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Die Erfindung betrifft einen Abgas-Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Hubkolbenmotor mit einem Abgas-Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Abgas-Turboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Als Hubkolbenmotor wird im Folgenden jeglicher Motor verstanden, der die Volumenänderung eines Gases über einen sich im Wesentlichen linear bewegenden Kolben, eine Pleuelstange und eine Kurbel in eine Drehbewegung umsetzt. Bei nicht aufgeladenen Hubkolbenmotoren, sogenannten Saugmotoren, erzeugt der Kolben einen Unterdruck im Ansaugtrakt des Motors, in welchen die unter Atmosphärendruck stehende Außenluft einströmt. Mit wachsender Drehzahl reicht dieser Unterdruck nicht mehr aus, um eine größtmögliche Menge an Luft oder Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Verbrennungsraum des Motors zu befördern. Zur Erhöhung der Motorleistung werden moderne Hubkolbenmotoren daher vielfach mit einer als Abgas-Turbolader (ATL) oder Turbolader bekannten Vorrichtung ausgerüstet, welche eine Turbine sowie einen durch diese angetriebenen Verdichter umfasst und die Luftzufuhr in den Motor erhöht.
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Die Abgasturbine eines gattungsgemäßen Abgas-Turboladers wird zu diesem Zweck durch die aus dem Verbrennungsraum des Hubkolbenmotors ausgestoßenen Verbrennungsabgase angetrieben und dreht sich mit steigender Motordrehzahl daher ohne zusätzliche konstruktive Modifikationen schneller. In entsprechendem Maße erhöht sich die durch den Verdichter geförderte Luftmenge, was durch die wachsende Abgasmenge wiederum die Turbine noch mehr beschleunigt.
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Dieser selbstverstärkende Effekt kann unter ungünstigen Bedingungen derart fortschreiten, dass Verdichter und andere Motorbestandteile ihre mechanischen oder thermischen Belastungsgrenzen zu überschreiten drohen. Um die Abgabeleistung eines Abgas-Turboladers in praktikablen Grenzen zu halten, also die Aufladung des Motors zu begrenzen, bedarf es daher einer Maßnahme, die dem Kraftfahrzeugtechniker als Ladedruckregelung bekannt ist. Eine einfache Regelung des Ladedrucks wird etwa durch ein Abblasen überschüssiger komprimierter Luft aus dem Verdichter mittels eines als Pop-Off-Ventil bezeichneten Überdruckventils realisiert. Der Stand der Technik umfasst ferner sogenannte Bypass-Ventile oder Wastegates im Abgasstrom. Ein gattungsgemäßes Bypass-Ventil wird bei Erreichung eines vorgegebenen Ladedrucks durch einen Geber seitens des Verdichters geöffnet, um einen Anteil des Abgases unter Umgehung der Turbine dem Abgasstrang zuzuleiten und so einen weiteren Anstieg der Turbinendrehzahl zu unterbinden.
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Exemplarisch sei vor diesem Hintergrund der in
WO 2010/149442 A1 diskutierte Abgas-Turbolader genannt, dessen Turbine ein Turbinengehäuse mit einer Regeleinrichtung zur Regelung eines die Turbine durchströmenden Abgasstroms umfasst, welche aufweist: Ein Einstellelement zur Einstellung des Abgasstroms, einen an dem Turbinengehäuse angeordneten Regelhebel zur Betätigung des Einstellelements, eine Regelstange, welche mit dem Regelhebel über ein Einstellstück verbunden ist, wobei das Einstellstück eine Führung zur stufenlosen Verschiebung der Regelstange in dem Einstellstück aufweist, und wobei die Regelstange in der Führung durch einen Stoffschluss fixierbar ist.
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DE 10 2009 054 241 A1 offenbart ein Verfahren zur Montage und Einstellung eines solchen Stellglieds eines Abgas-Turboladers sowie ein hierzu geeignetes elektrisches Stellmittel. Auf der Turbinenseite des entsprechend ausgestalteten Abgas-Turboladers ist in diesem Fall ein Bypass für das Abgas vorgesehen, durch den ein Teilstrom des Abgases mittels eines einstellbaren Bypass-Ventils um die Turbine herumgeführt werden kann. Die Betätigung des Bypass-Ventils erfolgt mittels eines Stellglieds, dessen Stellmittel auf einer Verdichter-Seite des Abgas-Turboladers angeordnet ist. Das Stellmittel hat einen axial beweglichen Stellstab, welcher mit einem Koppelelement verbunden ist, welches seinerseits mittels einer Schwenkachse mit dem als Hebelarm ausgeführten Betätigungsabschnitt des Bypass-Ventils verbunden ist. Um bei einer vordefinierten Ansteuerung des Stellmittels die gewünschte geschlossene Position des Bypass-Ventils einstellen zu können, ist das Koppelelement mit dem Stellstab zunächst noch verschiebbar verbunden. Vor der Fixierung wird dann zunächst die der Schließposition entsprechende Stellung des Stellmittels durch Anlegen der entsprechenden Spannung an das elektrische Stellmittel eingestellt. Hiernach wird mittels eines pneumatischen Aktuators eine Vorspannkraft auf das Koppelelement koaxial zu dem Stellstab aufgebracht.
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FR 2 707 712 - A1 schließlich schlägt zur Verwendung als Stellglied ein Bauelement mit zwei zusammengebauten Schalen vor, die es ermöglichen sollen, eine Stange in ihrem Zwischenraum aufzunehmen. Die Grundwerkstoffe und Beschichtungen dieser Komponenten können von unterschiedlicher Art sein oder einer separaten Oberflächenbehandlung unterzogen werden.
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Ein solches Bypass-Ventil und seine Stellglieder sind aufgrund der vom Verbrennungsraum ausgehenden Schwingungen und ihrer Lage im heißen Abgasstrom kinematisch und thermisch hoch belastet und entsprechend verschleißanfällig. Eine etwa in
FR 2 707 712 vorgeschlagene Oberflächenbehandlung einzelner Bauteile kann die hieraus resultierenden Verschleißerscheinungen zwar hinauszögern, ist jedoch ihrerseits mit einem erhöhten Fertigungsaufwand sowie der Verwendung potenziell umweltschädigender Beschichtungen verbunden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Abgas-Turbolader sowie einen entsprechenden Hubkolbenmotor zu schaffen, welche bei geringer konstruktiver Komplexität ein möglichst hohes Maß an Verschleißfestigkeit und ökologischer Verträglichkeit aufweisen. Die Erfindung stellt sich ferner der Aufgabe, ein praktikables Verfahren zur Herstellung eines solchen Abgas-Turboladers bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden durch einen Abgas-Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Hubkolbenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Die Erfindung fußt demnach auf dem Grundgedanken, den kinematischen Stellmechanismus eines gattungsgemäßen Abgas-Turboladers gezielt mittels eines zusätzlichen Werkstoffs zu verstärken. Als günstiger Ansatzpunkt erweist sich insofern der Verbindungsbereich eines Hubstellglieds mit dem von diesem angetriebenen Drehstellglied des Bypass-Ventils, welcher gemäß dem Wirkprinzip eines Drehgelenks die Hubbewegung des einen Stellglieds in eine entsprechende Drehbewegung des anderen Stellglieds überführt. Erfindungsgemäß dienen daher die beidseitigen Oberflächen des Hubstellglieds an der Schnittstelle beider Stellglieder als Fügeflächen für die aufzubringende mechanische Verstärkung. Auf diesem Wege wird die Widerstandsfähigkeit des besonders von mechanischem Abrieb gefährdeten Hubstellglieds beträchtlich erhöht, ohne dass das gesamte Maschinenelement aus einem kostenträchtigen, beispielsweise keramischen oder gehärteten metallischen Werkstoff gefertigt werden müsste. Stattdessen kann der werkstoffkundige Fachmann zur lokalen Optimierung des Hubstellglieds aus einer breiten Vielfalt verschleißfester Verstärkungsmaterialien wie Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN), Titanaluminiumnitrid (TiAlN, AlTiN, Ti-Al-N) oder Hartchrom wählen, ohne die resultierenden Stückkosten des Abgas-Turboladers nennenswert zu erhöhen.
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Der vorgeschlagene Ansatz bietet darüber hinaus den Vorteil einer weitgehenden Unabhängigkeit von der zum Antrieb des Stellmechanismus eingesetzten Hilfsenergieform. Eine tribologische Optimierung kommt daher einerseits im Falle eines pneumatischen, andererseits aber ebenso im Falle eines elektromagnetischen oder -motorischen Antriebs in Betracht, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Auch hinsichtlich der Herstellung des beschriebenen Abgas-Turboladers eröffnet sich dem Fachmann im Rahmen der Entwicklung eine Vielzahl möglicher Verfahrensvarianten. Zu denken ist dabei etwa an eine unlösbare Verbindung von Stellglied und Verstärkung unter Anwendung von Wärme oder Druck, welche im Wege des Schweißens gemäß EN 14610 sowie DIN 1910-100 hergestellt werden mag. Derartige Fügeverfahren sind insbesondere in DIN 8593-6:2003-09 normiert und lassen sich mittels vielfältiger Schweißzusatzwerkstoffe anwendungsspezifisch optimieren.
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Als besonders vorteilhaft ist indes ein auf Umformung basierendes Fügeverfahren im Sinne der DIN 8593-5:2003-09 anzusehen, welches sich insbesondere zur Anwendung bei Metallen oder thermoplastischen Kunststoffen wie Polytetrafluorethylen (PTFE) empfiehlt. Eine entsprechende plastische Formgebung der Verstärkung kann sich etwa der Fügetechnik des Bördelns oder Crimpens bedienen, um eine kraftschlüssige Verbindung hoher mechanischer Sicherheit zu gewährleisten. Auch die Verwendung plastisch verformbarer zusätzlicher Verbindungselemente wie der in Fachkreisen bekannten Nieten bietet sich beispielsweise an, sofern der Einsatz eines Verstärkungsblechs angestrebt wird. Geeignete Nieten lassen sich vorzugsweise aus Stahl, Kupfer, Messing, Aluminiumlegierungen, Kunststoff oder Titan herstellen und erlauben je nach angewandter Technik ebenfalls einen Kraftschluss, in jedem Fall aber einen Formschluss zwischen den als Verbindungspartner fungierenden Oberflächen von Stellglied und Verstärkungsblech.
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Eine bevorzugte Ausführungsform hingegen bedient sich zum Fügen der Verstärkung des in DIN 8593-3:2003-09 standardisierten Einpressens, welches lediglich eine elastische Verformbarkeit des verwendeten Werkstoffs voraussetzt. Die erfindungsgemäße Pressverbindung mit dem Hubstellglied ist in diesem Fall durch dessen resultierenden Kraftschluss mit der Verstärkung hinreichend gegen ein unbeabsichtigtes Lösen geschützt, kann gleichwohl aber ohne nachhaltige Materialschädigung bei Bedarf mittels fachmännischer Maßnahmen wieder aufgehoben werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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 Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
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1 den Längsschnitt eines Abgas-Turboladers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der Stellkette des Bypass-Ventils,
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2 den detaillierten Längsschnitt eines verstärkten Hubstellglieds des Abgas-Turboladers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
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3 eine Draufsicht des Hubstellglieds eines Abgas-Turboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Herstellungsphase,
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4 einen Schnitt des Hubstellglieds in der Ebene A-A gemäß der 3,
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5 eine Draufsicht der Verstärkung der 3 in der ersten Herstellungsphase,
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6 einen Schnitt dieser Verstärkung in der Ebene B-B gemäß der 5,
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7 einen Längsschnitt des Hubstellglieds der 3 in einer zweiten Herstellungsphase,
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8 den Längsschnitt des Hubstellglieds der 3 in einer dritten Herstellungsphase,
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9 den Längsschnitt des Hubstellglieds der 3 in dessen Endzustand,
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10 den Längsschnitt eines Abgas-Turboladers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung im Bereich der Stellkette des Bypass-Ventils,
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11 den detaillierten Längsschnitt eines verstärkten Stellglieds eines Abgas-Turboladers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung und
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12 einen noch detaillierteren Längsschnitt des Abgas-Turboladers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Betriebszustand.
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Die 1 und 2 illustrieren anhand zweier vereinfachter Schnittdarstellungen den grundlegenden Aufbau eines Abgas-Turboladers 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in unterschiedlichem Detailgrad. Der vorliegende Abgas-Turbolader 1 verfügt über ein – von den Abbildungen gleichwohl nicht umfasstes – Bypass-Ventil zum Zwecke der Ladedruckregelung. Es sei bemerkt, dass der erfindungsgemäße, im Folgenden erläuterte Stellmechanismus analog zur Ladedruckregelung im Rahmen eines Abgas-Turboladers variabler Turbinengeometrie (VTG-Laders) eingesetzt werden mag, um dessen Leistungsabgabe und das resultierende Ansprechverhalten des aufgeladenen Hubkolbenmotors an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen und Lastwechseln in angemessener Weise Rechnung zu tragen. In einer solchen, in den Figuren nicht gezeigten alternativen Ausführungsform wäre die vorgeschlagene Stellkette beispielsweise mit verstellbaren, nicht rotierenden Leitschaufeln im Turbineneintrittsbereich oder an anderer geeigneter Position im Turbinengehäuse des Abgas-Turboladers zu verbinden, um den Anstellwinkel dieser Leitschaufeln bedarfsgerecht zu regeln. So könnte insbesondere bei wenig Gasdurchsatz, aber hohem Leistungsbedarf das vom Verbrennungsraum des Hubkolbenmotors ausgestoßene Verbrennungsabgas im Wege einer Reduzierung des Strömungsquerschnitts beschleunigt auf die Turbinenschaufeln geleitet werden, um die Drehzahl der Abgasturbine und somit die Leistung des Verdichters zu erhöhen. Umgekehrt ließe sich, etwa bei hohem Gasdurchsatz und geringerem Leistungsbedarf, die Strömungsgeschwindigkeit durch eine Maximierung des Strömungsquerschnitts verringern.
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Im Folgenden sei vielmehr davon auszugehen, dass die in den 1 und 2 dargestellten Stellglieder 2, 3 kinematisch auf ein Bypass-Ventil des Abgas-Turboladers 1 wirken, um das zum Antrieb von Turbine und Verdichter genutzte Verbrennungsabgas zumindest teilweise um den Abgas-Turbolader 1 umleiten zu können. Als Stellglied, Stelleinrichtung, Aktor oder Aktuator ist dabei im Sinne der Regelungs- und Fluidtechnik grundsätzlich jedwedes Maschinenelement zu verstehen, welches aufgrund seiner konstruktiven Beschaffenheit und Anordnung zur Beeinflussung der Ventilstellung des Bypass-Ventils geeignet erscheint, um den Massefluss des Verbrennungsabgases relativ zur Abgasturbine zu steuern oder zu drosseln.
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Als letztes Element der Stellkette wirkt vorliegend ein mechanisch mit dem Bypass-Ventil verbundenes Drehstellglied 2, welches funktional einem Kraftwandler, insbesondere einem einseitigen Hebel im physikalischen und technischen Wortsinn entspricht. Insofern besteht das Drehstellglied 2 aus einem geraden oder geknickten, im Wesentlichen jedoch starren Körper, der um einen durch den Stift 5 definierten Angelpunkt drehbar an einem ihn antreibenden Hubstellglied 3 befestigt ist.
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Als Stift im Sinne dieser Erläuterungen wird dabei jedes längliche, in Form eines Rotationskörpers ausgeführte Maschinenelement verstanden, welches in seiner radialen Richtung das Drehstellglied 2 mit dem Hubstellglied 3 formschlüssig, aber drehgelenkig zu verbinden vermag. Der Stift 5 der in Rede stehenden Ausführungsform der 1 und 2 besitzt konkret die Gestalt eines sogenannten Zylinderstifts, was die Möglichkeit einer abgerundeten oder gefasten Formgebung der Kanten des Stifts 5 keinesfalls ausschließt. In Betracht käme alternativ etwa die Ausgestaltung des Stifts 3 als in axialer Richtung verjüngend geformter Kegelstift.
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Das den Stift 5 aufnehmende und zum Antrieb des Drehstellglieds 2 dienende Linear- oder Hubstellglied 3 ist seinerseits in Form einer Stange, also eines länglichen Maschinenelements von entlang seiner Längsachse annähernd gleichbleibendem Querschnitt geformt und wird von einem als Linearantrieb ausgeführten Stellantrieb 7 in Reaktion auf einen das Bypass-Ventil betreffenden Stellimpuls in eine Translationsbewegung versetzt, welche über das beschriebene Drehgelenk in eine Rotationsbewegung des den Stift 5 tragenden Drehgelenks 2 umgesetzt wird.
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Die für den Stellantrieb 7 benötigte physikalische Energie kann zur konstruktiven Vereinfachung des Abgas-Turboladers 1 auf pneumatischem Wege dem Abgasstrom selbst oder – etwa im Falle eines elektromagnetischen oder elektromotorischen Antriebs – einer zusätzlichen Hilfsenergiequelle, etwa dem Bord-Spannungsnetz eines durch den Hubkolbenmotor angetriebenen Kraftwagens, entnommen werden. Ferner mag er einerseits die Form eines einfachen Steuerantriebs annehmen, welcher durch einen geeigneten Geber seitens des Verdichters des Abgas-Turboladers 1 in Betrieb versetzt wird, andererseits aber – eingebunden in einen umfassenderen Regelkreis – etwaige Störungen einer Regelkette berücksichtigen und zu diesem Zweck mit einem Steuergerät (ECU, ECM) verbunden sein.
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Mittels der Detaildarstellung der 2 sei im Folgenden das Augenmerk auf die erfindungswesentliche Beschaffenheit des Hubstellglieds 3 gelenkt. Erkennbar wird nunmehr eine konkave Verjüngung des Hubstellglieds 3 in seinem zur Aufnahme des Stifts 5 vorgesehenen axialen Abschnitt, welche mit einer Verstärkung 4 auf gegenüberliegenden Oberflächen des Hubstellglieds 3 versehen ist. Eine entsprechende Bauweise, wie sie im Leichtbau etwa zur Fertigung von Halbzeug aus Faserverbundwerkstoffen wie Faser-Kunststoff-Verbunden gebräuchlich ist, wird in der Konstruktionslehre gemeinhin als Sandwichbauweise bezeichnet. Während der biege- und beulsteife Kernwerkstoff des Hubstellglieds 3 dabei den Großteil der oben beschriebenen Schubkräfte des Stellantriebs 7 überträgt und die beidseitigen Lagen der Verstärkung 4 in Position hält, nehmen Letztere die im Betrieb zwischen Drehstellglied 2 und Hubstellglied 3 unvermeidlichen Reibungskräfte auf und beugen somit einem Verschleiß insbesondere des Hubstellglieds 3 vor.
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Die 3 bis 9 verdeutlichen ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Abgas-Turboladers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche sich von der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform vorrangig in der Konfiguration des Hubstellglieds 3 unterscheidet. Erkennbar wird nunmehr bereits in der in den 3 und 4 dargestellten Vorbereitungsphase eine das Hubstellglied 3 diametral durchlaufende Bohrung 6, welche gleichsam eine integral mit dem Hubstellglied 3 ausgeführte Buchse zur Lagerung des – aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 3 bis 9 nicht abgebildeten – Stifts 5 bildet. Neben dieser Bohrung 6 in seinem dem Drehstellglied 2 zugewandten Endbereich weist das Hubstellglied 3 näherungsweise äquidistant zwei weitere Bohrungen 8 und 9 in der dem Drehstellglied 2 abgewandten Richtung des außerhalb der Abbildungsgrenzen befindlichen Stellantriebs auf, welche sich durch einen geringfügig verringerten Durchmesser von der Bohrung 6 unterscheiden. Der Begriff der „Bohrung“ umfasst in diesem Kontext jeglichen im Wesentlichen hohlzylindrischen Durchbruch des Hubstellglieds 3 ungeachtet des angewandten Herstellungsverfahrens. Insbesondere die Bearbeitung des Hubstellglieds 3 mittels eines rotierenden Bohrwerkzeugs wird demnach nicht als Voraussetzung für das Vorliegen einer „Bohrung“ erachtet.
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Einen weiteren Ausgangspunkt des diskutierten Herstellungsverfahrens bildet die – in den 5 und 6 aus jeweils den 3 und 4 entsprechenden Blickwinkeln gezeigte – Verstärkung 4, welche gemäß der besagten Sandwichbauweise des Hubstellglieds 3 in zweifacher Ausfertigung Verwendung findet. Wie insbesondere die 5 verdeutlicht, handelt es sich bei dieser Verstärkung 4 um ein nahezu rechteckiges, in seiner Breite den Durchmesser des Hubstellglieds 3 nicht überschreitendes Flächenelement aus einem vom Kern des Hubstellglieds 3 abweichenden, plastisch verformbaren Werkstoff. In seiner Länge bleibt die Verstärkung dabei deutlich hinter der in den 3 und 4 gezeigten Länge des Hubstellglieds 3 zurück, sodass sich angesichts der insgesamt geringen Gesamtfläche der Verstärkung 4 auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten die Verwendung eines weitestgehend verschleißfesten und entsprechend hochwertigen Materials vertreten lässt. Bemerkenswert ist dabei die abermals im drehstellgliedseitigen Endbereich der Verstärkung und somit in geometrischer Übereinstimmung mit der Bohrung 6 des Hubstellglieds 3 vorgesehene, kreisförmige Aussparung der Verstärkung 4, deren Durchmesser ebenfalls ungefähr jenem der Bohrung 6 entspricht.
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Das Zusammenwirken dieser Aussparung der Verstärkung 4 mit der Bohrung 6 des Hubstellglieds 3 lässt die zweite Verarbeitungsphase gemäß 7 erkennen. Konkret wird die Verstärkung 4 in diesem Verfahrensschritt auf das Hubstellglied 3 derart aufgelegt, dass Aussparung und Bohrung koaxial zueinander in Deckung gebracht sind. Zwei geeignete Stempel 10, 11, wie sie in vergleichbarer Form als Gegenstück entsprechender Matrizen auch als Komponenten eines Präge- oder Stanzwerkzeugs verwendet werden, sind ihrerseits koaxial zu den weiteren Bohrungen 8, 9 ausgerichtet, von diesen jedoch durch die einseitig auf das Hubstellglied 3 aufgelegte Verstärkung 4 getrennt und zunächst auf Abstand gehalten.
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Die relative Position der Stempel 10, 11 zum Hubstellglied 4 ändert sich gleichwohl beim Übergang zur dritten Verarbeitungsphase gemäß 8, in welcher die in axialer Richtung der weiteren Bohrungen 8, 9 und somit senkrecht zur Längsachse des Hubstellglieds 3 abgesenkten Stempel 10, 11 in das Material der Verstärkung 4 eindringen und dieses partiell verformen, ohne seinen Zusammenhalt jedoch gänzlich zu zerstören. Die derart in die weiteren Bohrungen 8, 9 eingepresste Verstärkung verbindet sich auf diese Weise kraftschlüssig mit der abbildungsgemäßen Oberseite des Hubstellglieds 3, ohne jedoch die zur Aufnahme des Stifts vorgesehene Bohrung 6 zu verdecken. Der beschriebene Kraftschluss zwischen Hubstellglied 3 und Verstärkung 4 bleibt selbst nach der Entfernung der Stempel 10, 11 aus den weiteren Bohrungen 8, 9 im Wesentlichen unverändert bestehen, wie 9 anhand des vorläufigen Endzustands des Hubstellglieds 3 belegt.
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Die von der Oberseite des Hubstellglieds 3 in die weiteren Bohrungen 8, 9 eingepresste Verstärkung 4 dringt dabei in radialer Richtung des Hubstellglieds 3 nicht derart weit in selbiges ein, dass dessen analog erfolgende Verstärkung auf der gegenüberliegenden abbildungsgemäßen Unterseite behindert wäre. Weitere Herstellungsphasen des Abgas-Turboladers betreffen die spezifische Verbindung von Verdichter, Abgasturbine, Bypass-Ventil und Drehstellglied einerseits sowie gegebenenfalls des Stellantriebs andererseits des Hubstellglieds 3, mögen jedoch auf herkömmliche Weise erfolgen.
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Eine denkbare dritte Ausführungsform der Erfindung wird durch die 10 umrissen. In dieser Gestaltungsvariante eines Abgas-Turboladers 1, welche sich hinsichtlich des Stellantriebs 7 nicht wesentlich von den vorgenannten Optionen unterscheidet, ist nicht das Drehstellglied 2, sondern stattdessen das Hubstellglied 3 selbst starr mit dem Stift 5 verbunden, der nunmehr in eine entsprechend geformte Bohrung des Drehstellglieds 2 eingreift und im Zusammenspiel mit dieser die Funktion eines Drehgelenks erfüllt. Eine erfindungsgemäße Verstärkung wäre in diesem Fall anstelle des Hubstellglieds 3 seitens des Drehstellglieds 2 vorzusehen, um die bereits oben beschriebene verschleißhemmende Wirkung zu erreichen.
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Eine weitere, in der 11 gezeigte vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turboladers 1 bedient sich hingegen anstelle der schlichten Bohrung 6 der 3 bis 9 einer rohrförmigen, getrennt von den Stellgliedern 2, 3 gefertigten Buchse 12 zur Aufnahme des – in 11 aus Gründen der Vereinfachung nicht gezeigten – Stifts. Angesichts der obigen Ausführungen zu 10 versteht es sich, dass die Verwendung einer derartigen Buchse 12 abhängig von der Konfiguration des Drehgelenks entweder seitens des Drehstellglieds 2 oder des Hubstellglieds 3 vorgesehen werden kann, wobei die exemplarische Darstellung der 11 sich auf die letztgenannte Alternative bezieht. Die gemäß 11 getrennt vom Hubstellglied 3 ausgeführte Buchse 12 schließt, wie die Ausführungsformen der 1 bis 10 verdeutlichen, nicht die Gestaltungsmöglichkeit einer integral mit dem Hubstellglied 3 gebildeten „Buchse“ in Form einer einfachen Bohrung aus.
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Das Wirkprinzip des erfindungsgemäßen Stellmechanismus sei abschließend am Beispiel der ersten Ausführungsform des Abgas-Turboladers 1 der 1 und 2 gezeigt, lässt sich jedoch im Wesentlichen analog auf die übrigen diskutierten Ausführungsformen übertragen. Eine entsprechende Betriebssituation des das Hubstellglied 3 durchlaufenden Stifts 5 illustriert die 12, welche einen in der Reibungslehre als Kantentragen bezeichneten Zustand des Drehgelenks zugrunde legt. Eine – obgleich geringfügige – Schrägstellung des Stifts 5 gegenüber seiner zur Längsachse des Hubstellglieds 3 senkrechten Ausgangslage führt in diesem Fall zu einem Verkanten des Stifts 5 in zwei Problemzonen 13, das ohne geeignete Gegenmaßnahme unmittelbar das Hubstellglied 3 beträfe. Dessen Verstärkung 4 verhindert das drohende Eintreten entsprechender Verschleißerscheinungen des Hubstellglieds 3 jedoch, indem es den Stift 5 in beiden Problemzonen 13 derart gegen eine weitere Kippbewegung abstützt, dass ein unmittelbarer mechanischer Kontakt zwischen Hubstellglied 3 und Stift 5 vermieden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/149442 A1 [0005]
- DE 102009054241 A1 [0006]
- FR 2707712 A1 [0007]
- FR 2707712 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 14610 [0013]
- DIN 1910-100 [0013]
- DIN 8593-6:2003-09 [0013]
- DIN 8593-5:2003-09 [0014]
- DIN 8593-3:2003-09 [0015]
