DE102018221554A1

DE102018221554A1 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102018221554A1
Application number: DE102018221554.5A
Authority: DE
Inventors: Rene Rogasch; Hoang-Nguyen Tran
Original assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18
Also published as: CN111306113A; US20200191049A1; US11208947B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einer Turbine und mit einem Verdichter (2) zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor. Der Verdichter (2) weist ein Verdichtergehäuse (3) auf, das von Ladeluft durchströmbar ist. Der Abgasturbolader (1) weist einen steuerbaren Steller (5) auf, durch den eine Komponente des Abgasturboladers (1) mechanisch verstellbar ist. An dem Verdichtergehäuse (3) ist zudem eine Haltevorrichtung (4) integral ausgebildet, wobei der Steller (5) an der Haltevorrichtung (4) und dadurch an dem Verdichtergehäuse (3) befestigt ist.Erfindungsgemäß weist die Haltevorrichtung (4) wenigstens eine integral ausgebildete Schutzkontur (9) auf, die sich bereichsweise um den Steller (5) erstreckt und diesen bereichsweise und beabstandet ummantelt. Der Steller (5) ist dann durch die Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) bereichsweise von äußeren Einflüssen abgeschirmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einer Turbine und mit einem Verdichter zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Abgasturbolader umfasst eine Turbine mit einem Turbinengehäuse und einen Verdichter, in dem Ladeluft für einen Verbrennungsmotor verdichtet wird. Der Verdichter umfasst dabei ein Verdichtergehäuse, an dem ein steuerbarer Steller festgelegt ist. Durch den steuerbaren Steller kann beispielweise ein durchströmbarer Querschnitt in dem Verdichtergehäuse oder in dem Turbinengehäuse mechanisch angepasst werden. Üblicherweise wird der Steller - und insbesondere ein elektrischer Aktuator - durch ein Hitzeschild vor Wärme geschützt, damit dieser durch den hohen Wärmeeintrag aus der Umgebung nicht beeinträchtigt wird oder seine Funktion nicht verliert. Üblicherweise werden Hitzeschilder aus Blech verwendet, wie beispielweise in DE 10 2012 023 663 A1 und DE 11 2013 003 920 T5 offenbart ist. Die Hitzeschilder werden dabei aufwändig in mehreren Fertigungsschritten - beispielweise durch Stanzen, Biegen, Verzinken - aus Blech als separate Bauteile hergestellt. Derartige Hitzeschilder müssen öfter zusätzlich versteift werden, was die Fertigung der Hitzeschilder zusätzlich verkompliziert. Eine alternative Lösung ist ein Hitzeschild, der in das Verdichtergehäuse integriert ist. Derartige Hitzeschilder sind beispielweise in US 9 732 767 B2 und DE 10 2007 018 825 A1 offenbart. Nachteiligerweise weisen solche Hitzeschilder eine große, dünne Wandung auf. Diese ist bei einem Gießprozess des Verdichtergehäuses schwer herzustellen und neigt aufgrund der auf sie übertragenen Vibrationen des Verbrennungsmotors zu Rissen und einer unerwünschten Geräuschemission.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Abgasturbolader der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein gattungsgemäßer Abgasturbolader weist eine Turbine und einen Verdichter zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor auf. Der Abgasturbolader weist zudem einen steuerbaren Steller auf, durch den eine Komponente des Abgasturboladers mechanisch verstellbar ist. Der Verdichter weist dabei ein Verdichtergehäuse auf, das von Ladeluft durchströmbar ist. An dem Verdichtergehäuse ist eine Haltevorrichtung integral ausgebildet, wobei der Steller an der Haltevorrichtung und dadurch an dem Verdichtergehäuse befestigt ist. Erfindungsgemäß weist die Haltevorrichtung wenigstens eine integral an dieser ausgebildete Schutzkontur auf, die sich bereichsweise um den Steller erstreckt und diesen bereichsweise und beabstandet ummantelt. Durch die Schutzkontur der Haltevorrichtung ist dann der Steller bereichsweise von äußeren Einflüssen abgeschirmt.
Die Schutzkontur ist dabei ein integraler Teil des Verdichtergehäuses und kann mit diesem in einem Schritt hergestellt werden. Dadurch kann die Anzahl der Einzelteile in dem Abgasturbolader und dadurch die Herstellungskosten des Abgasturboladers reduziert werden. Ferner kann die Herstellung der Schutzkontur vereinfacht werden. Dadurch, dass die Schutzkontur integral mit der Haltevorrichtung und somit mit dem Verdichtergehäuse geformt ist, aber nicht in der gleichen Ebene mit der Haltevorrichtung liegt, weist sie eine erhöhte Steifigkeit auf. Auf gleiche Weise ist auch die Steifigkeit der Haltevorrichtung erhöht. Die Schutzkontur erstreckt sich dabei bereichsweise um den Steller, so dass Material zur Herstellung der Schutzkontur vorteilhaft eingespart werden kann. Die Schutzkontur kann beispielweise in Form einer dünnen Wandung ausgestaltet sein, die eine mehrmals kleinere Dicke im Vergleich zu ihrer Länge und ihrer Breite aufweist.
Vorteilhafterweise kann das Verdichtergehäuse mit der integral ausgebildeten Haltevorrichtung metallisch und vorzugsweise in einem Gussverfahren hergestellt sein. Da die Schutzkontur an der Haltevorrichtung integral ausgebildet ist, ist diese auch metallisch und kann den Steller vor äußeren Einflüssen schützen. Die Schutzkontur der Haltevorrichtung kann vorteilhafterweise selbsttragend und steif und insbesondere als Versteifung der Haltevorrichtung ausgeführt sein, so dass zusätzliche Kosten zur Versteifung der Schutzkontur entfallen. Die wenigstens eine Schutzkontur kann vorteilhafterweise als ein Hitzeschutzschild ausgebildet sein und den Steller und seine Komponenten vor Hitze schützen.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Schutzkontur der Haltevorrichtung den Steller der Turbine und/oder dem Verdichter zugewandt umgeben, so dass der Steller durch die Schutzkontur bereichsweise von der Turbine und/oder von dem Verdichter und insbesondere von der Wärmestrahlung der Turbine und/oder des Verdichters abgeschirmt ist. Der Steller kann elektrische und/oder elektronische Komponenten umfassen und die wenigstens eine Schutzkontur der Haltevorrichtung kann die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Stellers umgeben und so schützen. Der Steller kann eine Verstellwelle mit einem Lager und/oder mit einem Positionssensor umfassen und die wenigstens eine Schutzkontur der Haltevorrichtung kann die Verstellwelle, das Lager und/oder den Positionssensor umgeben. Der Steller kann eine Getriebewelle umfassen und die wenigstens eine Schutzkontur der Haltevorrichtung kann die Getriebewelle umgeben. Dann kann die Schutzkontur die Getriebewelle und/oder die Verstellwelle des Stellers bereichsweise um die Längsachse umlaufend und/oder stirnseitig umgeben. Dadurch können insbesondere hitzeempfindliche Bauteile und/oder Bauteile mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, die die Wärme in den inneren Bereich des Stellers und damit in die Nähe der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten leiten können, von der Wärmestrahlung und insbesondere von der Wärmestrahlung der Turbine abgeschirmt werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers mit einer Haltevorrichtung mit einer Schutzkontur;
2 eine weitere Teilansicht des in 1 gezeigten Abgasturboladers.

1 und 2 zeigen Teilansichten eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1. Der Abgasturbolader 1 weist eine Turbine - hier nicht gezeigt - und einen Verdichter 2 für einen Verbrennungsmotor auf. Der Verdichter 2 umfasst dabei ein Verdichtergehäuse 3, an dem eine Haltevorrichtung 4 integral ausgebildet ist. Die Haltevorrichtung 4 nimmt einen Steller 5 auf und legt diesen an dem Verdichtergehäuse 3 fest. Der Steller 5 umfasst dabei einen elektrischen Aktuator 6, eine Verstellwelle 7 mit einem Positionssensor und mindestens eine Getriebewelle 8. Die Getriebewelle 8 ist dabei in einem Gehäuse des Stellers 5 gelagert. Der Steller 5 ist steuerbar, so dass eine Komponente des Abgasturboladers 1 - beispielweise ein durchströmbarer Querschnitt des Verdichters 2 oder der Turbine - beeinflussbar ist. An der Haltevorrichtung 4 ist eine Schutzkontur 9 integral ausgebildet, die den Steller 5 bereichsweise umgibt. Die Schutzkontur 9 umgibt dabei beabstandet und bereichsweise die Verstellwelle 7 und die Getriebewelle 8 sowohl umlaufend als auch stirnseitig. Das Verdichtergehäuse 3 ist metallisch, so dass die Haltevorrichtung 4 und die Schutzkontur 9 metallisch sind. Die Schutzkontur 9 stellt auf diese Weise einen Hitzeschutzschild für den Steller 5 dar. Der Hitzeschutzschild dient insbesondere zum direkten Abhalten der Wärmestrahlung von einem Turbinengehäuse der Turbine, die auf die Verstellwelle 7, die Getriebewelle 8 und die unmittelbare Umgebung des Positionssensors wirkt. Das Verdichtergehäuse 3 und die Schutzkontur 9 der Haltevorrichtung 4 können in einem Schritt in einem Gussverfahren hergestellt sein. Vorteilhafterweise ist der Steller 5 in dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 effizient von äußeren Einflüssen und insbesondere vor Hitze geschützt, wobei die Herstellungskosten und der Materialverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen deutlich reduziert sind. Zudem wird auf vorteilhafte Weise die Steifigkeit der Haltevorrichtung 4 erhöht. Ferner ist die Herstellung des Verdichtergehäuses 3 mit der Schutzschildkontur 9 deutlich vereinfacht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012023663 A1 [0002]
DE 112013003920 T5 [0002]
US 9732767 B2 [0002]
DE 102007018825 A1 [0002]

Claims

Abgasturbolader (1) mit einer Turbine und einem Verdichter (2) zum Verdichten von Ladeluft für einen Verbrennungsmotor, - wobei der Verdichter (2) ein Verdichtergehäuse (3) aufweist, das von Ladeluft durchströmbar ist, - wobei der Abgasturbolader (1) einen steuerbaren Steller (5) aufweist, durch den eine Komponente des Abgasturboladers (1) mechanisch verstellbar ist, - wobei an dem Verdichtergehäuse (3) eine Haltevorrichtung (4) integral ausgebildet ist, - wobei der Steller (5) an der Haltevorrichtung (4) und dadurch an dem Verdichtergehäuse (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (4) wenigstens eine integral ausgebildete Schutzkontur (9) aufweist, die sich bereichsweise um den Steller (5) erstreckt und diesen bereichsweise und beabstandet ummantelt, so dass der Steller (5) durch die Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) bereichsweise von äußeren Einflüssen abgeschirmt ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) den Steller (5) der Turbine und/oder dem Verdichter (2) zugewandt umgibt, so dass der Steller (5) durch die Schutzkontur (9) bereichsweise von der Turbine und/oder vor dem Verdichter (2) abgeschirmt ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller elektrische und/oder elektronische Komponenten umfasst und die wenigstens eine Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Stellers (5) umgibt, so dass diese von äußeren Einflüssen abgeschirmt sind.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (5) eine Verstellwelle (7) mit einem Lager und/oder mit einem Positionssensor umfasst und die wenigstens eine Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) die Verstellwelle (7), das Lager und/oder den Positionssensor umgibt, so dass diese von äußeren Einflüssen abgeschirmt sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkontur (9) die Verstellwelle (7) des Stellers (5) um ihre Längsachse umlaufend und/oder stirnseitig umgibt.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (5) eine Getriebewelle (8) umfasst und die wenigstens eine Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) die Getriebewelle (8) umgibt, so dass diese von äußeren Einflüssen abgeschirmt sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkontur (9) die Getriebewelle (8) des Stellers (5) bereichsweise um ihre Längsachse umlaufend und/oder stirnseitig umgibt.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (3) mit der integral ausgebildeten Haltevorrichtung (4) metallisch ist und vorzugsweise in einem Gussverfahren hergestellt ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schutzkontur (9) der Haltevorrichtung (4) selbsttragend und steif und insbesondere als Versteifung der Haltevorrichtung (4) ausgeführt ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schutzkontur (9) als ein Hitzeschutzschild ausgebildet ist.