DE102012205805B4

DE102012205805B4 - Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE102012205805B4
Application number: DE102012205805.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Böning; Simon Baensch; Bruno Ferling; Dirk Frankenstein
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: DE102012205805A1

Abstract

Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators (1) eines Abgasturboladers, welche einen mit einem Aktuatorgehäuse (1a,1b) versehenen Aktuator (1) und eine mit dem Aktuator verbundene Regelstange (2) aufweist, wobei das Aktuatorgehäuse (1a, 1b) mit einem Aktuatorhalter (5) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorhalter des Weiteren mit einer Ausrichtungseinstellvorrichtung (6,7) verbunden ist, welche ein Ausgleichsbasisteil (6) und ein Ausgleichsstück (7) aufweist, wobei das Ausgleichsstück (7) mit dem Verdichtergehäuse des Abgasturboladers fest verbunden ist und wobei zu einer Positionseinstellung des Aktuatorgehäuses die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsstück (7) und dem Ausgleichsbasisteil (6) und die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsbasisteil (6) und dem Aktuatorhalter (5) veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators eines Abgasturboladers.
Abgasturbolader dienen im Allgemeinen dazu, den Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors zu verbessern und damit dessen Leistung zu steigern. Hierzu weist der Abgasturbolader eine Turbine auf, die in dem Abgasmassenstrom einer angeschlossenen Brennkraftmaschine angeordnet ist, sowie einen Verdichter. Das Turbinenrad der Turbine und das Verdichterrad des Verdichters sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Im Betrieb wird das Turbinenrad über den Abgasmassenstrom der angeschlossenen Brennkraftmaschine angetrieben und treibt wiederum das Verdichterrad an. Der Verdichter verdichtet angesaugte Luft und führt diese der Brennkraftmaschine zu. Die Welle ist in einem Lagergehäuse des Abgasturboladers gelagert. Des Weiteren ist das Turbinenrad in einem Turbinengehäuse angeordnet und das Verdichterrad in einem Verdichtergehäuse.
Viele Abgasturbolader weisen auf ihrer Turbinenseite ein sogenanntes Wastegatesystem auf, das dazu verwendet wird, bei Bedarf einen Teil des Abgases am Turbinenrad vorbei zu leiten. Dieses Wastegatesystem, das oft auch als Bypasssystem bezeichnet wird, weist am oder im Turbinengehäuse eine Wastegateklappe auf, die unter Verwendung einer Regelstange geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Beispielsweise ist ein Endbereich der Regelstange mit einem Aktor, beispielsweise einem Hebel, verbunden. Der andere Endbereich der Regelstange ist in einem Aktuator gelagert und dort mit einer Membran verbunden. Bei diesem Aktuator handelt es sich meist um eine Druckdose, die am Verdichtergehäuse befestigt ist. Die Membran ist mit einer Druckkammer kontaktiert. Durch eine Veränderung des Druckes in der Druckkammer wirkt die Membran auf eine die Regelstange umgebende Feder ein, die dadurch zusammengedrückt wird oder sich entspannt. Dies hat zur Folge, dass auch die mit der Membran verbundene Regelstange in axialer Richtung bewegt wird und aufgrund ihrer Kopplung mit dem Aktor den Wastegatekanal je nach Bedarf öffnet oder schließt.
Vor der Inbetriebnahme eines Abgasturboladers bedarf es einer Befestigung des Aktuators am Abgasturbolader, vorzugsweise an dessen Verdichtergehäuse, und anschließend einer Ausrichtung des Aktuators derart, dass er im Betrieb des Abgasturboladers die Regelstange in gewünschter Weise bewegen kann, um sicher zu stellen, dass der Wastegatekanal in gewünschter Weise vollständig geschlossen oder mehr oder weniger weit geöffnet werden kann.
Es ist bereits bekannt, den Aktuator bzw. dessen Gehäuse am Verdichtergehäuse zu befestigen, beispielsweise mit diesem zu verschrauben, und danach die notwendige Ausrichtung der Regelstange relativ zum Aktor vorzunehmen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Regelstange im Aktuatorgehäuse zu bewegen, was zum einen mit einer unerwünschten Verformung und Belastung der Membran verbunden ist und des Weiteren voraussetzt, dass in dem Bereich des Aktuatorgehäuses, in welchem die Regelstange aus dem Aktuatorgehäuse herausgeführt ist, genügend Freiraum vorhanden ist, um die notwendige Bewegung der Regelstange zu ermöglichen.
Aus der DE 10 2010 005 491 A1 ist ein Abgasturbolader bekannt, welcher ein Wastegateventil und eine Stelleinrichtung zur Verstellung des Wastegateventils aufweist. Diese Stelleinrichtung ist über ein Stellglied mit dem Wastegateventil verbunden und über eine Justierschablone am Gehäuse des Abgasturboladers befestigt. Die Justierschablone weist zumindest zwei angeformte Gewindestifte auf, über welche sie zum Gehäuse ausgerichtet und am Gehäuse befestigt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators eines Abgasturboladers anzugeben, bei welcher die vorstehend beschriebenen Nachteile reduziert sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung weist einen mit einem Aktuatorgehäuse versehenen Aktuator und eine mit dem Aktuator verbundene Regelstange auf, wobei das Aktuatorgehäuse mit einem Aktuatorhalter fest verbunden ist und wobei der Aktuatorhalter des Weiteren mit einer Ausrichtungseinstellvorrichtung verbunden ist. Mittels dieser Ausrichtungseinstellvorrichtung kann der Aktuator bzw. dessen Gehäuse in jeweils gewünschter Weise relativ zu einem Aktor positioniert werden.
Vorzugsweise weist die Ausrichtungseinstellvorrichtung ein Ausgleichsbasisteil und ein Ausgleichsstück auf, wobei das Ausgleichsstück mit dem Verdichtergehäuse des Abgasturboladers fest verbunden ist und wobei zu einer Positionseinstellung des Aktuatorgehäuses die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsstück und dem Ausgleichsbasisteil und auch die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsbasisteil und dem Aktuatorhalter veränderbar ist, vorzugsweise unter Verwendung von Schrauben.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass es zu einer Einstellung einer gewünschten Ausrichtung des Aktuators eines Abgasturboladers keiner Verdrehung der an einer Membran des Aktuators befestigten Regelstange bedarf. Dadurch wird vermieden, dass die Membran in unerwünschter Weise verformt oder anderweitig belastet wird. Die Regelstange muss folglich nicht mehr zu einem Ausgleich von vorliegenden Toleranzen verwendet werden. Dies hat auch den Vorteil, dass die Abmessungen des Freiraumes, der im Bodenteil des Aktuatorgehäuses zur Durchführung der Regelstange benötigt wird, klein gehalten werden kann. Ferner kann bei einem Vorliegen von weiteren Kraftübertragungsteilen eine Toleranzaufweitung erfolgen, was mit einer Reduzierung der Kosten verbunden sein kann.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt

1 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators eines Abgasturboladers und
2 eine perspektivische Darstellung von Einzelteilen der 1.

Bei der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators eines Abgasturboladers einen mit einem Aktuatorgehäuse versehenen Aktuator und eine mit dem Aktuator verbundene Regelstange auf, wobei das Aktuatorgehäuse mit einem Aktuatorhalter fest verbunden ist und wobei der Aktuator des Weiteren mit einer Ausrichtungseinstellvorrichtung verbunden ist. Diese Ausrichtungseinstellvorrichtung ist derart ausgebildet, dass eine dreidimensionale Veränderung der Ausrichtung des Aktuators relativ zu einem Aktor vorgenommen werden kann.
Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels für eine derartige Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators eines Abgasturboladers.
Die in der 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Aktuator 1 auf, bei dem es sich um eine Druckdose handelt. Diese weist einen Deckel 1a und ein Unterteil 1b auf, die miteinander fest verbunden sind und das Aktuatorgehäuse bilden. Zwischen dem Deckelteil und dem Unterteil ist im Inneren des Aktuatorgehäuses eine Membran eingeklemmt, die in horizontaler Richtung durch das gesamte Aktuatorgehäuse hindurchgeht und dieses in eine obere Kammer und eine untere Kammer aufteilt. Bei der oberen Kammer handelt es sich um eine Druckkammer, die mit einer Druckluftleitung 3 verbunden ist, die ihrerseits mit einer nicht gezeichneten Druckluftquelle kontaktiert ist.
In der unteren Kammer des Aktuatorgehäuses ist eine Feder vorgesehen, die die von unten in das Aktuatorgehäuse hineinragende Regelstange umgibt. Wird Druckluft über die Druckluftzuleitung in die Druckkammer eingebracht, dann vergrößert sich die Druckkammer, wobei die in der unteren Kammer vorgesehene Feder zusammengedrückt wird und die an der Membran befestigte Regelstange in ihrer Axialrichtung in der 1 nach unten bewegt wird, um in gewünschter Weise auf den nicht gezeichneten, mit der Regelstange 2 verbundenen Aktor einzuwirken. Zur Abstützung der Membran sind im Aktuatorgehäuse 1 ein unterhalb der Membran angeordnetes Stützteil und eine oberhalb der Membran vorgesehene Scheibe vorgesehen. Des Weiteren ist eine weitere Scheibe vorgesehen, die in der Nähe des oberen Endbereiches der Regelstange 2 diese ringförmig umgibt und auf einer Stufe der Regelstange 2 positioniert ist.
Der untere Endbereich der Feder ist auf das Unterteil des Aktuatorgehäuses aufgesetzt. Das Unterteil ist in seinem radial innenliegenden Bereich über einen Stützring mit der Regelstange kontaktiert, wobei der Stützring in seinem radialem Außenbereich mit einem Dichtring ausgestattet ist.
Das in der 1 gezeigte Aktuatorgehäuse 1 ist mit einem Aktuatorträger 4 fest verbunden, der seinerseits mit einem Aktuatorhalter 5 fest verbunden ist. Zu diesem Zweck weist der Aktuatorhalter 5 ein Unterteil 5a und ein Oberteil 5b auf, wobei das Oberteil 5b in Form einer Platte ausgebildet ist, durch welche zur festen Verbindung des Aktuatorhalters 5 mit dem Aktuatorträger 4 und damit auch mit dem Aktuatorgehäuse 1 Schrauben 12 geführt sind. Das Unterteil 5a des Aktuatorhalters 5 ist quaderförmig ausgebildet und im rechten Winkel zu der das Oberteil 5b des Aktuatorhalters 5 bildenden Platte ausgerichtet.
Das Unterteil 5a des Aktuatorhalters 5 ist mit einem Ausgleichsbasisteil 6 verbunden, welches ein Unterteil 6a und ein Oberteil 6b aufweist, welche jeweils quaderförmig ausgebildet und fest miteinander verbunden sind. Das Unterteil 6a ist im rechten Winkel zum Oberteil 6b angeordnet. Das quaderförmige Oberteil 6b des Ausgleichsbasisteils 6 ist in das ebenfalls quaderförmig ausgebildete Unterteil 5a des Aktuatorhalters eingesetzt und relativ zu diesem unter Verwendung von Schrauben 10 und 11 positionsverstellbar.
In das Unterteil 6a des Ausgleichsbasisteils 6 ist ein ebenfalls quaderförmiges Ausgleichsstück 7 eingesetzt, wobei das Unterteil 6a des Ausgleichsbasisteils 6 relativ zum Ausgleichsstück 7 unter Verwendung von Schrauben 8 und 9 positionsverstellbar ist. Das Ausgleichsstück 7 ist fest mit dem Verdichtergehäuse des Abgasturboladers verbunden.
Die Regelstange 2 ist durch das Ausgleichsstück 7, das Ausgleichsbasisteil 6, den Aktuatorhalter 5, den Aktuatorträger 4 und das Bodenteil 1b des Aktuators 1 hindurchgeführt, ohne diese Bauteile zu berühren.
Die 2 zeigte eine perspektivische Darstellung des in der 1 gezeigten Aktuatorhalters 5, des Ausgleichsbasisteils 6 und des Ausgleichsstücks 7. Aus diesen Darstellungen sind insbesondere die seitlichen Bohrungen dieser Bauteile ersichtlich, durch welche die genannten Schrauben 8, 9, 10 und 11 geführt sind, um die jeweils gewünschte Ausrichtung des Aktuators 1 relativ zu einem mit der Regelstange 2 verbundenen Aktor einstellen und durch ein Festdrehen der Schrauben fixieren zu können.
Mittels der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafter Weise die Druckdose eines Abgasturboladers in zwei translatorischen und zwei rotatorischen Richtungen positioniert werden.

Claims

Vorrichtung zur Ausrichtung eines Aktuators (1) eines Abgasturboladers, welche einen mit einem Aktuatorgehäuse (1a,1b) versehenen Aktuator (1) und eine mit dem Aktuator verbundene Regelstange (2) aufweist, wobei das Aktuatorgehäuse (1a, 1b) mit einem Aktuatorhalter (5) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorhalter des Weiteren mit einer Ausrichtungseinstellvorrichtung (6,7) verbunden ist, welche ein Ausgleichsbasisteil (6) und ein Ausgleichsstück (7) aufweist, wobei das Ausgleichsstück (7) mit dem Verdichtergehäuse des Abgasturboladers fest verbunden ist und wobei zu einer Positionseinstellung des Aktuatorgehäuses die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsstück (7) und dem Ausgleichsbasisteil (6) und die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsbasisteil (6) und dem Aktuatorhalter (5) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsbasisteil (6) ein Unterteil (6a) und ein Oberteil (6b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (6a) des Ausgleichsbasisteils (6) quaderförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (6b) des Ausgleichsbasisteils (6) quaderförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (6b) des Ausgleichsbasisteils (6) mit dem Unterteil (6a) des Ausgleichsbasisteils (6) fest verbunden ist und das Oberteil (6b) des Ausgleichsbasisteils (6) rechtwinklig zum Unterteil (6a) des Ausgleichsbasisteils (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsstück (7) quaderförmig ausgebildet ist und im Unterteil (6a) des Ausgleichsbasisteils (6) angeordnet ist und dass die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsstück (7) und dem Unterteil (6a) des Ausgleichsbasisteils (6) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Positionierung zwischen dem Ausgleichsstück (7) und dem Unterteil (6a) des Ausgleichsbasisteils (6) mittels Schrauben (8,9) veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorhalter (5) ein Unterteil (5a) und ein Oberteil (5b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5b) des Aktuatorhalters (5) eine mit einem Aktuatorträger (4) oder dem Aktuatorgehäuse (1a, 1b) fest verbundene Platte ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (5a) des Aktuatorhalters (5) quaderförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5b) des Aktuatorhalters (5) mit dem Unterteil (5a) des Aktuatorhalters (5) fest verbunden ist und das Oberteil (5b) des Aktuatorhalters rechtwinklig zum Unterteil (5a) des Aktuatorhalters angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (6b) des Ausgleichsbasisteils (6) im Unterteil (5a) des Aktuatorhalters (5) angeordnet ist und dass die relative Positionierung zwischen dem Oberteil (6b) des Ausgleichsbasisteils (6) und dem Unterteil (5a) des Aktuatorhalters (5) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Positionierung zwischen dem Oberteil (6b) des Ausgleichsbasisteils (6) und dem Unterteil (5a) des Aktuatorhalters (5) mittels Schrauben (10,11) veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelstange (2) durch den Aktuatorhalter (5) und die Ausrichtungseinstellvorrichtung (6,7) berührungsfrei hindurchgeführt ist.