JP6595816B2 - 排気ガスターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部による排気ガスターボチャージャの制御装置に関する。

高い出力対重量比を有するいわゆる「小型エンジン」は、増大した振動傾向を有し、その結果、そのようなエンジンと組み合わされた排気ガスターボチャージャの構成要素は、振動摩擦摩耗による激しい負荷にさらされる。前記摩耗は、例えばウェイストゲートフラップを作動するための、そのようなターボチャージャの制御装置の構成要素にも影響を及ぼす。ここでは、多様な表面処理を有する記載した構成要素の特別な材料でさえ、その限界に達し得る。

従って、請求項１の前提部に記載した種類の制御装置を提供することが本発明の目的であり、それを用いてその構成要素の振動摩擦摩耗を少なくともかなり最小化することが可能である。

この目的は請求項１の特徴によって達成される。

詳細には、前記目的は、排気ガスターボチャージャの制御装置であって、調整ロッドが設けられた、例えば空気圧式制御カプセルの形態の調整ユニットを有する排気ガスターボチャージャの制御装置によって達成される。調整ロッドは、案内ピースに接続された自由端部領域を有し、案内ピースは、例えば外部レバーに結合され、外部レバーは制御シャフトを介してウェイストゲートフラップに接続可能である。本発明によれば、調整ロッドの自由端部領域は、ばねクリップによって案内ピースに接続される。この場合、ばねクリップは自由端部領域の周囲に係合し、案内ピースに対してクランプされる。

最初に、この方法において、案内ピースに対する調整ロッドの単純化された関節式且つ予圧式接続が有利に実現される。ばね予圧を用いることによって、自然周波数範囲のガタツキ音を防止することが可能である。

従属請求項は本発明の有利な発展形態を含む。

接続ブラケットによって互いに接続される２つの相互に離間されたばねリングがばねクリップに設けられる場合、これによりばねクリップの一体形態の利点が生じ、それにより、単一の取付手段だけを用いて、案内ピースに対する調整ロッドの弾性的な関節式接続を実現することができる。これにより、より少ない部品数が必要になるため、前記構成が輸送的に単純であるという利点が生じる。

さらに、打抜きおよび曲げプロセスにおけるばねクリップの単純な製造という利点が得られ、この際ばねリングの外部輪郭および形状は同時に予め決定されている。

ばねリングの間隔が自由端部領域の材料厚さに等しい場合、これにより、調整ロッドの端部領域の、周囲で係合された、隙間のない取付という利点が生じる。

ばねリングの間隔が接続ブラケットの設計により可変である場合、これにより、自由端部領域の材料厚さの許容偏差に対する適合の可能性という利点が生じる。

ばねリングがそれぞれ、外側リングの内周に沿って配置され且つそれらに固定されたばね凸状部を有する場合、これにより、ばね凸状部が、例えば閉鎖された円形の輪郭を有するディスク状ばねよりも簡単に変形できるという利点が生じ、その結果、取り付けられた状態で見られるような上側ばねクリップ、すなわち第１ばねクリップを、可塑的変形しきい値に達することなく、すなわち弾性的変形の範囲内で、案内ピースに対してクランプすることができる。同時に、軸方向のばね予圧が作業中に提供され、それにより、隙間を排除し、そしてガタツキ音を排除するようにする。

ばね凸状部が外側リングから鈍角で突き出る場合、これにより、ばね作用および支持表面が提供され、その支持表面からばね凸状部は半径方向内側に延在するという利点が生じる。

ばね凸状部が互いに均一の間隔で配置される場合、これにより、均一な力の分散という利点が生じる。

ばね凸状部が凹部によって互いに分離される場合、これにより、ばね要素の幅を変えることが可能になるという利点が生じ、これにより次に、軸方向におけるばね剛性の操作が可能になるという利点が生じる。

ばねリングがそれぞれ同一の形状の場合、これにより、取り付けられた状態で見られるような底部から上部までの均一の負荷または予圧という利点が生じる。

接続ブラケットが、自由端部領域の外側輪郭に一致したブラケット輪郭を有する場合、これにより、空間節約型の取付という利点が生じる。さらに、鋭い縁部の物体が自由端部領域から突き出ない。

さらに特に好ましい実施形態では、取り付けられた状態で見られるような下側ばねリング、すなわち第２ばねリングは、案内ピースの当接プレートに支持されるが、第１すなわち上側ばねリングは、案内ピースのボルトに対してクランプされる。これにより、上側ばねリングをクランプした後、軸方向の予圧が提供されるという利点が生じる。

さらに、半径方向タブを接続ブラケットに設けることが任意選択的に可能であり、これにより、案内ピースにそのボルトの半径方向においてばね負荷をさらにかけることができるという利点が生じる。

最後に、本発明によるばねクリップの材料に（好ましくはスライドコーティングの形態の）表面コーティングを施し、ばねクリップと自由端部領域との間の摩擦を低減し、これによりさらにヒステリシスの低減をもたらすことが可能である。

ばねクリップの材料厚さは好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ、特に０．１２ｍｍ〜０．１８ｍｍの範囲内にある。

請求項１５は、本発明によるばねクリップを、本発明による制御装置の独立して販売可能な製品として定義する。

請求項１６は、調整ロッドを案内ピースに取り付けるための方法を定義する。

本発明のさらなる詳細、利点および特徴は、図面を参照して、以下の例示的実施形態の記載の中に見出すことができる。

本発明による排気ガスターボチャージャの斜視断面図を示す。 案内ピースに取り付けられた状態にある、本発明による排気ガスターボチャージャの調整ロッドの自由端部領域を示す。 本発明によるばねクリップの斜視図である。 本発明による取付方法を説明するための、本発明によるばねクリップおよび案内ピースの概略的に非常に単純化された図である。

図１は本発明による排気ガスターボチャージャ１を示し、排気ガスターボチャージャ１はタービンハウジング２を含む。タービンハウジング２の中にタービンホイール２６が配置され、タービンホイール２６はチャージャシャフト２５の一端に配置されている。チャージャシャフト２５はベアリングハウジング２４の中に取り付けられ、このため、前記ベアリングハウジングは一般に、ラジアルベアリング構成およびアキシャルベアリング構成を含む。ベアリングハウジング２４はさらに油供給装置３０を有し、また、コンプレッサハウジング２３に接続され、コンプレッサハウジング２３の中にコンプレッサホイール２２が配置されている。コンプレッサホイール２２はチャージャシャフト２５の他端に固定されている。

排気ガスターボチャージャ１はさらに、制御装置９の構成要素として調整ユニット４を有する。図１に示されるように、調整ユニット４は、この例では、空気圧式制御カプセルの形態であるが、電気アクチュエータの形態であってもよい。

調整ユニット４は、自由端部領域８を含む調整ロッド５を有する。自由端部領域８は案内ピース６に接続される。案内ピース６は外部レバー７に接続され、外部レバー７は、タービンハウジング２の中に案内される制御シャフト３１に接続される。タービンハウジング２の中に配置されたその端部領域３２で、制御シャフト３１は内部レバー３３に接続される。内部レバー３３はその自由端部でウェイストゲートフラップ３に接続され、ウェイストゲートフラップ３は、調整ユニット４による作動によって、図１に示される閉鎖位置と、開放位置との間で回動可能である。閉鎖位置において、ウェイストゲートフラップ３は、バイパス開口部２８を閉鎖する。バイパス開口部２８は、ウェイストゲートフラップ３の開放位置において、タービンハウジング入口２７をタービンハウジング出口２９に接続し、それによりタービンホイール２６を迂回できるようにする。

調整ロッド５の自由端部領域８は、ばねクリップ１０によって案内ピース６に接続され、ばねクリップ１０は自由端部領域８の周囲に係合し、案内ピース６に対してクランプされる。これについては図２および３の図に基づいて以下で詳細に記載する。

図２は調整ロッド５の自由端部領域８の拡大図である。この図から、ばねクリップ１０がどのように自由端部領域の周囲に係合するかをはっきり見ることができる。

図２および３を一緒に見ることで理解できるように、これらの図に示される特に好ましい実施形態のばねクリップは、このために２つの離間されたばねリング１１および１２を有する。ばねリング１１および１２は接続ブラケット１３によって互いに接続される。

図３に示される、ばねリング１１および１２間の間隔Ａは、図２に示される、自由端部領域の材料厚さＭに一致し、これにより、自由端部領域８を隙間なく取り付けるという、導入部に記載した利点が生じる。

前記間隔Ａは、接続ブラケットの設計により有利に変化可能であり、その結果、様々な輪郭および寸法の自由端部領域８に適合することが可能である。

図３から詳細に見ることができるように、各ばねリング１１および１２は、それぞればね凸状部１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆを有する。これは、図３に示される特に好ましい実施形態において、ばねリング１１および１２がそれぞれ６個のばね凸状部を有することを意味する。

ばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆは、それぞれ外側リング１４および１５の、それぞれ内周ＩＵ１４およびＩＵ１５に沿って配置され、且つそれらに固定される。

この場合、各ばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆは、それぞれ関連する外側リング１４および１５とともに、それぞれ鈍角αおよびβを形成し、前記角度はそれぞれ図３に示されている。

図２に示される取り付けられた状態で見られるような下側のばねリング１２、すなわち第２ばねリング１２はさらに内側支持縁部２１を有し、内側支持縁部２１は、ばね凸状部１２Ａ〜１２Ｆに割り当てられた支持縁部領域に分割される、すなわち、この例では、６個のばね凸状部１２Ａ〜１２Ｆが設けられているため、６個の支持縁部領域を含む。

図３に示される特に好ましい実施形態では、各支持縁部２１またはその支持縁部領域は、関連するばね凸状部１２Ａ〜１２Ｆとともに角度β１を形成する。図３に示される特に好ましい実施形態では、前記角度β１は角度βに等しく、その結果、支持縁部２１またはその支持縁部領域は外側リング１５と平行に配置される。

図３の例はさらに、ばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆがそれぞれ、均一の間隔で互いに配置されることをはっきり示している。

この場合、図３に示される実施形態では、ばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆはそれぞれ凹部によって、すなわちこの例では６個の凹部によって互いに分離され、そのうち、それぞれ、第１ばねリング１１の１個の凹部が参照番号１６で、および第２ばねリング１２の１個の凹部が参照番号１６’で、全ての凹部を代表して示されている。

同じく図３に示されるように、ばねリング１１および１２はこの実施形態において同一の形状である。

図２は、ばねクリップ１０の取り付けられた状態を示し、ばねクリップ１０は自由端部領域８の周囲に係合し、第１ばねリング１１は上側ばねリングを構成し、そのばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆは、案内ピース６と、案内ピース６の上端部に配置されたボルト１９との間に配置された溝２０と係合する。図２で選択された、ばねリング１１のばね凸状部の図のため、ばね凸状部１１Ｅだけが見えないが、前記ばね凸状部は同様に、図２の図から詳細に見ることができるように、ばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆと同じ方法で溝２０と係合する。

図２はまた、接続ブラケット１３が、自由端部領域８の外側輪郭に一致したブラケット輪郭を有することを示している。

図２はまた、取り付けられた状態において下側ばねリングである第２ばねリング１２が、その支持縁部２１を介して、案内ピース６に配置された支持プレート１８に支持されることを示している。

さらに、接続ブラケット１３は、任意選択の特徴として、半径方向タブを有してもよく、そのうちのタブ１７が図２に点線で示されている。タブ１７に対応して形成される第２のタブが、接続ブラケット１３の反対側に設けられてもよいが、前記第２タブは図２で選択された図のために見ることはできない。

以下、本発明による取付方法を、図４Ａ〜４Ｄに基づいて考察する。

ばねクリップ１０を、例えば曲げおよび打抜きプロセスによって製造したあと、ばねクリップ１０を、依然平らな状態にある間、ばねリング１２によってガイドピース６に取り付ける。次に接続ブラケット１３（図４Ａおよび４Ｄで点線で示される）を、図４Ａおよび４Ｂで選択された図のように上に曲げ、その結果、図４Ａから見ることができるように、第１すなわち上側ばねリング１１がボルト１９の上方に配置されるようにする。この状態で、図４Ａ中で矢印Ｆ１およびＦ２で符号化された力を上側ばねリング１１に加え、それにより、図４Ｂに示されるように、ばねリング１１がボルト１９に押し付けられるようにする。このため、前記ボルトは取付プロセスを容易にするために好ましくは移動用斜面３４を有する。図４Ｃおよび図４Ｄに示される拡大された細部Ｘに示されるように、前記力の作用により上側ばねリング１１はそのばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆを介して溝２０に押し込められ、この際、前記上側ばねリングはもっぱら弾性的に、すなわち可塑的にではなく、変形され、従って溝２０に弾性的に嵌め込み可能または係合可能である。ここで、ばねリング１１は、そのばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆを介して、それぞれ案内ピース６に対して小さな隙間Ｓをとり、それによりばね凸状部１１Ａ〜１１Ｆが軸方向にのみ作用する。

上に記載した開示内容に加え、本明細書は、その補足のために、図１〜４Ｄの本発明の概略図を明白に参照する。

１ 排気ガスターボチャージャ
２ タービンハウジング
３ ウェイストゲートフラップ
４ 調整ユニット
５ 調整ロッド
６ 案内ピース
７ 外部レバー
８ 自由端部領域
９ 制御装置
１０ ばねクリップ
１１ 第１ばねリング
１２ 第２ばねリング
１１Ａ〜１１Ｆ 第１ばねリングのばね凸状部
１２Ａ〜１２Ｆ 第２ばねリングのばね凸状部
１３ 接続ブラケット
１４、１５ 外側リング
１６、１６’ 凹部
１７ 半径方向タブ
１８ 支持プレート
１９ ボルト
２０ 溝
２１ 支持縁部
２２ コンプレッサホイール
２３ コンプレッサハウジング
２４ ベアリングハウジング
２５ チャージャシャフト
２６ タービンホイール
２７ タービンハウジング入口
２８ バイパス開口部
２９ タービンハウジング出口
３０ 油供給装置
３１ 制御シャフト
３２ 内側端部
３３ 内部レバー
３４ 移動用斜面
ＩＵ１４、ＩＵ１５ 内周
α、β、β１ 角度
Ｆ１、Ｆ２ 力の矢印
Ｘ 細部

Claims (13)

1. 排気ガスターボチャージャ（１）の制御装置（９）であって、
   − 調整ロッド（５）を有する調整ユニット（４）を有し、および
   − 前記調整ロッド（５）の自由端部領域（８）に接続された案内ピース（６）を有し、
   − 前記自由端部領域（８）が、前記自由端部領域（８）の周囲に係合し且つ前記案内ピース（６）に対してクランプされるばねクリップ（１０）によって前記案内ピース（６）に接続され、
   前記ばねクリップ（１０）が、接続ブラケット（１３）によって互いに接続される２つの相互に離間されたばねリング（１１、１２）を有し、
   前記ばねリング（１１、１２）がそれぞれ、外側リング（１４、１５）の内周（それぞれＩＵ１４およびＩＵ１５）に沿って配置され且つそれらに固定されたばね凸状部（それぞれ１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆ）を有する、
   制御装置（９）。
2. 前記ばねリング（１１、１２）間の間隔（Ａ）が前記自由端部領域（８）の材料厚さ（Ｍ）に一致する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記間隔（Ａ）が前記接続ブラケット（１３）の設計により可変である、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記ばね凸状部（それぞれ１１Ａ〜１１Ｆおよび１２Ａ〜１２Ｆ）が鈍角（それぞれαおよびβ）で前記外側リング（１４、１５）から突き出る、請求項１に記載の制御装置。
5. 前記ばね凸状部（１１Ａ〜１１Ｆ；１２Ａ〜１２Ｆ）が互いに均一の間隔で配置される、請求項１または４に記載の制御装置。
6. 前記ばね凸状部（１１Ａ〜１１Ｆ；１２Ａ〜１２Ｆ）が凹部（１６；１６’）によって互いに分離される、請求項１、４、又は、５に記載の制御装置。
7. 前記ばねリング（１１、１２）が同一の形状である、請求項１、４、５、又は、６に記載の制御装置。
8. 前記接続ブラケット（１３）が、前記自由端部領域（８）の外側輪郭に一致したブラケット輪郭を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 取り付けられた状態において、前記ばねリング（１１、１２）の一方（１２）が前記案内ピース（６）の支持プレート（１８）に支持され、他方のばねリング（１１）が前記案内ピース（６）のボルト（１９）に対してクランプされる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記ばねクリップ（１０）が半径方向タブ（１７）を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. 前記ばねクリップ（１０）に表面コーティングが施される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. 前記ばねクリップ（１０）の材料厚さが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内にある、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の制御装置。
13. 排気ガスターボチャージャ（１）の制御装置（９）の調整ロッド（５）を案内ピース（６）に取り付けるための方法であって、以下の方法ステップ：
    − ばねクリップ（１０）の一方のばねリング（１２）を前記案内ピース（６）に取り付けるステップと、
    − 前記調整ロッド（５）の自由端部領域（８）を前記案内ピース（６）に取り付けるステップと、
    − 前記案内ピース（６）に取り付けられた前記ばねリング（１２）を一端に備え、およびさらなるばねリング（１１）を他端に備えた接続ブラケット（１３）を曲げるステップと、
    − 前記さらなるばねリング（１１）を前記案内ピース（６）のボルト（１９）の上方に位置付けるステップと、
    − 前記ボルト（１９）の上方に配置された前記ばねリング（１１）に圧力による力（Ｆ１、Ｆ２）を適用するステップと、
    − 前記ばねリング（１１）を前記ボルト（１９）の表面にわたって移動させ、および前記ばねリング（１１）を、前記ボルト（１９）と前記案内ピース（６）との間の溝（２０）に弾性的に係合させるまたは嵌め込むステップと
    を有する方法。

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