WO2018104394A1

WO2018104394A1 - Hebelelement für einen aktuator einer wastegate-einrichtung oder einer variablen turbinengeometrie oder eines abgas-rückführungsventils

Info

Publication number: WO2018104394A1
Application number: PCT/EP2017/081706
Authority: WO
Inventors: Maximiliano Cicciarella; Bernhard Nestmann; Mathias Rummel
Original assignee: Mahle International Gmbh
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hebelelement (1) für einen Aktuator einer Wastegate-Einrichtung oder einer variablen Turbinengeometrie, mit einem Bauteil (2), in welchem eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung (3a, 3b) ausgebildet sind, mit einem einen Grundkörper (7) aufweisenden Anbindungskörper (4), der im Bereich eines axialen Befestigungsabschnitts (5), welcher zumindest teilweise in der ersten Durchgangsöffnung (3a) des Bauteils (2) angeordnet ist, mittels einer Nietverbindung (11) mit dem Bauteil (2) verbunden ist, wobei auf einer Stirnseite (9) des Anbindungskörpers (4) eine Ausnehmung (6) vorgesehen ist, die sich im Bereich des Befestigungsabschnitts (5) innerhalb des Grundkörpers (7) erstreckt.

Description

Hebelelement für einen Aktuator einer

Wastegate-Einrichtung oder einer variablen Turbinengeomethe oder

eines Abgas-Rückführungsventils

Die Erfindung betrifft ein Hebelelement für einen Aktuator einer Wastegate- Einrichtung oder einer variablen Turbinengeometrie (VTG) oder eines Abgas- Rückführungsventils. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie oder mit einem solchen Wastegate-Ventil, welcher ein solches Hebelelement aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hebelelements.

Hebelelemente kommen in Abgasturboladern zum als Teil eines Aktuators zum Einsatz, mit welchem verstellbare Komponenten eines im Abgasturbolader vorhandenen Wastegate-Ventils oder einer im Abgasturbolader vorhandene variable Turbinengeometrie betätigt werden kann.

Ein solches Hebelelement ist dabei üblicherweise mittels einer Koppelstange mit einer Wastegate- bzw. VTG-seitigen Antriebsschwinge verbunden. Das Hebelelement besteht in der Regel aus einem als Hebel dienenden Bauteil mit zwei Durchgangsöffnungen und aus einem mit dem Bauteil verschweißten und somit drehfest verbundenen Anbindungskorper. Zur Ausbildung der Schweißverbindung ist der Anbindungskorper in einer ersten der beiden Durchgangsöffnungen des Bauteils aufgenommen; in der zweite Durchgangsöffnung kann eine sogenannte Aktuatorwelle aufgenommen und drehfest - typischerweise ebenfalls mittels einer Schweißverbindung - an dem Bauteil befestigt sein. An dem Anbindungskorper kann drehbar die bereits erwähnte Koppelstange befestigt werden. Als nachteilig bei herkömmlichen Hebelelementen erweist sich oftmals, dass im Zuge des Schweißverfahrens zum Drehfesten Befestigen des Anbindungskorpers an besagtem Bauteil Oberflächenbereiche des Anbindungskorpers beschädigt werden können. Dies erweist sich insbesondere als kritisch, wenn es sich dabei um gehärtete Oberflächenbereiche handelt, die im Betrieb des Hebelelements besonders hohen tribologischen Belastungen ausgesetzt werden können, so dass sich eine Beschädigung besonders nachteilig auf die Lebensdauer des Hebelelements auswirkt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für ein Hebelelement sowie für ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines solchen Hebelelements zu schaffen, bei welchem obige Problematik nicht mehr oder nur mehr in stark abgeschwächter Form auftritt.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, einen Anbindungskörper eines Hebelelements, der vorzugsweise als Zapfen oder Pin ausgebildet sein kann, derart auszubilden, dass er mittels einer Nietverbindung dauerhaft mit einem weiteren Bauteil verbunden werden kann, welches vorzugsweise plattenartig ausgebildet und als Stanzteil realisiert ist. Zur Ausbildung einer solchen Nietverbindung ist am besagten, weiteren Bauteil eine Durchgangsöffnung vorgesehen, in welcher ein axialer Befestigungsabschnitt des Anbindungskorpers angeordnet werden kann.

In dem Anbindungskörper ist stirnseitig eine Ausnehmung ausgebildet, die sich axial in den Befestigungsabschnitt des Anbindungskorpers hinein erstreckt. Durch Hineinpressen eines Stempels oder eines anderen geeigneten Nietwerkzeugs in die Ausnehmung wird der Anbindungskörper im Bereich des Befestigungsabschnitts unter Ausbildung einer Nietverbindung dauerhaft mit dem weiteren Bauteil verbunden.

Die technisch sehr aufwändige Ausbildung einer Schweißverbindung oder Lötverbindung, wie sie aus herkömmlichen Hebelelementen bekannt ist, kann beim erfindungsgemäßen Hebelelement also entfallen. Dies erweist sich auch als vorteilhaft, wenn der Anbindungskörper in bestimmten axialen Abschnitten, die im Betrieb des Hebelelements als Teil eines Aktuators tribologisch besonders hohen Belastungen ausgesetzt werden, mittels Nitrierens oder einer dazu alternativen geeigneten Methode ausgehärtet wird: Die Gefahr einer Beschädigung dieser ausgehärteten Abschnitte des Anbindungskörpers im Zuge des Verschweißens mit dem weiteren Bauteil ist beim erfindungsgemäßen Hebelelement, bei welchem eine Nietverbindung besagte Schweißverbindung ersetzt, ausgeschlossen.

Ein erfindungsgemäßes Hebelelement für einen Aktuator einer Wastegate- Einrichtung oder einer variablen Turbinengeometrie umfasst ein Bauteil, in welchem eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung ausgebildet sind. Weiterhin umfasst das Hebelelement einen Anbindungskörper, der einen Grundkörper aufweist. Dieser Grundkörper ist im Bereich eines Befestigungsabschnitts, welcher zumindest teilweise in der ersten Durchgangsöffnung des Bauteils angeordnet ist, mittels einer Nietverbindung mit dem Bauteil verbunden. Auf einer Stirnseite des Anbindungskörpers ist eine Ausnehmung vorgesehen, die sich im Bereich des Befestigungsabschnitts innerhalb des Grundkörpers erstreckt.

Bevorzugt ist der Anbindungskörper als Zapfen oder als Pin ausgebildet. Mit diesen Varianten gehen besonders geringe Fertigungskosten für den Anbindungskörper einher. Besonders bevorzugt ist das Bauteil als Stanzteil ausgebildet. Auch mit dieser Variante gehen besonders geringe Fertigungskosten für den Anbindungskörper einher.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Grundkörper ein die Ausnehmung einfassender Körperkragen gebildet. Mittels des Körperkragens ist der Grundkörper zur Ausbildung der Nietverbindung formschlüssig mit dem Bauteil verbunden. Ein solcher Körperkragen erleichtert die Ausbildung einer Nietverbindung zwischen dem Anbindungskörper und dem Bauteil durch Einpressen eines geeignet dimensionierten Stempels in die am Anbindungskörper vorhandene Ausnehmung.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ausnehmung einen ersten axialen Ausnehmungsabschnitt mit konstantem Durchmesser auf. Der erste axiale Aus- nehmungsabschnitt geht in axialer Richtung von der Stirnseite des Anbindungs- körpers weg in einen sich konisch verjüngenden, zweiten axialen Ausnehmungsabschnitt über. Eine solche Geometrie führt zu einer besonders langlebigen Nietverbindung zwischen Bauteil und Anbindungskörper.

Besonders bevorzugt kann die Ausnehmung in einem Längsschnitt entlang der axialen Achse des Anbindungskörpers mit der Geometrie eines Kreissegments ausgestattet sein, vorzugsweise mit der Geometrie eines Ellipsen-Segments. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einer solchen Geometrie eine besonders stabile Nietverbindung erzeugen lässt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Anbindungskörper zumindest in einem vom Befestigungsabschnitt verschiedenen axialen Abschnitt, der nicht in der ersten Durchgangsöffnung des Bauteils aufgenommen ist, in einem Oberflächenbereich mit einer vorbestimmten, von der Oberfläche gemessenen Tiefe, gehärtet ausgebildet. Bevorzugt ist der axiale Abschnitt in dem Oberflächenbereich nitriert. Auf diese Weise kann der im Betrieb des Hebelelements in einem Abgasturbolader besonders hohen tribologischen Belastungen ausgesetzte Bereich des Hebelelements besonders wirksam gegen Verschleiß geschützt werden.

Zweckmäßig kann der im Oberflächenbereich mit vorbestimmter Tiefe gehärtete axiale Abschnitt auf einer von der Stirnseite mit der Ausnehmung abgewandten Seite axial an den Befestigungsabschnitt anschließen. Diese Variante des Hebelelements benötigt besonders wenig Bauraum in axialer Richtung.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Abgasturbolader mit einem Wastegate-Ventil sowie mit einem vorangehend vorgestellten Hebelelement zum Verstellen des Wastegate-Ventils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung. Die vorangehend erläuterten Vorteile des Hebelelements übertragen sich daher auch auf den erfindungsgemäßen Abgasturbolader.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie, die verstellbare Leitschaufeln umfasst, sowie mit einem vorangehend vorgestellten Hebelelement. Die vorangehend erläuterten Vorteile des Hebelelements übertragen sich daher auch auf den erfindungsgemäßen Abgasturbolader.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Hebelelements, insbesondere eines vorangehend vorgestellten erläuterten Hebelelements. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen Schritt a) gemäß welchem ein Bauteil bereitgestellt wird, in welchem zumindest eine (erste) Durchgangsöffnung vorhanden ist. In einem Schritt b) wird ein Anbindungskörper mit einem Grundkörper bereitgestellt, der einen Befestigungsabschnitt zum dauerhaften Verbinden des Anbindungskörpers mit dem Bauteil aufweist. Dabei ist auf einer Stirnseite des Anbindungskörpers eine Ausnehmung vorgesehen, die sich im Bereich des Befestigungsabschnitts innerhalb des Grundkörpers erstreckt. Besagte Ausnehmung von ist von einem Körperkragen des Grundkörpers eingefasst. In einem Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun der Befestigungsabschnitt des Grundkörpers in der (ersten) Durchgangsöffnung des Bauteils angeordnet.

Schließlich wird in einem weiteren Schritt d) der Befestigungsabschnitt des Anbindungskörpers mit dem Bauteil vernietet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Ausbildung der Nietverbindung ein Stempel in die Ausnehmung eingebracht. Mittels eines solchen Stempels lässt sich die erfindungswesentliche Nietverbindung zwischen Bauteil und Anbindungskörper besonders einfach realisieren.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Anbindungskörper zumindest in einem vom Befestigungsabschnitt verschiedenen axialen Bereich in einem Oberflächenbereich gehärtet, vorzugsweise nitriert. Auf diese Weise kann der im Betrieb im Abgasturbolader besonders hohen tribologischen Belastungen ausgesetzte Bereich des Anbindungskörpers besonders gut gegen Verschleiß geschützt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zur Ausbildung der Taumelnietverbindung zumindest ein sich drehender Nietstempel gegen den Befestigungsabschnitt des Anbindungskörpers gedrückt, so dass der Körperkragen verformt wird und in der Folge eine formschlüssige Verbindung mit dem Bauteil ausbildet. Dabei bildet eine Drehachse des Nietstempels während der Drehbewegung mit einer Mittellängsachse des Anbindungskörpers einen spitzen Winkel aus. Mittels eines derart relativ zum Anbindungskörper positionierten und rotie- renden Nietstempels lässt sich die erfindungswesentliche Taumelnietverbindung zwischen Bauteil und Anbindungskörper besonders einfach herstellen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Anbindungskörper zumindest in einem vom Befestigungsabschnitt verschiedenen axialen Abschnitt in einem Oberflächenbereich gehärtet, vorzugsweise nitriert. Auf diese Weise kann der im Betrieb im Abgasturbolader besonders hohen tribologischen Belastungen ausgesetzte Bereich des Anbindungskörpers besonders gut gegen Verschleiß geschützt werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens, bei welcher das in Schritt a) bereitgestellte Bauteil eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung aufweist, umfasst das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte e) und f):

e) Anordnen eines axialen Endabschnitts einer Aktuatorwelle in der zweiten Durchgangsöffnung des Bauteils, und

f) Verbinden des axialen Endabschnitts der Aktuatorwelle mit dem Bauteil mittels Taumelnieten.

Besonders bevorzugt erfolgt das Verbinden des axialen Endabschnitts der Aktuatorwelle mit dem Bauteil derart, dass sich zwischen dem axialen Endabschnitt der Aktuatorwelle und dem Bauteil eine formschlüssige Verbindung ergibt.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 einen Anbindungskörper des erfindungsgemäßen Hebelelements in einem Längsschnitt entlang seiner axialen Achse,

Fig. 2 ein als Stanzteil ausgebildetes Bauteil des erfindungsgemäßen

Hebelelements in einer Draufsicht,

Fig. 3a, 3b den mit dem Bauteil der Figur 2 vernieteten Anbindungskörper der

Figur 1 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten,

Fig. 4 eine schematische Darstellung, welche die prinzipielle Funktionsweise eines Aktuators mit einem erfindungsgemäßen Hebelelement in einem Abgasturbolader erläutert,

Fig. 5 das Bauteil und den Anbindungskörper, die zum Befestigen aneinander mittels Taumelnieten in einer Matrize aufgenommen sind,

Fig. 6 das Bauteil und den Anbindungskörper, nachdem diese mit Hilfe eines Nietstempels zur Ausbildung eines Hebelelements miteinander taumelvernietet wurden, Fig. 7 eine Anordnung aus dem Hebelelement gemäß Figur 6 und einer Aktuatorwelle, die mittels Taumelnieten an dem Hebelelement befestigt ist, in einer Schnittdarstellung,

Fig. 8 die Anordnung der Figur 7 in einer Seitenansicht

Fig. 9 die Anordnung der Figur 7 in einer Draufsicht.

Zunächst soll die Funktionsweise des hier vorgestellten, erfindungsgemäßen Hebelelements als Teil eines Aktuators in einem Abgasturbolader anhand der schematischen Darstellung der Figur 4 erläutert werden.

Figur 4 zeigt ein sogenanntes 4-Gelenk-Koppelgetriebe 20 zur Steuerung eines Wastegate-Ventils (nicht gezeigt) eines Abgasturboladers. Das 4-Gelenk-Koppel- getriebe 20 umfasst eine Wastegate-seitige Abtriebsschwinge 21 . Von der Abtriebsschwinge 21 steht ein Befestigungsbolzen 22 ab, an welchem drehbar eine Koppelstange 23 angebracht ist, welche mit einem Aktuator zum Drehverstellen der Abtriebsschwinge 21 verbunden ist. Der Aktuator umfasst eine ein Hebelelement 1 ausbildende Antriebsschwinge 24, an welchem die Koppelstange 23 ebenfalls drehbar befestigt ist. Eine Drehverstellung des als Antriebsschwinge 24 ausgebildeten Hebelelements 1 führt über die Koppelstange 23 somit zu einer Drehbewegung der Abtriebsschwinge 21 . Durch eine solche Drehbewegung der Abtriebsschwinge 21 können Komponenten einer variablen Turbinengeometrie oder eines Wastegate-Ventils des Abgasturboladers verstellt werden. Im Folgenden wird nun das erfindungsgemäße Hebelelement 1 , welches in einem Aktuator eines Abgasturboladers als Antriebsschwinge 24 gemäß Figur 4 verwendet werden kann, anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert.

Die Figuren 1 und 2 illustrieren dabei den prinzipiellen Aufbau der beiden wesentlichen Bauteile des Hebelelements 1 : Das Hebelelement 1 umfasst demnach einen in Figur 1 gezeigten Anbindungskörper 4 sowie ein in Figur 2 gezeigtes Bauteil 2.

Entsprechend Figur 1 , welche den Anbindungskörper 4 des Hebelelements 1 in einem Längsschnitt entlang seiner Mittellängsachse M zeigt, kann der Anbindungskörper 4 des Hebelelements 1 als Zapfen 14 oder als Pin ausgebildet sein. Durch die Mittellängsachse M des Anbindungskorpers 4 wird dabei eine axiale Richtung A definiert. Der Anbindungskörper 4 umfasst einen Grundkörper 7, der wiederum einen axialen Befestigungsabschnitt 5 aufweist, mittels welchem der Anbindungskörper 4 an dem weiteren, noch anhand der Figur 2 zu erläuternden Bauteil 2 des Hebelelements 1 befestigt werden kann. Wie Figur 1 erkennen lässt, ist auf einer Stirnseite 9 des Anbindungskorpers 4 eine Ausnehmung 6 vorgesehen, die sich im Befestigungsabschnitt 5 innerhalb des Grundkörpers 7 erstreckt. Auf diese Weise wird in dem Grundkörper 7 ein die Ausnehmung 6 einfassender Körperkragen 8 gebildet. Mittels des Körperkragens 8 kann der Grundkörper 7 des Anbindungskorpers 4 mit dem Bauteil 2 gemäß Figur 2 vernietet werden, was nachfolgend bei der Erläuterung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens noch genauer erörtert werden wird.

Besagte Ausnehmung 6 besitzt einen ersten axialen Ausnehmungsabschnitt 6a mit konstantem Durchmesser d, der von der Stirnseite 9 des Anbindungskorpers 4 weg in einen sich konisch verjüngenden, zweiten axialen Ausnehmungsabschnitt 6b übergeht. Die Figur 2 zeigt ein weiteres Bauteil 2 des Hebelelements 1 , in welchem eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung 3a, 3b ausgebildet sind. Das Bauteil 2 kann eine plattenartige Geometrie aufweisen und als Stanzteil 13 ausgebildet sein. Die erste Durchgangsöffnung 3a dient zur Aufnahme des Befestigungsabschnitts 5 des Anbindungskorpers 4.

Betrachtet man nun nochmals die Figur 1 , so erkennt man, dass der Anbindungs- körper 4 ferner einen vom Befestigungsabschnitt 5 verschiedenen axialen Abschnitt 12 aufweist, der in einem am Bauteil 2 befestigten Zustand des Anbindungskorpers 4 nicht in der ersten Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 aufgenommen ist. Der axiale Abschnitt 12 ist in einem Oberflächenbereich 10 mittels Nitrierens oder eines anderen geeigneten Härtungsverfahrens gehärtet. Der im Oberflächenbereich 10 gehärtete axiale Abschnitt 12 schließt entsprechend Figur 1 auf einer von der die Ausnehmung 6 aufweisenden Stirnseite 9 abgewandten Seite axial an den Befestigungsabschnitt 5 an

Im Folgenden wird anhand eines ersten Beispiels die Herstellung des Hebelelements 1 aus dem Anbindungskörper der Figur 1 und dem Bauteil der Figur 2 beschrieben unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Demnach wird in einem Verfahrensschritt a) zunächst das Bauteil 2 mit seinen beiden Durchgangsöffnungen 3a, 3b bereitgestellt. Im Verfahrensschritt b) wird der Anbindungskörper 4, der mit seinem Befestigungsabschnitt 5 am Anbindungskorpers 4 am Bauteil 2 befestigt werden soll, bereitgestellt. Wie bereits erläutert ist auf der Stirnseite 9 des Anbindungskorpers 4 eine Ausnehmung 6 vorgesehen. Die Ausnehmung 6 erstreckt sich von besagter Stirnseite 9 axial bis in den Befestigungsabschnitt hinein, und zwar derart, dass besagte Ausnehmung 6 von einem Körperkragen 8 des Anbindungskorpers 4 eingefasst wird. In einem weiteren Verfahrensschritt c) wird nun der Befestigungsabschnitt 5 des Anbindungskörpers 4 in der ersten Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 angeordnet.

In einem weiteren Verfahrensschritt d) wird der Befestigungsabschnitt 5 des Anbindungskörpers 4 mit dem Bauteil 2 vernietet. Diese Nietverbindung 1 1 zwischen dem Anbindungskorper 4 und dem Bauteil 2 kann unter Verwendung eines in den Figuren nicht dargestellten Stempels, der in die Ausnehmung 6 gepresst wird, erzeugt werden.

Im Zuge des Herstellungsverfahrens, insbesondere vor oder nach Durchführung der Verfahrensschritte a) bis d) kann der Anbindungskorper 4 in einem zum Befestigungsabschnitt 5 verschiedenen axialen Abschnitt 12, der nicht in der ersten Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 aufgenommen ist, zumindest in einem Oberflächenbereich 10 mittels Nitrierens oder eines anderen geeigneten Härtungsverfahrens gehärtet werden.

Das Bauteil 2 kann in Schritt a) mittels eines Stanzvorgangs hergestellt werden. Hierzu kann das Bauteil 2 in eine Stanzvorrichtung (nicht gezeigt) eingebracht werden, die Arbeitsstationen aufweist, welche vom Bauteil 2 sukzessive durchlaufen werden. In diesen Arbeitsstationen können die äußere Kontur des Bauteils 2, die erste Durchgangsöffnung 3a sowie die zweite Durchgangsöffnung 3b mittels sukzessiven Stanzens erzeugt werden. Das Stanzen kann dabei mittels einer Hubbewegung wenigstens einer der Arbeitsstationen der Stanzvorrichtung erfolgen. Zur anschließenden Ausbildung der Nietverbindung 1 1 zwischen dem Anbindungskörpers 4 und dem gestanzten Bauteil 2 kann der Anbindungskorper 4 zunächst mittels einer geeigneten Justiereinrichtung relativ zum Bauteil 2 ausgerichtet werden, so dass der Anbindungskorper 4 mit seinem Befestigungsabschnitt 5 in der ersten Durchgangsöffnung 3a des gestanzten Bauteils 2 positioniert wird. Anschließend wird durch die Hubbewegung eines an der Stanzvorrichtung vorgesehenen Stempels dieser Stempel in die Ausnehmung 6 des Anbindungskörpers 4 gepresst, so dass die gewünschte Nietverbindung 1 1 zwischen Anbindungskör- per 4 und Bauteil 2 erzeugt wird.

Die beim Stanzen ausgeführte Hubbewegung der wenigstens einen Arbeitsstation kann also auch zur Erzeugung der gewünschten Nietverbindung 1 1 genutzt werden. Eine Beschädigung des Anbindungskörpers 4, insbesondere des gehärteten Oberflächenbereichs 10 des Anbindungskörpers, 4 kann auf diese Weise vermieden werden.

Anhand der Figuren 5 und 6 wird im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren Anhand eines zweiten Beispiels erläutert. Mittels des im folgenden beschriebenen Verfahrens wird ein Bauteil 2 mittels eines Taumelniet-Prozesses mit einem An- bindungskörper 4 verbunden.

Entsprechend Figur 5 wird in einem Verfahrensschritt a) zunächst das Bauteil 2 bereitgestellt, in welchem eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung 3a, 3b ausgebildet sind. In einer vereinfachten Variante kann auf die zweite Durch- gangsöffnung 3b verzichtet sein. Das Bauteil 2 kann eine plattenartige Geometrie aufweisen und als Stanzteil 13 ausgebildet sein. Die erste Durchgangsöffnung 3a dient zur Aufnahme eines Befestigungsabschnitts 5 des Anbindungskörpers 4. In einem Verfahrensschritt b) des Verfahrens wird der Anbindungskörper 4, der mit einem Befestigungsabschnitt 5 am Bauteil 2 befestigt werden soll, bereitgestellt.

Entsprechend Figur 5, welche den Anbindungskörper 4 des Hebelelements 1 in einem Längsschnitt entlang seiner Mittellängsachse M zeigt, kann der Anbin- dungskörper 4 des Hebelelements 1 als Zapfen 14 oder als Pin ausgebildet sein. Durch die Mittellängsachse M des Anbindungskörpers 4 wird dabei eine axiale Richtung A definiert. Der Anbindungskörper 4 umfasst einen Grundkörper 7, der wiederum einen axialen Befestigungsabschnitt 5 aufweist, mittels welchem der Anbindungskörper 4 an dem Bauteil 2 des Hebelelements 1 befestigt werden kann.

Wie Figur 5 erkennen lässt, ist auf einer Stirnseite 9 des Anbindungskörpers 4 eine Ausnehmung 6 vorgesehen, die sich im Befestigungsabschnitt 5 innerhalb des Grundkörpers 7 erstreckt. Auf diese Weise wird in dem Grundkörper 7 ein die Ausnehmung 6 einfassender Körperkragen 8 gebildet. Besagte Ausnehmung 6 besitzt einen ersten axialen Ausnehmungsabschnitt 6a mit konstantem Durchmesser, der von der Stirnseite 9 des Anbindungskörpers 4 weg in einen sich konisch verjüngenden, zweiten axialen Ausnehmungsabschnitt 6b übergeht.

Der Anbindungskörper 4 kann gemäß Figur 5 einen vom Befestigungsabschnitt 5 verschiedenen axialen Abschnitt 12 aufweisen, der nach dem Taumelnieten nicht in der ersten Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 aufgenommen ist. Dieser axiale Abschnitt 12 ist in einem Oberflächenbereich 10 mittels Nitrierens oder eines anderen geeigneten Härtungsverfahrens gehärtet. Der im Oberflächenbereich 10 gehärtete axiale Abschnitt 12 schließt entsprechend Figur 5 auf einer von der die Ausnehmung 6 aufweisenden Stirnseite 9 abgewandten Seite axial an den Befestigungsabschnitt 5 an.

In einem weiteren Verfahrensschritt c) wird nun der Befestigungsabschnitt 5 des Anbindungskörpers 4 wie in Figur 5 gezeigt in der ersten Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 angeordnet. Das Bauteil 2 und der Anbindungskörper 4 können zum Taumelnieten in einer gemeinsamen Matrize 16 angeordnet werden, die in Figur 5 nur grobschematisch angedeutet ist. In einem weiteren Verfahrensschritt d) wird der Befestigungsabschnitt 5 des An- bindungskörpers 4 mittels Taumelnieten mit dem Bauteil 2 vernietet.

Hierzu wird - wie in Figur 6 angedeutet - ein sich relativ zur Matrize 16 drehender Nietstempel 15 in die Ausnehmung 6 eingebracht. Die Positionierung und Ausrichtung des Nietstempels relativ zur Matrize 16 und somit auch relativ zum Bauteil 2 und dem Anbindungskörper 4 geschieht dabei derart, dass eine Drehachse D des Nietstempels mit der Mittellängsachse des Anbindungskörpers 4 einen spitzen Winkel α ausbildet. Durch eine Drehbewegung des Nietstempels 15 wird der Befestigungsabschnitt 5 des Anbindungskörpers 4 in die erste Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 gepresst (in Figur 6 ist der Nietstempel der Übersichtlichkeit halber im Abstand zum Anbindungskörper 4 angeordnet), so dass der Körperkragen 8 eine formschlüssige Verbindung mit dem Bauteil 2 ausbildet. Auf diese Weise wird die gewünschte Taumelnietverbindung 1 1 hergestellt.

Im Zuge des Herstellungsverfahrens, insbesondere vor oder nach Durchführung der Verfahrensschritte a) bis d), kann der Anbindungskörper 4 in einem zum Befestigungsabschnitt 5 verschiedenen axialen Abschnitt 12, der nicht in der ersten Durchgangsöffnung 3a des Bauteils 2 aufgenommen ist, zumindest in einem Oberflächenbereich 10 mittels Nitrierens oder eines anderen geeigneten Härtungsverfahrens gehärtet werden.

Das Bauteil 2 kann in Schritt a) mittels eines Stanzvorgangs hergestellt werden. Hierzu kann das Bauteil 2 in eine Stanzvorrichtung (nicht gezeigt) eingebracht werden, die Arbeitsstationen aufweist, welche vom Bauteil 2 sukzessive durchlaufen werden. In diesen Arbeitsstationen können die äußere Kontur des Bauteils 2, die erste Durchgangsöffnung 3a sowie die zweite Durchgangsöffnung 3b mittels sukzessiven Stanzens erzeugt werden. Das Stanzen kann dabei mittels einer Hubbewegung wenigstens einer der Arbeitsstationen einer Stanzvorrichtung (nicht gezeigt) erfolgen.

Um das im Zuge der Schritte a) bis d) hergestellte Hebelelement 1 drehfest mit einer Aktuatorwelle 17 zu verbinden, kann das Verfahren um einen weiteren Verfahrensschritt e) ergänzt werden, gemäß welchem ein axialer Endabschnitt 18 besagter Aktuatorwelle 17 in der zweiten Durchgangsöffnung 3b des Bauteils 2 angeordnet wird. In einem weiteren Verfahrensschritt f) wird der axiale Endabschnitt der Aktuatorwelle ebenfalls mittels Taumelnieten mit dem Bauteil 2 verbunden. Vorangehende Erläuterungen zum Verbinden des Anbindungskörpers 4 mit dem Bauteil 2 mittels Taumelnieten gelten daher mutatis mutandis auch zum Verbinden der Aktuatorwelle 17 mit dem Bauteil 2, da die Verbindung ebenfalls mittels Taumelnieten erzeugt wird.

Zur Verdeutlichung zeigen die Figuren 7 bis 9 eine Anordnung aus Hebelelement 1 und Aktuatorwelle 17 nach Durchführung der Verfahrensschritte a) bis e). Dabei zeigt die Figur 7 die Anordnung 20 in einem Längsschnitt entlang der Mittellängsachse M des Anbindungskörpers 4. Die Figur 8 zeigt diese Anordnung 20 in einer Seitenansicht, die Figur 9 in einer Draufsicht.

Das Verbinden des axialen Endabschnitts 18 der Aktuatorwelle 17 mit dem Bauteil 2 gemäß Schritt f) erfolgt bevorzugt derart, dass sich zwischen dem axialen Endabschnitt 18 der Aktuatorwelle 17 und dem Bauteil 2 eine formschlüssige Verbindung ergibt. Hierzu kann die zweite Durchgangsöffnung 3b des Bauteils 2 in der Draufsicht beispielsweise die Geometrie eines Mehrecks - in Figur 9 ist exemplarisch ein Sechseck 19 gezeigt - aufweisen. Durch das Taumelnieten wird dann eine formschlüssige Verbindung mit dem axialen Endabschnitt 18 der Aktuatorwelle 17 erzeugt. Das vorangehend erläuterte Hebelelement 1 eignet sich auch zur Verwendung in einem Saugrohrsteller, einem Abgasklappensteller oder in einem AGR-Bypass- Klappensteller.

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Claims

Ansprüche

1 . Hebelelement (1 ) für einen Aktuator einer Wastegate-Einrichtung oder einer variablen Turbinengeometrie oder eines Abgas-Rückführungsventils, mit einem Bauteil (2), in welchem eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung (3a, 3b) ausgebildet sind,

mit einem einen Grundkörper (7) aufweisenden Anbindungskorper (4), der im Bereich eines axialen Befestigungsabschnitts (5), welcher zumindest teilweise in der ersten Durchgangsöffnung (3a) des Bauteils (2) angeordnet ist, mittels einer Nietverbindung (1 1 ) mit dem Bauteil (2) verbunden ist,

wobei auf einer Stirnseite (9) des Anbindungskörpers (4) eine Ausnehmung (6) vorgesehen ist, die sich im Bereich des Befestigungsabschnitts (5) innerhalb des Grundkörpers (7) erstreckt.

2. Hebelelement nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anbindungskorper (4) als Zapfen (14) oder als Pin ausgebildet ist.

3. Hebelelement nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Bauteil (2) als Stanzteil (13) ausgebildet ist.

4. Hebelelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (7) ein die Ausnehmung (6) einfassender Körperkragen (8) gebildet ist, mittels welchem der Grundkörper (7) zur Ausbildung der Nietverbindung formschlüssig mit dem Bauteil (2) verbunden ist.

5. Hebelelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausnehmung (6) einen ersten axialen Ausnehmungsabschnitt (6a) mit konstantem Durchmesser (d) aufweist, der von der Stirnseite (9) des Anbin- dungskörpers (4) weg in einen sich konisch verjüngenden, zweiten axialen Ausnehmungsabschnitt (6b) übergeht.

6. Hebelelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anbindungskorper (4) zumindest in einem vom Befestigungsabschnitt (5) verschiedenen axialen Abschnitt (12), der nicht in der ersten Durchgangsöff- nung (3a) des Bauteils (2) aufgenommen ist, in einem Oberflächenbereich (10), insbesondere mittels Nitrierens, gehärtet ist.

7. Hebelelement nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

der im Oberflächenbereich (10) gehärtete axiale Abschnitt (12) auf einer von der Stirnseite (9) mit der Ausnehmung (6) abgewandten Seite axial an den Befestigungsabschnitt (5) anschließt.

8. Abgasturbolader,

mit einem Wastegate-Ventil,

mit einem Hebelelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verstellen des Wastegate-Ventils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung.

9. Abgasturbolader,

mit einer verstellbare Leitschaufeln umfassenden variablen Turbinengeometrie,

mit einem Hebelelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Verstellen der Leitschaufeln der variablen Turbinengeometrie oder des Wastegate- Ventils der Wastegate-Einrichtung.

10. Brennkraftmaschine,

mit einer Vorrichtung zur Abgasrückführung, welche ein zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbares Abgasrückführungsventil aufweist,

mit einem Hebelelement (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Verstellen des verstellbaren Abgasrückführungsventils.

1 1 . Verfahren zum Herstellen eines Hebelelements (1 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines Bauteils (2), in welchem zumindest eine (erste) Durch- gangsöffnung (3a) vorhanden ist,

b) Bereitstellen eines Anbindungskörpers (4) mit einem Grundkörper (7), der einen Befestigungsabschnitt (5) zum dauerhaften Verbinden des Anbindungskörpers (4) mit dem Bauteil (2) aufweist,

wobei auf einer Stirnseite (9) des Anbindungskörpers (4) eine Ausnehmung (6) vorgesehen ist, die sich im Bereich des Befestigungsabschnitts (5) innerhalb des Grundkörpers (7) erstreckt, wobei die Ausnehmung (6) von einem Körperkragen (8) des Grundkörpers (7) eingefasst ist,

c) Anordnen des Befestigungsabschnitts (5) des Grundkörpers (7) in der (ersten) Durchgangsöffnung (3a) des Bauteils (2), d) Vernieten des Befestigungsabschnitts (5) des Anbindungskorpers (4) mit dem Bauteil (2).

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur Ausbildung der Nietverbindung (1 1 ) ein Stempel in die Ausnehmung (9) eingebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anbindungskörper (4) zumindest in einem vom Befestigungsabschnitt (5) verschiedenen axialen Bereich (12) in einem Oberflächenbereich (10) gehärtet, vorzugsweise nitriert, wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Bauteil (2) einschließlich der ersten Durchgangsöffnung (3a) in Schritt a) mittels eines Stanzvorgangs hergestellt wird, wobei das Stanzen mittels einer Hubbewegung einer Stanzvorrichtung erfolgt,

zur Ausbildung der Nietverbindung (1 1 ) zwischen dem Anbindungskörper (4) und dem Bauteil (2) der Anbindungskörper (4) mit seinem Befestigungsabschnitt (5) in der ersten Durchgangsöffnung (3a) des gestanzten Bauteils (2) positioniert wird,

durch die Hubbewegung eines an der Stanzvorrichtung vorgesehenen Stempels dieser Stempel zur Ausbildung der Nietverbindung (1 1 ) zwischen Anbindungskörper (4) und Bauteil (2) in die Ausnehmung (6) des Anbindungskorpers (4) gepresst wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass

das Bauteil (2) und der Anbindungskörper (4) in einer Matrize (16) angeordnet werden und zur Ausbildung der Taumelnietverbindung (1 1 ) ein sich relativ zur Matrize drehender Nietstempel (15) gegen den Befestigungsabschnitt (5) gepresst wird, so dass der Körperkragen (8) eine formschlüssige Verbindung mit dem Bauteil (2) ausbildet,

wobei eine Drehachse (D) des Nietstempels (15) während der Drehbewegung mit einer Mittellängsachse (M) des Anbindungskörpers (4) einen spitzen Winkel (a) ausbildet.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Anbindungskörper (4) zumindest in einem vom Befestigungsabschnitt (5) verschiedenen axialen Abschnitt (12) in einem Oberflächenbereich (10) gehärtet, vorzugsweise nitriert, wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

das in Schritt a) bereitgestellte Bauteil (2) eine erste und eine zweite Durch- gangsöffnung (3a, 3b) aufweist, und dass

das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte e) und f) umfasst:

e) Anordnen eines axialen Endabschnitts (18) einer Aktuatorwelle (17) in der zweiten Durchgangsöffnung (3b) des Bauteils (2),

f) Verbinden des axialen Endabschnitts (18) der Aktuatorwelle (17) mit dem Bauteil (2) mittels Taumelnieten.

18. Verfahren nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des axialen Endabschnitts (18) der Aktuatorwelle (17) mit dem Bauteil (2) derart erfolgt, dass sich zwischen dem axialen Endabschnitt (18) der Aktuatorwelle (17) und dem Bauteil (2) eine formschlüssige Verbindung ergibt.