WO2015139911A1 - Verfahren zur herstellung einer mechanischen vorrichtung mit einem übertragungselement sowie übertragungselement zur übertragung einer stellgrösse - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer mechanischen vorrichtung mit einem übertragungselement sowie übertragungselement zur übertragung einer stellgrösse Download PDF

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WO2015139911A1
WO2015139911A1 PCT/EP2015/053531 EP2015053531W WO2015139911A1 WO 2015139911 A1 WO2015139911 A1 WO 2015139911A1 EP 2015053531 W EP2015053531 W EP 2015053531W WO 2015139911 A1 WO2015139911 A1 WO 2015139911A1
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transmission element
actuator
hand
stiffened
deformability
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PCT/EP2015/053531
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French (fr)
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Dirk Frankenstein
Bruno Ferling
Jochen Held
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Priority to US15/126,354 priority patent/US20170082140A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02Constructions of connecting-rods with constant length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention is in the field of mechanics or mechanical engineering and refers in particular to transmission ⁇ elements with which various elements of a mechanical device are connected statically or dynamically.
  • a transmission member may be provided as Kochtra ⁇ supply lever for transmitting movement to transmit a drive movement or a manipulated variable.
  • the transmission element is optimally coupled in its dimensions and its positioning to the other elements of the mechanical device. This can interfere with construction and assembly tolerances, which are usually compensated by means of adjustable elements, such as screws, threaded rods and other such adjustable elements.
  • adjustable elements such as screws, threaded rods and other such adjustable elements.
  • the use of such customizable elements is usually laborious, and the provision of such elements adds cost.
  • such a transfer elements are sets ⁇ example, for the mechanical control of an exhaust gas turbocharger, in which a transmission element in the form of a lever for controlling a bypass valve on the door ⁇ binenseite is provided in some designs.
  • the valve to the turbine side is controlled by means of the transmission element by the compaction on the underside ⁇ generated / achieved boost pressure by means of a pressure cell.
  • the exhaust gas turbocharger generates sufficient charge pressure on the compressor side for the internal combustion engine to improve the degree of filling and thus the efficiency of the engine.
  • a bypass valve also called wastegate
  • the bypass valve on the turbine side is opened by means of a transmission element so that the entire exhaust gas flow no longer drives the turbine and its speed is thus limited.
  • the present invention is based on the background of the prior art, the object to provide a method for producing a mechanical device with a mechanical transmission element, which allows easy installation and thereby the reliable compensation of tolerances.
  • the invention has the object to provide a corresponding, suitable for the purpose of the transmission element.
  • a mechanical device in particular an exhaust gas turbocharger, with a control or regulating device and a mechanical transmission element which is indirectly or directly connected to an actuator on the one hand and an actuator on the other hand for transmitting a manipulated variable, wherein the transmission element before the connection to the actuator and the adjusting element is deformable and adapted in a deformable state to the other components of the device and is fixed after adjustment by reducing its deformability.
  • the deformability may include a possible compression movement, an expansion movement or one or more bends, even in different planes.
  • the reduction of the deformability can be obtained by modification of material properties, in particular the elasticity or plasticity effected, or by adding material which is connected to the material of the Kochtra ⁇ restriction member.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the transmission element is fixed after it has been connected to the actuator on the one hand and the actuating element on the other.
  • the transmission element is first adapted to the remaining parts of the mechanical device and connected to the actuator on the one hand and the adjusting element on the other hand with simultaneous adjustment and then reduced in its deformability.
  • This variant is particularly simple if the measures that are necessary to reduce the deformability can be carried out on the transmission element in a simple manner even within the mechanical device in the installed state.
  • the transmission element is fixed before it with the actuator on the one hand and the On the other hand actuator is connected.
  • the transfer member may initially adapted to the remaining parts of the mechanical ⁇ African device, but not yet put together with these, in particular not be connected to the actuator on the one hand and the adjusting element on the other.
  • the transfer element may then first be removed from the mechanical device and treated separately to reduce its deformability, and thereafter it may be finally assembled with the remaining parts of the mechanical device.
  • This variant allows other, more elaborate methods for reducing the deformability of the transmission element, since this can be treated separately from the remaining parts of the mechanical device.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the transmission element is stiffened by a material stiffening.
  • the transfer element is at least partially made of a material which is changeable by a corresponding treatment with respect to its modulus of elasticity, if it is an elastic material, or which can be stiffened by chemical reactions, such as crosslinking ,
  • the corresponding rigidizable material from which either the total transmission element or individual parts of the transmission element, can Ver ⁇ forming areas, are in particular individual, can form or from the beginning part of the transmission element are added to the transfer member during the manufacture of the mechanical device.
  • the transmission element can be filled at least partially with a stiffenable material.
  • the transmission element can have tubular sections which can be suitably shaped and bent for mounting and which can then be filled with a stiffenable material, in particular a curable liquid resin. The resin can then be cured to form a rigid form of the entire transfer. manufacture elements. It is also possible rubbery be used Sub punch ⁇ that can solidify by cross-linking, or there may be thermal effects are used, as in ⁇ play, in thermoplastic materials that can be filled in liquid form into hollow spaces of the transmission element and stiffening by cooling.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that at least a part of the transmission element is stiffened by the application of wave or particle radiation and / or thermal radiation or chemical action.
  • the said methods are intended to encompass all possibilities which may serve to effect a change in the molecular structure of a material from the reinforcement regions of the material
  • Transmission element exist at least partially, in order to achieve a higher strength there.
  • energy is introduced for this purpose by irradiation or similar action, which causes a crosslinking.
  • the invention can also advantageously be configured in that the transmission element is stiffened by changing a geometric shape.
  • a geometric shape for example, provided that in articulated areas simply deformable geometric shapes, such as flat sheets are used, but after making the intended final shape into profiles are malleable, which are no longer deformable in a simple manner, such as in cross-section semicircular, channel-shaped profiles.
  • various parts of the transmission element can be related to each other in such a way that they mutually fix and truss-like cooperate in order to achieve a stiffening of the entire element.
  • the invention can also advantageously be configured in that the transmission element is stiffened by fixing joint areas provided between different parts. While it is otherwise possible to draw all of the material of the transfer member to a treatment under ⁇ and stiffen, it seems particularly advantageous provide individual Verformless Kunststoffe / joint areas in which a particularly simple deformability before the stiffening is given and in which stabilization can occur by the stiffening. In particular, for example, two such joint areas may be provided in a transmission element.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the transmission element is stiffened by making connections between individual parts of the transmission element. With an attached clip, various parts of the transmission element, which lie respectively on different sides of a hinge region, can be fixed to one another in a force-locking manner. A positive fixation is conceivable by attaching a corresponding rail.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the adaptation of the transmission element is effected by bending or buckling of at least two deformability regions of the transmission element in different planes.
  • the deformability regions of the transmission element can allow from the beginning only a deformation in a single plane per deformability region, so that a shape adaptation in several levels is possible by deformation of multiple deformability ranges. This has the advantage that in order to stabilize the entire transmission element, each deformability region then only has to be fixed in a single plane by stiffening.
  • the setting of the deformability ranges is especially if they allow only a deformability in a plane, particularly easy by clamping by means of a clamp or a rail possible, if this type of determination is preferred.
  • the invention relates, in addition to a method for producing a mechanical device with a transmission element, also to such a transmission element which can be used in accordance with the invention.
  • Actuator provided on the other hand in which at least one Verform stressess Kunststoff is provided, in which the transmission element before an adaptation deformable, in particular bendable and which is stiffened by the change of material properties or addition of a further material.
  • Such a transmission element can advantageously be configured in that it consists at least partially of a curable material or can be filled or filled with a curable material. It may for this purpose have a corresponding cavity with a filling valve.
  • the cavity can extend over a plurality of deformability ranges , or it can be provided for each Verformless Highway a separate cavity for filling with curable material.
  • a further embodiment of the invention provides a transmission element for transmitting a manipulated variable between an actuator on the one hand and an actuating element on the other hand, which is characterized by at least one, in particular two Verform stressessbe ⁇ rich, in which the transmission element is deformable, and by one or more with a stiffenable Material fillable cavities.
  • a transmission element for transmitting a manipulated variable between an actuator on the one hand and an actuating element on the other hand, which is characterized by at least one, in particular two Verformanssbe ⁇ rich, in which the transmission element is deformable, and by one or more with a stiffenable Material fillable cavities.
  • Fig. 2 shows schematically a three-dimensional view of a
  • Fig. 6 shows a further illustration of a transmission element with two joint areas
  • Fig. 7 is a further illustration of a purelysele ⁇ management.
  • FIG. 1 schematically shows a mechanical device in the form of an exhaust gas turbocharger with a so-called wastegate valve 1.
  • an exhaust gas turbocharger on a turbine part with a turbine 2, which moves in the exhaust stream 3 and is driven by this.
  • the exhaust gas flow 3 is expelled from the combustion chambers of a combustion engine 4 shown schematically and moved through an exhaust passage 5 to an exhaust system.
  • the gas flow of the exhaust gas flow is withdrawn by the turbine 2 energy.
  • the turbine 2 is connected via a multi-rotatably mounted shaft 6 of the turbocharger with a compressor / compressor 7, such that the turbine 2 drives the compressor 7 via the shaft 6 directly.
  • the compressor 7 is in turn positioned in an intake passage 8 through the fresh air via a Inlet 9 is sucked and to the engine 4, more precisely to the combustion chambers, is moved.
  • the suction gas stream 10 is compressed by the compressor / compressor 7 and charged to a higher suction pressure.
  • the internal combustion engine 4 is an increased amount of fresh air at a high pressure level available, resulting in a power ⁇ increase of the engine 4 leads. With increasing power of the internal combustion engine 4 increases
  • the temperature of the intake gas stream 10 increases, wherein the intake gas can be cooled by a charging channel 8 provided in the charge flow cooler.
  • a so-called wastegate valve 1 is provided, which is provided as a bypass valve for the exhaust gas flow 3.
  • the exhaust gas stream 3 can be conducted on the way via the turbine 2 or the leading to this channel 11 to the discharge channel 5, or via the bypass channel 12 through the wastegate valve 1 to the turbine 2 over.
  • the wastegate valve 1 is controlled via an actuator 13 of a pressure measuring sensor 14 mechanically by means of a transmission ⁇ elements 15.
  • the actuator 13 may be formed, for example, as a plunger, with a piston 16 and a
  • Membrane is connected in a pressure cell.
  • the piston 16 or the diaphragm are exposed within the pressure cell to the boost pressure on the compressor side of the turbocharger via an opening 17 which establishes the connection between the intake passage 8 and the interior of the pressure measuring sensor 14.
  • the piston / membrane 16 is pressed in figure 1 to the right, so that this movement continues over the transfer ⁇ tragungselement 15 to the wastegate valve 1 side.
  • One Tappet 18 on the wastegate valve 1, which is connected to a valve flap 19, thus represents together with the valve flap, the actuator of the valve.
  • the valve flap 19 is shown in two positions, between which the valve flap by a pivoting movement about a pivot point 20th is movable.
  • the bypass channel 12 is blocked in one position of the valve flap and opened in the other position.
  • the design of the wastegate valve 1 in the manner described represents only one of the possible designs of a mechanically controllable valve.
  • the transmission element 15 is in front of
  • FIG. 2 shows an example of a transmission element 15 'with a first Anlenkinate 21 for articulation to the actuator 13 and a second Anlenkinate 22 for articulation to the plunger 18. Between the Anlenkösen 21, 22, a cavity 23 is provided which partially is shown broken and can be filled via a valve 24 ⁇ example with a curable resin.
  • the resin-filled transfer element 15 ' can first be shaped, ie compressed or bent, during assembly, and then hardened.
  • the curing can be carried out, for example, by adding a chemically active curing component, by heat or by irradiation.
  • FIG. 3 shows a view of a transmission element with three fixed regions 30, 31, 32, which alternate along the longitudinal extent of the transmission element with two deformability regions 25, 26. In each case there is a deformability region 25, 26 between two fixed regions 30, 31, 32.
  • the deformability regions 25, 26 have circumferentially circumferential ribs for compensating for bending movements, and in their interior a respective cavity 33, 34 or also a cavity common connected cavity.
  • the individual cavities can be filled by means of valves 27, 27 'with a curable material, for example a vulcanizable rubber or a curable cast resin.
  • the Anlenklösen 21 ', 22' of the transmission element can thus during assembly with the actuator 13 on the one hand and the
  • Actuator / plunger 18 are connected on the other hand, and thereby the transmission element can be bent into the correct shape.
  • the individual deformability regions / joint regions 25, 26 can each also have preferred planes in which they are bendable.
  • FIG. 4 shows a similar transmission element as in FIG. 3, wherein two radiation sources 28, 29 are also shown, which enable the irradiation of the cavities 33, 34 in the deformability regions 25, 26 for stiffening the entire transmission element.
  • Such radiation sources may be stationary and serve to remove and harden separately the transfer element for curing from the turbocharger, or they may also be portable for use in stiffening the transfer element in the assembled state.
  • a transmission element 15 '' is provided, in which two deformation regions / hinge portions 25 ', 26' by brackets
  • brackets 35, 36 are fixed.
  • the brackets 35, 36 each have clamps which are clamped to the fixed portions 30 ', 31', 32 'by means of screw connections, and connecting rods
  • Deformation 25 ', 26' are not stiffened in itself.
  • they can be made of a relatively stiff rubber.
  • FIG. 6 shows for illustrating the division of a over- tragungselements 15 '' of Figure 5 in solid areas and Ver ⁇ forming areas 25 ', 26' without parentheses.
  • FIG. 7 schematically shows a transmission element similar to that shown in FIG. 6, wherein the deformation regions / joint regions 25 ', 26' are indicated only by dashed lines and wherein the stiffening of the deformation regions is effected by externally applied curable bandages.
  • bandages may be, for example, nonwoven fabrics which are impregnated with a curable resin from ⁇ or can be impregnated. These can be cured after the adaptation of the transmission element for stiffening the transmission element 15 "as well as a material which is filled into the interior of corresponding cavities.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Vorrichtung, insbesondere eines Abgas-Turboladers, mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung und einem mechanischen Übertragungselement (15, 15', 15''), das mittelbar oder unmittelbar mit einem Aktuator (13) einerseits und einem Stellelement (18, 19) andererseits zur Übertragung einer Stellgröße verbunden ist, wobei das Übertragungselement vor der Verbindung mit dem Aktuator (13) und dem Stellelement (18, 19) verformbar ist und in verformbarem Zustand an die übrigen Bauteile der Vorrichtung angepasst und nach der Anpassung durch Reduzierung seiner Verformbarkeit fixiert wird, sowie auf ein entsprechendes Übertragungselement. Das Übertragungselement (15, 15', 15'') kann gemäß der Erfindung nach der Montage und Anpassung versteift werden. Der Ausgleich von Toleranzen wird auf diese Weise mit besonders geringem Aufwand möglich.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Vorrichtung mit einem Übertragungselement sowie Übertragungselement zur
Übertragung einer Stellgröße
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Mechanik bzw. des Maschinenbaus und bezieht sich insbesondere auf Übertragungs¬ elemente, mit denen verschiedene Elemente einer mechanischen Vorrichtung statisch oder dynamisch miteinander verbunden werden .
Beispielsweise kann ein Übertragungselement als Übertra¬ gungshebel zur Übertragung einer Bewegung vorgesehen sein, um eine Antriebsbewegung oder auch eine Stellgröße zu übertragen. Insbesondere bei der Übertragung einer Stellgröße für eine Steuerung oder Regelung kommt es dabei darauf an, dass das Übertragungselement in seinen Ausmaßen und seiner Positionierung optimal an die übrigen Elemente der mechanischen Vorrichtung angekoppelt ist. Dabei können Bau- und Montagetoleranzen stören, die üblicherweise mittels einstellbarer Elemente, wie Schrauben, Gewindestangen und anderer derartiger anpassbarer Elemente, ausgeglichen werden. Die Verwendung solcher anpassbarer Elemente ist allerdings üblicherweise arbeitsaufwendig, und das Vorsehen derartiger Elemente bringt Zusatzkosten mit sich . Zudem ist nicht in allen Fällen sichergestellt, dass die Freiheitsgrade, in denen jeweils eine Anpassung möglich ist, für den Ausgleich sämtlicher Toleranzen geeignet sind. Insbesondere werden solche Übertragungselemente beispielsweise für die mechanische Steuerung eines Abgas-Turboladers einge¬ setzt, wo bei einigen Bauarten ein Übertragungselement in Form eines Hebels zur Steuerung eines Bypassventils auf der Tur¬ binenseite vorgesehen ist. Das Ventil auf der Turbinenseite wird mittels des Übertragungselements durch den auf der Verdich¬ terseite erzeugten/erreichten Ladedruck mittels einer Druckmessdose angesteuert. Der Abgas-Turbolader erzeugt auf der Verdichterseite für den Verbrennungsmotor einen ausreichenden Ladedruck zur Verbesserung des Füllungsgrades und somit der Leistungsfähigkeit des Motors .
Da tendenziell mit wachsender Motorleistung auch die Aufladung verstärkt wird, wird bei Abgas-Turboladern üblicherweise eine Ladedruckregelung vorgesehen. Im Rahmen einer solchen Ladedruckregelung ist ein Bypassventil (auch Wastegate genannt) im Abgasstrom auf der Turbinenseite vorgesehen. Von einem bestimmten auf der Verdichterseite erreichten Ladedruck an wird mittels eines Übertragungselements das Bypassventil auf der Turbinenseite geöffnet, so dass nicht mehr der gesamte Abgasstrom die Turbine antreibt und deren Drehzahl somit begrenzt wird.
Um die genannte Ladedruckregelung in geeigneter Weise arbeitsfähig zu machen, ist eine zuverlässige, insbesondere auch justierte Montage des Übertragungselements zwischen dem Aktuator auf der Verdichterseite und dem Stellelement / dem Bypassventil auf der Turbinenseite notwendig, die auch einen Ausgleich von Herstellungs- und Montagetoleranzen erlaubt.
Bisher ist ein derartiger Ausgleich von Toleranzen durch einstellbare Schrauben/Gewindemuttern bewerkstelligt worden.
Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Vorrichtung mit einem mechanischen Übertragungselement zu schaffen, das eine einfache Montage und dabei den zuverlässigen Ausgleich von Toleranzen erlaubt. Zudem stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein entsprechendes, für den genannten Zweck geeignetes Übertragungselement zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Pa- tentanspruch 1 durch ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Vorrichtung gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. Zudem bezieht sich eine Lösung der Aufgabe auf ein erfindungsgemäßes Übertra- gungselement , wie es in den Patentansprüchen 10 und 13 angegeben ist. Auch bezüglich des Übertragungselements geben die Un¬ teransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen an. Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur
Herstellung einer mechanischen Vorrichtung, insbesondere eines Abgas-Turboladers, mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung und einem mechanischen Übertragungselement, das mittelbar oder unmittelbar mit einem Aktuator einerseits und einem Stellelement andererseits zur Übertragung einer Stellgröße verbunden ist, wobei das Übertragungselement vor der Verbindung mit dem Aktuator und dem Stellelement verformbar ist und in verformbarem Zustand an die übrigen Bauteile der Vorrichtung angepasst und nach der Anpassung durch Reduzierung seiner Verformbarkeit fixiert wird.
Dabei kann die Verformbarkeit eine mögliche Stauchungsbewegung, eine Dehnungsbewegung oder eine oder mehrere Biegungen, auch in verschiedenen Ebenen, umfassen. Die Reduzierung der Verformbarkeit kann durch Änderung von Materialeigenschaften, ins- besondere der Elastizität oder Plastizität, erfolgen, oder durch Hinzufügen von Material, das mit dem Material des Übertra¬ gungselements verbunden wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement fixiert wird, nachdem es mit dem Aktuator einerseits und dem Stellelement andererseits verbunden wurde. In diesem Fall wird das Übertragungselement zunächst an die übrigen Teile der mechanischen Vorrichtung angepasst und mit dem Aktuator einerseits und dem Stellelement andererseits bei gleichzeitiger Justage verbunden und danach in seiner Verformbarkeit reduziert. Diese Variante ist besonders einfach dann, wenn die Maßnahmen, die zur Reduzierung der Verformbarkeit notwendig sind, an dem Übertragungselement in einfacher Weise auch innerhalb der mechanischen Vorrichtung im eingebauten Zustand durchgeführt werden können.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Übertragungselement fixiert wird, bevor es mit dem Aktuator einerseits und dem Stellelement andererseits verbunden wird. In diesem Fall kann das Übertragungselement zunächst an die übrigen Teile der mecha¬ nischen Vorrichtung angepasst, jedoch noch nicht mit diesen zusammengefügt werden, insbesondere noch nicht mit dem Aktuator einerseits und dem Stellelement andererseits verbunden werden. In der passend verformten Gestalt kann das Übertragungselement dann zunächst wieder von der mechanischen Vorrichtung entfernt und separat derart behandelt werden, dass seine Verformbarkeit reduziert wird, und danach kann es mit den übrigen Teilen der mechanischen Vorrichtung endgültig zusammengesetzt werden. Diese Variante erlaubt andere, aufwendigere Verfahren zur Reduzierung der Verformbarkeit des Übertragungselements, da dieses separat von den übrigen Teilen der mechanischen Vorrichtung behandelt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement durch eine Materialversteifung versteift wird. In diesem Fall besteht das Übertragungselement wenigstens teilweise aus einem Material, das durch eine ent- sprechende Behandlung bezüglich seines E-Moduls veränderbar ist, wenn es sich um ein elastisches Material handelt, oder das durch chemische Reaktionen, wie beispielsweise eine Vernetzung, versteift werden kann. Das entsprechend versteifbare Material, aus dem entweder das Gesamtübertragungselement oder einzelne Teile des Übertragungselements, insbesondere einzelne Ver¬ formungsbereiche, bestehen können, kann von Anfang an einen Teil des Übertragungselements bilden oder im Zuge der Herstellung der mechanischen Vorrichtung dem Übertragungselement hinzugefügt werden .
Hierzu kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens ein Hohlraum des Übertragungselements wenigstens teilweise mit einem versteifbaren Material füllbar ist. Beispielsweise kann das Übertragungselement über schlauchartige Abschnitte verfügen, die zur Montage passend geformt und gebogen werden können und die danach mit einem versteifbaren Material, insbesondere einem aushärtbaren Flüssigharz, füllbar sind. Das Harz kann dann gehärtet werden, um eine steife Form des gesamten Übertra- gungselements herzustellen. Es können auch gummiartige Sub¬ stanzen eingesetzt werden, die durch Vernetzung erhärten können, oder es können thermische Effekte genutzt werden, wie bei¬ spielsweise bei thermoplastischen Stoffen, die in flüssiger Form in Hohlräume des Übertragungselements eingefüllt werden können und durch Erkalten versteifen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Teil des Übertragungselements durch An- wendung von Wellen- oder Teilchenstrahlung und/oder Wärmestrahlung oder chemische Einwirkung versteift wird. Mit den genannten Verfahren sollen alle Möglichkeiten umfasst werden, die dazu dienen können, eine Änderung der Molekülstruktur eines Materials zu bewirken, aus dem Verstärkungsbereiche des
Übertragungselements wenigstens teilweise bestehen, um dort eine höhere Festigkeit zu erreichen. Üblicherweise wird zu diesem Zweck durch Bestrahlung oder ähnliche Einwirkung Energie eingebracht, die eine Vernetzung bewirkt. Die Erfindung kann vorteilhaft außerdem dadurch ausgestaltet werden, dass das Übertragungselement durch Änderung einer geometrischen Form versteift wird. Hier ist beispielsweise vorgesehen, dass in Gelenkbereichen einfach verformbare geometrische Formen, wie flache Bleche, verwendet werden, die jedoch nach Herstellen der beabsichtigten Endform zu Profilen formbar sind, die nicht mehr in einfacher Weise verformbar sind, wie beispielsweise im Querschnitt halbrunde, rinnenförmige Profile. Zudem können auch verschiedene Teile des Übertragungselements derart zueinander in Beziehung gesetzt werden, dass sie sich gegenseitig fixieren und fachwerkartig zusammenwirken, um eine Versteifung des gesamten Elements zu erreichen.
Die Erfindung kann zudem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, dass das Übertragungselement durch Festlegung von zwischen verschiedenen Teilen vorgesehenen Gelenkbereichen versteift wird. Während es andererseits möglich ist, das gesamte Material des Übertragungselements einer Behandlung zu unter¬ ziehen und zu versteifen, erscheint es besonders vorteilhaft, einzelne Verformbarkeitsbereiche/Gelenkbereiche vorzusehen, in denen eine besonders einfache Verformbarkeit vor der Versteifung gegeben ist und in denen durch die Versteifung eine Stabilisierung eintreten kann. Insbesondere können beispielsweise zwei solcher Gelenkbereiche bei einem Übertragungselement vorgesehen sein .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übertragungselement durch Herstellung von Verbindungen zwischen einzelnen Teilen des Übertragungselements versteift wird. Mit einer aufgesetzten Klammer können verschiedene Teile des Übertragungselements, die jeweils auf unterschiedlichen Seiten eines Gelenkbereichs liegen, zueinander kraftschlüssig fixiert werden. Auch eine formschlüssige Fixierung ist durch Anbringen einer entsprechenden Schiene denkbar.
Es kann auch daran gedacht werden, einen Steg, eine Leiste oder eine Schweißrippe im Oberflächenbereich des Übertragungsele¬ ments aufzusetzen und durchgehend oder punktweise an dem Übertragungselement zu fixieren, um eine Versteifung zu er¬ reichen .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Anpassung des Übertragungs- elements durch Biegen oder Knicken von wenigstens zwei Verformbarkeitsbereichen des Übertragungselements in unterschiedlichen Ebenen bewirkt wird. Die Verformbarkeitsbereiche des Übertragungselements können von Anfang an lediglich eine Verformung in einer einzigen Ebene pro Verformbarkeitsbereich zulassen, so dass eine Formanpassung in mehreren Ebenen durch Verformung mehrerer Verformbarkeitsbereiche möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass zur Stabilisierung des gesamten Übertragungselements dann jeder Verformbarkeitsbereich nur noch in einer einzigen Ebene durch Versteifung festgelegt werden muss.
Die notwendigen Formen, die zur Anpassung an die übrigen Teile der mechanischen Vorrichtung bei dem Übertragungselement re- alisierbar sein sollen, sind dennoch bei geeigneter Auswahl der Freiheitsgrade erzielbar.
Das Festlegen der Verformbarkeitsbereiche ist insbesondere dann, wenn diese nur eine Verformbarkeit in einer Ebene zulassen, besonders einfach durch ein Festklemmen mittels einer Klammer oder einer Schiene möglich, wenn diese Art der Festlegung bevorzugt wird. Die Erfindung bezieht sich außer auf ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Vorrichtung mit einem Übertragungselement auch auf ein solches Übertragungselement, das in erfindungsgemäßer Weise einsetzbar ist. Insofern ist gemäß der Erfindung ein Übertragungselement zur Übertragung einer
Stellgröße zwischen einem Aktuator einerseits und einem
Stellelement andererseits vorgesehen, bei dem wenigstens ein Verformbarkeitsbereich vorgesehen ist, in dem das Übertragungselement vor einer Anpassung verformbar, insbesondere biegbar ist und der durch die Änderung von Materialeigenschaften oder Hinzufügung eines weiteren Materials versteifbar ist.
Ein derartiges Übertragungselement kann vorteilhaft dadurch ausgestaltet sein, dass es wenigstens teilweise aus einem aushärtbaren Material besteht oder mit einem aushärtbaren Material füllbar oder gefüllt ist. Es kann zu diesem Zweck einen entsprechenden Hohlraum mit einem Füllventil aufweisen. Der Hohlraum kann sich über mehrere Verformbarkeitsbereiche er¬ strecken, oder es kann für jeden Verformbarkeitsbereich ein separater Hohlraum zur Füllung mit aushärtbarem Material vorgesehen sein.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Übertragungselement zur Übertragung einer Stellgröße zwischen einem Aktuator einerseits und einem Stellelement andererseits vor, das durch wenigstens einen, insbesondere zwei Verformbarkeitsbe¬ reiche gekennzeichnet ist, in denen das Übertragungselement verformbar ist, sowie durch einen oder mehrere mit einem versteifbaren Material füllbare Hohlräume. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels in Figuren einer Zeichnung dargestellt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ab¬ gas-Turboladers,
Fig. 2 schematisch eine dreidimensionale Ansicht eines
Übertragungselements ,
Fig. 3 eine Ansicht eines weiteren Übertragungselements,
Fig. 4 die Ansicht eines Übertragungselements während eines Aushärtvorgangs,
Fig. 5 ein weiteres Übertragungselement,
Fig. 6 eine weitere Darstellung eines Übertragungselements mit zwei Gelenkbereichen und
Fig. 7 eine weitere Darstellung eines Übertragungsele¬ ments .
Figur 1 zeigt schematisch eine mechanische Vorrichtung in Form eines Abgas-Turboladers mit einem sogenannten Wastegateventil 1. Grundsätzlich weist ein derartiger Abgas-Turbolader einen Turbinenteil mit einer Turbine 2 auf, die sich im Abgasstrom 3 bewegt und von diesem angetrieben wird. Der Abgasstrom 3 wird von den Verbrennungsräumen eines schematisch dargestellten Ver- brennungskraftmotors 4 ausgestoßen und durch einen Ausstoßkanal 5 zu einem AuspuffSystem bewegt. Der Gasströmung des Abgasstroms wird dabei durch die Turbine 2 Energie entzogen.
Die Turbine 2 ist über eine mehrfach drehbar gelagerte Welle 6 des Turboladers mit einem Verdichter/Kompressor 7 verbunden, dergestalt, dass die Turbine 2 über die Welle 6 den Kompressor 7 direkt antreibt. Der Kompressor 7 ist seinerseits in einem Ansaugkanal 8 positioniert, durch den Frischluft über einen Ansaugstutzen 9 angesaugt und zu dem Verbrennungsmotor 4, genauer zu dessen Verbrennungsräumen, bewegt wird.
Der Ansauggasstrom 10 wird durch den Verdichter/Kompressor 7 komprimiert und auf einen höheren Ansaugdruck aufgeladen. Damit steht dem Verbrennungsmotor 4 eine vergrößerte Frischluftmenge auf hohem Druckniveau zur Verfügung, was zu einer Leistungs¬ steigerung des Verbrennungsmotors 4 führt. Mit steigender Leistung des Verbrennungsmotors 4 steigt die
Leistung der Turbine 2 und damit auch die Aufladung durch den Verdichter 7. Die Temperatur des Ansauggasstroms 10 erhöht sich, wobei der Ansauggasstrom durch einen im Ansaugkanal 8 vorgesehenen Ladestromkühler gekühlt werden kann. Jedoch soll verhindert werden, dass der Ladedruck bestimmte Grenzen übersteigt, da einerseits die Belastung des Motors unerwünscht steigen kann und andererseits auch thermische Belastungen, insbesondere im Ausstoßkanal 5, zu groß werden können. Zur Regelung der Aufladung des Turboladers ist ein sogenanntes Wastegateventil 1 vorgesehen, das als Bypassventil für den Abgasstrom 3 vorgesehen ist. Der Abgasstrom 3 kann auf dem Weg über die Turbine 2 bzw. den zu dieser führenden Kanal 11 zum Ausstoßkanal 5 geleitet werden, oder über den Bypasskanal 12 durch das Wastegateventil 1 an der Turbine 2 vorbei.
Das Wastegateventil 1 wird dabei über einen Aktuator 13 eines Druckmesssensors 14 mechanisch mittels eines Übertragungs¬ elements 15 angesteuert. Der Aktuator 13 kann beispielsweise als Stößel ausgebildet sein, der mit einem Kolben 16 bzw. einer
Membran in einer Druckmessdose verbunden ist. Der Kolben 16 bzw. die Membran sind innerhalb der Druckmessdose dem Ladedruck auf der Kompressorseite des Turboladers über eine Öffnung 17 ausgesetzt, die die Verbindung zwischen dem Ansaugkanal 8 und dem Inneren des Druckmesssensors 14 herstellt. Bei einem erhöhten Ladedruck wird somit der Kolben / die Membran 16 in Figur 1 nach rechts gedrückt, so dass diese Bewegung sich über das Über¬ tragungselement 15 zu dem Wastegateventil 1 hin fortsetzt. Ein Stößel 18 an dem Wastegateventil 1, der mit einer Ventilklappe 19 verbunden ist, stellt somit gemeinsam mit der Ventilklappe das Stellelement des Ventils dar. In Figur 1 ist die Ventilklappe 19 in zwei Stellungen dargestellt, zwischen denen die Ventilklappe durch eine Schwenkbewegung um einen Anlenkpunkt 20 bewegbar ist. Damit wird der Bypasskanal 12 in der einen Stellung der Ventilklappe versperrt und in der anderen Stellung geöffnet.
Die Ausgestaltung des Wastegateventils 1 in der beschriebenen Art stellt nur eine der möglichen Gestaltungen eines mechanisch ansteuerbaren Ventils dar.
Es wird aus dem oben Beschriebenen deutlich, dass die Länge und Form des Übertragungselements 15 sowie die Montagetoleranzen auf der linken Seite in der Verbindung mit dem Aktuator 13 einerseits und in der Verbindung mit dem Stößel 18 andererseits darüber bestimmen, bei welchem Ladedruck die Ventilklappe 19 geschlossen ist und bei welchem Ladedruck sie öffnet. Die Montage und Justierung des Übertragungselements 15 zwischen dem Aktuator 13 und dem Stößel 18 bzw. dem aus dem Stößel 18 und der Ventilklappe 19 bestehenden Stellelement ist damit für das gewünschte Funktionieren des Turboladers entscheidend. Gemäß der Erfindung ist das Übertragungselement 15 vor der
Montage verformbar, so dass es zur Montage in die gewünschte Form und Länge gebogen oder in anderer Weise verformt werden kann. Im Zuge der Montageschritte wird das Übertragungselement dann wenigstens teilweise versteift, so dass der bei der Montage hergestellte Zustand, in dem die Toleranzen in gewünschter Weise ausgeglichen sein können, stabilisiert wird. Weitere Einstellmöglichkeiten an dem Übertragungselement sind aus diesem Grund nicht notwendig. Figur 2 zeigt beispielhaft ein Übertragungselement 15' mit einer ersten Anlenköse 21 zum Anlenken an den Aktuator 13 sowie einer zweiten Anlenköse 22 zum Anlenken an den Stößel 18. Zwischen den Anlenkösen 21, 22 ist ein Hohlraum 23 vorgesehen, der teilweise aufgebrochen dargestellt ist und der über ein Ventil 24 bei¬ spielsweise mit einem härtbaren Harz füllbar ist. Damit kann das harzgefüllte Übertragungselement 15' zunächst bei der Montage in Form gebracht, d.h. gestaucht oder gebogen, und danach aus- gehärtet werden. Das Aushärten kann beispielsweise durch Zugabe einer chemisch wirksamen Härtungskomponente, durch Wärmeeinwirkung oder durch Bestrahlung erfolgen.
Das Härten kann sowohl im eingebauten Zustand zwischen dem Aktuator 13 und dem Stößel 18 als auch in dem vorgeformten Zustand nach einer Entnahme aus dem Turbolader geschehen, wobei das Übertragungselement 15' in diesem Fall nach dem Aushärten wieder eingesetzt wird. Figur 3 zeigt eine Ansicht eines Übertragungselements mit drei festen Bereichen 30, 31, 32, die entlang der Längserstreckung des Übertragungselements mit zwei Verformbarkeitsbereichen 25, 26 abwechseln. Damit liegt jeweils ein Verformbarkeitsbereich 25, 26 zwischen zwei festen Bereichen 30, 31, 32. Die Verform- barkeitsbereiche 25, 26 weisen außen in Umfangsrichtung umlaufende Rippen zum Ausgleich von Biegebewegungen auf, sowie in ihrem Inneren jeweils einen Hohlraum 33, 34 oder auch einen gemeinsamen verbundenen Hohlraum. Die einzelnen Hohlräume sind mittels Ventilen 27, 27' mit einem härtbaren Werkstoff, bei- spielsweise einem vulkanisierbaren Gummi oder einem aushärtbaren Gießharz, füllbar.
Die Anlenklösen 21', 22' des Übertragungselements können somit bei der Montage mit dem Aktuator 13 einerseits und dem
Stellelement/Stößel 18 andererseits verbunden werden, und dabei kann das Übertragungselement in die richtige Form gebogen werden. Die einzelnen Verformbarkeitsbereiche/Gelenkbereiche 25, 26 können dabei jeweils auch bevorzugte Ebenen aufweisen, in denen sie biegbar sind.
Nach der Anpassung oder bereits vor der Anpassung können die Hohlräume 33, 34 befüllt werden, und der eingefüllte Werkstoff kann nach der Anpassung versteift werden. In Figur 4 ist zur näheren Erläuterung ein ähnliches Übertragungselement wie in Figur 3 darstellt, wobei zudem zwei Strahlungsquellen 28, 29 dargestellt sind, die die Bestrahlung der Hohlräume 33, 34 in den Verformbarkeitsbereichen 25, 26 zur Versteifung des gesamten Übertragungselements ermöglichen.
Solche Strahlungsquellen können stationär vorgesehen sein und dazu dienen, das Übertragungselement zum Aushärten aus dem Turbolader zu entnehmen und separat auszuhärten, oder sie können auch zur Anwendung bei der Versteifung des Übertragungselements im montierten Zustand transportabel sein.
In Figur 5 ist ein Übertragungselement 15' ' vorgesehen, bei dem zwei Verformungsbereiche/Gelenkbereiche 25 ' , 26' durch Klammern
35, 36 festgelegt sind. Die Klammern 35, 36 weisen jeweils Schellen auf, die an den festen Bereichen 30', 31', 32' mittels Schraubverbindungen festgeklemmt werden, und Verbindungsstangen
36, 37, um die Klammern 35 , 36 über die Verformungsbereiche hinweg festzulegen oder zu versteifen. Diese Variante hat den Vorteil, dass durch Entfernung oder Lockerung der Klammern 35, 36 auch eine Nachjustierung des Übertragungselements möglich ist, da die
Verformungsbereiche 25', 26' in sich nicht versteift werden. Sie können beispielsweise aus einem relativ steifen Gummi bestehen.
Figur 6 zeigt zur Verdeutlichung die Einteilung eines Über- tragungselements 15' ' aus Figur 5 in feste Bereiche und Ver¬ formungsbereiche 25', 26' ohne Klammern.
Figur 7 zeigt schematisch ein Übertragungselement ähnlich dem in Figur 6 dargestellten, wobei die Verformungsberei- che/Gelenkbereiche 25', 26' nur gestrichelt angedeutet sind und wobei die Versteifung der Verformungsbereiche durch außen aufgebrachte, härtbare Bandagen bewirkt ist. Solche Bandagen können beispielsweise Faservliese sein, die mit einem aus¬ härtbaren Harz getränkt sind oder getränkt werden können. Diese können nach der Anpassung des Übertragungselements zur Versteifung des Übertragungselements 15'' ebenso gehärtet werden wie ein Material, das in das Innere entsprechender Hohlräume eingefüllt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer mechanischen Vorrichtung, insbesondere eines Abgas-Turboladers, mit einer Steuer- oder Regeleinrichtung (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) und einem mechanischen Übertragungselement (15, 15', 15''), das mittelbar oder unmittelbar mit einem Aktuator (13) einerseits und einem Stellelement (18, 19) andererseits zur Übertragung einer Stellgröße verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15' ') vor der Verbindung mit dem Aktuator (13) und dem Stellelement (18, 19) verformbar ist und in verformbarem Zustand an die übrigen Bauteile der Vorrichtung angepasst und nach der Anpassung durch Reduzierung seiner Verformbarkeit fixiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15'') fixiert wird, nachdem es mit dem Aktuator (13) einerseits und dem Stellelement (18, 19) andererseits verbunden wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15' ') fixiert wird, bevor es mit dem Aktuator (13) einerseits und dem Stellelement (18, 19) andererseits verbunden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15'') durch eine Materialversteifung versteift wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hohlraum (23, 33, 34) des Übertragungselements (15, 15', 15'') wenigstens teilweise mit einem versteifbaren Material füllbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Übertragungselements (15, 15', 15'') durch Anwendung von Wellen- oder Teilchenbestrahlung und/oder Wärmestrahlung oder chemische Einwirkung versteift wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15'') durch Änderung einer geometrischen Form versteift wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15'') durch Festlegung von zwischen seinen verschiedenen Teilen (30, 30', 31, 31', 32, 32') vorgesehenen Gelenkbereichen (25, 25', 26, 26') versteift wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (15, 15', 15'') durch Herstellung von Verbindungen (35, 36, 37, 38) zwischen einzelnen Teilen (30, 30', 31, 31', 32, 32') des Übertra- gungselements (15, 15', 15'') versteift wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Übertragungselements (15, 15', 15'') durch Biegen oder Knicken von wenigstens zwei Verformbarkeitsbereichen (25, 25', 26, 26') des Übertra¬ gungselements (15, 15', 15'') in unterschiedlichen Ebenen bewirkt wird.
11. Übertragungselement zur Übertragung einer Stellgröße zwischen einem Aktuator (13) einerseits und einem Stellelement (18, 19) andererseits, gekennzeichnet durch wenigstens einen Verformbarkeitsbereich (25, 25', 26, 26'), in dem das Übertragungselement vor einer Anpassung verformbar, insbesondere biegbar ist und der durch die Änderung von Materialeigenschaften oder Hinzufügung von weiterem Material versteifbar ist.
12. Übertragungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens teilweise aus einem aushärtbaren Material besteht oder mit einem aushärtbaren Material füllbar ist.
13. Übertragungselement zur Übertragung einer Stellgröße zwischen einem Aktuator (13) einerseits und einem Stellelement (18, 19) andererseits, gekennzeichnet durch wenigstens einen Verformbarkeitsbereich (25, 25', 26, 26'), in dem das Übertragungselement verformbar ist, sowie durch einen mit einem versteifbaren Material füllbaren Hohlraum (23, 33, 34).
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