CN104981596A - 包括调节单元的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有用于控制涡轮增压器的输出的调节单元的涡轮增压器。能够通过执行器调整所述调节单元，并且借助于执行构件（9）和杠杆将所述执行器连接到所述调节单元。所述执行构件和所述杠杆借助于丝杆螺母元件（1）互相连接。

Description

包括调节单元的涡轮增压器

技术领域

本发明涉及排气涡轮增压器，其具有用于调节排气涡轮增压器的功率的调节单元并且具有执行器，其中能够通过执行器来调整所述调节单元。执行器经由定位构件和杠杆连接到调节单元。

背景技术

排气涡轮增压器用于提高内燃发动机的效率并由此增加其功率。为此目的，排气涡轮增压器包括具有涡轮机叶轮的涡轮机和具有压缩机叶轮的压缩机，其中，两个转子布置在共用轴上。在此情况下，涡轮机叶轮由来自内燃发动机的排气质量流驱动，并继而驱动压缩机叶轮。压缩机压缩引入新鲜空气并将其引导至内燃发动机中。共用轴安装在涡轮增压器的轴承壳体中。此外，涡轮机的涡轮机叶轮布置在涡轮机壳体中，并且压缩机的压缩机叶轮布置在压缩机壳体中。

发动机的速度上升越多，涡轮机的涡轮机叶轮越快，并且由此，排气涡轮增压器的轴（压缩机的压缩机叶轮也位于其上）也在驱动的排气流速率的作用下旋转。轴以及由此压缩机叶轮的较快旋转引起压缩机的空气传送速率增加。这引起来自发动机的排气流速率增加，且因此继而引起更快地驱动涡轮机叶轮。为了不超过发动机的各个机械限制和热限制，需要调节排气涡轮增压器。

可使用可变的涡轮机几何形状或废气门管道或旁通管道（其设置在涡轮机壳体中并且其能够通过称作废气门或旁通阀的关闭元件来关闭）实施排气涡轮增压器的此类调节。当需要时，能够适当以根据打开程度的方式打开所述关闭元件，以引导更多或更少部分的排气通过涡轮机直接进入车辆的排气尾管。以此方式防止涡轮机的旋转速度的进一步增加。

已知使用电动或气动执行器来调整所述类型的调节单元（废气门管道的关闭元件或可变的涡轮机几何形状）。

此外，还已知使用执行器侧的定位构件（例如，推力杆或调节杆）和关闭元件侧的操作杠杆来实现将所述类型的执行器联接到调节单元。

为了确保通过执行器精确地控制调节单元，必需补偿单独的部件及其相对于彼此的位置的制造和组装公差。因此，必需精确地校准每个排气涡轮增压器，这使得组装过程期间的对准和组装需要相当高的费用。

DE 10 2011 007072 A1公开了一种排气涡轮增压器，其具有能够由关闭元件关闭的废气门导管。能够调整关闭元件的执行器经由调节杆形式的定位构件并经由设置在定位构件和关闭元件之间的可枢转引导元件（如操作杠杆）连接到关闭元件。引导元件连接到引导杠杆，该引导杠杆具有平坦形状并且插入至定位构件的狭槽中。

EP 1256703 B1同样公开了排气涡轮增压器，其具有废气门管道、关闭元件和执行器。借助于操作杠杆能够打开或关闭该关闭元件，其中定位构件（执行器的调节杆）连接到操作杠杆。所述调节杆包括细长元件，并且所述元件的至少一个部段是足够柔性的以在使用期间围绕一条线弯曲，以便于由此补偿位置偏差。

发明内容

本发明是基于研发排气涡轮增压器的目的，该排气涡轮增压器具有通过执行器经由操作杠杆和定位构件进行调整的调节单元，其中，补偿操作杠杆和定位构件之间的连接结构中产生的制造和组装公差，其中使得连接结构尽可能易于生产，并且其中使得对于组装过程所述连接结构能够具有极好的可达性。

根据本发明通过具有独立权利要求的特征的排气涡轮增压器达到所述目的。本发明的有利改进在从属权利要求的特征中。

提出的排气涡轮增压器具有用于控制排气涡轮增压器的功率的调节单元，其中通过执行器能够调整调节单元，并且经由调整构件将执行器的推力杆连接到调节单元的操作杠杆。根据本发明，调整构件具有丝杆螺母元件和与其接合的附接元件。

通过调整构件的丝杆螺母元件与附接元件之间的螺栓连接结构，可以简单的方式补偿与执行器和调节单元之间的空间相关的制造和组装公差，并且在组装过程期间能够在精确定位的情况下以简单方式调整执行器的推力杆和操作杠杆之间的连接结构。此外，所述调整构件的使用使能仅从一侧将执行器的推力杆紧固到操作杠杆上。这有利地替代了常规的连接技术，例如，通过需要从两侧接近杠杆的两个可调整的锁紧螺母，而这难以自动化。通过自动化简化了定位构件和杠杆之间的连接结构的组装，并且能够节省成本。

在优选实施例中，丝杆螺母元件包括设计用于接合拧紧工具（例如，螺丝刀）的头部，所述头部优选是六边形螺栓头部的形式并且整体连接到具有通道孔的圆柱状突起件。借助于拧紧工具，丝杆螺母元件和附接元件能够以简单方式通过在组装过程中旋拧到彼此中来连接到彼此。由于实际上仅需操纵丝杆螺母元件，因此在组装过程中，仅需接近丝杆螺母元件的头部并且仅需使用一个工具。

优选的情形是，丝杆螺母元件在通道孔中具有内螺纹并且在圆柱状突起件的外周上具有外螺纹。在本实施例中，则附接元件具有与突起件的外螺纹相对应的内螺纹，并且执行器的推力杆在其外周上具有与丝杆螺母元件的通道孔的内螺纹相对应的外螺纹。然后，执行器的推力杆布置在丝杆螺母元件的通道孔中并且与其内螺纹接合。丝杆螺母元件的圆柱状突起件继而通过其外螺纹与附接元件的内螺纹接合。在组装过程中，执行器的推力杆和调节单元的操作杠杆之间的连接结构能够通过丝杆螺母元件和附接元件在单个螺栓连接过程中形成。

在特别有利的实施例中，通道孔中的内螺纹和丝杆螺母元件的突起件上的外螺纹各自具有节距相同的同向走向的螺纹。然后，能够以简单的方式在一个螺栓连接过程中通过丝杆螺母元件实施杠杆和定位构件的组装。本实施例在下述情形中尤其有利，即，在组装过程中，当建立了丝杆螺母元件和附接元件之间的连接时，应该保持推力杆和操作杠杆的预设位置（即，不应该再改变）。这在如果执行器是机电执行器时是尤其有利的。但是，同样也可以使用气动执行器。在此情形中，在组装过程中，最初将丝杆螺母元件旋拧到推力杆的外螺纹上，并且附接元件连接到调节单元的操作杠杆上。然后，将推力杆与丝杆螺母元件以及操作杠杆与附接元件相对于彼此放置在期望的位置。随后，沿与将丝杆螺母元件旋拧到推力杆上的旋转方向相反地转动丝杆螺母元件，其中，突起件的外螺纹放置成与附接元件的内螺纹接合。由于螺纹同向并且具有相同节距的事实，现在丝杆螺母元件移动到附接元件的内螺纹中，且相对于推力杆和附接元件移动至相同的程度以及沿相同的方向移动，并因此产生连接结构。

在另一个实施例中，可在通道孔中设置内螺纹，在丝杆螺母元件的突起件上设置外螺纹，并且推力杆上的相关外螺纹和附接元件中的内螺纹也以相同方向走向，但各自具有不同的节距。如果现在通过调整构件实现与操作杠杆的连接，如上所述，则由于螺纹的不同节距，推力杆和附接元件以及操作杠杆将相对于彼此移位。此实施例在执行器是气动执行器时尤其有利。特别地，可通过位于执行器上的弹簧的弹性恢复作用补偿所述相对转移。因此，在系统的组装期间，能够预先将弹簧放置成加载状态。

在尤其优选的实施例中，定位构件具有与丝杆螺母元件的内螺纹接合的外螺纹。在本实施例中，杠杆具备内螺纹或固定地连接到优选以螺母形式的螺纹件上。连接到杠杆上的内螺纹或螺纹件与形成在丝杆螺母元件的突起部上的外螺纹接合。本实施例的优点在于能够将丝杆螺母元件预先安装在定位构件上。在所述实施例中，能够以特别简单的方式来组装部件。

为了防止丝杆螺母元件中发生任何磨损，有利的是，在将定位构件连接到杠杆之后通过锁紧螺母来支撑丝杆螺母元件。以此方式防止丝杆螺母元件在涡轮增压器操作期间的旋转。为此目的，例如，可根据丝杆螺母元件的内螺纹是旋拧到定位构件还是杠杆，将锁紧螺母预先安装在定位构件或杠杆上。

附图说明

将基于附图讨论本发明的示例性实施例。

在附图中：

图1显示借助于丝杆螺母元件将杠杆连接到定位构件的示意图，

图2显示丝杆螺母元件的示意图，

图3显示杠杆的示意图，

图4显示将杠杆连接到定位构件的示意图，以及

图5显示与图4相同的连接的示意图，其具有用于支撑丝杆螺母元件的额外的锁紧螺母。

在所有附图中，将用相同的附图标记表示功能相同的 零件。

具体实施方式

在本文示出的示例性实施例中，调节单元由废气门管道构成，该废气门管道是关闭元件。但是，也可通过可变的涡轮机几何形状来实现压缩机壳体中的压力调节。在此情况下，同样地通过执行器的操作来实现涡轮机的几何形状的调整。

图1显示定位构件9和杠杆6之间通过丝杆螺母元件1形成的连接结构，该连接结构使用于根据本发明的排气涡轮增压器20中。定位构件9固定地连接到执行器21，执行器21紧固至排气涡轮增压器的压缩机壳体，而杠杆6通过铰接式连接结构连接到位于涡轮机壳体22中的废气门管道的旁通阀，该旁通阀用作关闭元件。该铰接式连接结构由铰接连接至布置在杠杆6上的突起部12的至少一个杠杆形成。执行器21能够经由所述连接结构以根据压缩机壳体中的压力的方式将旁通阀打开或关闭至更大或更小的程度，以便由此调节涡轮机的功率。为了补偿出现在旁通阀和执行器21之间的联接结构中的制造和组装公差，通过丝杆螺母元件1形成定位构件9和杠杆6之间的连接结构。

图2显示丝杆螺母元件1的示意图，其具有设计用于接合拧紧工具并且整体连接到具有钻孔的圆柱状突起部3的六边形头部2。该钻孔设有内螺纹4，并且外螺纹5形成在突起部3的圆柱状外周上。具有内螺纹4的钻孔延伸通过丝杆螺母头部2。为了实现尽可能简单的组装过程，能够将丝杆螺母元件1预先安装在定位构件9上。

图3是杠杆6的示意图。杠杆6由平直部分构成，该平直部分经由弯曲区域整体地连接到有角度部分。杠杆6的有角度部分焊接至具有六边形头部和内螺纹8的螺纹件7。内螺纹8的轮廓相合地配合到有角度部分的开口上。以此方式，能够通过该开口将丝杆螺母元件1旋拧到螺纹件7上。但是，代替焊接上的螺纹件7，还可提供整体形成在杠杆上并且旋拧到丝杆螺母元件1上的螺纹。通过铰接连接结构紧固至旁通阀的突起部12整体形成在杠杆6的平直部分上。

图4显示通过丝杆螺母元件1将定位构件9紧固到杠杆6上。在示例性实施例中，定位构件9具有与丝杆螺母元件1的内螺纹4接合的外螺纹10。丝杆螺母元件1的外螺纹5旋拧到螺纹件7的内螺纹8上。在此情况下，丝杆螺母元件1的内螺纹4和外螺纹5具有相同的节距，由此能够通过丝杆螺母元件1以极其简单的方式实现杠杆6与定位构件9的组装。在排气涡轮增压器的组装期间，为了将定位构件9连接到杠杆6，使旁通阀位于关闭位置，并且与定位构件9连接的执行器同样移动至与旁通阀的关闭位置相对应的端部位置。定位构件9和杠杆6在它们的最终位置处保持静止，而已经预先安装在定位构件9上的丝杆螺母元件1通过外部工具在定位构件9的外螺纹10上转动，且丝杆螺母元件1因此沿杠杆6的方向移动。因此，丝杆螺母元件朝向杠杆6的螺纹件7移动，并且通过其外螺纹5放置成与螺纹件7的内螺纹8接合。在下述意义上实现在定位构件9的纵向方向上的公差补偿，即，定位构件9通过螺纹件7和丝杆螺母元件1突出至更大或更小的程度。由此可变地调整所述连接结构。

在示例性实施例中，所述执行器是电动执行器。与气动执行器相比，所述类型的电动执行器提供更高的定位速度、更高的定位准确度和更大的定位力。如果提供气动执行器，则对于内螺纹4和外螺纹5可使用不同的节距。由于螺纹的不同节距，因此在组装过程期间杠杆6和定位构件9之间的连接结构移位。此不同位置能够通过位于执行器上的弹簧的恢复作用来补偿，并且因此，在组装过程期间，执行器的弹簧处于预加载状态。后者在电动执行器的情形中是不可能的。因此，如果使用电动执行器，则重要的是内螺纹4和外螺纹5具有相同的节距。

在图5中，除图4中的实施例外，丝杆螺母元件1还通过具有外部六边形的锁紧螺母11支撑在定位构件9的外螺纹10上。当已经实施根据图1描述的公差补偿时，通过锁紧螺母11支撑丝杆螺母元件1。锁紧螺母11防止丝杆螺母元件1在操作期间在定位构件9上旋转，由此防止磨损丝杆螺母元件1。对于最优的组装，在支撑丝杆螺母元件1之前，将锁紧螺母11预先安装在定位构件9上。

Claims (9)

1.一种排气涡轮增压器，其具有用于调节所述排气涡轮增压器的功率的调节单元和用于操作所述调节单元的执行器，其中，所述调节单元能够经由分配给它的操作杠杆通过所述执行器的推力杆（9）来操作，并且所述推力杆经由调整构件（9）连接至所述调节单元的所述操作杠杆，

其特征在于，

所述调整构件（9）具有丝杆螺母元件（1）和附接元件（6），其中，所述附接元件（6）联接到所述操作杠杆并且所述丝杆螺母元件具有第一螺纹区域和第二螺纹区域，所述丝杆螺母元件经由所述第一螺纹区域联接到所述附接元件（6）且经由所述第二螺纹区域联接到所述推力杆。

2.如权利要求1所述的排气涡轮增压器，其特征在于，所述丝杆螺母元件（1）具有设计用于接合拧紧工具的操作区域（2）。

3.如前述权利要求中一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，所述丝杆螺母元件（1）具有内螺纹（4）和外螺纹（5）。

4.如权利要求3所述的排气涡轮增压器，其特征在于，所述丝杆螺母元件（1）的内螺纹（4）和外螺纹（5）各自具有相同的节距。

5.如权利要求3所述的排气涡轮增压器，其中，所述执行器是气动执行器，其特征在于，所述丝杆螺母元件（1）的内螺纹（4）和外螺纹（5）各自具有不同的节距。

6.如前述权利要求3至5中一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，所述杠杆（6）和所述定位构件（9）分别具有内螺纹（8）和外螺纹（10），或分别具有外螺纹和内螺纹，所述螺纹各自旋拧至所述丝杆螺母元件（1）。

7.如前述权利要求中一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，通过锁紧螺母（11）支撑所述丝杆螺母元件（1）。

8.如前述权利要求中一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，所述杠杆（6）具备内螺纹或者被固定地连接到优选以螺母形式的螺纹件（7），其中，所述内螺纹或所述螺纹件（7）与形成在所述丝杆螺母元件（1）的突起部上的外螺纹（5）接合。

9.如前述权利要求中一项所述的排气涡轮增压器，其特征在于，所述定位构件（9）具有与所述丝杆螺母元件（1）的内螺纹（4）接合的外螺纹（10），其中，优选地，用于支撑所述丝杆螺母元件（1）的锁紧螺母（11）连接至所述定位构件（9）。