DE112012002746T5

DE112012002746T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112012002746T5
Application number: DE112012002746.9T
Authority: DE
Inventors: Michael Stilgenbauer; Nico Kanoffsky
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-04-24
Also published as: WO2013022598A1; KR20140050679A; US20140169946A1; CN103649489B; KR101908619B1; US9664064B2; CN103649489A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einer Turbine (2), die mit einer variablen Turbinengeometrie (18) versehen ist und/oder einem Wastegate; und mit einem Aktuator (11), der mittels einer Koppelstange (14) mit der variablen Turbinengeometrie (18) und/oder dem Wastegate verbunden ist, wobei die Koppelstange (14) an ihren Endbereichen (21, 22) einerseits mittels einer Sicherungsscheibe (25) mit einem Bolzen des Aktuators (11) und andererseits mittels einer Sicherungsscheibe (26) mit einem Bolzen (33) einer Verstellwelle (5) der variablen Turbinengeometrie (18) und/oder des Wastegate verbunden ist, wobei die Sicherungsscheiben (25, 26) in der Koppelstange (14) integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Abgasturbolader ist aus der DE 10 2008 053 079 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion verbindet eine Koppelstange den Aktuator (z. B. einen Elektrosteller oder eine pneumatische Steuerdose) mit dem Zusammenbau einer Verstellwelle einer verstellbaren Turbinengeometrie (VTG), die auch als Leitgitter bezeichnet wird. Die Koppelstange überträgt hierbei die vom Aktuator erzeugte Bewegung auf die VTG. Anstelle einer VTG oder zusätzlich zur VTG ist der Einsatz einer Koppelstange auch bei einem Abgasturbolader mit einem Wastegate, das einen Turbinenbypass darstellt, möglich. Die Koppelstange wird hierbei auf einem dem Aktuator zugeordneten Bolzen und einem der Verstellwelle zugeordneten Bolzen montiert und durch eine Sicherungsscheibe gesichert. Die bekannten Sicherungsscheiben haben jedoch den Nachteil, dass durch die schwierige Montage die Verclipsung am Bolzendurchmesser nicht prozesssicher gewährleistet werden kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine einfachere Montage seiner Koppelstange zwischen Aktuator und verstellbarer Turbinengeometrie (VTG) und/oder Wastegate ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Dadurch, dass die Sicherungsscheiben an den beiden Enden der Koppelstange in der Koppelstange integrierte Bauelemente sind, macht die Erfindung es möglich, dass bei der Montage die Koppelstange mit den integrierten Sicherungsscheiben in einem Arbeitsgang montiert werden kann.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
In den Ansprüchen 11 und 12 ist eine Koppelstange als selbständig handelbares Objekt definiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine perspektivische teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Koppelstange,
3 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Koppelstange,
4 eine perspektivische Darstellung einer Sicherungsscheibe, und
5 einen Endbereich der erfindungsgemäßen Koppelstange in an einem Bolzen montierten Zustand.
1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Turboladers. Der Turbolader 1 weist ein Turbinengehäuse 2 und ein damit über ein Lagergehäuse 20 verbundenes Verdichtergehäuse 3 auf. Die Gehäuse 2, 3 und 20 sind entlang einer Rotationsachse R angeordnet. Das Turbinengehäuse 2 ist teilweise im Schnitt gezeigt, um die Anordnung eines Schaufellagerrings 6 und ein von diesem gebildetes radiales äußeres Leitgitter bzw. eine variable Turbinengeometrie 18 zu verdeutlichen, die eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Verstellschaufeln 7 mit Drehachsen 8 aufweist. Hierdurch werden Düsenquerschnitte gebildet, die je nach der Lage der Verstellschaufeln 7 größer oder kleiner sind und das in der Mitte an der Rotationsachse R gelegene Turbinenrad 4 mehr oder weniger mit dem über einen Zuführkanal 9 zugeführten und über einen Zentralstutzen 10 abgeführten Abgas eines Motors beaufschlagen, um über das Turbinenrad 4 ein auf der selben Welle sitzendes Verdichterrad 17 anzutreiben.
Um die Bewegung bzw. die Lage der Verstellschaufeln 7 zu steuern, ist eine Betätigungseinrichtung bzw. ein Aktuator 11 vorgesehen, der beispielsweise als Elektrosteller oder pneumatische Steuerdose ausgebildet sein kann. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung 11 ein Steuergehäuse 12 und eine Koppelstange 14 auf, um deren Bewegung auf einen hinter dem Schaufellagerring 6 gelegenen Verstellring 5 in eine leichte Drehbewegung desselben umzusetzen. Zwischen dem Schaufellagerring 6 und einem ringförmigen Teil 15 des Turbinengehäuses 2 wird ein Freiraum 13 für die Verstellschaufeln 7 gebildet. Um diesen Freiraum 13 sichern zu können, weist der Schaufellagerring 6 Abstandshalter 16 auf. Nach oben hin über die Abstandhalter 6 wird der Freiraum für die Verstellschaufeln 7 durch eine Aufnahmescheibe 19 begrenzt.
Die in 1 nur teilweise sichtbare Koppelstange 14 ist im Detail in den 2 und 3 dargestellt. Wie aus der Zusammenschau der 2 und 3 deutlich wird, weist die Koppelstange 14 zwei Endbereiche 21 und 22 auf, die über einen langgestreckten Verbindungsbereich 23 miteinander verbunden sind. 2 verdeutlicht hierbei, dass die Endbereiche 21 und 22 eine größere Breite aufweisen, als der Mittel- bzw. Verbindungsbereich 23.
Die Endbereiche 21 und 22 sind jeweils mit Durchgangsausnehmungen 23 bzw. 24 versehen.
Wie vor allem 3 verdeutlicht, sind diese Durchgangsausnehmungen 23 und 24 von jeweils einer Sicherungsscheibe 25 bzw. 26 überspannt. Die Sicherungsscheiben 25 und 26 sind hierbei in das Material der Koppelstange 14 bzw. deren Endbereichen 21 und 22 eingebettet. Handelt es sich bei der Koppelstange 14 um eine Kunststoffstange, werden die Sicherungsscheiben 25 und 26 im Zuge des Spritzens der Kunststoffstange in ihren Randbereichen vom Kunststoffmaterial umspritzt und damit in der Koppelstange 14 integriert.
Handelt es sich bei der Koppelstange 14 um eine Metallstange kann die Integrierung der Sicherungsscheiben 25 und 26 durch Verstemmen oder Verschweißen der Randbereiche erfolgen.
Wie sich ferner aus 3 ergibt, ist die Koppelstange 14 bei der dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform gekröpft ausgebildet. Dies heißt, dass der Endbereich 21 wie auch der Endbereich 22 in einem im Beispielsfall stumpfen Winkel zum Verbindungsbereich 23 angeordnet ist, wie sich dies im Einzelnen aus der zeichnerischen Darstellung der 3 ergibt.
4 verdeutlicht den Aufbau der Sicherungsscheiben 25 und 26. Wie 4 zeigt, sind die Sicherungsscheiben 25, 26 rund ausgebildet und, wie sich aus 3 ergibt, gewölbt geformt, so dass sich eine Ausbildung ähnlich einer Tellerfeder ergibt. Die Sicherungsscheiben 25 und 26 weisen jeweils eine zentrale Durchtrittsöffnung 27 auf, die im montierten Zustand der 2 und 3 mit den Durchgangsausnehmungen 23 und 24 fluchtet.
Ferner weisen die gemäß der 4 besonders bevorzugten Ausführungsformen der Sicherungsscheiben 25 und 26 vier Schlitze 28, 29, 30 und 31 auf, die sich von der Durchtrittsöffnung 27 aus in Richtung Außenrand 32 der Sicherungsscheibe 25, 26 erstrecken und die jeweils in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Der Winkelabstand beträgt bei der in 4 dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform jeweils 90°.
5 zeigt den Montagezustand der Koppelstange 14, wobei beispielhaft hier der Endbereich 22 mit seiner zugeordneten Sicherungsscheibe 26 dargestellt ist. Diese Darstellung ist repräsentativ für den anderen Endbereich 21 mit seiner Sicherungsscheibe 25.
Im in 5 dargestellten Montagezustand greift ein Bolzen 23 durch die Durchtrittsöffnung 27 der Sicherungsscheibe 26, wobei der Bolzen 23 entweder derjenige des Aktuators 11 bzw. derjenige der Verstellwelle der VTG 18 sein kann. Aufgrund der Integrierung der Sicherungsscheibe 26 im Material der Koppelstange 14 bzw. deren Endbereich 22 kann die Montage des Bolzens 33 in einem Arbeitsgang erfolgen, wobei 5 ferner verdeutlicht, dass die Sicherungsscheibe 26 in einer Vertiefung 19 des Endbereichs 22 eingebettet ist.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Offenbarung in den 1 bis 5 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Verdichtergehäuse
4: Turbinenrad
5: Verstellring
6: Schaufellagerring
7: Verstellschaufeln
8: Drehachsen
9: Zuführkanal
10: Axialstutzen
11: Betätigungseinrichtung/Aktuator
12: Steuergehäuse
13: Freiraum für Leitschaufeln 7
14: Koppelstange
15: ringförmiger Teil des Turbinengehäuses 2
16: Abstandhalter/Distanznocken
17: Verdichterrad
18: variable Turbinengeometrie VTG/Leitgitter
19: Vertiefung
20: Lagergehäuse
21, 22: Endbereiche
23, 24: Durchgangsausnehmungen
23': Verbindungsbereich
25, 26: Sicherungsscheiben
27: Durchtrittsöffnung
28, 29, 30, 31: Schlitze
32: Randbereich/Aussenrand
33: Bolzen
R: Rotationsachse

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einer Turbine (2), die mit einer variablen Turbinengeometrie (18) versehen ist und/oder einem Wastegate; und – mit einem Aktuator (11), der mittels einer Koppelstange (14) mit der variablen Turbinengeometrie (18) und/oder dem Wastegate verbunden ist, wobei die Koppelstange (14) an ihren Endbereichen (21, 22) einerseits mittels einer Sicherungsscheibe (25) mit einem Bolzen des Aktuators (11) und andererseits mittels einer Sicherungsscheibe (26) mit einem Bolzen (33) einer Verstellwelle (5) der variablen Turbinengeometrie (18) und/oder des Wastegate verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sicherungsscheiben (25, 26) in der Koppelstange (14) integriert sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Koppelstange (14) Kunststoff ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (25, 26) im Kunststoffmaterial der Koppelstange (14) durch Umspritzen randseitig eingegossen sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Koppelstange (14) Metall ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (25, 26) mit der Koppelstange (14) verstemmt sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (25, 26) mit der Koppelstange (14) verschweißt sind.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (25, 26) rund sind.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (25, 26) gewölbt sind.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (25, 26) jeweils eine zentrische Durchtrittsöffnung (27) aufweisen.
Abgasturbolader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Durchtrittsöffnung (27) aus vier Schlitze (28 bis 31) in Richtung Außenrand (32) der Sicherungsscheiben (25, 26) erstrecken.
Koppelstange (14) eines Abgasturboladers (1) mit zwei beabstandet zueinander angeordneten Endbereichen (21, 22), die über einen langgestreckten Verbindungsbereich (23') miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Endbereich (21, 22) eine Sicherungsscheibe (25, 26) integriert ist.
Koppelstange nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch wenigstens einen der Ansprüche 2 bis 10.