ) the scenery ( 3 ) can be acted upon by a greater pressure force than by a second guide side ( 3 '' ) the scenery ( 3 ), characterized in that the mandrel ( 4 ) on the first page ( 3 ' ) facing side has a larger outer radius (R2) than on the second guide side ( 3 '' ) facing side. Abgasturbolader nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (4) als ein Gleichdick ausgeführt ist,Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the mandrel ( 4 ) is designed as a uniform thickness, Abgasturbolader nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreismittelpunkt (M) eines kleineren Außenradius (R1) und ein Kreismittelpunkt (M) des größeren Außenradius (R2) deckungsgleich sind.Exhaust gas turbocharger according to claim 1 or 2, characterized in that a circle center (M) of a smaller outer radius (R1) and a circle center (M) of the larger one Outer radius (R2) are congruent. Abgasturbolader nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (4) an den Hebelarm (9) und die Kulisse (3) an den Strömungs-Leitapparat (2) oder dass der Dorn (4) an den Strömungs-Leitapparat (2) und die Kulisse (3) an den Hebelarm (9) angeordnet ist.Exhaust gas turbocharger according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the mandrel ( 4 ) to the lever arm ( 9 ) and the scenery ( 3 ) to the flow distributor ( 2 ) or that the thorn ( 4 ) to the flow distributor ( 2 ) and the scenery ( 3 ) to the lever arm ( 9 ) is arranged.
DE200710005445 2007-02-03 2007-02-03 Exhaust gas turbocharger for internal combustion engine, has flow-control device adjustable by adjusting element, and bolt with larger external radius on side facing guiding side than on another side facing another guiding side Ceased DE102007005445A1 (en)

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