DE102010043501A1

DE102010043501A1 - Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE102010043501A1
Application number: DE102010043501A
Authority: DE
Inventors: Andreas Gail; Stefan Landerer; Dr. Peschke Christian; Christian Rothe
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-10
Also published as: WO2012059257A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung (4), insbesondere ein Abgasturbolader, mit einer Stelleinrichtung (1) zum Betätigen einer Regeleinrichtung, insbesondere einer variabel Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils, wobei die Stelleinrichtung (1) über eine Stellstange (2), mit der Regeleinrichtung gekoppelt ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Stelleinrichtung (1) zumindest einen internen Minimalanschlag (5) aufweist, der die Bewegung der Stellstange (2) begrenzt. Hierdurch wir eine Vorjustierung und damit ein vereinfachter Anbau bzw. Austausch der Stelleinrichtung (1) ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader, mit einer Stelleinrichtung zum Betätigen einer Regeleinrichtung, insbesondere zum Betätigen einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Stelleinrichtung für eine derartige Ladeeinrichtung sowie ein Verfahren zum Anbau eben jener Stelleinrichtung an die Ladeeinrichtung.
Aus der DE 10 2004 058 719 A1 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie und mit einer Stelleinrichtung zum Betätigen der Leitschaufeln der variablen Turbinengeometrie bekannt. Um eine Montage der Stelleinrichtung an der Ladeeinrichtung vereinfachen zu können, ist vorgesehen, an einem Halter der Stelleinrichtung einen Anschlag für das Betätigungselement derart auszubilden, dass der Anschlag eine Bewegung des Betätigungselementes in Richtung einer Schließverstellung der Leitschaufeln auf einen vorbestimmten minimalen Einstellwinkel der Leitschaufeln begrenzt.
Nachteilig bei der bekannten Ladeeinrichtung ist jedoch, dass ein Austausch der Stelleinrichtung, beispielsweise bei Reparatur- und Wartungszwecken, mit einem nicht unerheblichen Aufwand, insbesondere der Neujustierung der neu anzubringenden Stelleinrichtung verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einen Austausch einer Stelleinrichtung zum Betätigen einer Regeleinrichtung beispielsweise einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils, vereinfacht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Justierung einer Stelleinrichtung zum Betätigen einer Regeleinrichtung bzw. zum Betätigen einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils, mit zumindest einem internen Minimalanschlag zu versehen, der die Bewegung der Stellstange begrenzt, so dass der Einstellprozess der Stelleinrichtung unabhängig, das heißt insbesondere bereits vor der Montage der Stelleinrichtung an der Ladeeinrichtung erfolgen und damit vorgelagert werden kann. Der Montage- und Einstellprozess sowohl des Minimalanschlags als auch der Stelleinrichtung an der Ladeeinrichtung wird dadurch bei der Montage deutlich vereinfacht und zugleich die Taktzeit reduziert. Die Stelleinrichtung ist in bekannter Weise über eine Stellstange mit der Regeleinrichtung gekoppelt und über eine Halteeinrichtung an der Ladeeinrichtung angebunden. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann die Einstellung der Stelleinrichtung losgelöst von der Ladeeinrichtung, das heißt beispielsweise dem Abgasturbolader und der bis dato hierfür notwendigen Min-Flow-Einstellung erfolgen. Hierfür wird der Minimalanschlag, der die Regelstange in ihrem Hub begrenzt und zugleich im an die Ladeeinrichtung angebauten Zustand den minimalen Durchfluss (Min-Flow) definiert, in die Stelleinrichtung selbst integriert. Die Programmierung der Stelleinrichtung (Auslenkung bzw. Sensorwert der Stelleinrichtung im Min-Flow) kann somit schon vor der Montage der Stelleinrichtung, beispielsweise beim Hersteller der Stelleinrichtung, erfolgen. Dadurch entfällt einerseits der üblicherweise an einem Lagergehäuse der Ladeeinrichtung angeordnete einstellbare Min-Flow-Anschlag (z. B. eine Madenschraube) sowie die hierfür notwendige Bearbeitung des Lagegehäuses. Zusätzlich kann in diesem Zusammenhang noch der Max-Flow-Anschlag (Maximalanschlag) in die Stelleinrichtung integriert werden, so dass auch dieser Mechanismus an der Ladeeinrichtung bzw. an einer variablen Turbinengeometrie entfallen kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist die Stelleinrichtung zusätzlich einen internen Maximalanschlag auf, der die maximale Stellbewegung der Stellstange begrenzt und dadurch einen maximalen Durchfluss durch die Ladeeinrichtung (Max-Flow) definiert. Das Vorsehen nicht nur des Minimalanschlags, sondern zusätzlich auch des Maximalanschlags als integralen Bestandteil der Stelleinrichtung ermöglicht den kompletten Entfall der Anschläge an der Ladeeinrichtung bzw. an der variablen Turbinengeometrie und deren Verlagerung hin zur Stelleinrichtung, wobei das Justieren der Stelleinrichtung vorverlagert, insbesondere bereits vom Hersteller der Stelleinrichtung durchgeführt werden kann. Dies reduziert einerseits die Taktzeit bei der Montage der Stelleinrichtung an der Ladeeinrichtung und zusätzlich den Montageaufwand, wodurch die Montage insgesamt schneller und kostengünstiger erfolgen kann.
Zweckmäßig ist ein jeweils dem Minimalanschlag und/oder den Maximalanschlag vorgelagerter Hilfsanschlag vorgesehen. Derartige Hilfsanschläge sind in minimalem Abstand zum jeweiligen zugehörigen Minimal- oder Maximalanschlag angeordnet und bewirken im Betrieb der Ladeeinrichtung, dass die Stellstange der Stelleinrichtung nicht stets an den Minimal- und Maximalanschlag anstößt und dadurch unter Umständen beschädigt werden kann, sondern bereits kurz zuvor hinsichtlich ihrer weiteren Auslenkung begrenzt wird. Generell können diese Hilfsanschläge fix oder auch variabel ausgeführt werden, ebenso wie selbstverständlich auch der in die Stelleinrichtung integrierte Minimal- und Maximalanschlag.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine erfindungsgemäße Stelleinrichtung,
2 eine schematische Darstellung einzelner Verfahrensschritte zum Anbau einer Stelleinrichtung an eine Ladeeinrichtung.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Stelleinrichtung 1 zum Betätigen einer nicht näher dargestellten Regeleinrichtung, beispielsweise zum Betätigen einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils, eine Stellstange 2 auf, die mit der Regeleinrichtung koppelbar ist. Die Stelleinrichtung 1 ist dabei über eine Halteeinrichtung 3 an einer Ladeeinrichtung 4 beispielsweise an einem Abgasturbolader, angebunden. Erfindungswesentlich ist nun, dass die Stelleinrichtung 1 zumindest einen internen Minimalanschlag 5 aufweist, der die Bewegung der Stellstange 2 begrenzt und dadurch einen minimalen Durchfluss (Min-Flow) in der Ladeeinrichtung definiert. Zusätzlich kann die Stelleinrichtung 1 einen internen Maximalanschlag 6 aufweisen, der eine maximale Stellbewegung der Stellstange 2 und damit einen maximalen Durchfluss (Max-Flow) durch die Ladeeinrichtung 4 begrenzt. Die Stelleinrichtung 1 kann beispielsweise als Unterdruckdose ausgebildet sein.
Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass die Stelleinrichtung 1 eine die Stellstange 2 koaxial umgebende Stellhülse 7 aufweist, wobei an der Stellstange 2 ein nach radial außen ragender Kragen 8 und an der Stellhülse 7 zumindest ein nach radial innen ragender Kragen 9, vorzugsweise zwei Kragen 9, 9' angeordnet sind. Der radial nach innen von der Stellhülse 7 ragende Kragen 9 entspricht dabei dem Minimalanschlag 5, wogegen der Kragen 9' dem Maximalanschlag 6 entspricht. Zusätzlich kann an der Stelleinrichtung 1 ein Positionssensor 10 zur Erfassung einer Position der Stellstange 2 vorhanden sein. Um eine Beschädigung der Stelleinrichtung 1 beim Betrieb zuverlässig vermeiden zu können, kann ein jeweils dem Minimalanschlag und/oder dem Maximalanschlag 6 vorgelagerter Hilfsanschlag 11, 11' vorgesehen sein, der in minimalem Abstand zum Minimalanschlag 5 bzw. zum Maximalanschlag 6 angeordnet ist und verhindert, dass die Stellstange tatsächlich bis zum Minimalanschlag und bis zum Maximalanschlag 6 bewegt wird.
Durch die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 1 kann die Einstellung desselben losgelöst von der Ladeeinrichtung 4 der bis dato hierfür notwendigen Min-Flow-Einstellung erfolgen. Hierfür wird der Minimalanschlag 5 bzw. der Maximalanschlag 6, der die Regelstange 2 in ihrem Hub begrenzt (und im an die Ladeeinrichtung 4 angebauten Zustand den Min-Flow bzw. den Max-Flow definiert), in die Stelleinrichtung 1 bzw. in eine Stellhülse 7 derselben integriert. Die Programmierung der Stelleinrichtung 1 (Auslenkung bzw. Sensorwert der Stelleinrichtung 1 im Min-Flow) kann somit schon vor der eigentlichen Montage der Stelleinrichtung 1 (z. B. beim Hersteller der Stelleinrichtung) erfolgen. Somit entfällt an einem Lagegehäuse der einstellbare Min-Flow-Anschlag (z. B. eine Madenschraube) sowie die hierfür notwendige Bearbeitung des Lagergehäuses. Zusätzlich kann in diesem Zusammenhang noch der Max-Flow-Anschlag, das heißt der Maximalanschlag 6 an der Stelleinrichtung 1 integriert werden, so dass auch dieser Mechanismus an der Ladeeinrichtung 4 entfallen kann. Durch die feste Ausführung zumindest des Minimalanschlags 5 an der Stelleinrichtung 1 kann eine Dejustage desselben sowie eine unsachgemäße Verstellung während des Betriebs zuverlässig ausgeschlossen werden. Zugleich entfallen die zur Befestigung der Anschläge an der Ladeeinrichtung erforderlichen Bohrungen, insbesondere in einem schwer zerspanbaren Schaufellagerring für den Maximalanschlag sowie ein Spannstift und eine aufwändige Montage desselben. Durch die Vorjustierbarkeit der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung 1 ist insbesondere deren Austauschbarkeit im Feld ohne ein Nachstellen bzw. Justieren einer neu an der Ladeeinrichtung 4 anzubringenden Stelleinrichtung 1 möglich, wodurch insbesondere ein Reparatur- oder Wartungsaufwand reduziert werden kann.
In 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Anbau der Stelleinrichtung 1 die Ladeeinrichtung 4 schematisiert dargestellt, wobei die einzelnen Verfahrensschritte mit den Buchstaben A bis F bezeichnet sind.
Im Verfahrensschritt A wird zunächst die Stelleinrichtung 1 an ihrem Minimalanschlag 5 auf einen vorgegebenen Sensorwert programmiert bzw. eingestellt, woraufhin die Stelleinrichtung 1 im Verfahrensschritt B an der Ladeeinrichtung 4 angebaut, jedoch noch nicht fixiert wird. Im Verfahrensschritt C wird die Stellstange 2 der Stelleinrichtung 1 mit einem Aktuatorenhebel einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils verbunden, woraufhin im Verfahrensschritt D die Stelleinrichtung 1 derart betätigt wird, dass die Stellstange 2 den Minimalanschlag 5 anfährt. Im Verfahrensschritt E wird nun die Stelleinrichtung 1 bezüglich der Ladeeinrichtung 4 derart justiert, dass sich an der Ladeeinrichtung 4 ein vordefinierter minimaler Massenstrom (Min-Flow) einstellt. Abschließend wird die Stelleinrichtung 1 im Verfahrensschritt F an der Ladeeinrichtung 4 fixiert, beispielsweise durch ein Festziehen entsprechender Schrauben.
Durch die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 1 kann ein Vorjustieren derselben bereits vor der eigentlichen Montage an der Ladeeinrichtung 4 erfolgen, wodurch die Taktzeiten bei der Montage verringert und die Montage insgesamt weniger aufwändig gestaltet werden kann. Ein weiterer großer Vorteil der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung 1 ist, dass ein Austausch derselben ohne eine neue Justierung und damit deutlich einfacher erfolgen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004058719 A1 [0002]

Claims

Ladeeinrichtung (4), insbesondere ein Abgasturbolader, mit einer Stelleinrichtung (1) zum Betätigen einer Regeleinrichtung, insbesondere einer variabel Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils, wobei die Stelleinrichtung (1) über eine Stellstange (2), mit der Regeleinrichtung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (1) zumindest einen internen Minimalanschlag (5) aufweist, der die Bewegung der Stellstange (2) begrenzt.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (1) einen internen Maximalanschlag (6) aufweist, der die Bewegung der Stellstange (2) begrenzt.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (1) eine die Stellstange (2) koaxial umgebende Stellhülse (7) aufweist, wobei an der Stellstange (2) ein nach radial außen ragender Kragen (8) und an der Stellhülse (7) zumindest ein nach radial innen ragender Kragen (9, 9') angeordnet sind.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine nach radial innen ragende Kragen (9) an der Stellhülse (7) den Minimalanschlag (5) bildet.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelleinrichtung (1) ein Positionssensor (10) angeordnet ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweils dem Minimalanschlag (5) und/oder dem Maximalanschlag (6) vorgelagerter Hilfsanschlag (11, 11') vorgesehen ist.
Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (1) als Unterdruckdose ausgebildet ist.
Stelleinrichtung (1) für eine Ladeeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit zumindest einem internen Minimalanschlag (5), der die Bewegung der Stellstange (2) begrenzt.
Verfahren zum Anbau einer Stelleinrichtung (1) nach Anspruch 8 an eine Ladeeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem – die Stelleinrichtung (1) an ihrem Minimalanschlag (5) auf einen vorgegebenen Sensorwert programmiert und eingestellt wird, – die Stelleinrichtung (1) an der Ladeeinrichtung (4) angebaut aber noch nicht fixiert wird, – die Stellstange (2) der Stelleinrichtung (1) mit einem Aktuatorenhebel einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegateventils verbunden wird, – die Stelleinrichtung (1) derart betätigt wird, dass die Stellstange (2) den Minimalanschlag (5) anfährt, – die Stelleinrichtung (1) bezüglich der Ladeeinrichtung (4) derart justiert wird, dass sich an der Ladeeinrichtung (4) ein vordefinierter minimaler Massenstrom einstellt, – die Stelleinrichtung (1) an der Ladeeinrichtung (4) fixiert wird.