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Querverweis auf ähnliche Anmeldungen
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Diese Anmeldung basiert auf der am 1. März 2017 eingereichten
japanischen Patentanmeldung 2017-37851 , deren Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Platte zum Antreiben eines Wastegate-Ventils (d.h., eines speziellen Bypass-Ventils) eines Turboladers und ein Verfahren zur Herstellung der Platte.
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Stand der Technik
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Ein Turbolader mit bekannter Konfiguration beinhaltet ein schwingendes Wastegate-Ventil, das zum Drehen angetrieben wird, ein Stellglied für das Wastegate-Ventil und einen Verbindungsmechanismus, der das Wastegate-Ventil mit dem Stellglied über eine bestimmte Stange bzw. einen Stab verbindet (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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In einem Turbolader mit einer solchen Konfiguration könnte die Wärme der Turbine über den Verbindungsmechanismus auf das Stellglied übertragen werden.
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Die Wärme der Turbine wird aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors übertragen. Die Übertragung der Wärme der Turbine auf den Verbindungsmechanismus könnte kaum vermieden werden. Es besteht Bedarf für eine Struktur, die es ermöglicht, die Wärmeabfuhr an die Luft aus einem Wärmeübertragungsweg zwischen Turbine und Stellglied zu fördern und damit die Wärmeübertragung auf das Stellglied zu unterdrücken.
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STAND DER TECHNIK
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P atentli teratur
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Patentliteratur 1:
JP 2011 122 563 A -
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Gegenstand der vorliegenden Offenbarung, die Freisetzung von Wärme an die Luft aus einem Wärmeübertragungspfad zu fördern, der sich von einer Turbine zu einem Stellglied in einem Turbolader erstreckt, um dadurch die Übertragung der Wärme der Turbine auf das Stellglied über einen Verbindungsmechanismus zu unterdrücken.
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Eine Platte gemäß der vorliegenden Offenbarung ist für einen Turbolader mit einem schwingenden Wastegate-Ventil, das in Drehung versetzt wird, einem Stellglied für das Wastegate-Ventil und einem Verbindungsmechanismus, der das Wastegate-Ventil mit dem Stellglied über eine bestimmte Stange verbindet, vorgesehen. Die Platte ist eine Komponente des Verbindungsmechanismus und ist mindestens ein Teil eines Abschnitts zwischen dem Wastegate-Ventil und der Stange oder ein Abschnitt zwischen der Stange und dem Stellglied.
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Die Platte beinhaltet einen Hauptkörperabschnitt, der in einer plattenförmigen Form vorliegt, und einen Stiftabschnitt, der aus dem Hauptkörperabschnitt herausragt und eine Drehachse der Stange bildet. Der Stiftabschnitt weist eine rohrförmige Form mit einem nach außen offenen Hohlabschnitt auf. Der Stiftabschnitt ist an seinem Außenumfang mit einer anderen Komponente, die Bestandteil des Verbindungsmechanismus ist, in Eingriff bringbar und bildet eine Drehachse der anderen Komponente.
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Diese Konfiguration mit dem im Stiftabschnitt ausgebildeten Hohlabschnitt, der Bestandteil des Verbindungsmechanismus ist, ermöglicht es, eine Wärmeabfuhrfläche an die Umgebungsluft zu vergrößern. Darüber hinaus ermöglicht der in Rohrform gebildete Stiftabschnitt, die Querschnittsfläche des Stiftabschnitts zu verkleinern und damit die Wärmeübertragung am Stiftabschnitt selbst zu unterdrücken.
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Somit ermöglicht die Konfiguration die Unterdrückung der Wärmeübertragung im Stiftabschnitt zum Stellglied und die Förderung der Wärmestrahlung aus dem Hohlabschnitt. Auf diese Weise fördert die Konfiguration die Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft aus dem Wärmeübertragungsweg, der sich von der Turbine zum Stellglied im Turbolader erstreckt. Daher ermöglicht die Konfiguration die Unterdrückung der Wärmeübertragung der Turbine auf das Stellglied über den Verbindungsmechanismus.
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Figurenliste
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Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich werden. Die Figuren zeigen das Folgende:
- 1 ist eine Übersicht, die einen Turbolader gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
- 2 ist eine Draufsicht, die eine Platte gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2;
- 4 beinhaltet (a), das eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem eine Stange und ein Taillenschieber zu einer Platte zusammengefügt sind, und (b), das eine Draufsicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem die Platte und eine Stange gemäß der ersten Ausführungsform zusammengefügt sind;
- 5 beinhaltet (a), das eine Querschnittsansicht mit einem plattenförmigen metallischen Werkstoff ist, (b), das eine Querschnittsansicht mit einer integrierten Komponente als Zwischenmaterial ist, und (c) eine Querschnittsansicht mit der Platte als Endprodukt gemäß der ersten Ausführungsform;
- 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Platte gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
- 7 ist eine Draufsicht, die eine Platte gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
- 8 beinhaltet (a), das eine perspektivische Ansicht mit einer Platte ist, und (b) bis (d), die Draufsichten sind, die jeweils eine Form einer Rastung bzw. Arretierung gemäß einer vierten Ausführungsform aufweisen;
- 9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Verbindung zwischen einer Platte und einer Stange gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
- 10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Verbindung zwischen einer Platte und einer Stange gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt;
- 11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Verbindung zwischen einer Platte und einer Stange gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt;
- 12 ist eine Draufsicht, die eine Platte gemäß einer Modifikation zeigt;
- 13 ist eine Draufsicht, die eine Platte gemäß einer Modifikation zeigt;
- 14 ist eine Draufsicht, die eine Platte gemäß einer Modifikation zeigt;
- 15 ist eine Draufsicht, die eine Platte gemäß einer Modifikation zeigt; und
- 16 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XVI-XVI in 15 gemäß der Modifikation.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
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(Konfiguration der ersten Ausführungsform)
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Die Konfiguration einer Platte 1 der ersten Ausführungsform wird anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Zunächst wird ein Turbolader 2 mit der Platte 1 näher beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 1 lädt der Turbolader 2 beispielsweise die Ansaugluft in einen Verbrennungsmotor auf (nicht dargestellt), indem er eine kinetische Energie des Abgases des Verbrennungsmotors nutzt. Der Turbolader 2 beinhaltet eine Abgasturbine 3, einen Ansaugverdichter 4, einen Taillenschieber 5 bzw. ein Waist-Gate-Ventil 5, ein Stellglied 6 und einen Verbindungsmechanismus 7.
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Die Abgasturbine 3 weist eine allgemeine Struktur auf, die ein Turbinenrad (nicht dargestellt), das unter Ausnutzung der kinetischen Energie des Abgases rotiert, und ein Turbinengehäuse 9, das spiralförmig ist und das Turbinenrad aufnimmt, beinhaltet. Die Abgasturbine 3 ist in einem Abgaskanal (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors angeordnet und wird unter Ausnutzung der kinetischen Energie des Abgases in Drehung versetzt.
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Der Ansaugverdichter 4 weist eine allgemeine Struktur auf, die ein Verdichterrad (nicht dargestellt), das durch Aufbringen eines Drehmoments des Turbinenrades rotiert, und ein Verdichtergehäuse 10, das spiralförmig ist und das Verdichterrad aufnimmt, beinhaltet. Der Ansaugverdichter 4 ist in einem Ansaugkanal (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors angeordnet, um die Ansaugluft unter Ausnutzung des Drehmoments des Turbinenrades zu verdichten.
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Das Wastegate-Ventil 5 ist ein Schwenkventil, das zum Drehen angetrieben wird. Das Wastegate-Ventil 5 ist in einem Bypasskanal 11 angeordnet, der teilweise einen Abgasstrom in den Abgaskanal verzweigt, um die Abgasturbine 3 zu umgehen. Das Wastegate-Ventil 5 wird durch ein Drehmoment angetrieben, das erzeugt wird, indem das Stellglied 6 verwendet wird, um einen Öffnungsgrad des Bypasskanals 11 einzustellen, und um einen Ladedruck einzustellen, der durch den Einsatz des Turboladers 2 erzeugt wird. Im Folgenden kann das Wastegate-Ventil 5 kurz als Ventil 5 bezeichnet werden.
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Das Stellglied 6 ist ein Drehmomenterzeuger zur Ausgabe von Drehmoment und weist eine allgemeine Struktur auf, die beispielsweise einen Elektromotor (nicht dargestellt), ein Getriebe (nicht dargestellt) und eine Abtriebswelle 6a beinhaltet. Das Stellglied 6 ist mit dem von der Abgasturbine 3 und dem Ventil 5 entfernten Ansaugluftverdichter 4 ausgestattet, um thermische Einflüsse durch das Abgas zu unterdrücken.
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Der Verbindungsmechanismus 7 verbindet mechanisch das Stellglied 6, das dem Ansaugverdichter 4 zugeführt wird, und das Ventil 5, das der Abgasturbine 3 zugeführt wird, über eine Stange 13. Der Verbindungsmechanismus 7 beinhaltet zwei der Platten 1.
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Der Verbindungsmechanismus 7 der ersten Ausführungsform beinhaltet die beiden Platten 1 und die Stange 13. Eine der Platten 1A ist an einer Abtriebswelle 6a des Stellglieds 6 befestigt. Die andere der Platten 1B ist an einer Drehachse 5a des Ventils 5 befestigt. Die Stange 13 überträgt ein Drehmoment, das auf die Platte 1A, auf die Platte 1B aufgebracht wird, um das Ventil 5 zu drehen.
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Die Platte 1 wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 näher erläutert.
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Die Platte 1 beinhaltet einen Hauptkörperabschnitt 15 und einen Stiftabschnitt 16. Der Hauptkörperabschnitt 15 hat eine plattenförmige Form. Der Stiftabschnitt 16 ragt aus dem Hauptkörperabschnitt 15 heraus und bildet eine Drehachse der Stange 13. Das Material der Platte 1 ist z.B. SUS 430. Die gesamte Platte 1 wird einer Hochtemperaturnitrierung unterzogen.
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Der Hauptkörperabschnitt 15 ist ein Abschnitt, der einen Wenderadius der Platte 1 definiert. Der Hauptkörperabschnitt 15 weist eine Bohrung 17 auf, wie nachfolgend beschrieben. Insbesondere weist die Bohrung 17 eine Achse parallel zu einer Achse des Stiftabschnitts 16 auf. Die Drehachse 5a des Ventils 5 oder die Abtriebswelle 6a des Stellglieds 6 ist in der Bohrung 17 montiert. Die Bohrung 17 hat eine kreisförmige Form.
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Der Hauptkörperabschnitt 15 weist einen Biegeschritt 18 auf, bei dem ein Abschnitt 15A, in dem sich das Loch 17 befindet, und der Abschnitt 15B, in dem sich der Stiftabschnitt 16 befindet, gegeneinander verschoben sind.
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Der Abschnitt 15A weist eine progressive Anpassung 19 auf, die auf einer geraden Linie liegt, die die Achse des Stiftabschnitts 16 mit der Achse des Lochs 17 verbindet.
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Der Stiftabschnitt 16 wird vertikal vom Abschnitt 15B angehoben. Das heißt, eine axiale Richtung des Stiftabschnitts 16 ist senkrecht zum Abschnitt 15B angeordnet.
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Der Stiftabschnitt 16 ist röhrenförmig und hat einen nach außen offenen Hohlabschnitt 21. Eine Stange 13 ist mit dem Außenumfang des Stiftabschnitts 16 verbunden. Das heißt, die Stange 13 weist eine Bohrung 22 auf, durch die der Stiftabschnitt 16 eingeführt wird. Der Stangenabschnitt 13 und der Stiftabschnitt 16 werden miteinander in Eingriff gebracht, indem der Stiftabschnitt 16 durch das Loch 22 eingeführt wird (siehe (a) und (b) in der 4.
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Ein hohler Abschnitt 21 erstreckt sich über den Stiftabschnitt 16. Der hohle Abschnitt 21 ist nach außen hin an einer Spitzenendseite des Stiftabschnitts 16 und an einer Hauptkörperseite, auf der sich der Hauptkörperabschnitt 15 befindet, geöffnet. An einem Außenumfang des Stiftabschnitts 16 befindet sich eine Nut 25. Eine Komponente 24 ist in die Nut 25 eingreifbar angeordnet, um ein Lösen der Stange 13 zu vermeiden. Der Hohlabschnitt 21 erstreckt sich über den Stiftabschnitt 16 und ist sowohl auf der einen als auch auf der anderen Endseite in axialer Richtung des Stiftabschnitts 16 nach außen hin offen. Der Hohlabschnitt 21 befindet sich ebenfalls auf der radialen Innenseite der Nut 25. Die Komponente 24 ist z.B. ein E-Ring oder ein Clip. In der folgenden Beschreibung können die Spitzenendseite und die Hauptkörperseite als die eine Endseite bzw. die andere Endseite in axialer Richtung des Stiftabschnitts 16 bezeichnet werden.
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Eine Dicke d1 des Hauptkörperabschnitts 15 ist größer als eine Dicke d2 und eine Dicke d3 des Stiftabschnitts 16.
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Die Dicke th2 ist eine Dicke eines Abschnitts des Stiftabschnitts 16 mit dem Nutabschnitt 25. Die Dicke th3 ist eine Dicke eines Abschnitts des Stiftabschnitts 16, in dem die Stange 13 montiert ist, d.h. eines Wandabschnitts des Stiftabschnitts 16.
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Die Dicke th2 ist gleich der Dicke th3. Ein Durchmesser D eines Abschnitts (Wandabschnitt des Stiftabschnitts 16), in dem die Stange 13 montiert ist, ist größer als eine Höhe H der Gesamtheit des Stiftabschnitts 16.
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Die Platte 1 wird durch Ziehen eines einzelnen plattenförmigen metallischen Materials 26 gebildet. Der Hauptkörperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 sind durchgehend miteinander verbunden, ohne Spalt und Schnittstelle. Das heißt, der Karosserieabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 sind kein gefügter Körper, der durch Fügen oder Einpressen einzelner Komponenten miteinander gebildet wird, sondern ein integrales Stück, das aus einem einzigen und seriellen Material gebildet ist, um einen Spalt und eine Schnittstelle dazwischen nicht zu vergrößern. Mit anderen Worten sind der Körperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 aus einem durchgehenden bzw. durchgängigen Material gefertigt und einteilig ausgebildet.
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(Verfahren zur Herstellung der ersten Ausführungsform)
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung der Platte 1 beschrieben.
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Zunächst wird gemäß dem Verfahren zur Herstellung der Platte 1 ein singulärer metallischer Werkstoff 26 in plattenartiger Form zunächst durch Pressen oder dergleichen in einem Vorbereitungsschritt hergestellt. Anschließend wird der metallische Werkstoff 26 in einem nachfolgenden Ziehprozess einem Ziehprozess unterzogen, um einen einheitlichen Körper 29 zu bilden (siehe 5). Der einheitliche Körper 29 beinhaltet den rohrförmigen Abschnitt 27 und den flachen Plattenabschnitt 28, die kontinuierlich geformt sind, um einen Spalt oder eine Schnittstelle nicht zu vergrößern. Der Rohrabschnitt 27 entspricht dem Stiftabschnitt 16. Der flache Plattenabschnitt 28 entspricht dem Hauptkörperabschnitt 15.
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Dabei beinhaltet der Rohrabschnitt 27 einen Hohlabschnitt 30, der sich beidseitig in axialer Richtung öffnet. Der Hohlabschnitt 30 soll zum Hohlabschnitt 21 des Stiftabschnitts 16 werden. Der Spitzenendabschnitt 27a des Rohrabschnitts 27 wird schrittweise im Durchmesser reduziert. Der Hohlabschnitt 30 wird auch an der Spitzenendseite entsprechend einem Grad der Durchmesserreduzierung am Spitzenendabschnitt 27a im Durchmesser reduziert.
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Anschließend wird der Spitzenabschnitt 27a gedrückt und gebogen, um die Nut 25 zu bilden.
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(Effekte der ersten Ausführungsform)
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In der Platte 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Stiftabschnitt 16 röhrenförmig und weist den nach außen offenen Hohlabschnitt 21 auf. Die Stange 13 ist mit dem Außenumfang des Stiftabschnitts 16 verbunden.
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Die vorliegende Konfiguration mit dem im Stiftabschnitt 16 ausgebildeten Hohlabschnitt 21 ermöglicht es, eine Wärmeabgabefläche an die Umgebungsluft über einen Wärmeübertragungsweg von der Abgasturbine 3 zum Stellglied 6 zu vergrößern.
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Darüber hinaus ermöglicht der in Rohrform gebildete Stiftabschnitt 16 eine Reduzierung der Querschnittsfläche des Stiftabschnitts 16. Daher ermöglicht die vorliegende Konfiguration die Unterdrückung der Wärmeübertragung am Stiftabschnitt 16 selbst. Somit ermöglicht die Konfiguration die Unterdrückung der Wärmeübertragung im Stiftabschnitt 16 auf das Stellglied 6 und die Förderung der Wärmestrahlung aus dem Hohlabschnitt 21.
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Auf diese Weise fördert die Konfiguration die Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft aus dem Wärmeübertragungsweg, der sich von der Abgasturbine 3 zum Stellglied 6 im Turbolader 2 erstreckt. Daher ermöglicht die Konfiguration die Unterdrückung der Wärmeübertragung der Abgasturbine 3 auf das Stellglied 6 über den Verbindungsmechanismus 7.
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Dadurch kann die Gleitfähigkeit zwischen der Platte 1 und der Stange 13 und der Ablationswiderstand der Platte 1 und der Stange 13 verbessert werden. Insbesondere in einem Fall, in dem der Stiftabschnitt 16 ein festes Objekt ist, wird die Wärmeabfuhr am Stiftabschnitt 16 reduziert, und die durch Gleitbewegungen verursachte Ablation nimmt in einer Hochtemperaturumgebung zu. Im Gegenteil kann in der vorliegenden Konfiguration, in der der hohle Abschnitt 21 im Stiftabschnitt 16 ausgebildet ist, um die Wärmeabfuhr am Stiftabschnitt 16 zu verbessern, die Gleitfähigkeit und Abriebfestigkeit auch in einer Hochtemperaturumgebung verbessert werden. Das Verfahren, das darin besteht, den Metallwerkstoff 26 durch Pressenbearbeitung vorzubereiten und den Ziehvorgang auf den Metallwerkstoff 26 durchzuführen, wird angewendet, um den Hohlabschnitt 21 im Stiftabschnitt 16 zu bilden. Das Verfahren ermöglicht es, die Platte 1 ohne Schmieden zu formen.
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Der Hauptkörperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 sind kontinuierlich ausgebildet, so dass kein Spalt und keine Schnittstelle vorhanden sind.
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Die Konfiguration ermöglicht eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen dem Hauptkörperabschnitt 15 und dem Stiftabschnitt 16. Auf diese Weise fördert die Konfiguration die Wärmeübertragung von der Abgasturbine 3 auf den Stiftabschnitt 16 über den Hauptkörperabschnitt 15 in der Platte 1B und ermöglicht es, die Wärmeabstrahlung aus dem Hohlabschnitt 21 zu verstärken.
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Der Körperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 sind kein gefügter Körper, der durch Fügen oder Einpressen einzelner Komponenten miteinander gebildet wird, sondern ein integrales Stück, das aus einem einzigen und seriell ausgebildetem Material gebildet ist, um einen Spalt und eine Schnittstelle dazwischen nicht vorzusehen. Daher erleichtert die vorliegende Konfiguration die Wärmebehandlung.
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Insbesondere in einer Situation, in der einzelne Komponenten, die einer Wärmebehandlung unterzogen wurden, um eine harte Struktur zu erhalten, durch Crimpen oder dergleichen miteinander verbunden werden würde, würde es zu Rissen in den Komponenten kommen. Darüber hinaus wird das metallische Material in einer Situation, in der die einzelnen, miteinander gecrimpten Komponenten einer Wärmebehandlung unterzogen werden, einem Hochtemperaturzustand ausgesetzt. Dadurch kann die Crimp-Kraft möglicherweise entspannt werden. Im Gegenteil sind der Karosserieabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 integral ausgebildet, um eine Schnittstelle nicht entstehen zu lassen und somit ein Crimpen oder dergleichen nach dieser Wärmebehandlung unnötig zu machen. Auf diese Weise kann die Wärmebehandlung erleichtert werden.
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Darüber hinaus sind der Hauptkörperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 durchgehend miteinander verbunden, ohne einen Spalt und eine Schnittstelle. Daher erfordert die Konfiguration keinen Verbindungsprozess oder dergleichen und ermöglicht es, deren Herstellungskosten zu senken.
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Der Hohlabschnitt 21 erstreckt sich über den Stiftabschnitt 16 und wird an den beiden Abschnitten nach außen geöffnet.
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Die Konfiguration ermöglicht es, dass der durch den Hohlabschnitt 21 verursachte Fahrtwind durch den Hohlabschnitt 21 strömt, wodurch die Wärme(ab)strahlung am Stiftabschnitt 16 verstärkt wird.
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Die Dicke d1 des Hauptkörperabschnitts 15 ist größer als die Dicke d2 und die Dicke d3 des Stiftabschnitts 16.
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Die Stange 13 übt in ihrer Druckrichtung eine Kraft auf den Stiftabschnitt 16 aus. Daher ist eine im Stiftabschnitt 16 auftretende Spannung gering. Im Gegenteil, die auf den Stiftabschnitt 16 ausgeübte Kraft wird übertragen, um ein Biegemoment im Hauptkörperabschnitt 15 zu bewirken. Daher ist eine im Hauptkörperabschnitt 15 auftretende Spannung groß. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die Dicke d1 des Hauptkörperabschnitts 15 größer als die Dicke d2 und die Dicke d3 des Stiftabschnitts 16 ist.
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Darüber hinaus ist der Stiftabschnitt 16 rohrförmig, so dass sein Widerstandsmodul groß und die darin auftretende Spannung gering ist. Im Gegenteil hat der Karosserieabschnitt 15 einen kleinen Widerstandsmoment. Daher entsteht im Karosserieabschnitt 15 eine große Spannung durch die darauf ausgeübte Biegung. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die Dicke d1 des Hauptkörperabschnitts 15 größer als die Dicke d2 und die Dicke d3 des Stiftabschnitts 16 ist.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Dicke 1 des Hauptkörperabschnitts 15 größer als die Dicke 2 und die Dicke 3 des Stiftabschnitts 16 eingestellt, um dadurch eine Erhöhung der Steifigkeit des Hauptkörperabschnitts 15 zu ermöglichen.
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Die Nut 25 befindet sich am Außenumfang des Stiftabschnitts 16. Eine Komponente 24 ist in die Nut 25 eingreifbar angeordnet, um ein Lösen der Stange 13 zu vermeiden.
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Die Konfiguration ermöglicht es dem Bauteil 24, die Stange 13 zuverlässig vor dem Lösen zu schützen.
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Der Hohlabschnitt 21 befindet sich ebenfalls auf der radialen Innenseite der Nut 25. Die Dicke th2 des Abschnitts des Stiftabschnitts 16, in dem sich die Nut 25 befindet, ist die gleiche wie die Dicke th3 des Abschnitts des Stiftabschnitts 16, in dem die Stange 13 montiert ist.
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Zunächst wird die Oberfläche des Hohlabschnitts 21 vergrößert, indem der Hohlabschnitt 21, der sich ebenfalls im radialen Inneren der Nut 25 befindet, wiedergegeben wird, um so seine Wärmeabstrahlleistung zu verbessern. Darüber hinaus werden die Dicke th2 und die Dicke th3 so eingestellt, dass sie gleich sind, wodurch ein Teil der Platte 1, in dem ihre Dicke groß ist, reduziert wird. Auf diese Weise ermöglicht die Konfiguration, die Platte 1 in eine für die Pressenbearbeitung geeignetere Form zu bringen.
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Die Gesamtheit der Platte 1 wird einer Wärmebehandlung oder einer Oberflächenbehandlung unterzogen.
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Unter einer Hochtemperaturumgebung des Turboladers 2 müssen die Platte 1 und die Stange 13 ohne Schmierung miteinander gleiten. Darüber hinaus wird die Konfiguration während der Gleitbewegung dazwischen auch einer hohen Flächenpressung ausgesetzt. Daher wird die Gesamtheit der Platte 1 der Wärmebehandlung oder der Oberflächenbehandlung unterzogen, um den Stiftabschnitt 16 zu härten, um so ihre Haltbarkeit gegen den hohen Flächendruck in der nichtschmierenden Gleitbewegung unter der Hochtemperaturumgebung zu erhöhen.
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Der Körperabschnitt 15 weist die Bohrung 17 auf, in die die Drehachse 5a des Ventils 5 oder die Abtriebswelle 6a des Stellglieds 6 eingreifbar ist. Die Achse der Bohrung 17 ist parallel zur Achse des Stiftabschnitts 16.
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Die Konfiguration ermöglicht es, das vom Stellglied 6 erzeugte Drehmoment auf das Ventil 5 zu übertragen, indem die Drehachse 5a des Ventils 5 oder die Abtriebswelle 6a des Stellglieds 6 in das Loch 17 eingreift, um es dazwischen zu verbinden.
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Die progressive Anpassung 19 befindet sich auf der Geraden, die die Achse des Stiftabschnitts 16 mit der Achse der Bohrung 17 verbindet.
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Die Konfiguration ermöglicht es, die Neigung im Ziehverfahren zu unterdrücken.
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Die Bohrung 17 ist kreisförmig.
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Die Konfiguration ermöglicht es, Spannungskonzentrationen während der Pressarbeiten zu vermeiden, um die Bohrung 17 zu bilden und so das Auftreten von Durchhängen in der Öffnungskante der Bohrung 17 zu unterdrücken. Somit ermöglicht die Konfiguration eine Reduzierung von Maßabweichungen.
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Der Hauptkörperabschnitt 15 weist den Biegeschritt 18 bzw. die Biegestufe 18 auf.
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Die Konfiguration ermöglicht es, einen Freiheitsgrad bei der Platzierung der Platte 1 zu erhöhen.
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Der Durchmesser D des Abschnitts des Stiftabschnitts 16, an dem die Stange 13 befestigt ist, ist größer als die Höhe H des gesamten Stiftabschnitts 16.
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Die Konfiguration ermöglicht es dem Stiftabschnitt 16, seine Oberfläche zu vergrößern und gleichzeitig seine Höhe H zu unterdrücken, wodurch seine Wärmeabstrahlungseigenschaften verbessert und die Höhe H unterdrückt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Konfiguration die Unterdrückung von Rissen, die während des Ziehens entstehen, indem der Durchmesser D größer als die Höhe H eingestellt wird.
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Das Verfahren zur Herstellung der Platte 1 beinhaltet den Ziehprozess. Beim Ziehen wird das metallische Material 26 der Zieharbeit unterzogen, um den einheitlichen Körper 29 zu bilden, der den Rohrabschnitt 27 und den flachen Plattenabschnitt 28 beinhaltet, die kontinuierlich sind, um keinen Spalt oder eine Schnittstelle zu vergrößern. Der Rohrabschnitt 27 entspricht dem Stiftabschnitt 16. Der flache Plattenabschnitt 28 entspricht dem Hauptkörperabschnitt 15.
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Auf diese Weise sind der Hauptkörperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 kontinuierlich und spaltfrei miteinander ausgebildet. Daher kann die Wärmeübertragungseigenschaften zwischen dem Hauptkörperabschnitt 15 und dem Stiftabschnitt 16 verbessert werden. Auf diese Weise fördert die Konfiguration die Wärmeübertragung von der Abgasturbine 3 auf den Stiftabschnitt 16 über den Hauptkörperabschnitt 15 in der Platte 1 und ermöglicht es, die Wärmeabstrahlung aus dem Hohlabschnitt 21 zu verstärken.
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Das Herstellungsverfahren ermöglicht es, den Karosserieabschnitt 15 und den Stiftabschnitt 16 nicht als einen verbundenen Körper zu bilden, der durch Fügen oder Einpressen einzelner Komponenten miteinander gebildet wird, sondern als das Integralstück, das aus dem Einzel- und Serienmaterial gebildet ist, um keinen Spalt und keine Schnittstelle dazwischen zu vergrößern. Daher erleichtert das Herstellungsverfahren die thermische Behandlung der Platte 1.
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Darüber hinaus werden der Hauptkörperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 lückenlos und ohne Zwischenraum und Schnittstelle miteinander verbunden. Daher erfordert das Herstellungsverfahren keinen Verbindungsprozess oder dergleichen und ermöglicht es, diese Herstellungskosten zu senken.
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Der Rohrabschnitt 27 beinhaltet den Hohlabschnitt 21, der sich beidseitig in axialer Richtung öffnet.
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Die Konfiguration ermöglicht es, die auf den gepressten Körper ausgeübten Zeichenarbeiten zu erleichtern. Darüber hinaus ermöglicht die Konfiguration das Bilden der Nut 25 durch Biegen der Spitzenendseite des Rohrabschnitts 27.
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Der Spitzenendabschnitt 27a des Rohrabschnitts 27 wird schrittweise im Durchmesser reduziert. Beim Ziehen wird die Nut 25 durch Biegen des Spitzenendabschnitts 27a gebildet.
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Der im zylindrischen Abschnitt 27 gebildete Schritt ermöglicht es, die Genauigkeit der Position und Größe der Nut 25 zu verbessern.
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Zweite Ausführungsform
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Die folgende Beschreibung erfolgt hauptsächlich basierend auf den Unterschieden der Platte 1 nach der zweiten Ausführungsform von der Platte 1 nach der ersten Ausführungsform.
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Wie in 6 dargestellt, befinden sich in der Platte 1 der zweiten Ausführungsform zwei Seitenflächen 25a und 25b um die Nut 25. Die Seitenfläche 25b auf der anderen Seite in axialer Richtung weist eine konische Oberfläche auf, die umso näher am Hauptkörperabschnitt 15 angeordnet ist, je näher diese an ihrer radial äußeren Seite angeordnet ist.
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Angenommen, das Breitenmaß der Nut 25 wird streng kontrolliert, um das Klappern der Komponente 24 zu reduzieren, würde eine Situation entstehen, in der die Komponente 24 nicht in die Nut 25 montiert werden kann. Im Gegenteil ist die Seitenfläche 25b in der konischen Fläche ausgebildet, um das Klappern zu reduzieren, indem das in der Nut 25 montierte Bauteil 24 auf der konischen Fläche rutscht. Daher ermöglicht die Konfiguration, das Klappern der Komponente 24 zu unterdrücken und gleichzeitig die Komponente 24 zuverlässig in die Nut 25 einzupassen.
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Was den Durchmesser des Stiftabschnitts 16 betrifft, so ist der Durchmesser D1 des Abschnitts auf der einen Stirnseite in axialer Richtung in Bezug auf die Nut 25 kleiner als der Durchmesser D des Abschnitts auf der anderen Stirnseite.
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Die Konfiguration ermöglicht es, den Stiftabschnitt 16 davon abzuhalten, die Umfangskante der Bohrung 22 zu beeinträchtigen, wenn der Stiftabschnitt 16 durch den Lochabschnitt 22 der Stange 13 eingeführt wird.
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Unter der Annahme, dass, wenn der Spalt zwischen dem Stiftabschnitt 16 und der Umfangskante des Lochs 22 vergrößert wird, auch wenn der Durchmesser D1 des Stiftabschnitts 16 auf der einen Endseite größer als der Durchmesser D auf der anderen Endseite eingestellt ist, der Stiftabschnitt 16 durch das Loch 22 eingeführt werden kann, wird die Interferenz bzw. Überschneidung zwischen dem Stiftabschnitt 16 und der Umfangskante des Lochs 22 vermieden.
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Je größer jedoch der Spalt zwischen dem Stiftabschnitt 16 und der Umfangskante der Bohrung 22 wird, desto höher wird die Flächenpressung zum Zeitpunkt der Gleitbewegung. Daher ist der Spalt zwischen dem Stiftabschnitt 16 und der Umfangskante der Bohrung 22 möglichst klein. Aus diesem Grund ist der Durchmesser D1 so eingestellt, dass er kleiner als der Durchmesser D ist, um so die Interferenz zwischen dem Stiftabschnitt 16 und der Umfangskante des Lochs 22 zu unterdrücken, wenn der Stiftabschnitt 16 durch den Lochabschnitt 22 eingeführt wird. Darüber hinaus ermöglicht die Konfiguration, den Spalt zwischen dem Stiftabschnitt 16 und der Umfangskante der Bohrung 22 so weit wie möglich zu reduzieren und damit die Flächenpressung während der Gleitbewegung zu reduzieren.
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Dritte Ausführungsform
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Die folgend Beschreibung erfolgt hauptsächlich basierend auf den Unterschieden der Platte 1 nach der dritten Ausführungsform von der Platte 1 nach der ersten Ausführungsform.
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Wie in 7 dargestellt, ist in der Platte 1 der dritten Ausführungsform eine Spitzenendoberfläche 16a des Stiftabschnitts 16 in verjüngter Form vorgesehen, wobei desto näher diese an dem Hauptkörperabschnitt 15 vorgesehen ist, diese umso näher an seiner radial äußeren Seite vorgesehen ist.
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Die Konfiguration ermöglicht es, die Arbeit zu erleichtern, den Stiftabschnitt 16 durch die Bohrung 22 der Stange 13 einzuführen und so die Montage zu erleichtern.
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Vierte Ausführungsform
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Die folgende Beschreibung erfolgt hauptsächlich basierend auf den Unterschieden der Platte 1 nach der vierten Ausführungsform von der Platte 1 nach der ersten Ausführungsform.
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Wie in 8 dargestellt, weist die Platte 1 der vierten Ausführungsform einen Rotationsstopper 32 in der Bohrung 17 auf.
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Die Konfiguration ermöglicht es, zu verhindern, dass sich die Abtriebswelle 6a des Stellglieds 6 oder die Drehachse 5a des Ventils 5 in Bezug auf die Platte 1 dreht. Darüber hinaus kann ein Lösen der Platte 1 durch Crimpen der Abtriebswelle 6a oder der Drehachse 5a vermieden werden.
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Der Rotationsstopper 32 kann in verschiedenen Formen vorliegen, wie z.B. einer Blütenform, bei der die Vorsprünge radial nach innen verlängert sind (siehe (a) und (b) in den 8), einer rechteckige Form, in der zwei Seiten parallel zueinander sind (siehe (c) in 8), oder einer polygonale Form, wie beispielsweise einer regelmäßige hexagonale Form (siehe (d) in 8).
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Fünfte Ausführungsform
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Die folgende Beschreibung erfolgt hauptsächlich basierend auf den Unterschieden der Platte 1 nach der fünften Ausführungsform von der Platte 1 nach der ersten Ausführungsform.
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Die Platte
1 der fünften Ausführungsform 5 ist Bestandteil eines Verbindungsmechanismus
7 im Turbolader
2 mit einem membranartigen Stellglied
6 ähnlich demjenigen, das beispielsweise in der
JP 2016-523328 A offenbart ist. Die Platte
1 verbindet die Stange
13 mit der Drehachse
5a des Ventils
5.
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Wie in 9 dargestellt, beinhaltet der Verbindungsmechanismus 7 der fünften Ausführungsform ein Führungsstück 34 und eine Buchse 35 zwischen der Stange 13 und dem Stiftabschnitt 16. Das Führungsstück 34 ist mit einem Endabschnitt der Stange 13 verschweißt. Die Buchse 35 ist auf das Führungsstück 34 gepresst. Der Stiftabschnitt 16 wird in die Buchse 35 eingesetzt. Der Stiftabschnitt 16 der fünften Ausführungsform ist ein Sphäroid. Der Hohlabschnitt 21 ist beispielsweise ein Rohr, das koaxial zur Längsachse des Sphäroids verläuft.
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Sechste Ausführungsform
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Die folgende Beschreibung erfolgt hauptsächlich basierend auf den Unterschieden der Platte 1 gemäß der sechsten Ausführungsform von der Platte 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die Platte
1 der sechsten Ausführungsform ist Bestandteil eines Verbindungsmechanismus
7 im Turbolader
2 mit einem direkt angetriebenen Stellglied
6 ähnlich demjenigen, das beispielsweise in der
WO 2013/042172 A1 offenbart ist. Wie in
10 dargestellt, ist die Platte
1 ein einheitlicher Körper mit einem Bolzen und einem Gelenk, der die Abtriebswelle
6a des Stellglieds
6 mit einer Verbindungsplatte verbindet, die die Stange
13 ist.
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Siebte Ausführungsform
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Die folgende Beschreibung erfolgt hauptsächlich basierend auf den Unterschieden der Platte 1 gemäß der siebten Ausführungsform von der Platte 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die Platte
1 der siebten Ausführungsform ist Bestandteil eines Verbindungsmechanismus
7 im Turbolader
2 mit einem direkt angetriebenen Stellglied
6 ähnlich demjenigen, dass beispielsweise in der
JP 2013-540932 A offenbart ist. Wie in
11 dargestellt, ist die Platte
1 ein Verbindungselement, das die Stange
13, die die Abtriebswelle
6a des Stellglieds
6 ist, mit einem Stellhebel
36 verbindet. Die Platte
1 ist ein einheitlicher Körper mit einer Verbindungsplatte und einer Verbindungskontur.
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Modifikationen
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Verschiedene Änderungen der vorliegenden Offenbarung sind im Rahmen des Geistes der Erfindung denkbar.
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Wie vorstehend beschrieben, ist das Material der Platte 1 der Ausführungsform SUS430, und die Gesamtheit der Platte 1 wird einer Hochtemperaturnitrierung unterzogen. So kann beispielsweise das Material der Platte 1 aus austenitischem Edelstahl bestehen und die gesamte Platte 1 kann einer Niedertemperatur-Aufkohlung (Pionitbehandlung) oder einer Chromatierung unterzogen werden. Das Material der Platte 1 kann ein Stahlmaterial mit ausgezeichneter Pressbarkeit sein, und die Gesamtheit der Platte 1 kann nach dem Abschrecken der Platte 1 einer funktionellen Beschichtungsbehandlung von Nickel oder Chrom unterzogen werden.
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Gemäß der Platte 1 der Ausführungsformen ist die Nut 25 am Außenumfang des Stiftabschnitts 16 ausgebildet, und das Bauteil 24 ist an der Nut 25 befestigt, um ein Lösen der Stange 13 zu vermeiden. Wie in 12 dargestellt, kann eine spannungserzeugende Komponente 38, wie beispielsweise eine Tellerfeder oder eine Unterlegscheibe, auf der gegenüberliegenden Seite der Komponente 24 montiert werden, um eine (Vor-)Spannung in axialer Richtung des Stiftabschnitts 16 zu erzeugen. In dieser Konfiguration wird das Bauteil 24 an der Nut 25 befestigt, um eine Maßänderung zur Einstellung der Spannung zu unterdrücken und eine Stabilisierung der Spannung zu ermöglichen.
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In der Platte 1 der Ausführungsformen erstreckt sich der Hohlabschnitt 21 über den Stiftabschnitt 16 und ist sowohl auf der einen Endseite als auch auf der anderen Endseite in axialer Richtung des Stiftabschnitts 16 nach außen hin offen. Der Hohlabschnitt 21 befindet sich ebenfalls auf der radialen Innenseite der Nut 25. Weitere verschiedene Ausführungsformen des Hohlteils 21 sind denkbar. So kann beispielsweise der Hohlabschnitt 21 auf der einen Stirnseite geschlossen und bis zur radialen Innenseite der Nut 25 verlängert werden (siehe 13). Der Hohlabschnitt 21 kann auf der einen Stirnseite geschlossen werden, um sich nicht bis zur radialen Innenseite der Nut 25 zu erstrecken (siehe 14).
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Auf diese Weise schließt die Konfiguration den Hohlabschnitt 21 auf der einen Stirnseite, um ein Eindringen von Wasser zum Zeitpunkt der Benetzung zu vermeiden und Korrosion zu unterdrücken. Es ist denkbar, dass der Stiftabschnitt 16 im Vergleich zur Abgasturbine 3 und zum Stellglied 6 häufiger außerhalb platziert wird. Daher ist es sinnvoll, den hohlen Abschnitt 21 auf der einen Stirnseite zu schließen, wenn der Vermeidung von Wassereintritt Vorrang eingeräumt wird.
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Der Hohlabschnitt 21 kann nach außen an einer anderen Stelle als der einen Endseite und der anderen Endseite in axialer Richtung geöffnet werden. So kann beispielsweise ein Loch 40 gebildet werden, das sich durch den Stiftabschnitt 16 in radialer Richtung erstreckt, um eine Wärmestrahlungsfläche vom Stiftabschnitt 16 zum Hohlabschnitt 21 zu vergrößern (siehe 15 und 16).
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Gemäß der Platte 1 der Ausführungsformen sind der Hauptkörperabschnitt 15 und der Stiftabschnitt 16 integral aus dem gleichen und seriellen Material gebildet, um keinen Spalt und keine Schnittstelle zu haben. Ein Abschnitt, der dem Hauptkörperabschnitt 15 und einem Abschnitt, der dem Stiftabschnitt 16 entspricht, kann jedoch als separate Komponenten hergestellt werden und kann durch Fügen oder Einpressen zu einem Körper verbunden werden, um die Platte 1 zu bilden.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen oder Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Änderungen und Variationen im Rahmen von Äquivalenten. Zusätzlich sind die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, welche bevorzugt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die zwar weitere, weniger oder nur ein einziges Element beinhalten, ebenfalls im Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017037851 [0001]
- JP 2011122563 A [0006]
- JP 2016523328 A [0094]
- WO 2013/042172 A1 [0097]
- JP 2013540932 A [0099]
