EP2676021A1 - Betätigungseinrichtung für einen abgasturbolader - Google Patents

Betätigungseinrichtung für einen abgasturbolader

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Publication number
EP2676021A1
EP2676021A1 EP12707699.0A EP12707699A EP2676021A1 EP 2676021 A1 EP2676021 A1 EP 2676021A1 EP 12707699 A EP12707699 A EP 12707699A EP 2676021 A1 EP2676021 A1 EP 2676021A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuating
intermediate element
actuating device
valve
valve element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12707699.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc LANGOHR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Charging Systems International GmbH
Original Assignee
IHI Charging Systems International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Charging Systems International GmbH filed Critical IHI Charging Systems International GmbH
Publication of EP2676021A1 publication Critical patent/EP2676021A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for an exhaust gas turbocharger
  • DE 699 28 331 T2 discloses a turbocharger comprising a compressor wheel mounted within a compressor housing.
  • the compressor housing has a compressed air outlet. It is a control valve for regulating the pressure of the
  • Compressor housing outlet provided air supplied. Further, a pressure operated actuator is provided which is mounted on the turbocharger to the
  • the actuator comprises a housing defining a pressure chamber and an inlet for supplying pressure to the chamber.
  • the housing comprises a connecting tube extending from the
  • Actuator inlet to the compressor housing extends, wherein the remote from the housing end of the connecting tube is connected to the compressor outlet to supply pressure to the actuator inlet.
  • the connecting tube is substantially rigid and has a predefined shape and is in the
  • Actuator housing is integrated or attached to the same, so as to prior to attaching the actuator to the turbocharger a component of
  • Actuator housing turbocharger provided fastening means is configured so that the process of attaching the housing to the turbocharger brings the end of the connecting pipe in communication with the compressor outlet.
  • US 2003/0196 435 A1 discloses an actuator for a turbocharger as known, which comprises a bypass valve, a shaft and a lever arm.
  • the bypass valve is connected via the shaft with the lever arm.
  • the actuating device comprises a lever arm extension, which is connected to the lever arm such that the lever arm extension with the lever arm
  • the actuating device comprises an actuating arm having a first end which is rotatable connected to the lever arm extension.
  • the actuating arm has a second end which has a thread and a mounting arm.
  • the mounting arm has a passage opening for the actuating arm, which of the
  • the attachment arm means
  • Such an actuating device for an exhaust gas turbocharger in particular for
  • Actuator is coupled.
  • the valve element is over the
  • the intermediate element having a first end region and a second end region, is in each case at least indirectly coupled to the valve element and to the actuating element.
  • Valve element at least indirectly and on the other hand hingedly connected to the actuating element at least indirectly.
  • hingedly connected to the actuating element at least indirectly.
  • the charge pressure of the exhaust gas turbocharger can be set precisely and defined over a particularly long service life, which results in efficient operation of the exhaust gas turbocharger and thus in efficient operation of the exhaust gas turbocharger
  • Exhaust gas turbocharger associated aggregate in particular one
  • Another advantageous aspect of the actuator according to the invention is that by the articulated coupling of the intermediate element with both the valve element and the actuator (at least indirectly) actuating forces are damped during operation of the actuator, and optionally without additional damping devices and / or damping elements. Furthermore, component and / or assembly tolerances can be compensated by the articulated couplings, which also the improved function of the invention
  • actuator according to the invention is that in addition to the particularly simple mountability also has a particularly simple disassembly, which comes in a repair case of a time-consuming and cost-effective repair and optionally a time-consuming and cost-effective part exchange.
  • the actuator according to the invention can also be advantageously used for any exhaust gas turbocharger to at least partially release the channel completely and in contrast to block at least partially.
  • the channel is a bypass channel.
  • exhaust gas from in the flow direction of the exhaust gas through a bypass channel is a bypass channel.
  • Turbine housing of the exhaust gas turbocharger upstream of a at least partially received in the turbine housing and rotatable about an axis of rotation
  • the boost pressure of the exhaust gas turbocharger can be controlled or regulated.
  • the valve element which is also referred to as wastegate, preferably has a position in which the channel is at least substantially blocked fluidically, so that the medium, in particular the exhaust gas, can at least substantially not flow through the channel. In the at least one further position, the valve element releases the channel at least partially fluidly, so that the medium, in particular the exhaust gas, can flow through the channel.
  • a flow cross-section of the channel is variably adjustable by means of the valve element.
  • the actuating element is designed for example as a rod or the like rod element and for moving the valve element at least substantially
  • the actuating device comprises, for example, an actuator, for example a pressure cell, which is coupled to the actuating element and by means of which the actuating element is movable.
  • the actuating device according to the invention has a particularly simple and therefore time-consuming and cost-effective installation, which keeps the total cost of the actuator according to the invention low.
  • the plug-in receptacle is particularly advantageous form.
  • the plug-in receptacle is formed by the actuating element, wherein the intermediate element is at least partially received in the plug-in receptacle and plugged into it.
  • the plug-in receptacle allows time-consuming and cost-effective insertion of, for example, the actuating element from at least one side.
  • the plug-in receptacle is at least substantially U- or C-shaped and comprises the plug receptacle delimiting, and opposing, in particular mutual overlapping, arranged leg, which are interconnected via a leg common to the legs, said base web the plug receptacle equally limited.
  • a base common to the leg is provided, via which the legs are connected to each other.
  • valve element and the intermediate element via a connector at least indirectly coupled together.
  • the valve element and the intermediate element can be connected to each other at least indirectly, particularly time and cost, which keeps the cost of the actuator according to the invention low.
  • Plug receptacle of the connector is formed, in which the valve element is inserted at least partially at least indirectly. It comes to the already
  • Described intermediate element can be arranged analogously to the plug-in receptacle of the plug connection between the intermediate element and the valve element.
  • the plug-in receptacle of the plug connection between the valve element and the intermediate element is at least substantially U-shaped or C-shaped and two may include the socket limiting leg, which are opposite to each other, in particular at least substantially in mutual
  • Overlapping can be arranged.
  • the legs are connected to only one, the legs common base web, wherein the
  • the valve element can be plugged into the plug-in receptacle in a plurality of plug-in directions, so that the at least indirect connection or coupling of the valve element to the intermediate element can be made particularly time-consuming and cost-effective.
  • the base web which connects the legs of the plug receptacle of the plug connection between the actuating element and the intermediate element
  • the base web which connects the legs of the plug receptacle of the plug connection between the valve element and the intermediate element with each other.
  • only a base web is provided which connects both the legs of the plug-in receptacle of the plug connection between the intermediate element and the actuating element and the legs of the plug-in receptacle of the plug connection between the intermediate element and the valve element.
  • the intermediate element thus has a particularly low space requirement, so that the space requirement of
  • Actuator according to the invention can be kept low. This contributes in particular to the avoidance and / or solution of package problems,
  • a space-critical area such as an engine compartment of a motor vehicle, in particular a passenger car.
  • the further intermediate element is, for example, a lever arm which is non-rotatably connected to a shaft, wherein the shaft is held rotatably about an axis of rotation at least indirectly on a housing, in particular a turbine housing, of the exhaust gas turbocharger.
  • the valve element With the shaft, the valve element is also rotatably connected, so that the valve element via the shaft, the further intermediate element, the intermediate element and the actuating element between the at least two positions is movable.
  • This allows a very compact and space-favorable representation of the actuator, which keeps the space requirement of the entire exhaust gas turbocharger in a small frame.
  • This means that the valve element is indirectly coupled via the further intermediate element with the first intermediate element, wherein
  • Actuating element via a connecting element for example a bolt, pin or the like rod element, at least indirectly coupled together.
  • a connecting element for example a bolt, pin or the like rod element
  • the rod element can penetrate, for example, at least one respective passage opening of the intermediate element and the actuating element and / or the intermediate element and the valve element and thus the intermediate element with the
  • the rod element may represent a bearing axis and / or bearing shaft, by means of which the articulated, i. is shown about the corresponding axis of rotation rotatable coupling of the intermediate element with the actuating element and / or the intermediate element with the valve element.
  • Valve element and / or secured against relative movement to the intermediate element and the actuating element in the axial direction of the bolt, pin or the like rod element are coupled to one another in a particularly simple and cost-effective manner while at the same time realizing a very good function and functional reliability of the actuating device.
  • the valve element can be safely actuated and moved over a long service life and under high loads by means of the actuating device.
  • Actuator is the intermediate element advantageously in two the Verfwinkel Scheme each limiting end positions to form a respective support system of the intermediate element on the actuating element movable.
  • the intermediate element is rotatable relative to the actuating element about the corresponding axis of rotation only in the limited Verfwinkel Anlagen and thus less than 360 °.
  • the Verfwinkel Anlagen is limited on the one hand by the first end position and on the other hand by the second end position, in which the intermediate element is movable relative to the actuating element, in particular rotatable. In the respective end position is between the intermediate element and the
  • Actuator formed a support system in which the intermediate element at least indirectly rests on the actuating element and no longer moves but can only be moved in the direction of the corresponding other end position.
  • At least one damping element may be provided to a
  • the twist angle range of the intermediate element relative to the actuating element is for example 0 ° to 15 °, in particular, a twist angle is 2.5 °.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic side view of an exhaust gas turbocharger with an actuating device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic and perspective exploded view of
  • Fig. 3 in part a schematic side view of
  • Fig. 5 shows a detail of a schematic and enlarged side view of
  • Fig. 6 is a schematic plan view of the actuator according to the
  • Fig. 1 shows an exhaust gas turbocharger 10 for an example designed as a reciprocating engine internal combustion engine.
  • a turbine housing 12 of a turbine 14 of the exhaust gas turbocharger 10 can be seen, wherein the turbine housing 12 can be flowed through by exhaust gas of the internal combustion engine.
  • a not-shown turbine wheel of the turbine 14 is rotatably disposed about a rotational axis, not shown, wherein the exhaust gas is guided to the turbine wheel to apply this and drive.
  • the turbine is rotatably connected to a shaft of the exhaust gas turbocharger 10, not shown in detail, with which a not-shown compressor wheel of a compressor, not shown, of the exhaust gas turbocharger 10 is rotatably connected.
  • Exhaust gas turbocharger 10 is provided.
  • the turbine 14 comprises a bypass device (not shown) with at least one For example, in the turbine housing 12 integrated not shown
  • bypass channel By means of the bypass channel, exhaust gas can be branched off from upstream in the flow direction of the exhaust gas through the turbine housing 12 upstream of the turbine wheel and directed downstream of the turbine wheel.
  • the exhaust branched off via the bypass duct can not act on the turbine wheel and can not drive it.
  • Bypass device is referred to as wastegate, whereby a so-called bypassing (bypassing) of the turbine wheel is possible.
  • Adjustment of the boost pressure of the exhaust gas turbocharger 10 includes this one
  • the actuating device 16 comprises a valve element 18 with a valve part not visible in FIG. 1, which is arranged at least in regions in the bypass channel and is movable between at least two positions.
  • the bypass channel In one of the positions, the bypass channel is at least substantially fluidly blocked by means of the valve part, so that no exhaust gas can flow through the bypass channel.
  • the bypass channel is at least partially fluidly released, so that exhaust gas can flow through the bypass channel while bypassing the turbine wheel.
  • this is rotatably connected to an adjusting shaft 20 of the valve element 18.
  • the adjusting shaft 20 is rotatable about a first axis of rotation 22 relative to the turbine housing 12 and at least partially and at least indirectly held in this.
  • the valve member is in one
  • a flow cross section of the bypass channel through which exhaust gas can flow can be set variably.
  • the actuating device 16 further comprises an actuating element 28, which is designed here in the form of an actuating rod, which is coupled at its first end 30 with a pressure cell 32, in particular a vacuum box, the actuator 16. At its second end 34 opposite the first end 30, the actuating rod 28 has an actuating part 36, via which it engages with a
  • the actuator 16 is coupled.
  • the actuating part 36 is for example connected to the actuating rod 28 such that the actuating part 36 has an internal thread, wherein the actuating rod 28 has a corresponding external thread.
  • the actuating part 36 and the actuating rod 28 are screwed together via the internal thread and the external thread and thus connected. It would also be another way of connecting the operating part 36 with the
  • Actuating rod 28 conceivable, for example, a secure connector, wherein the actuating rod 28 is inserted into the actuating part 38 or the actuating member 38 is received in the actuating rod 28 and a between the
  • Operating part 38 and the actuating rod 28 formed connection point is secured by a corresponding securing element.
  • a corresponding securing element serve in the simplest case, a locking pin with corresponding retaining rings.
  • the clevis 38 is rotatably coupled to a first end portion 40 of the clevis 38 about a second axis of rotation 42 relative to the actuating rod 28.
  • a first end region 40 opposite the second end portion 44 of the clevis 38 is rotatably coupled to the valve member 18 about a third axis of rotation 46 relative to the lever member 26 and thus to the valve member 18.
  • the second axis of rotation 42 and the third extend
  • Pivot axis 46 at least substantially perpendicular to each other.
  • the actuator 16 has a particularly simple and thus time and cost assembly and a very good function and functional performance on security, as by these two-sided, in the first end 40th and in the second end portion 44, articulated coupling of the clevis 38 with the actuating rod 28 and the valve element 18 corresponding degrees of freedom are created, which benefits the assembly and the function of the actuator 16.
  • the clevis 38 thus constitutes an intermediate element, via which the valve element 18 can be actuated by the pressure cell 32 in a friction-resistant and therefore wear-resistant manner via the actuating rod 28.
  • the actuating rod 28 of the pressure cell 32 is at least substantially translationally movable, which is indicated by a direction arrow 48.
  • Valve element 18 is connected in the second end portion 44 via a plug connection.
  • clevis 38 is in the second end portion 44 a
  • Plug receptacle 50 is formed, which is at least substantially C-shaped and comprises two legs arranged in mutual overlap, a first leg 52 and a second leg 54, which are interconnected by a common web 56.
  • the web 56 also delimits the plug-in receptacle 50.
  • the first leg 52 has a first passage opening 58, which is formed in alignment with a second passage opening 60 of the second leg 54.
  • the lever element 26 is partially inserted into the plug receptacle 50.
  • the lever element 26 also has two limbs extending at least substantially parallel to each other, a third limb 62 and a fourth limb 64, which are connected to one another via a wall 66 extending at least substantially vertically along the third limb 62 and the fourth limb 64.
  • the lever element 26 at least substantially a Z-shape.
  • the third leg 62 has a third passage opening 69, which of the
  • Adjusting shaft 20 is penetrated, and via which the lever member 26 is rotatably connected to the adjusting shaft 20.
  • the fourth leg 64 has a fourth passage opening 68 corresponding to the first passage opening 58 and the second passage opening 60. If the lever element 26 is inserted with its fourth leg 64 into the plug-in receptacle 50, the first passage opening 58, the second passage opening 60 and the fourth passage opening 68 are arranged at least substantially flush with one another. In this state, a first connection element 70, in this embodiment in the form of a connecting bolt, is inserted in regions through the first passage opening 58, the second passage opening 60 and the fourth passage opening 68.
  • the first connecting bolt 70 has at one end a first collar 72, which comes with the first leg 52 of the clevis 38 in support system, so that the bolt 70th is positioned accordingly. To prevent the first connecting bolt 70, for example, during the operation of the actuator 16
  • Circlip 74 against unwanted movement in the axial direction
  • a further plug-in receptacle 50 ' is formed, which is at least substantially C-shaped and the further plug-in receptacle 50' delimiting legs, another first leg 52 'and another second
  • the actuating part 36 For connecting or coupling the actuating rod 28 with the clevis 38, the actuating part 36, which is connected to the actuating rod 28, inserted at least partially into the further plug-in receptacle 50 '. Also, the actuating member 36 has a further fourth passage opening 68 ', which in the inserted state of the operating part 36 in the further plug-in receptacle 50' at least substantially aligned with the further first passage opening 58 'and the other second
  • Passage opening 60 ' is arranged. In this state becomes a second
  • Connecting element 70 ' also in the form of a connecting pin, through the further first passage opening 58', the further second passage opening 60 'and the further third passage opening 68' inserted therethrough.
  • the second connecting pin 70 ' has a second collar 72', which comes after appropriate insertion in support system with the other second leg 54 'of the clevis 38. It is a second one
  • Securing element 74 ' in the form of a securing ring provided.
  • the second connecting pin 70 ' By means of the second locking ring 74 'and the second collar 72' is the second connecting pin 70 'against undesirable relative movement to the clevis 38 and the Actuating member 36 secured in the axial direction of the second connecting pin 70 ', wherein the axial direction is indicated by a directional arrow 76'.
  • the first connecting pin 70 has a with the second axis of rotation 42 and the second connecting pin 70 'of a coaxial with the third axis of rotation 46 axis.
  • the clevis 38 and the actuating part 36 are relative to each other in one
  • Rotation angle range rotatable, which has at least an amount of 2.5 ° substantially.
  • the clevis 38 and the actuating part 36 have a positioning, which is designed in the form of a support layer. That is, first end surfaces 78 of the further first leg 52 'and the further second leg 54' are adjacent to the second
  • Valve element 18 allows compensation of component and assembly-related tolerances and a damping of actuation forces, and in a cost effective manner.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung (16) für einen Abgasturbolader (10), insbesondere zum Einstellen des Ladedrucks des Abgasturboladers (10), mit einem Ventilelement (18), welches über wenigstens ein Zwischenelement (38) mit einem Betätigungselement (28) der Betätigungseinrichtung (16) gekoppelt ist, und welches über das Betätigungselement (28) zwischen einer ersten, einen von einem Medium, insbesondere Gas, durchströmbaren Kanal des Abgasturboladers (10) zumindest teilweise fluidisch freigebenden Stellung und zumindest einer weiteren, den Kanal demgegenüber zumindest teilweise fluidisch versperrenden Stellung verstellbar ist, wobei das Zwischenelement (38), aufweisend einen ersten Endbereich (40) und einen zweiten Endbereich (44), jeweils zumindest mittelbar mit dem Ventilelement (18) und mit dem Betätigungselement (28) gekoppelt ist, wobei das Zwischenelement (38) an seinem zweiten Endbereich (44) um eine dritte Drehachse (46) relativ zu dem Ventilelement (18) drehbar zumindest mittelbar mit diesem und an seinem ersten Endbereich (40) um eine, zumindest im Wesentlichen schräg, insbesondere senkrecht, zur dritten Drehachse (46) verlaufenden zweiten Drehachse (42) relativ zu dem Betätigungselement (28) drehbar zumindest mittelbar mit diesem gekoppelt ist.

Description

Betätigungseinrichtung für einen Abgasturbolader
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für einen Abgasturbolader,
insbesondere zum Einstellen des Ladedrucks des Abgasturboladers, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Die DE 699 28 331 T2 offenbart einen Turbolader, der ein Verdichterrad umfasst, welches innerhalb eines Verdichtergehäuses angebracht ist. Das Verdichtergehäuse hat einen Druckluftauslass. Es ist ein Regelventil zum Regeln des Drucks der vom
Verdichtergehäuseauslass zugeführten Luft vorgesehen. Ferner ist eine druckbetätigte Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die am Turbolader angebracht ist, um das
Regelventil zu betätigen. Die Betätigungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, das eine Druckkammer und einen Einlass zum Zuführen von Druck zu der Kammer definiert.
Ferner umfasst das Gehäuse ein Verbindungsrohr, das sich vom
Betätigungsvorrichtungseinlass zum Verdichtergehäuse erstreckt, wobei das von dem Gehäuse entfernte Ende des Verbindungsrohrs mit dem Verdichterauslass verbunden wird, um dem Betätigungsvorrichtungseinlass Druck zuzuführen. Das Verbindungsrohr ist wesentlich starr und hat eine vorher definierte Form und ist in dem
Betatigungsvorrichtungsgehäuse integriert oder wird an dem selben befestigt, um so vor dem Anbringen der Betätigungsvorrichtung am Turbolader ein Bauteil der
Betätigungsvorrichtung zu bilden, wobei ein zum Anbringen des
Betätigungsvorrichtungsgehäuses am Turbolader bereitgestelltes Befestigungsmittel so konfiguriert wird, dass der Vorgang des Anbringens des Gehäuses am Turbolader das Ende des Verbindungsrohrs in Verbindung mit den Verdichterauslass bringt.
Der US 2003/0196 435 A1 ist eine Betätigungseinrichtung für einen Turbolader als bekannt zu entnehmen, welche ein Umgehungsventil, eine Welle sowie einen Hebelarm umfasst. Das Umgehungsventil ist dabei über die Welle mit dem Hebelarm verbunden. Die Betätigungseinrichtung umfasst eine Hebelarmerweiterung, welche derart mit dem Hebelarm verbunden ist, dass die Hebelarmerweiterung mit dem Hebelarm
korrespondierend zur Bewegung des Umgehungsventils rotiert. Ferner umfasst die Betätigungseinrichtung einen Betätigungsarm mit einem ersten Ende, welches drehbar mit der Hebelarmerweiterung verbunden ist. Der Betätigungsarm weist ein zweites Ende auf, welches ein Gewinde sowie einen Befestigungsarm aufweist. Der Befestigungsarm weist eine Durchgangsöffnung für den Betätigungsarm auf, welche von dem
Betätigungsarm durchdrungen ist. Ferner weist der Befestigungsarm Mittel zur
Befestigung an dem Turboladergehäuse auf. Die bekannten Betätigungseinrichtungen weisen eine verbesserungswürdige Betätig barkeit des Ventilelements auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinrichtung für einen Abgasturbolader, insbesondere zum Einstellen des Ladedrucks des Abgasturboladers, bereitzustellen, welche eine verbesserte Betätigbarkeit des Ventilelements ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung für einen Abgasturbolader, insbesondere zum Einstellen des Ladedrucks des Abgasturboladers, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Eine solche Betätigungseinrichtung für einen Abgasturbolader, insbesondere zum
Einstellen des Ladedrucks des Abgasturboladers, umfasst ein Ventilelement, welches über wenigstes ein Zwischenelement mit einem Betätigungselement der
Betätigungseinrichtung gekoppelt ist. Das Ventilelement ist dabei über das
Betätigungselement zwischen einer ersten, einen von einem Medium, insbesondere Gas und insbesondere Abgas, durchströmbaren Kanal des Abgasturboladers zumindest teilweise fluidisch freigebenden Stellung und zumindest einer weiteren, den Kanal demgegenüber zumindest teilweise fluidisch versperrenden Stellung verstellbar. Das Zwischenelement, aufweisend einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich, ist jeweils zumindest mittelbar mit dem Ventilelement und mit dem Betätigungselement gekoppelt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Zwischenelement an seinem zweiten
Endbereich um eine dritte Drehachse relativ zu dem Ventilelement drehbar zumindest mittelbar mit diesem und an seinem ersten Endbereich um eine, zumindest im
Wesentlichen schräg, insbesondere senkrecht, zur dritten Drehachse verlaufenden zweiten Drehachse relativ zu dem Betätigungselement drehbar zumindest mittelbar mit diesem gekoppelt ist. Somit ist das Zwischenelement einerseits gelenkig mit dem
Ventilelement zumindest mittelbar und andererseits gelenkig mit dem Betätigungselement zumindest mittelbar verbunden. Durch diese jeweilige gelenkige Verbindung sind entsprechende Freiheitsgrade zum relativen Bewegen des Zwischenelements zu dem Ventilelement und dem Betätigungselement geschaffen, welche zum einen einer verbesserten Betätigung des Ventilelements und damit zu einer verbesserten Funktion der Betätigungseinrichtung führen. Zum anderen ermöglicht die Schaffung der
Freiheitsgrade durch die gelenkigen Verbindungen eine besonders einfache, zeit- und damit kostengünstige Montage der Betätigungseinrichtung, wodurch die Gesamtkosten des Abgasturboladers gering gehalten werden können.
Die Bewegbarkeit des Zwischenelements sowohl relativ zu dem Ventilelement um die dritte Drehachse als auch relativ zu dem Betätigungselement um die, schräg,
insbesondere senkrecht, zur dritten Drehachse verlaufenden zweiten Drehachse führt ferner zu einer besonders geringen Reibung beim Betrieb der Betätigungseinrichtung, woraus ein besonders geringer Verschleiß der Betätigungseinrichtung resultiert. Dies geht einher mit einer verbesserten Funktionserfüllung der erfindungsgemäßen
Betätigungseinrichtung und das auch über eine hohe Lebensdauer des Abgasturboladers hinweg. So kann beispielsweise mittels der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung der Ladedruck des Abgasturboladers auch über eine besonders hohe Lebensdauer dieses hinweg präzise und definiert eingestellt werden, was mit einem effizienten Betrieb des Abgasturboladers und damit mit einem effizienten Betrieb eines dem
Abgasturboladers zugeordneten Aggregats, insbesondere einer
Verbrennungskraftmaschine, einhergeht. Dadurch kann der Energieverbrauch zum Betreiben des Aggregats gering gehalten werden, woraus ein geringer
Kraftstoffverbrauch sowie geringe C02-Emissionen resultieren.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ist, dass durch die gelenkige Kopplung des Zwischenelements sowohl mit dem Ventilelement als auch mit dem Betätigungselement (zumindest mittelbar) Betätigungskräfte beim Betrieb der Betätigungseinrichtung gedämpft werden, und das gegebenenfalls ohne zusätzliche Dämpfungseinrichtungen und/oder Dämpfungselemente. Ferner können durch die gelenkigen Kopplungen bauteil- und/oder montagebedingte Toleranzen kompensiert werden, was ebenso der verbesserten Funktion der erfindungsgemäßen
Betätigungseinrichtung zugute kommt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ist, dass sie neben der besonders einfachen Montierbarkeit auch eine besonders einfache Demontierbarkeit aufweist, was in einem Reparaturfall einer zeit- und kostengünstigen Reparatur und gegebenenfalls einem zeit- und kostengünstigen Teileaustausch zugute kommt. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung kann ferner vorteilhafterweise für jedweden Abgasturbolader eingesetzt werden, um den Kanal zumindest teilweise völlig freizugeben und demgegenüber zumindest teilweise zu versperren.
Bei dem Kanal handelt es sich beispielsweise um einen Umgehungskanal. Durch diesen Umgehungskanal kann Abgas von in Strömungsrichtung des Abgases durch ein
Turbinengehäuse des Abgasturboladers stromauf eines in dem Turbinengehäuse zumindest bereichsweise aufgenommenen und um eine Drehachse drehbaren
Turbinenrads abgezweigt und unter Umgehung des Turbinenrads stromab desselbigen geführt werden. Somit wird das Turbinenrad nicht von den Umgehungskanal
durchströmenden Abgas beaufschlagt und nicht von diesem angetrieben. So kann der Ladedruck des Abgasturboladers gesteuert oder geregelt eingestellt werden.
Bevorzugt weist das Ventilelement, welches auch als Wastegate bezeichnet wird, eine Stellung auf, in welcher der Kanal fluidisch zumindest im Wesentlichen versperrt wird, sodass das Medium, insbesondere das Abgas, den Kanal zumindest im Wesentlichen nicht durchströmen kann. In der zumindest einen weiteren Stellung gibt das Ventilelement den Kanal zumindest teilweise fluidisch frei, sodass das Medium, insbesondere das Abgas, den Kanal durchströmen kann. Mit anderen Worten ist mittels des Ventilelements ein Strömungsquerschnitt des Kanals variabel einstellbar.
Das Betätigungselement ist beispielsweise als Stange oder dergleichen Stabelement ausgebildet und zum Bewegen des Ventilelements zumindest im Wesentlichen
translatorisch bewegbar. Dazu umfasst die Betätigungseinrichtung beispielsweise ein Stellglied, beispielweise eine Druckdose, welches mit dem Betätigungselement gekoppelt ist und mittels welchem das Betätigungselement bewegbar ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das
Zwischenelement und das Betätigungselement über eine Steckverbindung miteinander gekoppelt. Dadurch weist die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung eine besonders einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage auf, was die Gesamtkosten der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung gering hält.
Vorteilhafterweise ist durch das Zwischenelement eine Steckaufnahme der
Steckverbindung gebildet, in welche das Betätigungselement zumindest bereichsweise eingesteckt ist. Dies hält die Kosten der Betätigungseinrichtung gering, da insbesondere das Zwischenelement besonders einfach und damit kostengünstig zu bearbeiten und somit die Steckaufnahme besonders vorteilhaft auszubilden ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Steckaufnahme durch das Betätigungselement gebildet ist, wobei das Zwischenelement zumindest bereichsweise in der Steckaufnahme aufgenommen und in diese eingesteckt ist.
In jeglicher Hinsicht ermöglicht die Steckaufnahme eine zeit- und kostengünstiges Einstecken beispielsweise des Betätigungselements von wenigstens einer Seite her. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steckaufnahme zumindest im Wesentlichen U- oder C-förmig ausgebildet und umfasst die Steckaufnahme begrenzende, und einander gegenüberliegend, insbesondere gegenseitige überdeckend, angeordnete Schenkel, welche über einen den Schenkeln gemeinsamen Grundsteg miteinander verbunden sind, wobei dieser Grundsteg die Steckaufnahme ebenso begrenzt. Bevorzugt ist lediglich ein den Schenkel gemeinsamer Grundsteg vorgesehen, über welchen die Schenkel miteinander verbunden sind. Dies birgt den Vorteil, dass dadurch beispielsweise das Betätigungselement in einer Vielzahl von Steckrichtungen in die Steckaufnahme eingesteckt werden und somit besonders einfach gelenkig mit dem Zwischenelement verbunden werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das
Zwischenelement und das Ventilelement über eine Steckverbindung zumindest mittelbar miteinander gekoppelt. So können das Ventilelement und das Zwischenelement zumindest mittelbar besonders zeit- und kostengünstig miteinander verbunden werden, was die Kosten der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung gering hält.
Bei der Steckverbindung des Ventilelements mit dem Zwischenelement kann
vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass durch das Zwischenelement eine
Steckaufnahme der Steckverbindung gebildet ist, in welche das Ventilelement zumindest bereichsweise zumindest mittelbar eingesteckt ist. Dabei kommt der bereits zur
Steckverbindung des Zwischenelements mit dem Betätigungselement geschilderte Vorteil zum tragen, wonach das Zwischenelement besonders einfach und damit zeit- und kostengünstig zu bearbeiten und somit die Steckaufnahme vorteilhaft auszubilden ist.
Das zur Steckaufnahme der Steckverbindung des Betätigungselements mit dem
Zwischenelement Geschilderte kann analog auf die Steckaufnahme der Steckverbindung zwischen dem Zwischenelement und dem Ventilelement angeordnet werden. Dies bedeutet, dass die Steckaufnahme der Steckverbindung zwischen dem Ventilelement und dem Zwischenelement zumindest im Wesentlichen U- oder C-förmig ausgebildet sein und zwei die Steckaufnahme begrenzende Schenkel umfassen kann, welche einander gegenüberliegen, insbesondere zumindest im Wesentlichen in gegenseitiger
Überdeckung, angeordnet sein können. Dabei sind die Schenkel mit insbesondere lediglich einem, den Schenkeln gemeinsamen Grundsteg verbunden, wobei der
Grundsteg die Steckaufnahme ebenso begrenzt. Dadurch kann beispielsweise das Ventilelement in einer Vielzahl von Steckrichtungen in die Steckaufnahme eingesteckt werden, sodass die zumindest mittelbare Verbindung bzw. Kopplung des Ventilelements mit dem Zwischenelement besonders zeit- und kostengünstig ausgebildet werden kann.
Bevorzugt ist der Grundsteg, der die Schenkel der Steckaufnahme der Steckverbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Zwischenelement verbindet, auch der Grundsteg, der die Schenkel der Steckaufnahme der Steckverbindung zwischen dem Ventilelement und dem Zwischenelement miteinander verbindet. Mit anderen Worten ist lediglich ein Grundsteg vorgesehen, welcher sowohl die Schenkel der Steckaufnahme der Steckverbindung zwischen dem Zwischenelement und dem Betätigungselement als auch die Schenkel der Steckaufnahme der Steckverbindung zwischen dem Zwischenelement und dem Ventilelement miteinander verbindet. Das Zwischenelement weist dadurch einen besonders geringen Bauraumbedarf auf, sodass der Bauraumbedarf der
erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung gering gehalten werden kann. Dies trägt insbesondere zur Vermeidung und/oder Lösung von Package-Problemen bei,
insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind das Zwischenelement und das
Ventilelement über wenigstens ein weiteres, einerseits mit dem Zwischenelement und andererseits mit dem Ventilelement gekoppeltes Zwischenelement miteinander gekoppelt. Bei dem weiteren Zwischenelement handelt es sich beispielsweise um einen Hebelarm, welcher mit einer Welle drehfest verbunden ist, wobei die Welle um eine Drehachse drehbar zumindest mittelbar an einem Gehäuse, insbesondere einem Turbinengehäuse, des Abgasturboladers gehalten ist. Mit der Welle ist ebenso das Ventilelement drehbar verbunden, sodass das Ventilelement über die Welle, das weitere Zwischenelement, das Zwischenelement und das Betätigungselement zwischen den zumindest zwei Stellungen bewegbar ist. Dies ermöglicht eine sehr kompakte und bauraumgünstige Darstellung der Betätigungseinrichtung, was den Bauraumbedarf des gesamten Abgasturboladers in einem geringen Rahmen hält. Dies bedeutet, dass das Ventilelement mittelbar über das weitere Zwischenelement mit dem ersten Zwischenelement gelenkig gekoppelt ist, wobei also das bisher und im Folgenden in Bezug auf das Ventilelement Geschilderte analog auf das weitere Zwischenelement übertragbar und anwendbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das
Zwischenelement und das Ventilelement und/oder das Zwischenelement und das
Betätigungselement über ein Verbindungselement, beispielsweise ein Bolzen, Stift oder dergleichen Stabelement, zumindest mittelbar miteinander gekoppelt. Dadurch ist eine besonders einfache und dadurch kostengünstige Montage sowie eine geringe Teileanzahl der Betätigungseinrichtung realisiert bei gleichzeitiger Verbesserung ihrer Funktion.
Das Stabelement kann dabei beispielsweise zumindest eine jeweilige Durchtrittsöffnung des Zwischenelements und des Betätigungselements und/oder des Zwischenelements und des Ventilelements durchdringen und somit das Zwischenelement mit dem
Betätigungselement und/oder das Zwischenelement mit dem Ventilelement verbinden. Das Stabelement kann dabei eine Lagerungsachse und/oder Lagerungswelle darstellen, mittels welcher die gelenkige, d.h. um die entsprechende Drehachse drehbare Kopplung des Zwischenelements mit dem Betätigungselement und/oder des Zwischenelements mit dem Ventilelement dargestellt ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das
Verbindungselement mittels wenigstens eines Sicherungselements, insbesondere eines Sicherungsrings, gegen eine Relativbewegung zu dem Zwischenelement und dem
Ventilelement und/oder gegen eine Relativbewegung zu dem Zwischenelement und dem Betätigungselement in axialer Richtung des Bolzens, Stifts oder dergleichen Stabelement gesichert. Dadurch sind das Ventilelement und das Zwischenelement und/oder das Ventilelement und das Betätigungselement auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise miteinander gekoppelt bei gleichzeitiger Realisierung einer sehr guten Funktion und Funktionserfüllungssicherheit der Betätigungseinrichtung. Somit kann das Ventilelement auch über eine hohe Lebensdauer hinweg und bei hohen Belastungen sicher mittels der Betätigungseinrichtung betätigt und bewegt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das
Zwischenelement einstückig ausgebildet. Dies hält die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung gering.
Zum Begrenzen eines Verdrehwinkelbereichs des Zwischenelements relativ zum
Betätigungselement ist das Zwischenelement vorteilhafterweise in zwei den Verdrehwinkelbereich jeweils begrenzende Endstellungen unter Ausbildung einer jeweiligen Stützanlage des Zwischenelements an dem Betätigungselement bewegbar. Mit anderen Worten ist das Zwischenelement relativ zu dem Betätigungselement um die entsprechende Drehachse lediglich in dem begrenzten Verdrehwinkelbereich und somit um weniger als 360° drehbar. Der Verdrehwinkelbereich ist dabei einerseits von der ersten Endstellung und andererseits von der zweiten Endstellung begrenzt, in welche das Zwischenelement relativ zu dem Betätigungselement bewegbar, insbesondere drehbar, ist. In der jeweiligen Endstellung ist zwischen dem Zwischenelement und dem
Betätigungselement eine Stützanlage ausgebildet, in welcher das Zwischenelement zumindest mittelbar an dem Betätigungselement anliegt und nicht mehr weiter bewegt sondern lediglich in Richtung der entsprechend anderen Endstellung bewegt werden kann. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Begrenzung des
Verdrehwinkelbereichs dargestellt, was auch zu einer geringen Teileanzahl und zu geringen Kosten der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung führt.
Dabei kann zumindest ein Dämpfungselement vorgesehen sein, um eine
Anschlagsdämpfung zu bewirken, wenn das Zwischenelement in zumindest eine der Endstellungen bewegt wird. Der Verdrehwinkelbereich des Zwischenelements relativ zu dem Betätigungselement beträgt dabei beispielsweise 0° bis 15°, insbesondere liegt ein Verdrehwinkel bei 2,5°. So kann sich das Zwischenelement zur Realisierung der geschilderten und verbesserten Funktion der Betätigungseinrichtung und der
verbesserten Betätigung des Ventilelements weit genug, jedoch nicht unerwünscht weit relativ zu dem Betätigungselement bewegen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie 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. Dabei zeigen:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht eines Abgasturboladers mit einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung, Fig. 2 eine schematische und perspektivische Explosionsansicht der
Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der
Betätigungseinrichtung gemäß den Figuren 1 und 2,
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der
Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 3, wobei ein Gabelkopf relativ zur Betätigungsstange in eine erste von zwei Endstellungen eines Verdrehwinkelbereichs bewegt ist,
Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische und vergrößerte Seitenansicht der
Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 4 und
Fig. 6 eine schematische Draufsicht der Betätigungseinrichtung gemäß den
Figuren 1 bis 5.
Die Fig. 1 zeigt einen Abgasturbolader 10 für eine beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine. In der Fig. 1 ist ein Turbinengehäuse 12 einer Turbine 14 des Abgasturboladers 10 zu erkennen, wobei das Turbinengehäuse 12 von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. In dem Turbinengehäuse 12 ist ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad der Turbine 14 um eine nicht näher dargestellte Drehachse drehbar angeordnet, wobei das Abgas zu dem Turbinenrad geführt wird, um dieses zu beaufschlagen und anzutreiben. Das Turbinenrad ist mit einer nicht näher dargestellten Welle des Abgasturboladers 10 drehfest verbunden, mit welcher auch ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad eines nicht näher dargestellten Verdichters des Abgasturboladers 10 drehfest verbunden ist. Durch Beaufschlagen und Antreiben des Turbinenrads durch das Abgas kann auch das Verdichterrad angetrieben und somit um die Drehachse gedreht werden. Mittels des Verdichterrads ist dabei der
Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft verdichtbar. Durch die Verdichtung der Luft wird diese auf einen so genannten Ladedruck verdichtet, welche von dem
Abgasturbolader 10 bereitgestellt wird.
Damit der Ladedruck des Abgasturboladers 10 nicht einen Schwellenwert überschreitet und um somit den Ladedruck einzustellen, insbesondere zu begrenzen, umfasst die Turbine 14 eine nicht näher dargestellte Umgehungseinrichtung mit zumindest einem beispielsweise in das Turbinengehäuse 12 integrierten nicht näher dargestellten
Umgehungskanal. Mittels des Umgehungskanals kann Abgas von in Strömungsrichtung des Abgases durch das Turbinengehäuse 12 stromauf des Turbinenrads abgezweigt und stromab des Turbinenrads geleitet werden. Das über den Umgehungskanal abgezweigte Abgas kann das Turbinenrad nicht beaufschlagen und nicht antreiben. Diese
Umgehungseinrichtung wird als Wastegate bezeichnet, wodurch ein so genanntes Bypassieren (Umgehen) des Turbinenrads möglich ist.
Diese Umgehung des Turbinenrads durch das Abgas über den Umgehungskanal ist jedoch nur in einigen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine erwünscht. Zur bedarfsgerechten Umgehung des Turbinenrads und damit zur bedarfsgerechten
Einstellung des Ladedrucks des Abgasturboladers 10 umfasst dieser eine
Betätigungseinrichtung 16. Die Betätigungseinrichtung 16 umfasst ein Ventilelement 18 mit einem in der Fig. 1 nicht erkennbaren Ventilteil, das zumindest bereichsweise in dem Umgehungskanal angeordnet und zwischen zumindest zwei Stellungen bewegbar ist. In einer der Stellungen ist der Umgehungskanal mittels des Ventilteils fluidisch zumindest im Wesentlichen versperrt, sodass kein Abgas den Umgehungskanal durchströmen kann. In der zumindest einen weiteren der Stellungen ist der Umgehungskanal demgegenüber zumindest teilweise fluidisch freigegeben, sodass Abgas den Umgehungskanal unter Umgehung des Turbinenrads durchströmen kann.
Zum Betätigen und Bewegen des Ventilteils ist dieses mit einer Verstellwelle 20 des Ventilelements 18 drehfest verbunden. Die Verstellwelle 20 ist dabei um eine erste Drehachse 22 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar und zumindest bereichsweise und zumindest mittelbar in diesem gehalten. Ein Drehen der Verstellwelle 20 um die erste Drehachse 22, was beispielsweise durch einen Richtungspfeil 24 angedeutet ist, bewirkt ein Drehen des Ventilteils um die erste Drehachse 22 und damit ein Verstellen dieses zwischen den zumindest zwei Stellungen. Bevorzugt ist das Ventilteil in einem
Verstellbereich zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Stellungen verstellbar, insbesondere bewegbar, wobei das Ventilteil bevorzugt zumindest im Wesentlichen kontinuierlich oder stufenweise zwischen den unterschiedlichen Stellungen verstellbar ist. So kann ein von abgezweigtem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt des Umgehungskanals variabel eingestellt werden.
Zum Verstellen des Ventilteils ist mit der Verstellwelle 20 des Ventilelements 18 ein Hebelelement 26 des Ventilelements 18 drehfest verbunden. Das Hebelelement 26 ist besonders in den Fig. 2 und 5 erkennbar. Die Betätigungseinrichtung 16 umfasst ferner ein Betätigungselement 28, welches hier in Form einer Betätigungsstange ausgebildet ist, welche an ihrem ersten Ende 30 mit einer Druckdose 32, insbesondere einer Unterdruckdose, der Betätigungseinrichtung 16 gekoppelt ist. An ihrem dem ersten Ende 30 gegenüberliegenden zweiten Ende 34 weist die Betätigungsstange 28 ein Betätigungsteil 36 auf, über welches sie mit einem
Zwischenelement 38, welches hier in Form eines Gabelkopfes ausgebildet ist, der Betätigungseinrichtung 16 gekoppelt ist. Das Betätigungsteil 36 ist beispielsweise derart mit der Betätigungsstange 28 verbunden, dass das Betätigungsteil 36 ein Innengewinde aufweist, wobei die Betätigungsstange 28 ein dazu korrespondierendes Außengewinde aufweist. Dabei sind das Betätigungsteil 36 und die Betätigungsstange 28 über das Innengewinde und das Außengewinde miteinander verschraubt und somit verbunden. Es wäre auch eine andere Art der Verbindung des Betätigungsteils 36 mit der
Betätigungsstange 28 denkbar, beispielsweise eine gesicherte Steckverbindung, wobei die Betätigungsstange 28 in das Betätigungsteil 38 gesteckt wird oder das Betätigungsteil 38 in der Betätigungsstange 28 aufgenommen wird und eine zwischen dem
Betätigungsteil 38 und der Betätigungsstange 28 ausgebildete Verbindungsstelle über ein entsprechendes Sicherungselement gesichert ist. Hierzu kann im einfachsten Fall ein Steckbolzen mit entsprechenden Sicherungsringen dienen.
Der Gabelkopf 38 ist in einem ersten Endbereich 40 des Gabelkopfs 38 um eine zweite Drehachse 42 relativ zu der Betätigungsstange 28 drehbar mit dieser gekoppelt. In einem dem ersten Endbereich 40 gegenüberliegenden zweiten Endbereich 44 ist der Gabelkopf 38 um eine dritte Drehachse 46 relativ zu dem Hebelelement 26 und damit zu dem Ventilelement 18 drehbar mit dem Ventilelement 18 gekoppelt. Wie insbesondere den Fig. 2 bis 5 zu entnehmen ist, verlaufen die zweite Drehachse 42 und die dritte
Drehachse 46 zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander.
Durch diese gelenkige Kopplung des Gabelkopfs 38 einerseits mit der Betätigungsstange 28 und andererseits mit dem Ventilelement 18 weist die Betätigungseinrichtung 16 eine besonders einfache und damit zeit- und kostengünstige Montage sowie eine sehr gute Funktion und Funktionserfüllungssicherheit auf, da durch diese beidseitige, im ersten Endbereich 40 und im zweiten Endbereich 44, gelenkige Kopplung des Gabelkopfs 38 mit der Betätigungsstange 28 und dem Ventilelement 18 entsprechende Freiheitsgrade geschaffen sind, welche der Montage und der Funktion der Betätigungseinrichtung 16 zugute kommen. Der Gabelkopf 38 stellt somit ein Zwischenelement dar, über welches das Ventilelement 18 reibungs- und somit verschleißarm über die Betätigungsstange 28 von der Druckdose 32 betätigt werden kann. Dazu ist die Betätigungsstange 28 von der Druckdose 32 zumindest im Wesentlichen translatorisch bewegbar, was durch einen Richtungspfeil 48 angedeutet ist.
Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind der Gabelkopf 38 und das
Ventilelement 18 in dem zweiten Endbereich 44 über eine Steckverbindung miteinander verbunden. Durch den Gabelkopf 38 ist in dem zweiten Endbereich 44 eine
Steckaufnahme 50 gebildet, welche zumindest im Wesentlichen C-förmig ausgebildet ist und zwei in gegenseitiger Überdeckung angeordnete Schenkel umfasst, einen ersten Schenkel 52 und einen zweiten Schenkel 54, die durch einen gemeinsamen Steg 56 miteinander verbunden sind. Auch der Steg 56 begrenzt die Steckaufnahme 50. Der erste Schenkel 52 weist eine erste Durchtrittsöffnung 58 auf, welche fluchtend zu einer zweiten Durchtrittsöffnung 60 des zweiten Schenkels 54 ausgebildet ist.
Zum Koppeln des Ventilelements 18 mit dem Gabelkopf 38 wird das Hebelelement 26 bereichsweise in die Steckaufnahme 50 eingesteckt. Auch das Hebelelement 26 weist zwei sich zumindest im Wesentlichen parallel zueinander erstreckende Schenkel auf, einen dritten Schenkel 62 und einen vierten Schenkel 64, welche über eine zumindest im Wesentlichen senkrecht entlang dem dritten Schenkel 62 und dem vierten Schenkel 64 verlaufenden Wandung 66 miteinander verbunden sind. Dadurch weist das Hebelelement 26 zumindest im Wesentlichen eine Z-Form auf.
Der dritte Schenkel 62 weist eine dritte Durchtrittsöffnung 69 auf, welche von der
Verstellwelle 20 durchdrungen ist, und über welche das Hebelelement 26 drehfest mit der Verstellwelle 20 verbunden ist.
Der vierte Schenkel 64 weist eine zu der ersten Durchtrittsöffnung 58 und der zweiten Durchtrittsöffnung 60 korrespondierende vierte Durchtrittsöffnung 68 auf. Wird das Hebelelement 26 mit seinem vierten Schenkel 64 in die Steckaufnahme 50 eingesteckt, so sind die erste Durchtrittsöffnung 58, die zweite Durchtrittsöffnung 60 und die vierte Durchtrittsöffnung 68 zumindest im Wesentlichen fluchtend zueinander angeordnet. In diesem Zustand wird ein erstes Verbindungselement 70, in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Verbindungsbolzens, bereichsweise durch die erste Durchtrittsöffnung 58, die zweite Durchtrittsöffnung 60 und die vierte Durchtrittsöffnung 68 hindurch gesteckt. Der erste Verbindungsbolzen 70 weist einenends einen ersten Bund 72 auf, welcher mit dem ersten Schenkel 52 des Gabelkopfs 38 in Stützanlage kommt, sodass der Bolzen 70 entsprechend positioniert ist. Um zu verhindern, dass sich der erste Verbindungsbolzen 70 beispielsweise während des Betriebs der Betätigungseinrichtung 16
unerwünschterweise aus der ersten Durchtrittsöffnung 58, der zweiten Durchtrittsöffnung 60 und der vierten Durchtrittsöffnung 68 hinausbewegt, wird der erste Verbindungsbolzen 70 mittels eines Sicherungselementes 74, welches in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Sicherungsrings ausgebildet ist, gesichert. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der erste Verbindungsbolzen 70 mittels des ersten Bunds 72 und des
Sicherungsrings 74 gegen eine unerwünschte Bewegung in axialer Richtung
(Richtungspfeil 76) des erste Verbindungsbolzen 70 relativ zu dem Hebelelement 26 und dem Gabelkopf 38 gesichert ist.
Zur Kopplung des Gabelkopfs 38 mit der Betätigungsstange 28 ist in dem ersten
Endbereich 40 des Gabelkopfs 38 eine weitere Steckaufnahme 50' gebildet, welche zumindest im wesentlichen C-förmig ausgebildet ist und die weitere Steckaufnahme 50' begrenzende Schenkel, ein weiterer erster Schenkel 52' und ein weiterer zweiter
Schenkel 54', umfasst. Der weitere erste Schenkel 52' und der weitere zweite Schenkel 54' der weiteren Steckaufnahme 50' sind durch einen die weiteren Schenkel 52', 54' miteinander verbindenden Steg 56, der auch die weitere Steckaufnahme 50' begrenzt. Auch der weitere erste Schenkel 52' weist eine weitere erste Durchtrittsöffnung 58' auf, welche fluchtend zu einer weiteren zweiten Durchtrittsöffnung 60' des weiteren zweiten Schenkels 54' ausgebildet ist.
Zum Verbinden bzw. Koppeln der Betätigungsstange 28 mit dem Gabelkopf 38 wird das Betätigungsteil 36, welches mit der Betätigungsstange 28 verbunden ist, zumindest bereichsweise in die weitere Steckaufnahme 50' eingesteckt. Auch das Betätigungsteil 36 weist eine weitere vierte Durchtrittsöffnung 68' auf, welche in eingestecktem Zustand des Betätigungsteils 36 in der weiteren Steckaufnahme 50' zumindest im Wesentlichen fluchtend zu der weiteren ersten Durchtrittsöffnung 58' und der weiteren zweiten
Durchtrittsöffnung 60' angeordnet ist. In diesem Zustand wird ein zweites
Verbindungselement 70', ebenfalls in Form eines Verbindungsbolzens, durch die weitere erste Durchtrittsöffnung 58', die weitere zweite Durchtrittsöffnung 60' und die weitere dritte Durchtrittsöffnung 68' hindurch gesteckt. Der zweite Verbindungsbolzen 70' weist einen zweiten Bund 72' auf, der nach entsprechendem Durchstecken in Stützanlage mit dem weiteren zweiten Schenkel 54' des Gabelkopfs 38 kommt. Es ist ein zweites
Sicherungselement 74', in Form eines Sicherungsrings, vorgesehen. Mittels des zweiten Sicherungsrings 74' und des zweiten Bunds 72' ist der zweite Verbindungsbolzen 70' gegen eine unerwünschte Relativbewegung zu dem Gabelkopf 38 und dem Betätigungsteil 36 in axialer Richtung des zweiten Verbindungsbolzens 70' gesichert, wobei die axiale Richtung durch einen Richtungspfeil 76' angedeutet ist.
In montiertem Zustand weisen der erste Verbindungsbolzen 70 eine mit der zweiten Drehachse 42 und der zweite Verbindungsbolzen 70' einer mit der dritten Drehachse 46 koaxiale Achse auf.
Der Gabelkopf 38 und das Betätigungsteil 36 sind relativ zueinander in einem
Drehwinkelbereich verdrehbar, welcher im Wesentlichen zumindest einen Betrag von 2,5° aufweist. In Fig. 4 und 6 ist eine erste Endstellung einer Relativbewegung zwischen dem Gabelkopf 38 und der Betätigungsstange 28 bzw. dem Betätigungsteil 36, welches fest mit der Betätigungsstange 28 verbunden ist, gezeigt.
Der Gabelkopf 38 und das Betätigungsteil 36 weisen eine Positionierung auf, welche in Form einer Stützlage ausgebildet ist. Das heißt, erste Stirnflächen 78 des weiteren ersten Schenkels 52' und des weiteren zweiten Schenkels 54' liegen an zweiten
Stirnflächen 80 des Betätigungsteils 36 einander kontaktierend aneinander an. Dadurch ist eine mechanische Begrenzung des Verdrehwinkelbereichs dargestellt, sodass sich der Gabelkopf 38 und das Betätigungsteil 36 relativ zueinander bewegen können, jedoch eine unerwünscht große Relativbewegung zueinander mit einfachen und kostengünstigen Mitteln vermieden ist.
Daraus ist ersichtlich, dass eine translatorische und durch den Richtungspfeil 48 angedeutete Bewegung der Betätigungsstange 28 über den Gabelkopf 38 eine rotatorische Bewegung des Hebelelements 26 um die Drehachse 22 bewirkt. Die bewegliche Kopplung des Gabelkopfs 38 mit der Betätigungsstange 28 und dem
Ventilelement 18 ermöglicht dabei einen Ausgleich von bauteil- und montagebedingten Toleranzen sowie eine Dämpfung von Betätigungskräften, und das auf kostengünstige Weise.

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungseinrichtung ( 16) für einen Abgasturbolader ( 10), insbesondere zum
Einstellen des Ladedrucks des Abgasturboladers (10), mit einem Ventilelement (18), welches über wenigstens ein Zwischenelement (38) mit einem
Betätigungselement (28) der Betätigungseinrichtung (16) gekoppelt ist, und welches über das Betätigungselement (28) zwischen einer ersten, einen von einem Medium, insbesondere Gas, durchströmbaren Kanal des Abgasturboladers (10) zumindest teilweise fluidisch freigebenden Stellung und zumindest einer weiteren, den Kanal demgegenüber zumindest teilweise fluidisch versperrenden Stellung verstellbar ist, wobei das Zwischenelement (38), aufweisend einen ersten Endbereich (40) und einen zweiten Endbereich (44), jeweils zumindest mittelbar mit dem Ventilelement (18) und mit dem Betätigungselement (28) gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement (38) an seinem zweiten Endbereich (44) um eine dritte Drehachse (46) relativ zu dem Ventilelement (18) drehbar zumindest mittelbar mit diesem und an seinem ersten Endbereich (40) um eine, zumindest im Wesentlichen schräg, insbesondere senkrecht, zur dritten Drehachse (46) verlaufenden zweiten Drehachse (42) relativ zu dem Betätigungselement (28) drehbar zumindest mittelbar mit diesem gekoppelt ist.
2. Betätigungseinrichtung (16) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement (38) und das Betätigungselement (28) über eine
Steckverbindung miteinander gekoppelt sind.
3. Betätigungseinrichtung (16) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch das Zwischenelement (38) eine weitere Steckaufnahme (50') der Steckverbindung gebildet ist, in welche das Betätigungselement (28) zumindest bereichsweise eingesteckt ist.
4. Betätigungseinrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement (38) und das Ventilelement (18) über eine Steckverbindung miteinander gekoppelt sind.
5. Betätigungseinrichtung (16) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch das Zwischenelement (38) eine Steckaufnahme (50) der Steckverbindung gebildet ist, in welche das Ventilelement (18) zumindest bereichsweise eingesteckt ist.
6. Betätigungseinrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement (38) und das Ventilelement (18) und/oder das
Zwischenelement (38) und das Betätigungselement (28) über ein
Verbindungselement (70, 70') zumindest mittelbar miteinander gekoppelt sind.
7. Betätigungseinrichtung (16) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungselement (70, 70') mittels wenigstens eines Sicherungselements (72, 72', 74, 74') gegen eine Relativbewegung zu dem Zwischenelement (38) und dem Ventilelement (18) und/oder gegen eine Relativbewegung zu dem
Zwischenelement (38) und dem Betätigungselement (28) in axialer Richtung des Verbindungselements (70, 70') zumindest im Wesentlichen gesichert ist.
8. Betätigungseinrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement (38) einstückig ausgebildet ist.
9. Betätigungseinrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement (38) und das Ventilelement (18) über wenigstens ein weiteres, einerseits mit dem Zwischenelement (38) und andererseits mit dem Ventilelement (18) gekoppeltes Zwischenelement (26) miteinander gekoppelt sind.
Betätigungseinrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zum Begrenzen eines Verdrehwinkelbereichs des Zwischenelements (38) relativ zum Betätigungselement (28) das Zwischenelement (38) in zwei den
Verdrehwinkelbereich jeweils begrenzende Endstellungen unter Ausbildung einer jeweiligen Stützanlage des Zwischenelements (38) an dem Betätigungselement (28) bewegbar ist.
EP12707699.0A 2011-02-17 2012-02-09 Betätigungseinrichtung für einen abgasturbolader Withdrawn EP2676021A1 (de)

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