DE102021201820B4

DE102021201820B4 - Turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102021201820B4
Application number: DE102021201820.3A
Authority: DE
Inventors: Marco Speiger; Holger Fäth
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2041-02-27
Also published as: DE102021201820A1

Abstract

Turboladereinrichtung, für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Lagergehäuse (1), eine im Lagergehäuse (1) drehbar gelagerte Welle (10) mit einem auf der Welle (10) angeordneten Turbinenrad (9), ein Turbinengehäuse (2) für das Turbinenrad (9), und einen zwischen einem Schaufellagerring (16) am Lagergehäuse (1) und einer Deckelscheibe (18) am Turbinengehäuse (2) angeordneten Leitapparat (12) mit einer Vielzahl verstellbarer Leitschaufeln (14) zur Realisierung einer variablen Turbinengeometrie, wobei sich zwischen Schaufellagerring (16) und Deckelscheibe (18) mindestens ein Abstandshalter (20) erstreckt zur Beabstandung des Schaufellagerrings (16) und der Deckelscheibe (18) voneinander, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelscheibe (18) und/oder der Schaufellagerring (16) mindestens ein den Abstandshalter (20) abstützendes Federelement (24) aufweisen, wobei das Federelement (24) als Federarm am Außenumfang der Deckelscheibe (18) und/oder des Schaufellagerrings (16) angeordnet ist.Turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, comprising a bearing housing (1), a shaft (10) rotatably mounted in the bearing housing (1) and having a turbine wheel (9) arranged on the shaft (10), a turbine housing (2) for the turbine wheel ( 9), and a diffuser (12) arranged between a vane bearing ring (16) on the bearing housing (1) and a cover disk (18) on the turbine housing (2) with a large number of adjustable guide vanes (14) for realizing a variable turbine geometry, with between the vane bearing ring (16) and cover disk (18) at least one spacer (20) extends to space the blade bearing ring (16) and the cover disk (18) from one another, characterized in that the cover disk (18) and/or the blade bearing ring (16) has at least one den Spacers (20) have supporting spring element (24), wherein the spring element (24) is arranged as a spring arm on the outer circumference of the cover disk (18) and/or the vane bearing ring (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turboladereinrichtung für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Lagergehäuse, eine im Lagergehäuse drehbar gelagerte Welle mit einem auf der Welle angeordneten Turbinenrad, ein Turbinengehäuse für das Turbinenrad, und einen zwischen einem Schaufellagerring am Lagergehäuse und einer Deckelscheibe am Turbinengehäuse angeordneten Leitapparat mit einer Vielzahl verstellbarer Leitschaufeln zur Realisierung einer variablen Turbinengeometrie, wobei sich zwischen Schaufellagerring und Deckelscheibe mindestens ein Abstandshalter erstreckt zur Beabstandung des Schaufellagerrings und der Deckelscheibe voneinander.The present invention relates to a turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, comprising a bearing housing, a shaft rotatably mounted in the bearing housing and having a turbine wheel arranged on the shaft, a turbine housing for the turbine wheel, and a diffuser arranged between a blade bearing ring on the bearing housing and a cover disk on the turbine housing with a multiplicity of adjustable guide vanes for the realization of a variable turbine geometry, at least one spacer extending between the vane bearing ring and the cover disk in order to space the vane bearing ring and the cover disk from one another.

In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie eingesetzt, wobei durch Veränderung der Turbinengeometrie eine Anpassung der Leistungsabgabe und des Ansprechverhaltens an unterschiedliche Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. Diese Turbolader, auch VTG-Lader genannt, erlauben eine Veränderung der Turbinengeometrie durch Verstellen von am Turbineneingang angeordneten Leitschaufeln, was zu einer Beeinflussung des Abgasstroms führt. Der Leitapparat mit seinen Leitschaufeln, der die Leitschaufeln tragende Schaufellagerring sowie die gegenüberliegende Deckelscheibe, insbesondere gemeinsam mit dem oder den Abstandshaltern, werden nachfolgend auch als VTG-Kartusche bezeichnet. Der die Leitschaufeln umfassende Leitapparat ist über den Schaufellagerring derart am Lagergehäuse gelagert, dass die Leitschaufeln verstellbar sind. Die gesamte VTG-Kartusche ist über die Deckelscheibe am Turbinengehäuse und über den Schaufellagerring am Lagergehäuse befestigt. Der oder die Abstandshalter sorgen dafür, dass Deckelscheibe und Schaufellagerring in einem definierten Abstand gehalten werden. Insbesondere kann der Abstand derart gewählt sein, dass zwischen den Leitschaufeln und der Deckelscheibe ein Spalt verbleibt, was eine einfache Verstellbarkeit der Leitschaufeln gewährleistet.Exhaust gas turbochargers with variable turbine geometry are increasingly being used in modern motor vehicles, it being possible to adapt the power output and the response behavior to different operating conditions of the internal combustion engine by changing the turbine geometry. These turbochargers, also known as VTG chargers, allow the turbine geometry to be changed by adjusting the guide vanes located at the turbine inlet, which influences the exhaust gas flow. The diffuser with its guide vanes, the vane bearing ring carrying the guide vanes and the opposite cover disk, in particular together with the spacer or spacers, are also referred to below as the VTG cartridge. The guide apparatus comprising the guide vanes is mounted on the bearing housing via the vane bearing ring in such a way that the guide vanes can be adjusted. The entire VTG cartridge is attached to the turbine housing via the cover disk and to the bearing housing via the blade bearing ring. The spacer or spacers ensure that the cover disk and blade bearing ring are kept at a defined distance. In particular, the distance can be selected in such a way that a gap remains between the guide vanes and the cover disk, which ensures that the guide vanes can be adjusted easily.

Im Betrieb der Turboladereinrichtung treten aufgrund des heißen Abgasstroms hohe Temperaturen von über 980 °C auf, was zu einer starken Beanspruchung insbesondere der VTG-Kartusche führt. Gerade bei einem VTG-Lader muss die Konstruktion dem unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhalten aller Komponenten in der korrosiven Umgebung des Abgasstroms standhalten können, um eine präzise Einstellung der Turbinengeometrie über alle möglichen Betriebszustände und die gesamte Lebensdauer der Turboladereinrichtung zu gewährleisten. Im Allgemeinen sind hierfür enge Spaltmaße, ebene und glatte Flächen sowie gute tribologische Eigenschaften essenziell. Mit zunehmender Temperatur dehnen sich beispielsweise die Deckelscheibe und der Schaufellagerring unterschiedlich stark aus, was sich ungünstig auf eine Einstellung der Leitschaufeln auswirken kann. Das thermische Ausdehnungsverhalten der Komponenten des VTG-Laders ist insbesondere deshalb meist sehr unterschiedlich, da die Komponenten, wie beispielsweise Deckelscheibe und Schaufellagering, üblicherweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen.During operation of the turbocharger device, high temperatures of over 980 °C occur due to the hot exhaust gas flow, which leads to heavy stress on the VTG cartridge in particular. Especially with a VTG charger, the design must be able to withstand the different thermal expansion behavior of all components in the corrosive environment of the exhaust gas flow in order to ensure precise adjustment of the turbine geometry over all possible operating conditions and the entire service life of the turbocharger device. In general, narrow gap dimensions, flat and smooth surfaces and good tribological properties are essential for this. With increasing temperature, for example, the cover disk and the vane bearing ring expand to different extents, which can have an unfavorable effect on the setting of the guide vanes. The thermal expansion behavior of the components of the VTG supercharger is usually very different, in particular because the components, such as the cover disk and blade bearing ring, are usually made of different materials.

Dem unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhalten könnte zwar grundsätzlich durch eine Vergrößerung des Spiels zwischen den ineinandergreifenden Komponenten Rechnung getragen werden. Dies hat jedoch regelmäßig eine Dezentrierung der VTG-Kartusche zur Folge und somit einen negativen Einfluss auf die Funktion der Turbine.The different thermal expansion behavior could in principle be taken into account by increasing the clearance between the interlocking components. However, this regularly results in decentering of the VTG cartridge and thus a negative impact on the functioning of the turbine.

Ein VTG-Lader ist beispielsweise bekannt aus DE 10 2017 218 303 A1 . Auch die Dokumente US 2015 0 354 444 A1 , DE 11 2017 001 843 T5 , DE 10 2008 020 932 A1 und DE 10 2008 005 658 A1 offenbaren Turbolader mit VTG. Dabei wird die VTG jeweils gebildet durch einen Schaufellagerring, eine in einem definierten Abstand dazu angeordnete Deckelscheibe und dazwischen angeordnete, im Schaufellagerring drehbar gelagerte Leitschaufeln. Der Abstand zwischen Schaufellagerring und Deckelscheibe wird dabei über dazwischen angeordnete Abstandshalter festgelegt. Um radiale Wärmedehnungen der VTG und dadurch auftretende Relativverschiebungen zwischen Schaufellagerring und Deckelscheibe zueinander und gegenüber dem Turbinengehäuse im Betrieb auszugleichen ist bei verschiedenen Ausführungen beispielsweise entsprechendes Spiel der Befestigungselemente, teilweise auch in Kombination mit entsprechenden Federelementen vorgesehen.A VTG charger is known, for example, from DE 10 2017 218 303 A1 . Also the documents U.S. 2015 0 354 444 A1 , DE 11 2017 001 843 T5 , DE 10 2008 020 932 A1 and DE 10 2008 005 658 A1 reveal turbocharger with VTG. The VTG is formed by a vane bearing ring, a cover disk arranged at a defined distance from it and guide vanes arranged in between and rotatably mounted in the vane bearing ring. The distance between the blade bearing ring and the cover disk is determined by spacers arranged between them. In order to compensate for radial thermal expansion of the VTG and the resulting relative displacements between the blade bearing ring and the cover disk during operation and in relation to the turbine housing, various designs provide, for example, appropriate play in the fastening elements, sometimes also in combination with corresponding spring elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turboladereinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine korrekte und zuverlässige Funktion der Turboladereinrichtung auch bei hohen Temperaturen über die gesamte Lebensdauer der Turboladereinrichtung ermöglicht.The invention is based on the object of creating a turbocharger device of the type described in the introduction, which enables the turbocharger device to function correctly and reliably even at high temperatures over the entire service life of the turbocharger device.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Turboladereinrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.The invention solves the problem with a turbocharger device according to claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Bei der erfindungsgemäßen Turboladereinrichtung für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors werden die sich zwischen Schaufellagerring und Deckelscheibe erstreckenden Abstandshalter über Federelemente der Deckelscheibe bzw. des Schaufellagerrings abgestützt. Erfindungsgemäß weisen folglich die Deckelscheibe und/oder der Schaufellagerring zumindest ein den mindestens einen Abstandshalter abstützendes Federelement auf. Dabei ist das Federelement als Federarm am Außenumfang der Deckelscheibe und/oder des Leitschaufellagerrings angeordnet. Über das Federelement wird der Abstandshalter radial gefedert in Schaufellagerring bzw. Deckelscheibe gehalten. Radial gefedert meint insbesondere eine Federung entlang eines Radius des Schaufellagerrings bzw. der Deckelscheibe. Der mindestens eine Abstandshalter ist dadurch derart gefedert gelagert, dass durch thermische Ausdehnung der Komponenten der VTG-Kartusche auftretende mechanische Spannungen ausgeglichen werden. Das mindestens eine Federelement kann insbesondere gegen den Abstandshalter vorgespannt sein.In the turbocharger device according to the invention for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, the blades extending between the blade bearing ring and the cover disk Spacer supported by spring elements of the cover disk or blade bearing ring. According to the invention, the cover disk and/or the vane bearing ring consequently have at least one spring element supporting the at least one spacer. The spring element is arranged as a spring arm on the outer circumference of the cover disk and/or the guide vane bearing ring. The spacer is held radially spring-loaded in the blade bearing ring or cover disk via the spring element. Radially spring-loaded means in particular springing along a radius of the blade bearing ring or the cover disk. The at least one spacer is spring-mounted in such a way that mechanical stresses occurring as a result of thermal expansion of the components of the VTG cartridge are compensated for. The at least one spring element can in particular be prestressed against the spacer.

Es können mehrere Abstandshalter vorgesehen sein zur Beabstandung von Schaufellagerring und Deckelscheibe voneinander, wobei zumindest einer der Abstandshalter über ein erfindungsgemäßes Federelement an Deckelscheibe bzw. Schaufellagerring abgestützt sein kann. Bevorzugt sind alle Abstandshalter über entsprechende Federelemente abgestützt. Das erfindungsgemäße Federelement kann einstückig mit der Deckelscheibe bzw. dem Schaufellagerring ausgebildet oder in die Deckelscheibe bzw. den Schaufellagerring eingebracht sein, wie noch erläutert wird. Über das Federelement wird der Abstandshalter flexibel an Deckelscheibe bzw. Schaufellagerring gehalten. Beispielsweise kann der Abstandshalter in eine Aufnahme der Deckelscheibe bzw. des Schaufellagerrings eingreifen, welche das Federelement aufweist. Der mindestens eine Abstandshalter kann beispielsweise fest mit dem Schaufellagerring verbunden sein, wobei die Deckelscheibe dann das mindestens eine den Abstandshalter abstützende Federelement aufweist. Eine feste Verbindung meint insbesondere eine Verbindung, die keine Bewegung des Abstandshalters relativ zu dem Schaufellagerring ermöglicht, insbesondere keine axiale und/oder rotatorische Bewegung. Insbesondere kann der mindestens eine Abstandshalter nicht zerstörungsfrei lösbar mit dem Schaufellagerring verbunden sein. Auch kann der Abstandshalter in vergleichbarer Weise fest mit der Deckelscheibe verbunden sein und über ein Federelement des Schaufellagerrings am Schaufellagerring abgestützt sein. Grundsätzlich können auch sowohl Deckelscheibe als auch Schaufellagerring Federelemente aufweisen, sodass der Abstandshalter beidseitig über jeweils ein Federelement abgestützt ist.A plurality of spacers can be provided for spacing the blade bearing ring and cover disk from one another, it being possible for at least one of the spacers to be supported on the cover disk or blade bearing ring via a spring element according to the invention. All spacers are preferably supported by corresponding spring elements. The spring element according to the invention can be formed in one piece with the cover disk or the blade bearing ring or can be introduced into the cover disk or the blade bearing ring, as will be explained below. The spacer is held flexibly on the cover disk or vane bearing ring via the spring element. For example, the spacer can engage in a receptacle of the cover disk or blade bearing ring, which has the spring element. The at least one spacer can, for example, be firmly connected to the vane bearing ring, with the cover disk then having the at least one spring element supporting the spacer. A fixed connection means in particular a connection that does not allow any movement of the spacer relative to the vane bearing ring, in particular no axial and/or rotational movement. In particular, the at least one spacer cannot be detachably connected to the vane bearing ring in a non-destructive manner. The spacer can also be firmly connected to the cover disk in a comparable manner and supported on the blade bearing ring via a spring element of the blade bearing ring. In principle, both the cover disk and the vane bearing ring can also have spring elements, so that the spacer is supported on both sides via a spring element in each case.

Die erfindungsgemäße Lagerung des Abstandshalters an Deckelscheibe bzw. Schaufellagerring über das Federelement erlaubt eine Kompensation der Bewegungen der Komponenten der VTG-Kartusche, insbesondere des oder der Abstandshalter, der Deckelscheibe und des Schaufellagerrings, im Betrieb auch bei unterschiedlichem thermischen Ausdehnungsverhalten der Komponenten. Dank der erfindungsgemäßen federnden Lagerung des oder der Abstandshalter kann eine exakte Positionierung des Leitapparats, also insbesondere der Leitschaufeln, über den gesamten Temperaturbereich beibehalten und damit die Funktion der Turboladereinrichtung gewährleistet werden. In anderen Worten kann die VTG-Kartusche exakt zur Turbine positioniert/zentriert werden, da dank des Federelements keine Vergrößerung des Spiels zwischen den einzelnen Komponenten im kalten Zustand vorgehalten werden muss. Es kann daher ein besonders enges Radialspiel zwischen einer das Federelement aufweisenden Aufnahme in der Deckelscheibe bzw. dem Schaufellagerring und dem Fügedurchmesser des Abstandshalters realisiert werden, was die Beibehaltung einer exakten Zentrierung der VTG-Kartusche sowohl im kalten wie auch im heißen Zustand erlaubt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Abstandshalter fest beispielsweise mit dem Schaufellagerring verbunden sind. So werden sich aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe Deckelscheibe und Schaufellagerring unterschiedlich stark mit der Temperatur ausdehnen. Insbesondere wird sich die üblicherweise eine geringere Masse aufweisende Deckelscheibe schneller aufheizen, was den Effekt der unterschiedlichen Ausdehnung und der daraus resultierenden Bauteilspannungen noch verstärken kann. Auch ein in diesem Fall besonders großer Maßunterschied zwischen Aufnahme und Abstandshalter unter Betriebstemperatur kann durch das erfindungsgemäße Federelement ausgeglichen werden, sodass keine Vergrößerung des Spiels zwischen Aufnahme und Abstandshalter vorgesehen werden muss. Hierbei ist insbesondere eine Vorspannung des Federelements gegenüber dem Abstandshalter von Vorteil. Die Vorspannung kann derart gewählt sein, dass der Abstandshalter auch in kalten Zustand sicher gehalten ist. Mit steigender Temperatur und damit zunehmender thermischer Ausdehnung kann der Abstandshalter das Federelement entgegen der Vorspannung verstellen. Dank der Erfindung kann somit eine Zentrierung der VTG-Kartusche in allen Betriebsfällen gewährleistet werden.The mounting of the spacer on the cover disk or vane bearing ring via the spring element according to the invention allows compensation for the movements of the components of the VTG cartridge, in particular the spacer or spacers, the cover disk and the vane bearing ring, during operation even with different thermal expansion behavior of the components. Thanks to the spring mounting of the spacer or spacers according to the invention, an exact positioning of the diffuser, ie in particular the guide vanes, can be maintained over the entire temperature range and the function of the turbocharger device can thus be ensured. In other words, the VTG cartridge can be positioned/centred exactly to the turbine, since thanks to the spring element, there is no need to increase the clearance between the individual components when cold. A particularly narrow radial play can therefore be realized between a receptacle in the cover disk or blade bearing ring that has the spring element and the joint diameter of the spacer, which allows the VTG cartridge to be precisely centered both in the cold and in the hot state. This is particularly advantageous when the spacers are firmly connected to the blade bearing ring, for example. Due to the different materials, the cover disk and blade bearing ring will expand to different extents with the temperature. In particular, the cover disk, which usually has a lower mass, will heat up more quickly, which can further intensify the effect of the different expansion and the resulting component stresses. In this case, a particularly large dimensional difference between the mount and the spacer at the operating temperature can also be compensated for by the spring element according to the invention, so that the play between the mount and the spacer does not have to be increased. Prestressing of the spring element relative to the spacer is particularly advantageous here. The pretension can be selected in such a way that the spacer is held securely even in the cold state. With increasing temperature and thus increasing thermal expansion, the spacer can adjust the spring element against the preload. Thanks to the invention, centering of the VTG cartridge can be guaranteed in all operating cases.

Der mindestens eine Abstandshalter kann, wie bereits angesprochen, in einer Aufnahme der Deckelscheibe bzw. des Schaufelllagerrings aufgenommen sein. So weist nach einer Ausgestaltung der Abstandshalter einen Haltestift auf, der in einer korrespondierenden Aufnahme in dem Schaufellagerring oder in einer korrespondierenden Aufnahme in der Deckelscheibe aufgenommen ist, wobei der Haltestift innerhalb der Aufnahme über das Federelement abgestützt ist. Der Abstandshalter kann insbesondere einen zentralen Abstandsabschnitt aufweisen, der Schaufellagerring und Deckelscheibe voneinander beabstandet, und zwei sich von dem zentralen Abstandsabschnitt an gegenüberliegenden Seiten forterstreckende Haltestifte. Ein erster der Haltestifte kann in einer korrespondierenden Aufnahme in dem Schaufellagerring und ein zweiter der Haltestifte in einer korrespondierenden Aufnahme in der Deckelscheibe aufgenommen sein, wobei zumindest einer der Haltestifte innerhalb seiner korrespondierenden Aufnahme über ein erfindungsgemäßes Federelement radial abgestützt ist. So kann beispielsweise die Deckelscheibe das Federelement aufweisen zum Halten des zweiten Haltestifts in der Aufnahme der Deckelscheibe. Der erste Haltestift kann, wie ebenfalls bereits angesprochen, fest mit der Aufnahme im Schaufellagerring verbunden sein.As already mentioned, the at least one spacer can be accommodated in a receptacle of the cover disk or of the vane bearing ring. According to one embodiment, the spacer has a retaining pin which is accommodated in a corresponding receptacle in the vane bearing ring or in a corresponding receptacle in the cover disk, the retaining pin being supported within the receptacle by the spring element. The spacer can specifically having a central spacer portion spacing the vane ring and cover washer apart, and two retaining pins extending from the central spacer portion on opposite sides. A first of the retaining pins can be accommodated in a corresponding receptacle in the vane bearing ring and a second of the retaining pins in a corresponding receptacle in the cover disk, with at least one of the retaining pins being radially supported within its corresponding receptacle by a spring element according to the invention. For example, the cover disk can have the spring element for holding the second retaining pin in the receptacle of the cover disk. As also already mentioned, the first retaining pin can be firmly connected to the receptacle in the vane bearing ring.

Nach einer Ausgestaltung ist das Federelement einstückig mit der Deckelscheibe und/oder dem Schaufellagerring ausgebildet. Das Federelement kann beispielsweise in die Deckelscheibe bzw. den Schaufellagerring eingelassen sein, beispielsweise durch Ausbildung eines Schlitzes oder einer Nut in der Deckelscheibe bzw. dem Schaufellagering. Das Federelement kann bei der Herstellung der Deckelscheibe bzw. des Schaufellagerings in selbige eingebracht werden, beispielsweise in einem Gussverfahren, oder kann nachträglich eingebracht werden, beispielsweise durch Fräsen des Schlitzes. Bei einstückiger Ausbildung kann das als Federarm ausgebildete Federelement direkt in die Deckelscheibe bzw. den Schaufellagerring integriert sein. Eine derartige Ausgestaltung ist konstruktiv besonders einfach und stabil. Bei der Herstellung kann dabei eine Vorspannung des Federelements erzeugt werden.According to one embodiment, the spring element is formed in one piece with the cover disk and/or the vane bearing ring. The spring element can, for example, be embedded in the cover disc or the vane bearing ring, for example by forming a slot or a groove in the cover disc or the vane bearing ring. The spring element can be introduced into the cover disk or blade bearing ring during manufacture, for example in a casting process, or can be introduced subsequently, for example by milling the slot. In the case of a one-piece design, the spring element designed as a spring arm can be integrated directly into the cover disk or the vane bearing ring. Such an embodiment is structurally particularly simple and stable. A prestressing of the spring element can be generated during manufacture.

Nach einer alternativen Ausgestaltung ist das Federelement in die Deckelscheibe und/oder den Schaufellagerring eingesetzt. Anstatt einer einstückigen Ausbildung des Federelements mit der Deckelscheibe bzw. dem Schaufellagerring kann das Federelement folglich als separates Bauteil in eine entsprechend vorgesehene Federaufnahme der Deckelscheibe bzw. des Schaufellagerrings aufgenommen sein. Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung ist das Federelement als Federhebel in die Deckelscheibe bzw. den Schaufellagering eingesetzt. Die den Federhebel aufnehmende Federaufnahme kann dabei derart ausgebildet sein, dass sie dem Federhebel einen gewissen Bewegungsspielraum gibt, um die Federwirkung zu realisieren. Ein solches eingesetztes Federelement ermöglicht es, für das Federelement einen anderen Werkstoff zu wählen als für die Deckelscheibe bzw. den Schaufellagerring. So kann durch entsprechende Materialwahl beispielsweise die Federkraft des Federelements eingestellt werden.According to an alternative embodiment, the spring element is inserted into the cover disk and/or the vane bearing ring. Instead of forming the spring element in one piece with the cover disk or the vane bearing ring, the spring element can consequently be accommodated as a separate component in a correspondingly provided spring receptacle of the cover disk or the vane bearing ring. According to a configuration in this regard, the spring element is inserted as a spring lever in the cover disk or the vane bearing ring. The spring mount receiving the spring lever can be designed in such a way that it gives the spring lever a certain freedom of movement in order to realize the spring effect. Such a spring element used makes it possible to choose a different material for the spring element than for the cover disk or the vane bearing ring. For example, the spring force of the spring element can be adjusted by appropriate choice of material.

Die Turboladereinrichtung kann mehrere Abstandshalter aufweisen, wie bereits angesprochen. So können sich über einen Umfang von Deckelscheibe und Schaufellagerring verteilt mehrere Abstandshalter zwischen Deckelscheibe und Schaufellagerring befinden, was dem Einhalten eines exakten Abstands zwischen Deckelscheibe und Schaufellagerring förderlich ist. Die Abstandshalter können insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt sein. Dabei können mehrere dieser Abstandshalter, insbesondere alle Abstandshalter, über jeweils ein erfindungsgemäßes Federelement abgestützt sein. So weisen nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung die Deckelscheibe und/oder der Schaufellagerring mehrere über ihren Umfang verteilt angeordnete Federelemente auf, die jeweils einen Abstandshalter abstützen. Es können demnach auch entsprechende Aufnahmen in Deckelscheibe bzw. Schaufellagerring für die Abstandshalter vorgesehen sein.The turbocharger device can have several spacers, as already mentioned. A plurality of spacers can thus be distributed over the circumference of the cover disk and vane bearing ring between the cover disk and vane bearing ring, which is conducive to maintaining an exact spacing between the cover disk and vane bearing ring. In particular, the spacers can be distributed uniformly over the circumference. Several of these spacers, in particular all spacers, can each be supported by a spring element according to the invention. According to a configuration in this regard, the cover disk and/or the vane bearing ring have a plurality of spring elements which are distributed over their circumference and each support a spacer. Corresponding receptacles in the cover disc or vane bearing ring can therefore also be provided for the spacers.

Nach einer Ausgestaltung weist die Deckelscheibe mindestens ein federnd wirkendes Zentrierelement zur Zentrierung der Deckelscheibe gegenüber dem Turbinengehäuse auf. Das Zentrierelement, welches ebenfalls als Federelement wirkt, kann beispielsweise als Federarm ausgebildet sein. Das Zentrierelement wirkt zwischen dem Turbinengehäuse und der Deckelscheibe, kann insbesondere sich von der Deckelscheibe erstreckend in Anlage zu dem Turbinengehäuse kommen. Das Zentrierelement ist dabei bevorzugt einstückig mit der Deckelscheibe ausgebildet. Eine Zentrierung der VTG-Kartusche im Turbinengehäuse ist, wie eingangs erläutert, von großer Bedeutung für die zuverlässige Funktion der Turboladereinrichtung. Während über die erfindungsgemäß federnd gelagerten Abstandshalter Deckelscheibe und Schaufellagerring über den gesamten Temperaturbereich korrekt zueinander positioniert bleiben, kann über das Zentrierelement zudem auch die korrekte Positionierung der Deckelscheibe gegenüber dem Turbinengehäuse gewährleistet werden. Es wird so eine exakte Zentrierung der VTG-Kartusche relativ zur Turbine erreicht, wobei aufgrund der federnden Wirkung des Zentrierelements diese Zentrierung trotz des unterschiedlichen Ausdehnungsverhaltens der Deckelscheibe und des Turbinengehäuses auch bei hohen Temperaturen aufrechterhalten werden kann. Die Deckelscheibe kann mehrere derartige Zentrierelemente aufweisen, die insbesondere gleichmäßig über einen Innenumfang oder einen Außenumfang der Deckelscheibe verteilt angeordnet sein können. Das mindestens eine Zentrierelement kann gegenüber dem Turbinengehäuse vorgespannt sein.According to one embodiment, the cover disk has at least one spring-acting centering element for centering the cover disk relative to the turbine housing. The centering element, which also acts as a spring element, can be designed as a spring arm, for example. The centering element acts between the turbine housing and the cover disk, and can in particular come into contact with the turbine housing, extending from the cover disk. The centering element is preferably designed in one piece with the cover disk. As explained at the outset, centering the VTG cartridge in the turbine housing is of great importance for the reliable function of the turbocharger device. While the cover disk and blade bearing ring remain correctly positioned relative to one another over the entire temperature range via the spring-mounted spacers according to the invention, the correct positioning of the cover disk relative to the turbine housing can also be ensured via the centering element. Exact centering of the VTG cartridge relative to the turbine is thus achieved, with this centering being able to be maintained even at high temperatures due to the resilient effect of the centering element, despite the different expansion behavior of the cover disk and the turbine housing. The cover disk can have a plurality of such centering elements, which can in particular be distributed uniformly over an inner circumference or an outer circumference of the cover disk. The at least one centering element can be prestressed in relation to the turbine housing.

Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung ist das Zentrierelement am Innenumfang der Deckelscheibe angeordnet und wirkt mit einem sich zentral in die Deckelscheibe erstreckenden Zentrierabsatz des Turbinengehäuses zusammen. Der Zentrierabsatz kann (hohl)zylinderförmig ausgebildet sein und kann in eine entsprechende Absatzaufnahme der Deckelscheibe hineinragen. Zwischen dem Außenumfang des Zentrierabsatzes und dem Innenumfang der Deckelscheibe kann ein definierter radialer Abstand ausgebildet sein, der durch das oder die Zentrierelemente überbrückt wird. So kann nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung die Deckelscheibe über ihre Zentrierelemente mit dem Zentrierabsatz in Kontakt stehen. Die Zentrierelemente können beispielsweise freie Enden aufweisen, die mit dem Zentrierabsatz in Kontakt stehen. Die Zentrierelemente können als Federarme ausgebildet sein und unter einer definierten Vorspannung gegenüber dem Innenumfang der Deckelscheibe nach außen vorstehen. Mit steigender Temperatur kann es zu einer Ausdehnung der Deckelscheibe und damit zu einer Verringerung des Abstands zwischen dem Innenumfang der Deckelscheibe und dem Außenumfang des Zentrierabsatzes kommen, wobei aufgrund der federnd wirkenden Zentrierelemente eine exakte Zentrierung der Deckelscheibe relativ zu dem Zentrierabsatz jedoch gewährleistet ist.According to a configuration in this regard, the centering element is arranged on the inner circumference of the cover disk and acts with a centering shoulder that extends centrally into the cover disk of the turbine housing together. The centering shoulder can be (hollow) cylindrical and can protrude into a corresponding shoulder receptacle of the cover disk. A defined radial distance, which is bridged by the centering element or elements, can be formed between the outer circumference of the centering step and the inner circumference of the cover disk. According to a configuration in this regard, the cover disk can be in contact with the centering shoulder via its centering elements. The centering elements can have free ends, for example, which are in contact with the centering step. The centering elements can be designed as spring arms and protrude outwards under a defined preload relative to the inner circumference of the cover disk. As the temperature rises, the cover disk can expand and the distance between the inner circumference of the cover disk and the outer circumference of the centering step can decrease, although the spring-loaded centering elements ensure exact centering of the cover disk relative to the centering step.

Nach einer Ausgestaltung ist das Zentrierelement am Außenumfang der Deckelscheibe angeordnet und wirkt mit einem die Deckelscheibe umfangsseitig umgebenden Zentrierkörper des Turbinengehäuses zusammen. Auch bei dieser Ausgestaltung sind bevorzugt mehrere Zentrierelemente vorgesehen. Die Zentrierelemente können sich beispielsweise in Form von Federarmen unter einer definierten Vorspannung nach außen von der Deckelscheibe forterstrecken, wobei ein freies Ende der Zentrierelemente in Anlage zu dem Zentrierkörper kommen kann. Somit kann, ähnlich wie bei der zuvor erläuterten Ausgestaltung, ein Abstand zwischen dem Außenumfang der Deckelscheibe und dem Innenumfang des die Deckelscheibe umgebenden Zentrierkörpers überbrückt werden. Mit zunehmender Temperatur und damit Ausdehnung der Deckelscheibe kann dieser Abstand sich verringern, wobei aufgrund der federnden Wirkung der Zentrierelemente eine Zentrierung der Deckelscheibe relativ zum Turbinengehäuse gewährleistet ist. Auch ist es denkbar, sowohl am Außenumfang der Deckelscheibe als auch am Innenumfang der Deckelscheibe wie oben erläuterte Zentrierelemente vorzusehen.According to one embodiment, the centering element is arranged on the outer circumference of the cover disk and interacts with a centering body of the turbine housing surrounding the cover disk on the peripheral side. In this configuration, too, several centering elements are preferably provided. The centering elements can, for example, in the form of spring arms under a defined preload, extend outwards from the cover disk, with a free end of the centering elements being able to come into contact with the centering body. Thus, similar to the embodiment explained above, a distance between the outer circumference of the cover disk and the inner circumference of the centering body surrounding the cover disk can be bridged. With increasing temperature and thus expansion of the cover disk, this distance can decrease, centering of the cover disk relative to the turbine housing being ensured due to the resilient effect of the centering elements. It is also conceivable to provide centering elements, as explained above, both on the outer circumference of the cover disk and on the inner circumference of the cover disk.

Nach einer Ausgestaltung sind das Federelement und das Zentrierelement mittels eines gemeinsamen, am Außenumfang der Deckelscheibe angeordneten, Federarms realisiert, wobei der gemeinsame Federarm einen ersten Armabschnitt einen zweiten Armabschnitt umfasst, wobei der erste Armabschnitt den Abstandshalter gegenüber der Deckelscheibe und/oder dem Zentrierkörper abstützt und der zweite Armabschnitt die Deckelscheibe gegenüber dem Zentrierkörper abstützt. In anderen Worten werden durch den gemeinsamen Federarm zwei Federn gebildet, wobei eine erste Feder als erster Armabschnitt den Abstandshalter gegenüber der Deckelscheibe abstützt und die zweite Feder als zweiter Armabschnitt die Deckelscheibe gegenüber dem Zentrierkörper und damit dem Turbinengehäuse abstützt. Gemäß dieser Ausgestaltung kann folglich sowohl die Positionierung von Deckelscheibe und Schaufellagerring und damit der Leitschaufeln relativ zueinander sowie auch die Positionierung der VTG-Kartusche relativ zum Turbinengehäuse über den gesamten Temperaturbereich sicher eingehalten werden.According to one embodiment, the spring element and the centering element are implemented by means of a common spring arm arranged on the outer circumference of the cover disk, with the common spring arm comprising a first arm section and a second arm section, with the first arm section supporting the spacer relative to the cover disk and/or the centering body and the second arm section supports the cover disk relative to the centering body. In other words, two springs are formed by the common spring arm, with a first spring as the first arm section supporting the spacer against the cover disk and the second spring as the second arm section supporting the cover disk against the centering body and thus the turbine housing. According to this configuration, both the positioning of the cover disc and vane bearing ring and thus the guide vanes relative to one another and also the positioning of the VTG cartridge relative to the turbine housing can be reliably maintained over the entire temperature range.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Turboladereinrichtung mitsamt VTG-Kartusche,
2 eine Deckelscheibe mit einstückig mit der Deckelscheibe ausgebildeten Federelementen am Außenumfang und Zentrierelementen am Innenumfang,
3 ausschnittsweise eines der Federelemente aus 2,
4 ausschnittsweise eine Deckelscheibe mit einem eingesetztem Federelement,
5 ausschnittsweise eines der Zentrierelemente aus 2,
6 eine alternative Ausführung einer Deckelscheibe mit Federelementen Zentrierelementen am Außenumfang,
7 eine alternative Ausführung einer Deckelscheibe mit durch einen gemeinsamen Federarm am Außenumfang realisiertem Federelement und Zentrierelement, und
8 ausschnittsweise einen der Federarme aus 7.

The invention is explained below with reference to figures. Show it:

1 a section through a turbocharger device according to the invention including VTG cartridge,
2 a cover disk with spring elements formed in one piece with the cover disk on the outer circumference and centering elements on the inner circumference,
3 detail of one of the spring elements 2 ,
4 detail of a cover disc with an inserted spring element,
5 detail of one of the centering elements 2 ,
6 an alternative design of a cover disc with spring elements centering elements on the outer circumference,
7 an alternative embodiment of a cover disc with a spring element and centering element realized by a common spring arm on the outer circumference, and
8th detail of one of the spring arms 7 .

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen im Folgenden gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.Unless otherwise stated, the same reference symbols denote the same objects below.

In 1 ist in einem Teilvertikalschnitt eine Turboladereinrichtung für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors nach der Erfindung dargestellt, die ein Lagergehäuse 1 mit einer Axialbohrung umfasst, in der eine Welle 10 gelagert ist. An der Welle 10 ist ein Turbinenrad 9 angeordnet. Ein Hitzeschild 3 schirmt das Lagergehäuse 1 gegenüber dem Turbinenrad 9 ab. Ein Turbinengehäuse 2 umgibt das Turbinenrad 9.In 1 a turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine is shown in a partial vertical section according to the invention, which comprises a bearing housing 1 with an axial bore in which a shaft 10 is mounted. A turbine wheel 9 is arranged on the shaft 10 . A heat shield 3 shields the bearing housing 1 from the turbine wheel 9 . A turbine housing 2 surrounds the turbine wheel 9.

Zwischen Lagergehäuse 1 und Turbinengehäuse 2 befindet sich eine VTG-Kartusche umfassend einen Leitapparat 12 mit einer Vielzahl von Leitschaufeln 14, über deren Verstellung eine variable Turbinengeometrie erreicht wird, ein die Leitschaufeln 14 tragender Schaufellagerring 16 und eine dem Schaufellagering 16 gegenüberliegende Deckelscheibe 18. Die VTG-Kartusche ist über die Deckelscheibe 18 mit dem Turbinengehäuse 2 und über den Schaufellagerring 16 mit dem Lagergehäuse 1 verbunden. Die Einstellung der Leitschaufeln 14 erfolgt über einen Verstellring 7. Ein Schaufelhebel ist mit Bezugszeichen 8 gekennzeichnet. Zwischen Schaufellagerring 16 und Deckelscheibe 18 erstrecken sich mehrere Abstandshalter 20, von denen in 1 lediglich einer dargestellt ist. Durch die Abstandshalter 20 wird ein definierter Abstand zwischen Schaufellagerring 16 und Deckelscheibe 18 beibehalten, was eine den Leitschaufeln 14 die nötige Bewegungsfreiheit gibt.A VTG cartridge is located between bearing housing 1 and turbine housing 2 send a diffuser 12 with a large number of guide vanes 14, via the adjustment of which a variable turbine geometry is achieved, a vane bearing ring 16 carrying the guide vanes 14 and a cover disk 18 opposite the vane bearing ring 16. The VTG cartridge is connected via the cover disk 18 to the turbine housing 2 and connected to the bearing housing 1 via the vane bearing ring 16 . The guide vanes 14 are adjusted via an adjusting ring 7 . Several spacers 20 extend between blade bearing ring 16 and cover disk 18, of which 1 only one is shown. The spacers 20 maintain a defined distance between the vane bearing ring 16 and the cover disk 18, which gives the guide vanes 14 the necessary freedom of movement.

Der Abstandshalter 20 ist sowohl in der Deckelscheibe 18 als auch im Schaufellagerring 16 gehalten. Der Abstandshalter 20 weist hierfür einen ersten Haltestift 20a auf, der in einer korrespondierenden Aufnahme 17 in dem Schaufellagerring 16 aufgenommen ist und einen zweiten Haltestift 20b, der in einer korrespondierenden Aufnahme 19 der Deckelscheibe 18 aufgenommen ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abstandshalter 20 über den ersten Haltestift 20a fest, insbesondere drehfest und axialfest, mit dem Schaufellagerring 16 verbunden. Die Deckelscheibe 18 hingegen weist in 2 ersichtliche Federelemente 24 auf, über welches der Abstandshalter 20 mittels seines zweiten Haltestifts 20b in der Aufnahme 19 abgestützt ist.The spacer 20 is held both in the cover disk 18 and in the vane bearing ring 16 . For this purpose, the spacer 20 has a first retaining pin 20a, which is accommodated in a corresponding receptacle 17 in the vane bearing ring 16, and a second retaining pin 20b, which is accommodated in a corresponding receptacle 19 in the cover disk 18. In the present exemplary embodiment, the spacer 20 is firmly connected to the vane bearing ring 16 via the first retaining pin 20a, in particular in a rotationally fixed and axially fixed manner. The cover disc 18, on the other hand, has 2 visible spring elements 24, via which the spacer 20 is supported in the receptacle 19 by means of its second retaining pin 20b.

Die Deckelscheibe 18 weist vier über ihren Umfang verteilt angeordnete Federelemente 24 auf, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 nur eines der Federelemente 24 mit Bezugszeichen versehen ist. Wie in 2 ersichtlich, sind die Federelemente 24 einstückig mit der Deckelscheibe 18 verbunden und als Federarme im Außenumfang der Deckelscheibe 18 ausgebildet. Die Federelemente 24 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass ein Schlitz 24a in die Deckelscheibe 18 eingebracht wurde, die sich in Bezug auf 3, welche eines der Federelemente 24 im Detail zeigt, von links nach rechts gesehen zunächst entlang eines Kreisbogens erstreckt, anschließend in die in der Deckelscheibe 18 eingelassene Aufnahme 19 übergeht und schließlich den Außenumfang der Deckelscheibe 18 durchbricht. Der Schlitz 24a bildet somit ein gewisses Spiel für das als Federarm ausgebildete Federelement 24, der sich in einer federnden Bewegung relativ zu dem übrigen Teil der Deckelscheibe 18 bewegen kann. Der zylinderförmig ausgebildete zweite Haltestift 20b tritt hierbei in Kontakt mit einer korrespondierend zum Außenumfang des Haltestifts 20b geformten Fläche eines Federkopfs 24b des Federelements 24. Der Federarm kann hierbei gegenüber der Deckelscheibe 18 vorgespannt sein.The cover disk 18 has four spring elements 24 distributed over its circumference, with FIG 2 only one of the spring elements 24 is provided with reference numbers. As in 2 As can be seen, the spring elements 24 are connected in one piece to the cover disk 18 and are designed as spring arms on the outer circumference of the cover disk 18 . The spring elements 24 are realized in the present embodiment in that a slot 24a was introduced into the cover plate 18, which is in relation to 3 , which shows one of the spring elements 24 in detail, initially extends along an arc of a circle viewed from left to right, then merges into the receptacle 19 embedded in the cover disk 18 and finally breaks through the outer circumference of the cover disk 18 . The slot 24a thus forms a certain play for the spring element 24 designed as a spring arm, which can move relative to the remaining part of the cover disk 18 in a resilient movement. The cylindrical second retaining pin 20b comes into contact with a surface of a spring head 24b of the spring element 24 that is shaped to correspond to the outer circumference of the retaining pin 20b.

Bei thermischer Ausdehnung der Deckelscheibe 18 kommt die federnde Wirkung des Federelements 24 zur Geltung. So kann eine Spaltgröße des Schlitzes 24a bei thermischer Ausdehnung der Deckelscheibe 18 variieren. Aufgrund der Vorspannung des als Federarm ausgebildeten Federelements 24 wird der zweite Haltestift 20b durch den Federkopf 24b in die Aufnahme 19 gedrückt. Der Federkopf 24b bleibt somit stets in Kontakt mit dem zweiten Haltestift 20b, sodass dank des Federelements 24 der Abstandshalter 20 stets zuverlässig und positionsgenau in der Deckelscheibe 18 gehalten ist. Somit ist auch die Positionierung der Deckelscheibe 18 relativ zum Schaufellagerring und damit wiederum die Positionierung der Leitschaufeln 14 über den gesamten Betriebstemperaturbereich, insbesondere auch über 980 °C hinaus, gewährleistet. Dank des Bewegungsspielraums des Federelements 24 muss kein Spiel, also kein großes Spaltmaß, zwischen dem zweiten Haltestift 20b und der Wandung der korrespondierenden Aufnahme 19 in der Deckelscheibe 18 vorgesehen werden, was aufgrund des unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens der Komponenten ansonsten zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Turboladereinrichtung führen könnte.When the cover disk 18 thermally expands, the resilient effect of the spring element 24 comes into play. Thus, a gap size of the slot 24a can vary with thermal expansion of the cover disk 18. Due to the preload of the spring element 24 designed as a spring arm, the second retaining pin 20b is pressed into the receptacle 19 by the spring head 24b. The spring head 24b thus always remains in contact with the second retaining pin 20b, so that thanks to the spring element 24 the spacer 20 is always held reliably and precisely in the cover disk 18. Thus, the positioning of the cover disk 18 relative to the vane bearing ring and thus in turn the positioning of the guide vanes 14 over the entire operating temperature range, in particular also over 980° C., is ensured. Thanks to the freedom of movement of the spring element 24, no play, i.e. no large gap, has to be provided between the second retaining pin 20b and the wall of the corresponding receptacle 19 in the cover disk 18, which would otherwise impair the function of the turbocharger device due to the different thermal expansion behavior of the components could lead.

4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Federelements 24. Das in 4 ersichtliche Federelement 24' ist im Gegensatz zu dem zuvor erläuterten Federelement 24 nicht einstückig mit der Deckelscheibe 18 ausgebildet, sondern in Form eines Federhebels in eine entsprechende Federaufnahme 21 der Deckelscheibe 18 eingesetzt. In ähnlicher Weise wie bei dem zuvor erläuterten Federelement hält hier ein Federkopf 24b' unter Vorspannung den zweiten Haltestift 20b in der korrespondierenden Aufnahme 19 der Deckelscheibe 18. Eine Vorspannung des Federelements 24' kann bedingt durch die Anordnung in der Federaufnahme 21 erreicht werden. In dem Bereich, in dem das Federelement 24' aus der Federaufnahme 21 hinaustritt, ist ein sich vergrößernder Spalt 23 zwischen dem Federelement 24' und der Federaufnahme 21 ersichtlich. Der Spalt 23 bietet für das Federelement 24' einen gewissen Bewegungsspielraum. So kann bei thermischer Ausdehnung der Komponenten der Federkopf 24b' derart ausgelenkt werden, dass sich der Spalt 23 verkleinert. Aufgrund der Federvorspannung bleibt das Federelement 24' jedoch in Kontakt mit dem zweiten Haltestift 20b. Somit kann auch mit einem solchen Federelement der Abstandshalter 20 exakt über einen großen Temperaturbereich gehalten werden. 4 shows an alternative embodiment of the spring element 24. The in 4 In contrast to the spring element 24 explained above, the spring element 24 ′ that can be seen is not formed in one piece with the cover disk 18 , but is inserted in the form of a spring lever into a corresponding spring receptacle 21 of the cover disk 18 . In a similar way to the spring element explained above, a spring head 24b' holds the second retaining pin 20b in the corresponding receptacle 19 of the cover disk 18 under prestress. Prestressing of the spring element 24' can be achieved due to the arrangement in the spring receptacle 21. In the area in which the spring element 24' emerges from the spring receptacle 21, an increasing gap 23 between the spring element 24' and the spring receptacle 21 can be seen. The gap 23 offers a certain freedom of movement for the spring element 24'. Thus, with thermal expansion of the components, the spring head 24b' can be deflected in such a way that the gap 23 is reduced. Due to the spring preload, however, the spring element 24' remains in contact with the second retaining pin 20b. Thus, even with such a spring element, the spacer 20 can be held exactly over a large temperature range.

Zudem weist die Deckelscheibe 18 aus 2 drei federnd wirkende Zentrierelemente 26 auf, die am Innenumfang der Deckelscheibe 18 einstückig mit dieser ausgebildet sind und jeweils mit einem sich zentral in die Deckelscheibe 18 erstreckendem Zentrierabsatz 28 des Turbinengehäuses 2 zusammenwirken. In 5 ist eines der Zentrierelemente 26 in einer Detailansicht dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Zentrierelemente 26 durch Ausbildung eines Schlitzes 26a in der Deckelscheibe 18 realisiert und nach innen in Richtung des Zentrierabsatzes 28 gebogen sind, wobei die Zentrierelemente 26 jeweils mit einen freien Ende 26b mit dem Zentrierabsatz 28 in Kontakt stehen. Die Zentrierelemente 26 stehen somit unter Vorspannung und wirken wie Federelemente. Die Zentrierelemente 26 zentrieren die Deckelscheibe 18 und somit letztlich die gesamte VTG-Kartusche relativ zum Zentrierabsatz 28 und damit zum Turbinengehäuse 2. Bei thermischer Ausdehnung der Deckelscheibe 18 verringert sich ein Abstand zwischen dem Außenumfang des Zentrierabsatzes 28 und dem Innenumfang der Deckelscheibe 18 derart, dass die Zentrierelemente 26 entgegen ihrer Vorspannung in die Deckelscheibe 18 hineingedrückt werden. Aufgrund der federnd wirkenden Zentrierelemente 26 kann jedoch auch dabei eine exakte Zentrierung der Deckelscheibe 18 relativ zum Zentrierabsatz 28 beibehalten werden.In addition, the cover disk 18 has 2 three spring-acting centering elements 26 which are integral with the inner circumference of the cover disk 18 are formed with this and each interact with a centering shoulder 28 of the turbine housing 2 extending centrally into the cover disk 18 . In 5 one of the centering elements 26 is shown in a detailed view. It can be seen that the centering elements 26 are implemented by forming a slot 26a in the cover disk 18 and are bent inward in the direction of the centering shoulder 28, with the centering elements 26 each being in contact with the centering shoulder 28 with a free end 26b. The centering elements 26 are thus under pretension and act like spring elements. The centering elements 26 center the cover disc 18 and thus ultimately the entire VTG cartridge relative to the centering shoulder 28 and thus to the turbine housing 2. When the cover disc 18 thermally expands, a distance between the outer circumference of the centering shoulder 28 and the inner circumference of the cover disc 18 is reduced in such a way that the centering elements 26 are pressed into the cover disk 18 against their pretension. Due to the spring-acting centering elements 26, however, an exact centering of the cover disk 18 relative to the centering shoulder 28 can also be maintained.

In 6 ist eine Ausgestaltung einer Deckelscheibe 18 ersichtlich, bei der die Deckelscheibe 18 selbst keine erfindungsgemäßen Federelemente 24 aufweist. Es kann jedoch der Schaufellagerring 16 derartige Federelemente 24 aufweisen. Die ersichtliche Deckelscheibe 18 weist allerdings Zentrierelemente 26` auf, die im Gegensatz zu den zuvor erläuterten Zentrierelementen 26 am Außenumfang der Deckelscheibe 18 angeordnet sind. Es sind im vorliegenden Fall vier Zentrierelemente 26' über den Außenumfang der Deckelscheibe 18 verteilt angeordnet und einstückig mit der Deckelscheibe 18 ausgebildet. Ähnlich wie zuvor erläutert, sind die Zentrierelemente 26' durch Ausbildung jeweils eines Schlitzes realisiert. Auch diese Zentrierelemente 26' können über einen großen Temperaturbereich zu einer Zentrierung der Deckelscheibe 18 innerhalb des Turbinengehäuses 2 führen, wobei die Zentrierelemente 26' mit einem die Deckelscheibe 18 umfangsseitig umgebenden Zentrierkörper 30 des Turbinengehäuses 2 zusammenwirken. In einem Zustand niedriger Temperatur können sich die vorliegend ebenfalls als Federarme ausgebildeten Zentrierelemente 26' flächig oder auch nur mit ihren freien Enden am Zentrierkörper 30 abstützen. Die Zentrierelemente 26' können gegen den Zentrierkörper 30 vorgespannt sein. Verringert sich nun aufgrund der thermischen Ausdehnung mit steigender Temperatur ein radialer Abstand zwischen der Deckelscheibe 18 und dem Zentrierkörper 30, so werden die Zentrierelemente 26' nach innen gebogen und zentrieren dabei weiterhin zuverlässig die Deckelscheibe 18 relativ zum Turbinengehäuse 2.In 6 an embodiment of a cover disk 18 can be seen in which the cover disk 18 itself does not have any spring elements 24 according to the invention. However, the vane bearing ring 16 can have such spring elements 24 . However, the cover disc 18 that can be seen has centering elements 26` which, in contrast to the centering elements 26 explained above, are arranged on the outer circumference of the cover disc 18. In the present case, four centering elements 26 ′ are distributed over the outer circumference of the cover disk 18 and are formed in one piece with the cover disk 18 . Similar to what was explained above, the centering elements 26' are realized by forming a slot in each case. These centering elements 26 ′ can also lead to centering of the cover disk 18 within the turbine housing 2 over a large temperature range, the centering elements 26 ′ interacting with a centering body 30 of the turbine housing 2 surrounding the cover disk 18 on the peripheral side. In a low temperature state, the centering elements 26 ′, which are also designed as spring arms, can be supported on the centering body 30 over their entire surface or only with their free ends. The centering elements 26 ′ can be prestressed against the centering body 30 . If, due to thermal expansion, a radial distance between cover disk 18 and centering body 30 decreases with increasing temperature, centering elements 26' are bent inward and continue to reliably center cover disk 18 relative to turbine housing 2.

In 7 und 8 ist die Deckelscheibe 18 dargestellt, bei der das erfindungsgemäße Federelement und das zuvor erläuterte Zentrierelement in einem gemeinsamen Federarm 32 integriert sind. Der Federarm 32 ist am Außenumfang der Deckelscheibe 18 angeordnet und einstückig mit dieser ausgebildet. Der Federarm 32 weist einen ersten Armabschnitt 32a und einen zweiten Armabschnitt 32b auf, wobei der erste Armabschnitt 32a den Abstandshalter 20 (über dessen Haltestift 20b) gegenüber der Deckelscheibe 18 bzw. dem Zentrierkörper 30 abstützt und der zweite Armabschnitt 32b die Deckelscheibe 18 gegenüber dem Zentrierkörper 30 abstützt. Es werden somit zwei Federn realisiert, eine durch den ersten Armabschnitt 32a und eine durch den zweiten Armabschnitt 32b. Der zweite Armabschnitt 32b ist dabei über eine Vorspannkraft gegenüber dem Zentrierkörper 30 vorgespannt und dient der Zentrierung der VTG-Kartusche. Der erste Armabschnitt 32a dient hingegen der Kompensation einer Verschiebung des Abstandshalters 20 in radialer Richtung nach außen.In 7 and 8th the cover disk 18 is shown, in which the spring element according to the invention and the centering element explained above are integrated in a common spring arm 32 . The spring arm 32 is arranged on the outer circumference of the cover disk 18 and is designed in one piece with it. The spring arm 32 has a first arm section 32a and a second arm section 32b, with the first arm section 32a supporting the spacer 20 (via its retaining pin 20b) in relation to the cover disk 18 or the centering body 30 and the second arm section 32b supporting the cover disk 18 in relation to the centering body 30 supports. Two springs are thus realized, one through the first arm section 32a and one through the second arm section 32b. The second arm section 32b is prestressed in relation to the centering body 30 via a prestressing force and serves to center the VTG cartridge. The first arm section 32a, on the other hand, serves to compensate for a displacement of the spacer 20 in the radial direction to the outside.

BezugszeichenlisteReference List

11: Lagergehäusebearing housing
22: Turbinengehäuseturbine housing
33: Hitzeschildheat shield
77: Verstellringadjusting ring
88th: Schaufelhebelshovel lever
99: Turbinenradturbine wheel
1010: WelleWave
1212: Leitapparatdiffuser
1414: Leitschaufelnvanes
1616: Schaufellagerringblade bearing ring
1717: Aufnahme (im Schaufellagerring)Recording (in blade bearing ring)
1818: Deckelscheibecover disc
1919: Aufnahme (in der Deckelscheibe)mount (in the cover disc)
2020: Abstandshalterspacers
20a, 20b20a, 20b: Haltestiftretaining pin
2121: Federaufnahmespring mount
2323: Spaltgap
24, 24'24, 24': Federelementspring element
24a, 24a`24a, 24a`: Schlitzslot
24b, 24b`24b, 24b`: Federkopfspring head
26, 26'26, 26': Zentrierelementcentering element
26a26a: Schlitzslot
26b26b: freies Ende des Zentrierelementsfree end of the centering element
2828: Zentrierabsatzcenter heel
3030: Zentrierkörpercentering body
3232: Federarmspring arm
32a32a: erster Armabschnittfirst arm section
32b32b: zweiter Armabschnittsecond arm section

Claims

Turbocharger device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, comprising a bearing housing (1), a shaft (10) rotatably mounted in the bearing housing (1) and having a turbine wheel (9) arranged on the shaft (10), a turbine housing (2) for the turbine wheel ( 9), and a diffuser (12) arranged between a vane bearing ring (16) on the bearing housing (1) and a cover disk (18) on the turbine housing (2) with a large number of adjustable guide vanes (14) for realizing a variable turbine geometry, with between the vane bearing ring (16) and cover disc (18) at least one spacer (20) extends to space the vane bearing ring (16) and the cover disc (18) from one another, characterized in that the cover disc (18) and/or the vane bearing ring (16) has at least one den Spacers (20) have supporting spring element (24), wherein the spring element (24) is arranged as a spring arm on the outer circumference of the cover disk (18) and/or the vane bearing ring (16).

turbocharger device claim 1 , characterized in that the spacer (20) has a retaining pin (20a, 20b) which is accommodated in a corresponding receptacle (17) in the vane bearing ring (16) or in a corresponding receptacle (19) in the cover disk (18), wherein the retaining pin (20a, 20b) is supported within the receptacle (17, 19) via the spring element (24).

turbocharger device claim 1 or 2 , characterized in that the spring element (24) is formed in one piece with the cover disc (18) and/or the vane bearing ring (16) or is inserted into the cover disc (18) and/or the vane bearing ring (16).

Turbocharger device according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (24) is inserted into the cover disc (18) and/or the blade bearing ring (16) as a spring lever.

Turbocharger device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover disc (18) and/or the vane bearing ring (16) have a plurality of spring elements (24) distributed over their circumference, each of which supports a spacer (20).

Turbocharger device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover disc (18) has at least one spring-acting centering element (26, 26`) for centering the cover disc (18) relative to the turbine housing (2).

turbocharger device claim 6 , characterized in that the centering element (26) is arranged on the inner circumference of the cover disk (18) and interacts with a centering shoulder (28) of the turbine housing (2) extending centrally into the cover disk (18).

turbocharger device claim 6 , characterized in that the centering element (26`) is arranged on the outer circumference of the cover disc (18) and interacts with a centering body (30) of the turbine housing (2) surrounding the cover disc (18) on the circumference.

turbocharger device claim 8 , characterized in that the spring element (24) and the centering element (26) are implemented by means of a common spring arm (32) arranged on the outer circumference of the cover disc (18), the common spring arm (32) having a first arm section (32a) and a second Arm section (32b), wherein the first arm section (32a) supports the spacer (20) in relation to the cover disc (18) and/or the centering body (30) and the second arm section (32b) supports the cover disc (18) in relation to the centering body (30 ) supports.