[发明专利]用于废气涡轮增压器的碟形弹簧

说明书

本发明涉及一种用于废气涡轮增压器(20)的碟形弹簧(1)。该碟形弹簧(1)包括环形基体(2)，该环形基体围绕中心纵向轴线(M)并且沿着该碟形弹簧(1)的周向方向(U)延伸并包围碟形开口(3)。在基体(2)的内圆周(5)上形成预紧元件(10)，用于对插入到碟形开口(3)中的废气涡轮增压器(20)的安装部(22)施加预紧力。

技术领域

本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的碟形弹簧以及一种具有这种碟形弹簧的用于内燃机的废气涡轮增压器。

背景技术

碟形弹簧通常用于对废气涡轮增压器的可变涡轮几何形状(VTG)的导叶托架进行轴向预紧。该弹簧通常还用作热屏蔽件，以将VTG后腔室与废气涡轮增压器的涡轮腔室热屏蔽开。

然而，发动机振动会导致被轴向预紧的碟形弹簧或热屏蔽件相对于废气涡轮增压器的轴承座和导叶托架发生运动，这能够导致磨损，尤其是在轴承座的接触表面上的磨损，这是由于在该接触表面存在更高的表面压力和更低的材料等级。尤其是在废气温度在1000℃或更高范围内的高温应用中，如在当前汽油发动机中发现的，热效应可能引起碟形弹簧或热屏蔽件松弛，这进而可能导致碟形弹簧或热屏蔽件相对于轴承座或导叶托架的运动，并因此导致在接触表面上出现磨损。如果存在足够的磨损，这又能够引起由碟形弹簧产生的弹簧张力的减小。

为了安装在轴承座上，在将废气涡轮增压器的轴安装在轴承座上之前，热屏蔽件必须被放置在轴承座上，并且因此当对安装在轴承座上的轴进行平衡时(此时VTG和该涡轮壳体还未安装)，热屏蔽件必须不能从轴承座上脱落或以一定角度悬挂从而与涡轮叶轮相接触。为此，碟形弹簧的碟形开口的尺寸确定为使其放置在设置在轴承座上的凸缘(在下文中也称为安装部)上并且由该凸缘充分地保持，使得用作热屏蔽件的碟形弹簧不能如期望的那样倾斜，或者在平衡过程期间在用作热屏蔽件的碟形弹簧不与旋转的涡轮叶轮接触的情况下仅能稍微倾斜。

为了抵消热屏蔽件在高温下的预紧力损失，能够将屏蔽板和碟形弹簧功能分离，如例如在DE 10 2018 218 395中所描述的。

此外，如DE 10 2018 210 022所述，通过对碟形弹簧进行整形，能够优化碟形弹簧中的应力分布，使得碟形弹簧不易受高温影响。

DE 10 2012 208 044 A1提出了一种防止热屏蔽件扭曲的非圆形形状的热屏蔽件。

从US 8 376 721 B2中已知一种热防护板，其与轴承座嵌缝在一起，从而避免相对于轴承座的相对运动。

DE 10 2015 219 656 A1公开了一种热屏蔽件，其在三个接触表面上居中位于其外圆周和内圆周之间的中央区域中。

DE 10 2015 220 113 A1公开了一种热屏蔽件，该热屏蔽件在其内圆周上具有从轴承座突出的外螺纹，该热屏蔽件通过该外螺纹旋入轴承座中。

CN 204 402 584 U公开了一种热屏蔽件，其借助于径向接合在轴承座中的安装环轴向固定。

然而，从生产的角度来看，DE 10 2012 208 044 A1中公开的非圆形形状相当复杂，因此制造成本较高。此外，该形状不能成功地防止轴承从轴承座上滑脱。

从DE 10 2018 210 022中已知的多曲面碟形弹簧在高温下非常坚固，但是具有的缺点是，由于现代废气涡轮增压器的日益紧凑的设计，在装配和平衡过程中，它仅能够由设置在轴承座上的凸缘不充分地保持，如果热屏蔽件在平衡过程中脱离目标位置而接触到涡轮叶轮，就会导致在平衡转轮时出现问题。这最终会对平衡质量产生负面影响。

从DE 10 2018 218 395中已知的解决方案也非常耐高温，但具有与DE 10 2018210 022相同的缺点，并且由于其使用两种组件而不是一种组件，因此制造成本也要高得多。