DE102012215548A1 - Adjusting device for bypass valve of exhaust gas turbocharger of internal combustion engine of vehicle, has adjusting unit provided with electroactive polymer actuator and connected with bypass valve through mechanical coupling element - Google Patents

Adjusting device for bypass valve of exhaust gas turbocharger of internal combustion engine of vehicle, has adjusting unit provided with electroactive polymer actuator and connected with bypass valve through mechanical coupling element Download PDF

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Abstract

The device (1) has an adjusting unit (6a) for adjusting a bypass valve (2), where the adjusting unit is provided with an electroactive polymer actuator (11a) and connected with the bypass valve through a mechanical coupling element (7). The electroactive polymer actuator includes multiple folded or rolled polymer bodies stacked with an electroactive polymer film or a polymer film tape, where an electrode structure formed of an electrode and a counter electrode is assigned to the actuator. The mechanical coupling element includes a piston cylinder unit (8a). The components of the mechanical coupling element are made of plastic, aluminum or a shaping metal sheet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für ein auch als Wastegate bezeichnetes Bypassventil, das einem Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Mit dem über ein Stellmittel der Stellvorrichtung betätigbaren Bypassventil kann ein Teilstrom eines Abgasstroms umgelenkt werden.The invention relates to an adjusting device for a so-called wastegate bypass valve, which is associated with an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine. With the bypass valve which can be actuated via an adjusting means of the adjusting device, a partial flow of an exhaust gas flow can be deflected.

Der Abgasturbolader nutzt die thermische Energie und die Druckenergie in den Abgasen der Brennkraftmaschine, um daraus Energie zurückzugewinnen, wodurch der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden kann.The exhaust gas turbocharger uses the thermal energy and the pressure energy in the exhaust gases of the internal combustion engine to recover energy therefrom, whereby the efficiency of the internal combustion engine can be improved.

Der Abgasturbolader weist hierzu ein Turbinenrad und ein Verdichterrad auf, die über eine im Gehäuse des Abgasturboladers gelagerte Welle starr miteinander verbunden sind. Das Turbinenrad wird über einen Abgasstrom angetrieben und synchron dazu das Verdichterrad, das die angesaugte Verbrennungsluft verdichtet und der Brennkraftmaschine zuführt. Mit steigender Motordrehzahl erhöht sich die das Turbinenrad antreibende Abgasmenge, wodurch gleichzeitig die von dem Verdichterrad geförderte Verbrennungsluft steigt, was zu einer weiter wachsenden Abgasmenge der Brennkraftmaschine führt. Um die mechanischen und thermischen Grenzen der Brennkraftmaschine nicht zu überschreiten, ist eine Regelung des Abgasturboladers notwendig. Als Maßnahme, um einen weiteren Anstieg der Turbinendrehzahl zu unterbinden und gleichzeitig den Abgasdruck zu senken, ist eine Regelung des Abgasturboladers bekannt. Dazu wird ein auch als Wastegate bezeichnetes Bypassventil eingesetzt, ausgebildet als ein mit dem Turbinengehäuse des Abgasturboladers verbundenes Klappenventil. Bei Bedarf kann das Bypassventil geöffnet werden, um einen Abgasteilstrom an dem Turbinenrad vorbei, beispielsweise direkt in die Abgasanlage des Fahrzeugs, zu leiten. Im niedrigen Drehzahlbereich schließt das Bypassventil, wodurch der gesamte Abgasstrom zum Antrieb der Turbine nutzbar ist.For this purpose, the exhaust-gas turbocharger has a turbine wheel and a compressor wheel, which are rigidly connected to each other via a shaft mounted in the housing of the exhaust-gas turbocharger. The turbine wheel is driven via an exhaust gas flow and in synchronism with the compressor wheel, which compresses the intake combustion air and the internal combustion engine supplies. As the engine speed increases, the amount of exhaust gas driving the turbine wheel increases, as a result of which the combustion air conveyed by the compressor wheel increases, which leads to a further increasing exhaust gas quantity of the internal combustion engine. In order not to exceed the mechanical and thermal limits of the internal combustion engine, a regulation of the exhaust gas turbocharger is necessary. As a measure to prevent a further increase in the turbine speed and at the same time to reduce the exhaust gas pressure, a regulation of the exhaust gas turbocharger is known. For this purpose, a bypass valve, also referred to as a wastegate, is used, designed as a flap valve connected to the turbine housing of the exhaust gas turbocharger. If desired, the bypass valve may be opened to direct an exhaust partial flow past the turbine wheel, for example directly into the exhaust system of the vehicle. In the low speed range, the bypass valve closes, allowing the entire exhaust gas flow to be used to drive the turbine.

Die DE 10 2007 009 267 A1 zeigt eine elektrisch betätigte Verstellung eines Wastegates, wobei eine Betätigungskraft des Verstellers in Abhängigkeit von dem Abgasvolumen bestimmt wird, um damit eine Verstellung des Wastegates auf bestimmte Betriebszustände der Brennkraftmaschine zu erreichen. Die DE 10 2008 011 416 A1 bezieht sich auf einen Turbolader mit einem Bypassventil oder Wastegate, das über eine Betätigungseinrichtung geöffnet und geschlossen werden kann. Das Öffnen und Schließen des Wastegates erfolgt mittels einer Klappe, die von einem pneumatischen Aktuator gesteuert wird. Aus der DE 10 2005 023 260 A1 ist ein Verfahren zur Regelung eines Abgasturboladers bekannt, das ein elektrisch betätigbares Bypassventil umfasst. Als Führungsgröße zur Regelung der elektrischen Betätigung des Wastegates wird ein Betriebspunkt des Verdichters herangezogen, um einen schnellen Druck- und Drehzahlabbau des Turbinenrades herbeizuführen.The DE 10 2007 009 267 A1 shows an electrically operated adjustment of a wastegate, wherein an actuating force of the adjuster is determined in dependence on the exhaust gas volume in order to achieve an adjustment of the wastegate to certain operating conditions of the internal combustion engine. The DE 10 2008 011 416 A1 refers to a turbocharger with a bypass valve or wastegate that can be opened and closed via an actuator. The wastegate is opened and closed by means of a flap controlled by a pneumatic actuator. From the DE 10 2005 023 260 A1 a method for controlling an exhaust gas turbocharger is known, which comprises an electrically actuated bypass valve. As a reference variable for controlling the electrical actuation of the wastegate, an operating point of the compressor is used to bring about a rapid pressure and speed reduction of the turbine wheel.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine einfach aufgebaute und kostengünstig realisierbare Betätigung eines Bypassventils vorzuschlagen, die wirksam, bauraumoptimiert und leicht montierbar ausgeführt ist.The object of the invention is to propose a simple design and inexpensive realizable operation of a bypass valve, which is designed to be effective, space-optimized and easy to install.

Die Lösung dieser Problemstellung ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The solution of this problem arises from the characterizing features of claim 1. The dependent, back to claim 1 claims give each advantageous developments of the invention again.

Gemäß der Erfindung ist für das auch als Wastegate bezeichnete Bypassventil eine Stellvorrichtung vorgesehen, die als Stellmittel einen elektroaktiven Polymeraktor vorsieht, der über ein mechanisches Koppelglied mit dem Bypassventil verbunden ist. Elektroaktive Polymere (EAP), die auch als Funktionswerkstoffe oder Funktionspolymere bezeichnet werden, zeichnen sich im Gegensatz zu Piezokeramiken durch konstante hohe mechanische Dehnungen (bis > 100%) in Verbindung mit relativ großen aktorischen Kräften aus. Die ein geringes Gewicht aufweisenden und kostengünstig herstellbaren elektroaktiven Polymere sind einsetzbar, um aktive Funktionen zu übernehmen, wobei das EAP auf Elektrizität als Stimulator aktiv reagiert und elektrische Energie direkt in mechanische Arbeit umwandelt. Im Unterschied zu piezoelektrischen Keramiken, die über vergleichbare Eigenschaften zur Energiewandlung verfügen, weisen elektroaktive Elastomere deutlich höhere Dehnungseigenschaften auf. Weiterhin erlauben das EAP bei einer sehr viel geringeren Materialdichte eine weitgehend freie Formbarkeit, das sich vorteilhaft auch für eine Großserienanwendung eignet.According to the invention, an adjusting device is provided for the also called wastegate bypass valve, which provides as adjusting means an electroactive polymer actuator which is connected via a mechanical coupling member to the bypass valve. Electroactive polymers (EAP), which are also referred to as functional materials or functional polymers, are characterized, in contrast to piezoceramics by constant high mechanical strains (up to> 100%) in conjunction with relatively large actor forces. The low weight and low cost electroactive polymers can be used to perform active functions, with the EAP actively reacting to electricity as a stimulator and converting electrical energy directly into mechanical work. In contrast to piezoelectric ceramics, which have comparable properties for energy conversion, electroactive elastomers have significantly higher elongation properties. Furthermore, the EAP allow for a much lower material density, a largely free formability, which is also advantageous for a large-scale application.

In der WO 2007 029275 A1 ist ein auf Basis eines elektroaktiven Polymers aufgebauter Aktor beschrieben. Bei dem bandförmig ausgebildeten elektroaktiven Polymeraktor stehen die beiden Bandoberflächen jeweils mit einer elastischen Elektrode in Kontakt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden wirken auf die einzelnen elektroaktiven Polymerschichtlagen Kräfte ein, wodurch sich der Aktor zusammenzieht. Aus der DE 10 2009 012 626 A1 ist eine Linearführung bekannt, die zur Betätigung einer Bremseinrichtung einen elektroaktiven Polymeraktor einschließt.In the WO 2007 029275 A1 is described an actuator based on an electroactive polymer. In the band-shaped electroactive polymer actuator, the two strip surfaces are each in contact with an elastic electrode. By applying an electrical voltage to the electrodes act on the individual electroactive polymer layer layers forces, causing the actuator contracts. From the DE 10 2009 012 626 A1 a linear guide is known which includes an electroactive polymer actuator for actuating a braking device.

Für die erfindungsgemäße Anwendung eines elektroaktiven Polymeraktors, der gemeinsam mit einem mechanischen Koppelglied zur Betätigung eines Bypassventils vorgesehen ist, ergibt sich eine zuverlässige, dauerhaft wirksame und kostengünstige Betätigung des Bypassventils. Gegenüber bisherigen bekannten pneumatischen oder elektrischen Aktoren zur Bypassventilbetätigung bietet die Erfindung sowohl eine bauraum- als auch kostenoptimierte Lösung, die zudem einen Gewichtsvorteil aufweist und einfach zu montieren ist.For the inventive application of an electroactive polymer actuator, which is provided together with a mechanical coupling member for actuating a bypass valve, results in a reliable, permanently effective and cost-effective operation of the bypass valve. Compared to previous known pneumatic or electric actuators for bypass valve actuation, the invention offers both a space-and cost-optimized solution, which also has a weight advantage and is easy to assemble.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für das mechanische Koppelglied eine gestapelte, gefaltete oder gerollte elektroaktive Polymerfolie verwendet, die gemeinsam mit einer zumindest eine Elektrode und wenigstens eine Gegenelektrode umfassenden Elektrodenstruktur den elektroaktiven Polymeraktor bilden. Alternativ zu einer Polymerfolie kann ein Polymerfolienband verwendet werden. Durch die Anzahl der in mehreren geschichteten Lagen zu einem Schichtverbund aufgebauten Polymerfolien zur Bildung des Polymeraktors kann unmittelbar die Stellkraft beeinflusst werden. In vorteilhafter Weise kann der modular aufgebaute elektroaktive Polymeraktor individuell gestaltet und an vorgegebene Einbauverhältnisse bzw. bauliche Konturen des Abgasturboladers angepasst werden.According to a preferred embodiment of the invention, a stacked, folded or rolled electroactive polymer film is used for the mechanical coupling member, which form the electroactive polymer actuator together with a comprising at least one electrode and at least one counter electrode electrode structure. As an alternative to a polymer film, a polymer film tape can be used. Due to the number of polymer films constructed in several layered layers to form a layer composite for forming the polymer actuator, the actuating force can be directly influenced. Advantageously, the modular electroactive polymer actuator can be designed individually and adapted to predetermined installation conditions or structural contours of the exhaust gas turbocharger.

Den Gestaltungsfreiraum erweiternd kann der als Stellmittel zur Betätigung des Bypassventils eingesetzte, elektroaktive Polymeraktor als ein dehnbarer, eine Druckkraft ausübender Aktor ausgelegt werden. Alternativ dazu bietet es sich an, einen stauchbaren, eine Zugkraft auslösenden, elektroaktiven Polymeraktor zu verwenden.Expanding the freedom of design, the electroactive polymer actuator used as actuating means for actuating the bypass valve can be designed as an expandable actuator exerting a compressive force. Alternatively, it is convenient to use a compressible, tensile force inducing, electroactive polymer actuator.

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung umfasst als mechanisches Koppelglied eine Kolben-Zylindereinheit. In einer zylindrischen Aufnahme eines Gehäuses der Kolbenzylindereinheit ist ein Kolben längsverschiebbar geführt sowie der unmittelbar oder mittelbar mit dem Kolben zusammenwirkende elektroaktive Polymeraktor integriert. Um einen abgetrennten, abgedichteten Einbau des Polymeraktors zu erreichen, kann beispielsweise mittels einer zwischen zwei Gehäuseteilen eingesetzten Dichtscheibe oder Trennfolie der Einbauraum wirksam abgedichtet werden.The adjusting device according to the invention comprises a piston-cylinder unit as a mechanical coupling member. In a cylindrical receptacle of a housing of the piston-cylinder unit, a piston is guided so as to be longitudinally displaceable and the electroactive polymer actuator cooperating directly or indirectly with the piston is integrated. In order to achieve a separate, sealed installation of the polymer actuator, the installation space can be effectively sealed, for example, by means of a sealing disk or separating film inserted between two housing parts.

Als geeignetes Übertragungsmittel, mit dem die Stellbewegung des Polymeraktors auf das Bypassventil übertragbar ist, schließt das mechanische Koppelglied ein gelenkiges Gestänge ein. Bevorzugt sind zumindest einzelne Bauteile des Gestänges in dem Gehäuse des Abgasturboladers integriert, um so eine von äußeren Einflüssen geschützte Anordnung zu erreichen. Ideal ist eine vollständige Integration des mechanischen Koppelgliedes in dem Abgasturbolader.As a suitable transmission means, with which the adjusting movement of the polymer actuator is transferable to the bypass valve, the mechanical coupling member includes a hinged linkage. Preferably, at least individual components of the linkage are integrated in the housing of the exhaust gas turbocharger, so as to achieve a protected from external influences arrangement. Ideal is a complete integration of the mechanical coupling member in the exhaust gas turbocharger.

Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Aufbau des Stellmittels ein vorgespanntes Federelement, das, dem mechanischen Koppelglied zugeordnet, insbesondere mittelbar mit dem elektroaktiven Polymeraktor zusammenwirkt. Die Kraftrichtung des Federelements ist dabei entgegengesetzt zu einer Stellrichtung des Polymeraktors. Dadurch wird eine spielfreie Kraftübertragung zwischen dem Aktor und dem Bypassventil hergestellt, wodurch beispielsweise ein fertigungsbedingtes Spiel des Koppelgliedes ausgeglichen werden kann. Das Federelement kann außerdem die Funktion einer Failsafe-Einrichtung bzw. Ausfallsicherung ausüben, die bei einem Defekt und einem damit verbundenen stromlosen Zustand den elektroaktiven Polymeraktor in eine Ruhe- oder Neutralstellung verstellt, um das Bypassventil in die geöffnete Stellung zu bringen.Furthermore, the structure according to the invention of the actuating means comprises a prestressed spring element which, associated with the mechanical coupling element, cooperates in particular indirectly with the electroactive polymer actuator. The force direction of the spring element is opposite to a direction of the polymer actuator. As a result, a play-free power transmission between the actuator and the bypass valve is made, whereby, for example, a production-related game of the coupling member can be compensated. The spring element can also perform the function of a fail-safe device or fail-safe, which adjusts the electroactive polymer actuator in a rest or neutral position at a defect and an associated de-energized state to bring the bypass valve in the open position.

Für die einzelnen Bauteile der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ist eine Werkstoffauswahl vorgesehen, die alle Erfordernisse hinsichtlich Festigkeit und Temperaturbeständigkeit erfüllt und außerdem unter dem Gesichtspunkt Leichtbau erfolgt. Somit kann beispielsweise als Werkstoff für die Kolbenzylindereinheit eine hochtemperaturstabile Leichtmetalllegierung vorgesehen werden. Die Bauteile des mechanischen Koppelgliedes sind bevorzugt aus Stahlblech durch einen Umformprozess hergestellt. Alternativ dazu sind gemäß der Erfindung auch einzelne Bauteile der Stellvorrichtung aus einem geeigneten Kunststoff herstellbar.For the individual components of the adjusting device according to the invention a material selection is provided, which meets all requirements in terms of strength and temperature resistance and also takes place from the point of lightweight construction. Thus, for example, be provided as a material for the piston-cylinder unit, a high temperature stable light metal alloy. The components of the mechanical coupling member are preferably made of sheet steel by a forming process. Alternatively, according to the invention, individual components of the adjusting device can be produced from a suitable plastic.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wobei sich die Erfindung nicht auf die abgebildeten Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:Further features of the invention will become apparent from the following description of the figures, in which embodiments of the invention are shown, wherein the invention is not limited to the illustrated embodiments. Showing:

1 in einer Ansicht einen Abgasturbolader mit einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung; 1 in a view of an exhaust gas turbocharger with an adjusting device according to the invention;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stellmittels der Stellvorrichtung im Längsschnitt; 2 a first embodiment of an actuating means of the adjusting device in longitudinal section;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stellmittels der Stellvorrichtung im Längsschnitt; 3 a second embodiment of an actuating means of the adjusting device in longitudinal section;

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Stellmittels der Stellvorrichtung im Längsschnitt; 4 a third embodiment of an actuating means of the adjusting device in longitudinal section;

5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Stellmittels der Stellvorrichtung im Längsschnitt. 5 A fourth embodiment of an actuating means of the adjusting device in longitudinal section.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung 1 zur Betätigung eines in 1 gestrichelt dargestellten, auch als Wastegate bezeichneten Bypassventils 2 in einem Abgasturbolader 3. Das als Klappe ausgebildete Bypassventil 2 kann bei Bedarf geöffnet werden, um einen Abgasteilstrom an einem innerhalb eines Turbinengehäuses 4 rotierenden Turbinenrad vorbei bevorzugt direkt in eine Abgasanlage eines Fahrzeugs zu leiten. Beabstandet zu dem Turbinengehäuse 4 schließt der Abgasturbolader 3 ein Verdichtergehäuse 5 ein, in dem ein mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine in Verbindung stehendes Verdichterrad umläuft, das über eine Welle mit dem Turbinenrad verbunden ist. Die außen an dem Abgasturbolader 3 angeordnete Stellvorrichtung 1 besteht aus einem Stellmittel 6a, das unmittelbar mit einem Koppelglied 7 zusammenwirkt. Als Stellmittel 6a ist eine Kolbenzylindereinheit 8a vorgesehen, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse 9a, in dem ein Kolben 10 längsverschiebbar geführt ist. Weiterhin ist das auch als Zylinder zu bezeichnende Gehäuse 9a zur Aufnahme eines elektroaktiven Polymeraktors 11a bestimmt. Der einen von einem Boden 12 des Gehäuses 9a und dem Kolben 10 begrenzten Zwischenraum ausfüllende Polymeraktor 11a dehnt sich bei einer Bestromung aus und verschiebt den Kolben 10 axial in Pfeilrichtung. Die Bestromung des elektroaktiven Polymeraktors 9a erfolgt durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden, wozu geeignete Zuführverbindungen 18, insbesondere Elektrokabel, vorgesehen sind. Zur Übertragung der Kolbenstellbewegung auf das Bypassventil 2 ist ein Gestänge 13 vorgesehen, das jeweils gelenkig mit einer Kolbenstange 22 des Kolbens 10 und einem dem Bypassventil 2 zugeordneten Schwenkhebel 14 verbunden ist.The 1 shows an adjusting device according to the invention 1 for actuating an in 1 dashed lines, also referred to as wastegate bypass valve 2 in an exhaust gas turbocharger 3 , The trained as a flap bypass valve 2 can be opened when needed to a partial exhaust stream at one within a turbine housing 4 Rotary turbine wheel over preferably direct into an exhaust system of a vehicle. Spaced to the turbine housing 4 that concludes turbocharger 3 a compressor housing 5 in which a compressor wheel connected to the intake system of the internal combustion engine revolves, which is connected via a shaft to the turbine wheel. The outside of the exhaust gas turbocharger 3 arranged adjusting device 1 consists of an actuating agent 6a directly connected to a coupling link 7 interacts. As an adjusting agent 6a is a piston-cylinder unit 8a provided, consisting of a cylindrical housing 9a in which a piston 10 is guided longitudinally displaceable. Furthermore, this is also to be designated as a cylinder housing 9a for receiving an electroactive polymer actuator 11a certainly. The one from a floor 12 of the housing 9a and the piston 10 limited space filling polymer actuator 11a expands when energized and shifts the piston 10 axially in the direction of the arrow. The energization of the electroactive polymer actuator 9a is done by applying an electrical voltage to the electrodes, including suitable feed connections 18 , in particular electrical cables, are provided. To transfer the piston actuating movement to the bypass valve 2 is a linkage 13 provided, each articulated with a piston rod 22 of the piston 10 and one the bypass valve 2 associated pivot lever 14 connected is.

Die 2 bis 5 zeigen unterschiedliche Ausführungen des Stellmittels 6b bis 6e, wobei sich die Unterschiede insbesondere auf den elektroaktiven Polymeraktor 11b bis 11e beziehen.The 2 to 5 show different versions of the actuating means 6b to 6e , wherein the differences in particular on the electroactive polymer actuator 11b to 11e Respectively.

Das in 2 abgebildete Stellmittel 6b zeigt den elektroaktiven Polymeraktor 11b, der aus mehreren Polymerkörpern besteht, die jeweils aus gestapelten Polymerfolien 15 gebildet werden, zwischen denen als Elektrodenstruktur im Wechsel eine Elektrode 16 und Gegenelektrode 17 angeordnet ist. Über geeignete Zuführmittel 18, insbesondere Kabel, erfolgt eine Stromversorgung der Elektrode 16 und der Gegenelektrode 17. Nach Anlegen einer elektrischen Spannung übt der in einem Gehäuse 19 der Kolbenzylindereinheit 8b positionierte Polymeraktor 11b auf den Kolben 10 eine in Pfeilrichtung gerichtete Druckkraft aus. Dieser Kraft steht die Kraft eines vorgespannten, insbesondere als Druckfeder ausgebildeten Federmittels 21a entgegen. Mittels einer zwischen dem Kolben 10 und dem Polymeraktor 11b eingesetzten Dichtscheibe 20 wird der Einbauraum des Polymeraktors 11b im Gehäuse 19 abgedichtet.This in 2 pictured actuating means 6b shows the electroactive polymer actuator 11b , which consists of several polymer bodies, each made of stacked polymer films 15 are formed between which as an electrode structure in alternation an electrode 16 and counter electrode 17 is arranged. Via suitable feeding means 18 , In particular cable, there is a power supply of the electrode 16 and the counter electrode 17 , After applying an electrical voltage exerts in a housing 19 the piston-cylinder unit 8b positioned polymer actuator 11b on the piston 10 a directed in the direction of arrow pressure force. This force is the force of a prestressed, in particular designed as a compression spring spring means 21a opposite. By means of a between the piston 10 and the polymer actuator 11b inserted sealing washer 20 becomes the installation space of the polymer actuator 11b in the case 19 sealed.

Die 3 bis 5 veranschaulichen alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Stellmitteln 6c bis 6e, wobei für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Die folgenden Beschreibungen beschränken sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.The 3 to 5 illustrate alternative embodiments of adjusting means according to the invention 6c to 6e , wherein like reference numerals are used for matching components. The following descriptions are largely limited to different embodiments.

Gemäß 3 umfasst das Stellmittel 6c einen elektroaktiven Polymeraktor 11c mit drei Polymerkörpern, die von gerollten Polymerfolien 15 mit zugehöriger Elektrode 16 und Gegenelektrode 17 gebildet werden. Die 4 zeigt das Stellmittel 6d, dessen Polymeraktor 11d auf den Kolben 10 eine Zugkraft ausübt. Aufgrund des stauchbaren Polymeraktors 11d ist dieser unmittelbar an dem Kolben 10 sowie an dem Boden 12 angekoppelt. Der Polymeraktor 11d wird dabei aus insgesamt vier Polymerkörpern 24 gebildet, die jeweils von ringförmig gestalteten, zu einer Kette zusammengefügten einzelnen Elementen bestehen und denen jeweils eine Elektrodenstruktur zugeordnet ist. Der Zugkraft entgegenwirkend ist zwischen dem Gehäuse 9 und der Kolbenstange 22 ein als Druckfeder ausgeführtes Federmittel 21b platziert, das in einer stirnseitigen Ausnehmung 26 des Gehäuses 9a eingesetzt und gegenseitig an einem Sprengring 23 der Kolbenstange 22 abgestützt ist. In 5 ist das Stellmittel 6e gezeigt, mit dem ebenfalls eine Zugkraft ausübenden elektroaktiven Polymeraktor 11e. Abweichend zu 4 wird der Polymeraktor 11e durch vier parallel zueinander angeordnete, an dem Kolben 10 und dem Boden 12 fixierte Polymerkörper 25 mit zugehöriger aus einer Elektrode und Gegenelektrode gebildeten Elektrodenstruktur.According to 3 includes the actuating means 6c an electroactive polymer actuator 11c with three polymer bodies, that of rolled polymer films 15 with associated electrode 16 and counter electrode 17 be formed. The 4 shows the actuating means 6d , its polymer actuator 11d on the piston 10 exerts a tensile force. Due to the compressible polymer actuator 11d this is directly on the piston 10 as well as on the ground 12 coupled. The polymer actuator 11d is made of a total of four polymer bodies 24 formed, each consisting of annularly shaped, assembled into a chain individual elements and each of which an electrode structure is associated. The tensile force is counteracting between the housing 9 and the piston rod 22 a designed as a compression spring spring means 21b placed in a frontal recess 26 of the housing 9a used and each other at a snap ring 23 the piston rod 22 is supported. In 5 is the adjusting agent 6e shown with the also a tensile force exerting electroactive polymer actuator 11e , Deviating from 4 becomes the polymer actuator 11e by four mutually parallel, on the piston 10 and the floor 12 fixed polymer body 25 with associated electrode structure formed from an electrode and counter electrode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Stellvorrichtunglocking device
22
Bypassventilbypass valve
33
Abgasturboladerturbocharger
44
Turbinengehäuseturbine housing
55
Verdichtergehäusecompressor housing
6a bis 6e6a to 6e
Stellmittelactuating means
77
Koppelgliedcoupling member
8a, 8b8a, 8b
KolbenzylindereinheitPiston-cylinder unit
9a bis 9e9a to 9e
Gehäusecasing
1010
Kolbenpiston
11a bis 11e11a to 11e
Polymeraktorpolymer actuator
1212
Bodenground
1313
Gestängelinkage
1414
Schwenkhebelpivoting lever
1515
Polymerfoliepolymer film
1616
Elektrodeelectrode
1717
Gegenelektrodecounter electrode
1818
Zuführverbindungsupply joint
1919
Gehäusecasing
2020
Dichtscheibesealing washer
21a, 21b21a, 21b
Federmittelspring means
2222
Kolbenstangepiston rod
2323
Sprengringsnap ring
2424
Polymerkörperpolymer body
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Polymerkörperpolymer body
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Ausnehmungrecess

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Claims (10)

Stellvorrichtung eines Bypassventils (2), das einem Abgasturbolader (3) einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, mit dem ein Teilstrom eines Abgasstroms umlenkbar ist und das Bypassventil (2) über ein Stellmittel (6a–6e) betätigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellmittel (6a–6e) ein elektroaktiver Polymeraktor (11a–11e) vorgesehen ist, der über ein mechanisches Koppelglied (7) mit dem Bypassventil (2) verbunden ist.Adjusting device of a bypass valve ( 2 ), which is an exhaust gas turbocharger ( 3 ) is assigned to an internal combustion engine with which a partial flow of an exhaust gas flow is deflected and the bypass valve ( 2 ) via an actuating means ( 6a - 6e ) can be actuated, characterized in that as adjusting means ( 6a - 6e ) an electroactive polymer actuator ( 11a - 11e ) is provided, which via a mechanical coupling member ( 7 ) with the bypass valve ( 2 ) connected is. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der modular aufgebaute, elektroaktive Polymeraktor (11b, 11c) mehrere aus einer elektroaktiven Polymerfolie (15) oder einem Polymerfolienband gestapelte, gefaltete oder gerollte Polymerkörper umfasst, denen zumindest eine aus einer Elektrode (16) und einer Gegenelektrode (17) gebildete Elektrodenstruktur zugeordnet ist.Adjusting device according to claim 1, characterized in that the modularly constructed, electroactive polymer actuator ( 11b . 11c ) several of an electroactive polymer film ( 15 ) or a polymer film ribbon stacked, folded or rolled polymer body, which at least one of an electrode ( 16 ) and a counter electrode ( 17 ) is assigned associated electrode structure. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dehnbarer, eine Druckkraft ausübender elektroaktiver Polymeraktor (11a–11c) zur Betätigung des Bypassventils (2) eingesetzt ist.Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that an expandable, a pressure force exerting electroactive polymer actuator ( 11a - 11c ) for actuating the bypass valve ( 2 ) is used. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stauchbarer, eine Zugkraft auslösender, elektroaktiver Polymeraktor (11d, 11e) zur Betätigung des Bypassventils (2) eingesetzt ist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that a compressible, a tensile force triggering, electroactive polymer actuator ( 11d . 11e ) for actuating the bypass valve ( 2 ) is used. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Koppelglied (7) eine Kolben-Zylindereinheit (8a, 8b) vorgesehen ist, in deren Gehäuse (9) der elektroaktive Polymeraktor (11a–11e) integriert ist, der mit einem Kolben (10) zusammenwirkt.Adjusting device according to claim 1, characterized in that as a mechanical coupling member ( 7 ) a piston-cylinder unit ( 8a . 8b ) is provided in the housing ( 9 ) the electroactive polymer actuator ( 11a - 11e ) integrated with a piston ( 10 ) cooperates. Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektroaktive Polymeraktor (11b, 11c) in einem Gehäuse (9) der Kolben-Zylindereinheit (8b) mittels einer elastischen Dichtscheibe (20) abgedichtet eingesetzt ist.Adjusting device according to claim 5, characterized in that the electroactive polymer actuator ( 11b . 11c ) in a housing ( 9 ) of the piston-cylinder unit ( 8b ) by means of an elastic sealing disc ( 20 ) is inserted sealed. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Koppelglied (7) ein den Kolben (10) mit dem Bypassventil (2) verbindendes, gelenkiges Gestänge (13) einschließt.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical coupling element ( 7 ) a piston ( 10 ) with the bypass valve ( 2 ) connecting, articulated linkage ( 13 ). Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das gelenkige Gestänge (13) des Koppelgliedes (7) in einem Gehäuse des Abgasturboladers (3) integriert ist.Adjusting device according to claim 7, characterized in that at least the articulated linkage ( 13 ) of the coupling member ( 7 ) in a housing of the exhaust gas turbocharger ( 3 ) is integrated. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (6b, 6c, 6d) ein vorgespanntes, dem mechanischen Koppelglied (7) zugeordnetes Federelement (21a, 21b) umfasst, dessen Kraftrichtung einer Stellrichtung des elektroaktiven Polymeraktors (11b, 11c, 11d) entgegenwirkt.Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating means ( 6b . 6c . 6d ) a biased, the mechanical coupling member ( 7 ) associated spring element ( 21a . 21b ) whose force direction of a direction of adjustment of the electroactive polymer actuator ( 11b . 11c . 11d ) counteracts. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Bauteile des mechanischen Koppelgliedes (7) aus Kunststoff, Aluminium oder einem Umformblech hergestellt sind.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that individual components of the mechanical coupling element ( 7 ) are made of plastic, aluminum or a forming plate.
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