-
Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
-
Aus
DE 10 2013 213 558 A1 ist bereits ein Abgasturbolader mit einem innerhalb eines Turbinengehäuses angeordneten Wastegateventil bekannt. Das Wastegateventil ist mittels eines Aktuators über eine Regelstange betätigbar, wobei die Regelstange ein aktuatorseitiges Stangenteil und ein stellgliedseitiges Stangenteil aufweist, die mittels einer Kopplungseinrichtung derart miteinander verbunden sind, dass die beiden Stangenteile gegeneinander drehbar sind, wohingegen Transversalbewegungen sowohl in Druck- als auch in Zugrichtung übertragbar sind.
-
DE 10 2009 057 161 A1 betrifft ebenfalls einen Abgasturbolader mit einem innerhalb eines Turbinengehäuses angeordneten Wastegateventil. Das Wastegateventil ist mittels eines Aktuators über eine Regelstange betätigbar. Der Aktuator ist elektrisch oder pneumatisch betätigbar und weist die Regelstange auf, die in Verlängerung zu einem Ventilschaft des Wastegateventils koaxial oder unter einem Winkel von maximal 30° zu diesem angeordnet ist.
-
DE 10 2009 041 963 A1 betrifft einen Abgasturbolader mit einem innerhalb eines Turbinengehäuses angeordneten Wastegateventil. Das Wastegateventil ist mittels eines Aktuators über eine Stange betätigbar, die dazu sowohl Transversalbewegungen als auch Drehbewegungen überträgt.
-
DE 10 2009 053 829 A1 betrifft einen Abgasturbolader mit einem innerhalb eines Turbinengehäuses angeordneten Stellglied, das sowohl als Wastegateventil als auch als Stelleinrichtung einer variablen Geometrie ausgeführt sein kann. Dabei ist eine Kopplungseinrichtung mit einem Gelenk vorgesehen.
-
Bei derartigen Kopplungen zwischen dem Aktuator und dem Stellglied besteht grundsätzlich das Problem, dass die dahingehende kinematische Verbindung dazu neigt, insbesondere bei kleinen Spielen innerhalb der Gelenke, hängen zu bleiben bzw. im Betrieb zu verklemmen. Solch ein „Hängenbleiben“ kann zwar verhindert werden, indem die Fertigungstoleranzen und Montagetoleranzen an den Verbindungsgelenken entsprechend eng gewählt und/oder die Spiele vergrößert werden. Eng tolerierte Gelenke mit geringem Spiel sind zwar grundsätzlich vorteilhaft hinsichtlich unerwünschter Nebengeräusche (NVH) im Fahrzeug; jedoch sehr teuer in der Herstellung.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgasturbolader mit einem Stellglied zu schaffen, das mittels eines Aktuators über eine Regelstange betätigbar ist, wobei die dahingehende Verbindung kostengünstig ist und im Betrieb nur wenig Verschleiß und lästige Geräusche aufzeigt.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Abgasturbolader ist die Kopplungseinrichtung mit einem Ende des einen Stangenteils verschraubt und vorzugsweise gekontert. Mittels dieser Schraubverbindung ist es ermöglicht, die Länge der Regelstange stufenlos einzustellen. Ein weiterer Vorteil ist auf einfache Weise montagebedingte Fehlstellungen und Toleranzen ausgleichen zu können.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Abgasturboladers ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung eine Verbindungshülse mit einem Innengewinde aufweist, das mit einem Außengewinde verschraubt ist, das am Ende des einen Stangenteils angeordnet ist, auf das benachbart zur Verbindungshülse eine Kontermutter geschraubt ist, die zur Festlegung der Verbindungshülse unter Spannung gegen die Verbindungshülse geschraubt ist. Die Kontermutter muss dabei nicht mit einem Sechskant ausgeführt sein, sondern kann mit einer beliebigen anderen Außenfläche versehen sein, die einen Werkzeugangriff ermöglicht, sodass die Kontermutter gegen die Verbindungshülse geschraubt werden kann.
-
Die Verbindungshülse kann das eine Stangenteil besonders kostengünstig mit dem anderen Stangenteil verbinden, wenn das Innengewinde durchgehend ist und mit einem Außengewinde des anderen Stangenteils verschraubt ist.
-
Anstelle eines solchen durchgehenden Innengewindes kann bei einer alternativen Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass die Verbindungshülse an deren dem Stellglied zugewandten Ende einen bezüglich einer Hülsenlängsachse radial nach innen gerichteten Bund aufweist, an dem ein Absatz des stellgliedseitigen Stangenteils zur Anlage bringbar ist. Somit sind in einfacher Weise Bewegungen in Zugrichtung von dem aktuatorseitigen Stangenteil über das stellgliedseitige Stangenteil übertragbar.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind Bewegungen in Druckrichtung dadurch übertragbar, dass das stellgliedseitige Stangenteil an dessen stirnseitigem Ende eine Anlagefläche für das aktuatorseitige Stangenteil aufweist, sodass das stellgliedseitige Stangenteil gegenüber dem aktuatorseitigen Stangenteil und dem Bund begrenzt axial verschiebbar ist.
-
Diese begrenzte Verschiebbarkeit kann mit einem Anlagekopf verwirklicht werden, der einteilig mit einem Ende eines der beiden Stangenteile ausgeführt ist und der innerhalb der Verbindungshülse angeordnet ist. Dazu ist vorgesehen, dass das stellgliedseitige Stangenteil an dessen dem Stellglied fern stehenden Ende den Anlagekopf aufweist, der im Durchmesser größer ist als der übrige Bereich des stellgliedseitigen Stangenteils, das zur Montage durch die Verbindungshülse derart steckbar ist, dass der Absatz zur Anlage an dem Bund kommt.
-
Die begrenzte Verschiebbarkeit kann auch als axiales Bewegungsspiel bezeichnet werden und in anderer Weise ausgeführt sein als zuvor beschrieben. So kann das axiale Bewegungsspiel beispielsweise auch als Gewindeflankenspiel ausgeführt sein.
-
Die Verbindungshülse kann einteilig mit einem der beiden Stangenteile ausgeführt sein. Besonders montagefreundlich ist es jedoch, wenn vorgesehen ist, dass die Kopplungseinrichtung die Verbindungshülse aufweist, die als separates Bauteil von den beiden Stangenteilen ausgeführt ist und ausschließlich mit dem einen Stangenteil drehfest verbunden ist.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Stellglied durch Drehbewegungen einer Welle betätigbar ist, die aus einem Turbinengehäuse des Abgasturboladers herausragt und die drehfest mit einem Ende eines Hebels verbunden ist, dessen anderes Ende gelenkig mit dem stellgliedseitigen Stangenteil verbunden ist.
-
Analog dazu kann der Aktuator eine Aktuatorwelle aufweisen, die aus einem Aktuatorgehäuse herausragt und über einen Hebel mit einem Gelenk verbunden ist, das an dem von der Kopplungseinrichtung abgewandten Ende des aktuatorseitigen Stangenteils angeordnet ist. Ein solches Gelenk kann beispielsweise als Drehgelenk oder als Kugelgelenk ausgeführt sein.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Dabei zeigen:
- 1 schematisch einen Abgasturbolader mit einer Regelstange, die eine Kopplungseinrichtung aufweist,
- 2 in einem Längsschnitt unter anderem die Regelstange mit der Kopplungseinrichtung aus 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel und
- 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kopplungseinrichtung.
-
1 zeigt einen Abgasturbolader 2 für einen beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungsmotor. Der Abgasturbolader 2 weist ein Abgasturboladergehäuse auf, das unter anderem ein Turbinengehäuse 4, ein Verdichtergehäuse 6 und ein Aktuatorgehäuse 8 umfasst, die fest miteinander verbunden sind. Innerhalb des Aktuatorgehäuses 8 ist ein Aktuator 9 (2) angeordnet, mit dem ein Stellglied 10 (2) betätigbar ist, das innerhalb des Turbinengehäuses 4 angeordnet ist und von einem Wastegateventil gebildet wird, von dem in der 1 nur das Ende einer Welle 12 ersichtlich ist, die aus dem Turbinengehäuse 4 ragt. Dieses Ende der Welle 12 ist drehfest mit einem Hebel 14 verbunden, der über eine Regelstange 16 gelenkig mit einem weiteren Hebel 18 gekoppelt ist, der drehfest mit einer Aktuatorwelle 20 verbunden ist, die aus dem Aktuatorgehäuse 8 ragt.
-
Zwei Gelenke 22, 24, die an den beiden Enden 26, 28 der Regelstange 16 eine Verbindung mit dem jeweiligen Hebel 14 bzw. 18 herstellen, sind als einfache Drehgelenke ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, diese Gelenke 22, 24 als Kugelgelenke auszuführen.
-
Mithin ist das Stellglied 10 durch Drehbewegungen der Welle 12 betätigbar, die aus dem Turbinengehäuse 4 des Abgasturboladers 2 herausragt und die drehfest mit dem Ende des Hebels 14 verbunden ist, dessen anderes Ende gelenkig mit einem stellgliedseitigen Stangenteil 32 der Regelstange 16 verbunden ist.
-
Die Regelstange 16 umfasst außer dem stellgliedseitigen Stangenteil 32 noch ein aktuatorseitiges Stangenteil 34. Die beiden Stangenteile 32, 34 sind mittels einer Kopplungseinrichtung 36 miteinander verbunden. Die Kopplungseinrichtung 36 steht dem Aktuator 9 erheblich näher als dem Stellglied 10, sodass die Kopplungseinrichtung 36 vor den hohen Temperaturen des Turbinengehäuses 4 geschützt ist. Dabei ist die Kopplungseinrichtung 36 vollständig im Bereich 38 der aktuatorseitigen Hälfte der Regelstange 16 angeordnet.
-
In 2 ist der Aktuator 9 vereinfacht in Form eines Linearaktuators dargestellt. Grundsätzlich ist es möglich, den Aktuator 9 als Linearaktuator mit einem Betätigungsstößel auszuführen. Ebenso kann der Aktuator 9 als Drehaktuator mit einer Aktuatorwelle 20 ausgeführt sein, so wie es aus 1 hervorgeht. Ist der Aktuator 9 entsprechend 1 als Drehaktuator mit der Aktuatorwelle 20 ausgeführt, die aus dem Aktuatorgehäuse 8 herausragt, so ist die Aktuatorwelle 20 über den Hebel 18 mit dem Gelenk 22 verbunden, das an dem von der Kopplungseinrichtung 36 abgewandten Ende des aktuatorseitigen Stangenteils 34 angeordnet ist.
-
Dabei zeigt 2 unter anderem die Regelstange 16 mit der Kopplungseinrichtung 36 aus 1 in einer Darstellung, die entlang einer Längsachse 40 geschnitten ist. Zu dieser Längsachse 40 sind die beiden Stangenteile 32, 34 und die Kopplungseinrichtung 36 koaxial angeordnet. Die Kopplungseinrichtung 36 weist eine Verbindungshülse 42 mit einem Innengewinde 44 auf, das nicht durchgehend ist und das mit einem Außengewinde 46 verschraubt ist, das sich am Ende des aktuatorseitigen Stangenteils befindet. Benachbart zur Verbindungshülse 42 ist eine Kontermutter 48 angeordnet, die zur Festlegung der Verbindungshülse 42 unter Spannung gegen die Verbindungshülse 42 geschraubt ist, was fachsprachlich auch als „kontern“ bezeichnet wird.
-
Die Verbindungshülse 42 weist an deren dem Stellglied 10 zugewandten Ende einen bezüglich der Längsachse 40 radial nach innen gerichteten Bund 50 auf, an dem ein Absatz 52 des stellgliedseitigen Stangenteils 32 zur Anlage bringbar ist. Ferner weist das stellgliedseitige Stangenteil 32 an dessen stirnseitigem Ende 54 eine Anlagefläche 56 für das aktuatorseitige Stangenteil 34 auf. Dabei ist das Ende des stellgliedseitigen Stangenteils 32 als Anlagekopf 58 ausgebildet, wobei sich je nach Bewegungsrichtung der Regelstange 16 auf der einen oder der anderen Seite des Anlagekopfes 58 ein Axialspiel 60 bildet. Ferner weist der Anlagekopf 58 ein Radialspiel 62 gegenüber einer glatten Innenfläche 64 der Verbindungshülse 42 auf, sodass das stellgliedseitige Stangenteil 32 gegenüber dem aktuatorseitigen Stangenteil 34 und dem Bund 50 begrenzt axial verschiebbar ist. Mithin weisen die beiden Stangenteile 32, 34 ein axiales Bewegungsspiel zueinander auf. Kommt der Anlagekopf 58 mit dessen Absatz 52 zur Anlage an dem Bund 50, so können Bewegungen in Zugrichtung übertragen werden. Kommt der Anlagekopf 58 hingegen mit dessen Stirnseite 56 zur Anlage an einer Stirnseite 66 des aktuatorseitigen Stangenteils 34, so können Bewegungen in Druckrichtung übertragen werden. Das Radialspiel 62 stellt neben der axialen Verschiebbarkeit auch sicher, dass das stellgliedseitige Stangenteil 32 gegenüber der Kopplungseinrichtung 36 und dem aktuatorseitigen Stangenteil 34 drehbar ist.
-
Der Anlagekopf 58 ist dabei im Durchmesser größer als der übrige Bereich des stellgliedseitigen Stangenteils 32, das zur Montage durch die Verbindungshülse 42 derart steckbar ist, dass der Absatz 52 zur Anlage an dem Bund 50 kommt.
-
3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 36 aus 1. Zur Längsachse 40 der Kopplungseinrichtung 36 sind die beiden Stangenteile 32, 34 und die Kopplungseinrichtung 36 koaxial angeordnet. Die Kopplungseinrichtung 36 weist ein Innengewinde 44 auf, das durchgängig ist. Die beiden Stangenteile 32, 34 weisen an deren einander zugewandten Enden jeweils ein Außengewinde 46, 30 auf. Mit diesen Außengewinden 46, 30 sind die beiden Stangenteile jeweils zu zirka einem Drittel der Länge der Verbindungshülse 42 in dieselbe eingeschraubt. Das aktuatorseitige Stangenteil 34 ist mit einer Kontermutter 48 fest gegenüber der Verbindungshülse 42. Das stellgliedseitige Stangenteil 32 ist drehbar gegenüber der Verbindungshülse 42, was analog zu 2 anhand eines Doppelpfeils 68 dargestellt ist. Jedoch im Gegensatz zu 2 führen bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 Drehbewegungen dazu, dass das stellgliedseitige Stangenteil 32 geringfügig in die Verbindungshülse 42 hinein- bzw. aus der Verbindungshülse 42 herausgeschraubt wird.
-
Die beiden in 3 gezeigten Stangenteile 32, 34 weisen analog zum Ausführungsbeispiel nach 2 ein axiales Bewegungsspiel zueinander auf, das jedoch als Gewindeflankenspiel ausgebildet ist.
-
Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach 2 und 3 ist die Verbindungshülse 42 als separates Bauteil von den beiden Stangenteilen 32, 34 ausgeführt und ausschließlich mit dem einen Stangenteil 34 drehfest verbunden.
-
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 102013213558 A1 [0002]
- DE 102009057161 A1 [0003]
- DE 102009041963 A1 [0004]
- DE 102009053829 A1 [0005]
