DE202014007538U1

DE202014007538U1 - Stellanordnung eines Abgasturboladers

Info

Publication number: DE202014007538U1
Application number: DE202014007538.7U
Authority: DE
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2014-10-14
Anticipated expiration: 2024-09-18

Abstract

Stellanordnung (1) eines Abgasturboladers (4), der ein Ladergehäuse (2) aufweist, – mit einer Spindel (15), • die einen ersten außerhalb des Ladergehäuses (2) angeordneten Endbereich (24) aufweist, und • die einen zweiten, innerhalb des Ladergehäuses (2) angeordneten Endbereich (25) aufweist; – mit einem Klappenteller (18), der mit der Spindel (15) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Klappenteller (18) und die Spindel (15) separate Bauteile sind, und – dass die Spindel (15) über ihren zweiten Endbereich (25) mittels einer Verbindungseinrichtung (26) mit dem Klappenteller (18) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellanordnung eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Stellanordnung ist aus der DE 10 2009 048 125 A1 bekannt. Diese bekannte Stellanordnung ist eine Wastegate-Anordnung für eine Turbine, bei der über einen turbinenseitigen Bypass die Ladedruckregelung erfolgt. Hierzu wird über eine entsprechend groß ausgebildete Bypassausnehmung ein Teil des Abgases mittels einer Stelleinrichtung in Form eines Klappentellers um das Turbinenrad der Turbine herumgeleitet. Die Spindel und der Klappenteller bilden hierbei einen Zusammenbau.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stellanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die eine verbesserte Dichtheit zwischen Klappenteller und Klappensitz der Stellanordnung ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Klappenteller und die Spindel separate Bauteile sind. Dies macht es möglich, zur Verbesserung der Dichtheit zwischen Klappenteller und Klappensitz den Klappenteller während der Montage auf dem Klappensitz abdichtend festzuhalten und in diesem Zustand mit der Spindel zu verbinden, insbesondere zu verschweißen. Hiermit können vorteilhafterweise Toleranzen ausgeglichen und eine perfektionierte Dichtheit erreicht werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungseinrichtung vorzugsweise eine Mehrzahl von Bauelementen auf, mit der es möglich ist, Anpassungen an besondere Einbausituationen oder Ausgestaltungen der Stellanordnungen des Turboladers durchzuführen.
Insbesondere ist es möglich, dass die Verbindungseinrichtung ein Kugelsegment umfasst, das mit dem zweiten innerhalb des Lagergehäuses angeordneten Endbereich der Spindel verbunden werden kann.
Bei dieser Ausführungsform weist die Verbindungseinrichtung ferner vorteilhafterweise einen inneren Hebel auf, über den das Kugelsegment und damit der zweite innerhalb des Lagergehäuses angeordnete Endbereich der Spindel mit dem Klappenteller verbunden werden kann.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann der innere Hebel zwei Hebelabschnitte umfassen. Einer der Hebelabschnitte kann hierbei gekröpft, vorzugsweise um 90° gekröpft, ausgebildet sein, und entweder unmittelbar an ein zweites Kugelsegment anschließen, das mit dem Klappenteller verbindbar ist, oder über einen zweiten Hebelabschnitt mit diesem zweiten Kugelsegment verbunden werden kann.
Das Vorsehen eines zweiten Kugelsegmentes, das in eine komplementär ausgebildete Aufnahmeausnehmung des Klappentellers eingesetzt werden kann, ergibt den Vorteil, dass die Montage auch beim Auftreten größerer Toleranzen besonders einfach ist und die erreichbare Dichtigkeit am Ventilsitz weiterverbessert werden kann.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine perspektivische geschnittene Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
2, 3 perspektivische Ansichten des Klappentellers und der Spindel aus unterschiedlichen Ansichtsrichtungen,
4 eine perspektivische Darstellung der Spindel und des Klappentellers,
5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellanordnung,
6 eine Stirnansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellanordnung, und
7 eine der 6 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stellanordnung.
In 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 4 dargestellt, der ein Ladergehäuse 2 umfasst. Das Ladergehäuse 2 setzt sich zusammen aus einem Turbinengehäuse 19, einem Lagergehäuse 20 und einem Verdichtergehäuse 21, die jeweils miteinander verbunden sind, wie sich dies im Einzelnen aus 1 ergibt.
Der Abgasturbolader 4 ist mit einer Stellanordnung 1 versehen, die entweder eine Wastegate- oder eine Regelklappenanordnung sein kann. In 1 ist eine Wastegateklappenanordnung als Stellanordnung 1 dargestellt. Diese Stellanordnung 1 weist dementsprechend eine Spindel 15 auf, die einen gemäß 4 sichtbaren ersten außerhalb des (in diesem Falle) Turbinengehäuses 19 angeordneten Endbereich 24 aufweist, an dem ein äußerer Hebel 14 fixiert ist. Die Spindel 15 weist ferner einen zweiten innerhalb des Turbinengehäuses 19 angeordneten Endbereich 25 auf. Ferner ist bei der in 1 dargestellten Ausführungsform eine Stelleinrichtung 18 in Form eines Klappentellers der Stellanordnung 1 dargestellt, die mit der Spindel 15 verbunden ist.
Der Abgasturbolader 4 gemäß der Darstellung der 1 weist ferner eine Betätigungsvorrichtung 17 auf, die einen Aktuator 22 umfasst, der bei der in 1 dargestellten Ausführungsform über einen Halter 3 am Verdichtergehäuse 21 fixiert ist. Der Aktuator 22 kann als pneumatische Steuerdose oder als elektrischer Steller (E-Steller) ausgebildet sein. Der Aktuator 22 weist, wie 1 zeigt, eine Regelstange 13 auf, die über ein Verbindungsstück 23 mit dem äußeren Hebel 14 verbunden ist. Bei einer Longitudinalbewegung der Regelstange 13 durch den Aktuator 22 wird der Hebel 14 verschwenkt und damit die Spindel 15 und der an ihr befestigte Klappenteller 18 verschwenkt, um eine in 1 nicht sichtbare Wastegateklappenöffnung zu öffnen bzw. zu schließen.
Wie sich aus einer Zusammenschau der 2 bis 4 ergibt, ist der Klappenteller 18 der Stellanordnung 1 mit der Spindel 15, die als separate Bauteile gefertigt sind, verbunden, wobei die Spindel 15 über ihren zweiten Endbereich 25 mittels einer Verbindungseinrichtung 26 mit dem Klappenteller 18 verbunden ist.
Wie die 2 bis 4 ferner verdeutlichen, weist die Verbindungseinrichtung 26 einen am Klappenteller 18, vorzugsweise einstückig angeordneten, gabelförmigen Fixierungsbereich 27 auf, der im an der Spindel 15 fixierten Zustand den Endbereich 25 der Spindel 15 umgreift.
Wie 3 hierzu verdeutlicht, ist bei der in den Figuren besonders bevorzugten Ausführungsform der zweite Endbereich 25 mit zwei parallel ausgerichteten abgeplatteten Anlageflächen 28 und 29 versehen. Der gabelförmige Fixierungsbereich 27 ist mit entsprechend ausgebildeten Gegenflächen 30 und 31 versehen, die an den Anlageflächen 28 und 29 im Montagezustand anliegen.
Im Bereich, der durch die Pfeile 32 gekennzeichnet ist, ist bei der besonders bevorzugten Ausführungsform ferner eine Schweißverbindung 32 vorgesehen, deren Schweißflächen vorzugsweise zwischen den zuvor genannten Flächen 28 bis 31 und auch im gerundeten Übergangsbereich zwischen diesen Flächen vorgesehen sind.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, zur Montage des Klappentellers 18 an der Spindel 15 den Klappenteller 18 dichtend auf den Klappensitz 33 aufzupressen und in diesem Zustand mit der Spindel 15, insbesondere ihrem zweiten Endbereich 25, zu verbinden, vorzugsweise zu verschweißen. Wie eingangs erläutert, ist es hierdurch möglich, Toleranzen auszugleichen und die gewünschte Dichtigkeit zwischen Klappenteller 18 und Dichtsitz 33 zu ermöglichen.
In 5 ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stellanordnung 1 dargestellt, bei der alle Merkmale, die denjenigen der 1 bis 4 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet sind.
Dementsprechend weist die Stellanordnung 1 gemäß der Ausführungsform der 5 ebenfalls eine über eine Lageranordnung 40 im nicht dargestellten Ladergehäuse geführte Spindel 15 auf, deren erster außerhalb des Ladergehäuses angeordneter Endbereich 24 mit einem äußeren Hebel 14 verbunden ist.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der zweite innerhalb des Ladergehäuses angeordnete Endbereich 25 ebenfalls über die Verbindungseinrichtung 26 mit dem Klappenteller 18 verbunden. Die Verbindungseinrichtung 26 weist bei der in 5 dargestellten Ausführungsform jedoch eine Mehrzahl von Bauteilen auf. Zu diesen Bauteilen zählt zunächst ein Kugelsegment 34, das eine kreisrunde Grundfläche 34B aufweist, die mit dem zweiten Endbereich 25 verbunden ist.
Ferner weist das Kugelsegment 34 eine Kugelkalotte 34A auf, an die sich bei der Ausführungsform gemäß 5 ein innerer Hebel 16 mit zwei Hebelabschnitten 16A und 16B anschließt. Der erste Hebelabschnitt 16A ist über ein Hebelende 41 mit der Kugelkalotte 34A verbunden und über ein zweites Hebelende 42 mit dem zweiten Hebelabschnitt 16B.
Bei der Ausführungsform gemäß 5 schließt sich an den zweiten Hebelabschnitt 16B ein zweites Kugelsegment 35 an. Dieses zweite Kugelsegment 35 ist über seine kreisförmige Grundfläche 35A mit dem zweiten Hebelabschnitt 16B verbunden. Auch das zweite Kugelsegment 35 weist eine Kugelkalotte 35B auf, die vollständig in einem Aufnahmeraum 36 des Klappentellers 18 aufgenommen ist.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Aufnahmeraum 36 in einen zylindrischen Anschlussteil 37 des Klappentellers 18 angeordnet.
Ferner zeigt 5 durch das Bezugszeichen 32 ein weiteres Element der Verbindungseinrichtung 26, das beispielsweise eine Schweißverbindung, vorzugsweise eine Laser-Schweißverbindung, sein kann, mit der das Kugelsegment 35 mit dem Klappenteller 18 verbunden werden kann.
Dies bedeutet, dass auch bei der Ausführungsform der Stellanordnung 1 gemäß 5 der Klappenteller 18 und die Spindel 15 separate Bauteile sind, die über die zuvor beschriebene Verbindungseinrichtung 26 miteinander verbunden werden kann. Somit ist es auch bei dieser Ausführungsform möglich, zur Verbesserung der Dichtheit zwischen dem Klappenteller 18 und den Klappensitzen 33 den Klappenteller 18 während der Montage auf dem Klappensitz 33 abdichtend festzuhalten, was durch den Pfeil F_VS symbolisiert ist. In diesem Zustand wird durch das Fixieren des zweiten Kugelsegmentes 35 im Aufnahmeraum 36 die Verbindung zwischen Klappenteller 18 und Spindel 15 hergestellt, was insbesondere durch Verschweißen erfolgt. Hiermit können auch bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise Toleranzen ausgeglichen und eine perfektionierte Dichtheit erreicht werden.
Vom Prinzip her ist es möglich, die Spindel 15, das erste Kugelsegment 34, den inneren Hebel 16 mit seinen im Beispielsfalle zwei Hebelabschnitten 16A und 16B sowie das zweite Kugelsegment 35 als ein einstückiges Bauteil auszubilden.
Es ist jedoch auch möglich, die genannten Elemente jeweils als einzelne Bauteile auszuführen, die im Zuge der Montage miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden können.
Ergänzend ist hervorzugehen, dass der Pfeil F_ST die Richtung der auftretenden Spannungen und die sich daraus resultierenden Toleranzen symbolisiert, die durch die zuvor erläuterte Montagemöglichkeit zur Erreichung einer perfektionierten Dichtheit ausgeglichen werden können.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der erste Hebelabschnitt 16A aufgrund der Anordnung des Klappentellers 18 gekröpft ausgebildet, wobei eine besonders bevorzugte Kröpfung 90° beträgt.
Ferner ist ein zweiter Hebelabschnitt 16B vorgesehen, der geradlinig ausgebildet ist. Bei einer entsprechender Anordnung wäre es jedoch auch möglich, das zweite Kugelsegment 35 unmittelbar an das zweite Ende 42 des ersten Hebelabschnittes 16A anzuschließen.
Ferner wäre es ebenfalls möglich, bei einer entsprechenden Ausrichtung des Klappentellers 18 den ersten Abschnitt 16A ohne Kröpfung auszubilden.
Die Ausführungsform gemäß 6 entspricht derjenigen der 5, so dass auf die Beschreibung der 5 Bezug genommen werden kann.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform weist das Anschlussteil 37 jedoch eine gekrümmte Außenoberfläche 38 auf.
Die Ausführungsform gemäß 7 entspricht wiederum derjenigen der 5, so dass auch diesbezüglich auf die Ausführungsform gemäß 5 Bezug genommen werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist als weiteres Merkmal jedoch ein Auflagebund 39 vorgesehen, der auf dem Anschlussbereich 37' aufliegt.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den 1 bis 7 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Stellanordnung
2: Ladergehäuse
3: Halter
4: Abgasturbolader
5: Gehäuseoberteil
6: Gehäuseunterteil
7: Aktuatorgehäuse
8: Feder
9: Turbinenrad
10: Rotorwelle
11: Verdichterrad
12: Zapfen
13: Regelstange
14: Äußerer Hebel
15: Spindel
16: Innerer Hebel
16A, 16B: erster und zweiter Hebelabschnitt
17: Betätigungsvorrichtung
18: Stelleinrichtung (Klappenteller)
19: Verdichtergehäuse
20: Lagergehäuse
21: Verdichtergehäuse
22, 23: Lager
24, 25: Endbereich
26: Verbindungseinrichtung
27: Fixierungsbereich
28, 29, 30, 31: Anlageflächen bzw. Gegenflächen
32: Schweißverbindung
33: Klappensitz
34: erstes Kugelsegment
34A: Kugelkalotte
34B: kreisförmige Grundfläche
35: zweites Kugelsegment
35A: kreisförmige Grundfläche
35B: Kugelkalotte
36: Aufnahmeraum
37, 37': Anschlussbereich
38: Außenfläche
39: Auflagebund
40: Lageranordnung
41: erstes Wellenende
42: zweites Wellenende
F_VS: Kraft auf den Dichtsitz
F_ST: Belastungsrichtung

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 102009048125 A1 [0002]

Claims

Stellanordnung (1) eines Abgasturboladers (4), der ein Ladergehäuse (2) aufweist, – mit einer Spindel (15), • die einen ersten außerhalb des Ladergehäuses (2) angeordneten Endbereich (24) aufweist, und • die einen zweiten, innerhalb des Ladergehäuses (2) angeordneten Endbereich (25) aufweist; – mit einem Klappenteller (18), der mit der Spindel (15) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Klappenteller (18) und die Spindel (15) separate Bauteile sind, und – dass die Spindel (15) über ihren zweiten Endbereich (25) mittels einer Verbindungseinrichtung (26) mit dem Klappenteller (18) verbunden ist.
Stellanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (26) einen am Klappenteller (18) angeordneten gabelförmigen Fixierungsbereich (27) aufweist, der den zweiten Endbereich (25) der Spindel (15) umgreift.
Stellanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich (25) abgeplattete Anlageflächen (28, 29) aufweist, die an Gegenflächen (30, 31) des gabelförmigen Fixierungsbereiches (27) anliegen und vorzugsweise miteinander verschweißt sind.
Stellanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (26) ein erstes Kugelsegment (34) aufweist, das mit dem zweiten Endbereich (25) verbunden ist.
Stellanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endbereich (25) mit einer kreisförmigen Grundfläche (34B) des ersten Kugelsegments (34) verbunden ist.
Stellanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kugelsegment (34) ferner eine Kugelkalotte (34A) aufweist, die mit einem ersten Ende (41) eines inneren Hebels (16) verbunden ist.
Stellanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hebel (16) einen ersten Hebelabschnitt (16A) aufweist, der das erste Hebelende (41) umfasst und der über ein zweites Hebelende (42) mit einem zweiten Hebelabschnitt (16B) verbunden ist.
Stellanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebelabschnitt (16A) um etwa 90°, vorzugsweise exakt 90°, gekröpft ist.
Stellanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (26) ferner ein zweites Kugelsegment (35) aufweist, das an einer Grundfläche (35A) mit dem inneren Hebel (16) verbunden ist und eine Kugelkalotte (35B) aufweist, die in einem Aufnahmeraum (36) des Klappentellers (18) angeordnet ist.
Stellanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (36) in einem zylindrischen Anschlussteil (37) des Klappentellers (18) angeordnet ist.
Stellanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kugelsegment (34), der innere Hebel (16) und das zweite Kugelsegment (35) separate Bauteile sind, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt sind.
Stellanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kugelsegment (34), der innere Hebel (16) und das zweite Kugelsegment (35) als einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Stellanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Anschlussteil (37) und der Klappenteller (18) einstückig ausgebildet sind.
Stellanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (15) und die Verbindungseinrichtung (26) als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Stellanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (15) und die Verbindungseinrichtung (26) separate Bauteile sind, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt sind.