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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Eine
derartige Schutzvorrichtung ist bereits aus der GB-A-1,503,895 bekannt
geworden. Dort ist eine Wurmschraube in einen Hebel eingeschraubt, wobei
ihre Lage sich weder willkürlich
noch unwillkürlich
verändern
soll. Ein etwa U-förmiger
Federbügel umfaßt den Schaft
der Schraube, wobei seine freien Schenkeln am Hebel festgelegt sind.
Damit ist eine unwillkürliche
Verdrehung der Schraube mindestens erschwert. Damit auch der Zugriff
für eine
willkürliche Verstellung
erschwert wird, ist noch ein über
der Schraube anzubringendes Gehäuse
aus Kunststoff vorgesehen, welches die Schraube abdeckt und so ein
Verstellen derselben, wenigstens ohne Abnahme des Gehäuses nicht
ermöglicht.
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Aus
der GB-A-2,014,265 ist eine andere Schutzvorrichtung bekannt geworden,
welche mit einer Kontermutter zur Sicherung der Lage zusammenarbeitet.
Dabei wird natürlich
der Verdrehung der Schraube ein bedeutend größerer Widerstand entgegengesetzt.
Auch hier wird über
die Schraube eine Kappe gelegt und diese in einer Versenkung des
zu befestigenden Teiles untergebracht, um den Zutritt und die Möglichkeit
der Verstellung der Schraube zu verwehren. Diese Vorrichtung ist
allerdings relativ aufwendig, aus mehreren Teilen zusammengesetzt und
ziemlich voluminös.
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Bei
Betätigungsvorrichtungen
für die
Leitschaufeln von Turboladern mit variabler Geometrie besteht der
Wunsch nach einer Sicherung der einmal als optimal festgestellten
Einstellung schon seit langem. Im allgemeinen werden Schrauben und/oder Muttern
dazu verwendet, wie etwa die US-A-6,398,483 oder die 4 der WO 02/27164 zeigen.
Zur besseren Sicherung der Lage ist nach der 3 der US-A-4,780,054 auch bereits eine Kontermutter
vorgesehen.
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Das
Problem bei solchen Geräten
für die
Automobilindustrie besteht nun aber gerade darin, daß manche
Leute ihren Antrieb "tunen" lassen, womit es dann
mit der einmal als optimal festgestellten Einstellung vorbei ist.
Dies aber wirkt sich dann gegebenenfalls auf die Reparaturanfälligkeit
und die Garantieleistungen des Herstellers aus. Gewiss ist es bekannt,
mit einander verschraubte Gegenstände
durch einen Sicherungslack zu schützen. Wird daran herumgeschraubt,
dann wird der Lack zerstört,
und der Hersteller kann dann feststellen, ob ein daraufhin auftretender
Fehler wegen der vorgenommenen Manipulationen nicht unter die Garantieleistung
fällt.
Das Problem im Bereiche von Motoren, und insbesondere bei Turboladern,
besteht nun einerseits darin, daß mit ständigen Vibrationen zu rechnen
ist, welche die Tendenz haben, Schraubverbindungen zu lösen, und daß anderseits
die Teile eine große
Hitze ausstrahlen, so daß ein
Sicherungslack binnen relativ kurzer Zelt zerstört ist. Selbst wenn man also
die bekannte Methode mit dem Aufsetzen von Kunststoff-Gehäusen oder – kappen
anwenden wollte, ergäbe
sich nach wie vor dasselbe Problem mit den hohen Temperaturen.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung
für eine
Schraubeinstellung so auszubilden, daß weder ein willkürliches noch
ein unwillkürliches
Lösen oder
Verstellen einer Schraubverbindung möglich ist, einerseits weil
diese Schraubverbindung gesichert wird, und anderseits weil eine
willkürliche
Veränderung
feststellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
gelöst.
Dadurch, daß sich
der U-förmige
Federteil mit einem Schenkel axial unverschieblich an der Mutter
und mit dem anderen Schenkel unmittelbar hinter der Kontermutter am
Außengewinde
abstützt,
in welches dieser Schenkel eingreift, fixiert der Federteil die
Mutter mit seinem Eingriff in das Außengewinde, verhindert aber
gleichzeitig auch eine Verstellung der Kontermutter. Da es sich
um einen Federteil handelt, besteht dieser Teil aus verhältnismäßig hartem
Material, das sich in das Außengewinde
einbeißt.
Jeder Versuch, eine Verdrehung der Mutter oder Kontermutter zu erreichen,
führt nur
dazu, daß sich
der Federteil am Außengewinde
noch stärker
festsetzt. Dies führt
zu deutlichen Markierungen am Außengewinde. Selbst das bloße Entfernen
des Federteils aus einer ersten Position und die erneute Montage
in einer anderen Position verursacht bereits deutliche Markierungen
am Außengewinde,
wobei der Versuch, den an der Mutter abgestützten Federteil aus dem Eingriff
mit dem Außengewinde
zu bringen, zu einer Verbiegung des Federteiles führt, die
ebenfalls feststellbar ist.
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Um
die Schutzfunktion noch sicherer zu machen, ist es vorteilhaft,
wenn der U-förmige
Federteil an der Seite der Mutter auch noch mit dem Einstellteil drehfest
verbunden ist. Dabei ist es günstig,
wenn der U-förmige
Federteil in eine Öffnung
des Einstellteils eingreift und sich an diesem mittels zweier Pratzen,
Klinken, Haken od.dgl. zu beiden Seiten der Mutter abstützt, denn
so ist die Lage des Federteiles noch zusätzlich gesichert. Dies kann
vorteilhaft so geschehen, daß jede
der Pratzen, Klinken, Haken od.dgl. an einem freien Ende ei nes von
zwei Federarmen vorgesehen ist, von denen ein jeder einen in eine
Nut der Mutter eingreifenden, insbesondere etwa kreisbogenförmigen,
Abschnitt aufweist.
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Es
wurde bereits erwähnt,
daß gerade
Autoteile hinsichtlich Vibrationen und Hitzeentwicklung besonderen
Anforderungen ausgesetzt sind, und dies gilt insbesondere für Turbolader.
Deshalb ist bevorzugt eine solche Betätigungsvorrichtung zur Steuerung
eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie bzw. zur Verstellung
von deren Leitschaufeln im Sinne des Anspruches 5 mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
versehen, welche eine Übertragungseinrichtung
für Steuerbewegungen
auf die Leitschaufeln besitzt, die ein bewegliches und sich entlang
einer Längsachse
erstreckendes Stößelglied
aufweist, an welchem eine Justiereinrichtung mit einem länglichen
Gewindeteil angreift, an dem eine Verstellmutter die wirksame Länge des
Stößelgliedes
bestimmt. So kann die einmal im Werk eingestellte Justierung gesichert
und gegen unbemerktes Verstellen geschützt werden.
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Dementsprechend
bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Turbolader
mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden
Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
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1 einen
Turbolader in Perspektivansicht, teilweise mit weggebrochenen Wandungsteilen,
an welchem die Erfindung bevorzugt zum Einsatz kommt;
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2 ein
Detail aus 1 mit der Übertragungseinrichtung für die Steuerbewegungen
ohne die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung;
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3 den
erfindungsgemäß vorgesehenen etwa
U-förmigen
Federteil in Perspektive; und
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4 eine
der 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit aufgesetzter
erfindungsgemäßer Schutzvorrichtung.
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Gemäß 1 weist
ein Turbolader 1 in üblicher
Weise einen Turbogehäuseteil 2 und
einen damit verbundenen Kompressorgehäuseteil 3 auf, die entlang
einer Rotationsachse R angeordnet sind. Der Turbogehäuseteil 2 ist
an der dem Kompressorgehäuse 3 zugekehrten
Seite teilweise geöffnet,
so daß darin
ein von einem Verstellhebel 4 in an sich bekannter Weise über einen
begrenzten Winkel verdrehbarer Stellring 5 sichtbar wird.
Ferner ist auch das Turbinenrad 27 zu sehen, dem das Abgas
eines Verbrennungsmotors über
eine Leitung 28 und einen das Turbinenrad spiralig umgebenden
Zufuhrkanal 9 zugeführt
wird.
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Dabei
wird die Zufuhrmenge durch eine Gassteuereinrichtung gesteuert,
welche in einer beispielhaften Ausführung ein Leitgitter variabler
Geometrie aufweist. Denn durch Winkelverdrehung des Stellringes 5 werden
in bekannter Weise an einem dahinter gelegenen (der Stellring 5 ist
im unteren Bereich teilweise weggebrochen) Düsenring 6 ein Leitgitter
bildende, über
den Umfang verteilte Leitschaufeln 7 um ihre jeweilige
Schwenkachse 8 verdreht, so daß sie zwischen einander Düsenquerschnitte
bilden, die je nach der Lage der Leitschaufeln 7, nämlich radial (wie
dargestellt) oder mehr tangential, größer oder kleiner sind und das
in der Mitte an der Achse R gelegene Turbinenrad 27 mehr
oder weniger mit dem über
den Zufuhrstutzen 9 zugeführten und über einen zentralen Stutzen 10 abgeführten Abgas
eines Motors beaufschlagen.
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Um
die Bewegung bzw. die Lage der Leitschaufeln 7 sowie der
in 1 noch gezeigten und später besprochenen Gassteuereinrichtung
zu steuern, ist eine Betätigungseinrichtung 11 vorgesehen. Diese
kann an sich beliebiger Natur sein, doch ist es bevorzugt, wenn
sie, in an sich herkömmlicher
Weise, ein Steuergehäuse 12 aufweist,
das sich entlang einer Achse A erstreckt und darin ein Betätigungselement,
beispielsweise einen Tauchmagneten, aufweist. Im vorliegenden Fall
ist jedoch als Betätigungselement
eine Membrane 13 zwischen zwei Hälften des Steuergehäuses eingespannt,
wie dies ebenfalls an sich bekannt ist. Die Membrane 13 wird von
einem ihr zugeführten
positiven oder negativen Luftdruck beaufschlagt, um die Steuerbewegung
eines an ihr befestigten Stößelgliedes 14 zu
steuern. Es ist bevorzugt, wenn die Längsachse dieses Stößelgliedes 14 mit
der Achse des Steuergehäuses 12 fluchtet
(obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist), so daß eine direkte Übertragung
der maximalen Durchbiegung der Membrane auf die weiter unten gelegenen
Teile dieser Übertragungseinrichtung
erfolgt. Dies ist platzsparend und sicher und ergibt eine verläßliche Bewegungsübertragung.
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Das
Stößelglied 14 besteht,
wie aus 1 ersichtlich, aus einem mit
der Membrane 13 unmittelbar verbundenen ersten, mit einem
Außengewinde 18 (vgl. 2, 4)
versehenen Stößelteil 15 und einem
mit diesem ersten Stößelteil 15 verstellbar
verbundenen zweiten Stößelteil 16.
All diese Einzelheiten sind der Europäischen Patentanmeldung Nr.
02 021 316 vom 20. Sept. 2002 zu entnehmen, deren Inhalt hier durch
Bezugnahme als geoffenbart gelten soll.
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Wie
ebenfalls aus dieser EP hervorgeht, erfolgt die Verstellung durch
eine auf dem Außengewinde 18 aufgeschraubte
Mutter 19. Am unteren Ende (bezogen auf 1)
des zweiten Stößelteiles 16 befindet
sich ein Schwenkgelenk 17, über das das Stößelglied 14 mit
dem Verstellhebel 4 verbunden ist, um seine Bewegung auf
diesen, von diesem auf den Ring 5 und von diesem letztlich
auf die Leitschaufeln 7 zu übertragen.
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Als
Gassteuereinrichtung wurden oben die Leitschaufeln 7 beschrieben.
Zusätzlich
oder (bevorzugt) alternativ zu diesen kann das Stößelglied 14, wie
durch die strich-punktierte Linie 14' angedeutet ist, auch mit einem „waste
gate", also einer
Art Nebenschlußventil 29 in
der Leitung 28 verbunden sein. Dieses Nebenschlußventil 29 kann
die mit vollen Linien dargestellte Lage einnehmen, in der die Leitung 28 zum
Zufuhrkanal 9 völlig
freigegeben ist, oder eine Lage 29', in welcher mindestens ein Teil
des über
die Leitung 28 herangeführten
Abgases über
eine Nebenschlußleitung 30 in
eine Auspuffleitung 31 umgeleitet wird. Wie groß dieser
zur Leitung 31 umgeleitete Abgasanteil ist, hängt von
der Stellung des als Schmetterlingsklappe gezeigten Nebenschlußventils 29 ab,
das über
die Betätigungseinrichtung 11 sehr fein
einstellbar sein kann. An Stelle einer Schmetterlingsklappe kann
natürlich
jedes beliebige steuerbare Ventil bzw. jede beliebige Umlenkeinrichtung
verwendet werden.
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Gemäß den 2 und 4 besteht
das Stößelglied
zur Übertragung
der Steuerbewegungen der Membrane 13 aus zwei Teilen 16a und 16b,
die an seitlichen Flügeln 32 miteinander
verbunden sind. In einer etwa viereckigen Ausnehmung 20 sitzt
die auf das Außengewinde 18 aufgeschraubte
Justiermutter 19. Eine außen auf das Außengewinde
aufgeschraubte Kontermutter 21 soll die jeweils eingestellte
Lage der Mutter 19 sichern und damit auch die jeweils eingestellte
aktive Länge
des Stößelgliedes 14.
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Natürlich kann
die Kontermutter 21 nicht verhindern, daß sie von
Unbefugten gelöst
und dann die Einstellung der Mutter 19 in unerwünschter
Weise verändert
wird. Ja mehr noch: Es ist nicht einmal auszuschließen, daß sich die
Kontermutter 21 durch die beim Lauf eines Verbrennungsmotors
entstehenden Vibrationen von selbst löst und dann eine ungewollte Verstellung
der Lage der Mutter 19 bezüglich des Stößelteiles 15 und
seines Außengewindes 18 entsteht.
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Um
diese zwei Möglichkeiten
zu verhindern, wird erfindungsgemäß ein etwa U-förmiger Federteil 22 gemäß 3 verwendet.
Dieser Federteil 22 besitzt einen mittleren Teil 23,
der dem Boden des U entspricht. Von diesem Mittelteil 23 ragt
an jeder Seite ein Schenkel 24 bzw. 25 hoch. Davon
wird der Schenkel 24 mit der Mutter 19 axial unverschieblich verbunden,
was auf die verschiedenste, dem Fachmanne an sich geläufige Weise
erfolgen kann.
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Es
ist jedoch bevorzugt, wenn dieser Schenkel 24 gleichzeitig
auch drehsicher festgelegt wird; zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft,
wenn der Schenkel 24 mit Pratzen oder Klinken 26 ausgestattet
wird, die sich am Einstellteil 16 des Stößels 14 so
abstützen, wie
es in 4 angedeutet ist. Dort greift der Schenkel 24 durch
die etwas breiter ausgebildete Ausnehmung 20 der Flügel 32 und
hakt sich mit seinen Klinken 26 an der gegenüberliegenden
Seite dieser Flügel 32 fest.
Damit diese Klinken 26 an dieser Stelle gut einrasten können, ist
ein Schlitz 33 vorgesehen, welcher den Klinken eine Federung
nach außen
(d.h. nach links und rechts – bezogen
auf 3) gestattet und so den Schenkel 24 in
zwei federnde Gabelarme oder Federarme 24' und 24'' unterteilt.
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Um
gleichzeitig mit der Mutter 19 axial unverschieblich verbunden
zu sein, ohne ihre Verdrehung zu behindern, ist es vorteilhaft,
wenn Mutter 19 und Federteil 22, relativ zueinander
verdrehbar, ineinander verzahnt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Mutter 19 mit
einer Umfangsnut 34 versehen wird, in welche der Schenkel 24,
zweckmäßig mit
einem kreisbogenförmigen,
die Innenfläche
der Nut 34 umfassenden Abschnitt 35 eingreift
und sich so an der Mutter 19 abstützt.
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Der
andere Schenkel 25 des Federteiles 22 wird dann,
wie 4 veranschaulicht, unmittelbar hinter der Kontermutter 21 in
das Außengewinde 18 eingesetzt,
an dem sich dieser Schenkel 25 dann abstützen kann.
Damit verhindert der Schenkel 25 eine axiale Bewegung der
Kontermutter 21 und so auch ihre Verdrehung am Außengewinde 18.
Aber auch eine Verdrehung der Mutter 19 ist ausgeschlossen, weil
sie damit sich axial entlang des Außengewindes 18 bewegen
würde,
was aber durch die feste Umfassung der beiden Muttern 19, 21 unmöglich gemacht ist.
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Da
es sich bei dem Teil 22 um einen Federteil handelt, der
naturgemäß aus einem
harten Stahl besteht, beißt
der Schenkel 25 in das Außengewinde ein. Jeder Versuch,
eine Schraube zu lösen,
verstärkt nur
dieses Festkrallen des Schenkels 25 und führt zu einer
deutlich sichtbaren Markierung am Gewinde 18. Damit der
Schenkel 25 das Außengewinde 18 fest
umgibt, ist auch hier der Schenkel 25 durch einen Schlitz 36 in
zwei Gabelarme 25' und 25'' unterteilt, die nach außen hin
leicht federn, und auch hier ist es vorteilhaft, den Eingriff in
das Außengewinde 18 über jeweils
einen kreisbogenförmigen
Abschnitt 37 vorzunehmen. Natürlich wäre es nun denkbar, daß jemand
versucht, den Schenkel 25 aus seinem Eingriff mit dem Außengewinde 18 herauszureißen, doch führt dies – wegen
des ziemlich umfassenden Eingriffs der Abschnitte 37 – nur zu
einer bleibenden Verbiegung des Federteiles 22, woran man
dann wiederum die Manipulation erkennen kann. Auch ein Aufzwicken
der Klinken 26 nach ihrem Eingreifen in die Ausnehmung 20 einerseits
und in die Nut 34 anderseits kann nicht ohne sichtbare
Beschädigung
des Federteiles 22 erfolgen.
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Im
Rahmen der Erfindung sind – je
nach Anwendung – verschiedene
Abänderungen
möglich. Beispielsweise
wird die Länge
des Bodenteiles 23 den jeweiligen Umständen anzupassen sein. Ferner wurde
oben zwar die Erfindung an Hand ihrer bevorzugten Anwendung an der
Betätigungseinrichtung
eines Turboladers geschildert, doch versteht es sich, daß sie auch
für andere
Anwendungen geeignet ist, wo eine Sicherung einer Justiereinstellung
gewünscht
ist.
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Es
wurden oben die Klinken 26 beschrieben, welche bevorzugt
sin9d; an Stelle dieser Klinken könnte auch eine flache Pratze
oder ein anderer Halteteil an den Flügeln 32 anliegen und
sich so abstützen.
Ferner sind die kreisbogenförmigen
Abschnitte 35 und 37 zwar besonders günstig, doch
können
statt dessen auch relativ kurze Lappen als Eingriffsteile vorgesehen
sein.
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Im
Falle der Anwendung an einem Turbolader ist die Erfindung keineswegs
auf einen Turbolader mit einem einzigen Turbinenrad 27 beschränkt, vielmehr
kann der Turbolader selbst jede an sich bekannte oder äquivalente
Form annehmen.
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- 1
- Turbolader
- 2
- Turbogehäuseteil
- 3
- Kompressorgehäuseteil
- 4
- Verstellhebel
- 5
- Stellring
- 6
- Düsenring
- 7
- Leitschaufeln
- 8
- Schwenkachsen
- 9
- Zufuhrkanal
- 10
- zentraler
Stutzen
- 11
- Betätigungseinrichtung
- 12
- Steuergehäuse
- 13
- Membrane
- 14
- Stößelglied
- 15
- Stößelteil
- 16
- zweiter
Stößelteil
- 17
- Schwenkgelenk
- 18
- Außengewinde
von 15
- 19
- Mutter
- 20
- Ausnehmung
f. 19.
- 21
- Kontermutter
- 22
- U-förmiger Federteil
- 23
- Boden
des U v. 22
- 24
- Schenkel
v. 22
- 25
- Schenkel
v. 22
- 26
- Klinken
v. 24
- 27
- Turbinenrad
- 28
- Leitung
- 29
- Nebenschlußventil
- 30
- Nebenschlußleitung
- 31
- Auspuffleitung
- 32
- Flügel von 16
- 33
- Schlitz
- 34
- Umfangsnut
- 35
- kreisbogenförmiger Abschnitt
v. 24
- 36
- Schlitz
v. 25
- 37
- kreisbogenförmiger Abschnitt
v. 25