WO2014194990A1

WO2014194990A1 - Verstellvorrichtung für einen abgasturbolader

Info

Publication number: WO2014194990A1
Application number: PCT/EP2014/001405
Authority: WO
Inventors: Klaus Sperling; Viktor Dick
Original assignee: Ihi Charging Systems International Gmbh
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2014-05-24
Publication date: 2014-12-11
Also published as: DE102013105677A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für einen Abgasturbolader mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (3), wobei der Abgasführungsabschnitt (3) einen Umgehungskanal, welcher der Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt (3) angeordneten Turbinenrades dient, aufweist, mit einem ersten Verstellglied (7) und einem zweiten Verstellglied (9), wobei am ersten Verstellglied (7) mittelbar oder unmittelbar ein Ventilelement (5) zum Variieren eines Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals vorgesehen ist, und wobei das erste Verstellglied (7) und das zweite Verstellglied (9) miteinander verbunden sind, wobei das erste Verstellglied (7) an seinem dem zweiten Verstellglied (9) zugewandt ausgebildeten ersten Ende (11) vom zweiten Verstellglied (9), an dessen dem ersten Verstellglied (7) zugewandt ausgebildeten zweiten Ende (13), aufnehmbar ausgestaltet ist, derart, dass das erste Verstellglied (7) in das zweite Verstellglied (9) hineinragbar ist, wobei am ersten Ende (11) eine Außenkonturfläche (15) und am zweiten Ende (13) eine Innenkonturfläche (14) komplementär ausgebildet sind. Erfindungsgemäß sind zur Herstellung einer verdrehfesten Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied (7) und dem zweiten Verstellglied (9) die Außenkonturfläche (15) und die Innenkonturfläche (14) polygonformartig ausgebildet.

Description

Versteilvorrichtung für einen Abgasturbolader

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für einen Abgasturbolader der im

Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 032 927 A1 geht eine Versteilvorrichtung für einen Abgasturbolader mit einem Abgasführungsabschnitt hervor, wobei der

durchströmbare Abgasführungsabschnitt einen Umgehungskanal, welcher der Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt angeordneten Turbinenrades dient, aufweist. Die Verstellvorrichtung umfasst ein erstes Versteilglied und ein zweites Verstellglied. Am ersten Verstellglied ist ein Ventilelement zum Variieren eines Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals vorgesehen. Das erste Verstellglied und das zweite Verstellglied sind miteinander verbunden, wobei das erste Verstellglied an seinem dem zweiten

Verstellglied zugewandt ausgebildeten ersten Ende vom zweiten Verstellglied, an dessen dem ersten Verstellglied zugewandt ausgebildeten zweiten Ende, aufnehmbar

ausgestaltet ist. Das erste Verstellglied ist in das zweite Verstellglied hineinragbar, wobei am ersten Ende eine Außenkonturfläche und am zweiten Ende eine Innenkonturf lache komplementär ausgebildet sind. Zur Fixierung des ersten VerStellgliedes im zweiten Verstellglied ist ein Verbindungselement vorgesehen, mit dessen Hilfe eine

kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied und dem zweiten

Verstellglied erzielbar ist.

Problematisch ist, dass bedingt durch den Betrieb des Abgasturboladers, insbesondere in Verbindung des Abgasturboladers mit einer Brennkraftmaschine, der Abgasturbolader Temperaturschwankungen und Körperschwingungen ausgesetzt ist. Die

Temperaturschwankungen führen zu einem ständigen Erwärmen und Abkühlen der einzelnen Komponenten des Abgasturboladers, wobei insbesondere im Bereich des Abgasführungsabschnitts des Abgasturboladers, aufgrund des ihn durchströmenden Verbrennungsprodukts der Brennkraftmaschine, die größten Temperaturschwankungen vorliegen. Je näher ein Bauteil des Abgasturboladers an einem das durchströmende Verbrennungsprodukt aufweisenden Kanal des Abgasführungsabschnitts angeordnet ist, desto höher ist eine Ausfallwahrscheinlichkeit dieses Bauteils. Denn die sich ständig wiederholenden Temperaturänderungen führen zu einer ständigen Änderung der

Ausdehnung der Bauteile, wodurch es zu Lockerungen, Spannungen oder

Materialermüdungen kommen kann. Die Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied und dem zweiten Verstellglied ist als eine starre Verbindung mit Hilfe des eine

Druckspannung ausübenden Sicherungselementes ausgestaltet, und nahe dem das Verbrennungsprodukt aufweisenden Kanal positioniert. Folglich unterliegen die

Versteilglieder sowie das Sicherungselement den zuvor genannten

Temperaturschwankungen.

Aufgrund von im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Bauteilbewegungen, wie bspw. eine Hubbewegung der Kolben, eine damit verbundene Drehbewegung der Kurbelwelle, oder Drehbewegungen der Nockenwelle, kann es ebenso zu Fest- oder Körperschwingungen kommen. Da der Abgasturbolader mit der Brennkraftmaschine mechanisch verbunden ist, können diese Festkörperschwingungen störende Geräusche in Form von Klappern oder Rasseln der Verstellvorrichtung des Abgasturboladers mit sich bringen. Zudem üben Pulsationen und Schwingungen von Verbrennungsgasen der Brennkraftmaschine aufgrund ihrer Durchströmung des Abgasführungsabschnitts und insbesondere aufgrund der Durchströmung dessen Umgehungskanals auf das

Ventilelement und damit auf die mit ihm verbundenen Versteilglieder zusätzliche Kräfte aus, die die Festkörperschwingungen der Verstellvorrichtung und die damit verbundenen Rassel- und Klappergeräusche noch verstärken.

Des Weiteren können diese Festkörperschwingungen auch zu einer Lockerung ursprünglich fester Verbindungen führen, welche letztendlich zu einer verminderten Betriebssicherheit führen kann, mindestens jedoch eine Einschränkung einer

Funktionstüchtigkeit zur Folge haben kann. So kann beispielsweise auch das

Sicherungselement, welches die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied und dem zweiten Verstellglied herbeiführt, aufgrund von

Festkörperschwingungen gelockert werden, so dass die kraftschlüssige Verbindung aufgehoben wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine kostengünstige Verstellvorrichtung für einen Abgasturbolader bereitzustellen, welche zugleich eine Steigerung der

Betriebssicherheit sowie eine Steigerung eines Wirkungsgrades des Abgasturboladers herbeiführt. Diese Aufgabe wird durch eine Versteilvorrichtung für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit

zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Versteilvorrichtung für einen Abgasturbolader weist zur

Herstellung einer verdrehfesten Verbindung zwischen dem ersten Versteilglied und dem zweiten Versteilglied eine Außenkonturfläche des ersten VerStellgliedes und eine

Innenkonturfläche des zweiten Versteilgliedes auf, welche polygonformartig ausgebildet sind. Die Außenkonturfläche und die Innenkonturfläche weisen in axialer Richtung eine Erstreckung in gleicher Länge auf, so dass über einen Umfang einer Innenkontur des zweiten Versteilgliedes bzw. über den Umfang einer Außenkontur des ersten

Versteilgliedes eine Innenkonturfläche bzw. eine Außenkonturfläche ausgebildet ist. Mit Hilfe dieser polygonformartig ausgebildeten Außenkonturfläche des ersten Verstellgliedes und der entsprechend komplementär ausgebildeten Innenkonturfläche des zweiten Verstellgliedes ist es möglich eine verdrehfeste Verbindung zu schaffen, welche zum einen mit Hilfe eines Formschlusses aufgrund der komplementären Ausbildung herbeigeführt wird.

Zum anderen wird mit Hilfe der polygonformartigen Ausbildung der Innen- und

Außenkonturfläche auch ein gesicherter Kraftschluss herbeigeführt, da aufgrund der Mehreckform innerhalb einer Konturfläche mindestens zwei Seitenflächen ausgebildet sind, welche von einer parallelen Anordnung abweichend an der Konturfläche angeordnet sind. Ergibt sich beispielsweise aufgrund des Temperatureinflusses ein Verzug einer Seitenfläche der Innenkonturfläche, derart, dass diese Seitenfläche nicht mehr ausreichend einen Kraftschluss mit der ihr gegenüberliegend positionierten Seitenfläche der Außenkonturfläche aufweist, so ist mindestens die andere Seitenfläche der

Innenkonturfläche mit der ihr gegenüberliegend positionierten Seitenfläche der

Außenkonturfläche aufgrund der komplementären Ausbildung von Innen- und

Außenkonturfläche in ausreichendem Kraftschluss.

Das bedeutet, dass unter den am Abgasführungsabschnitt im Betrieb des

Abgasturboladers vorliegenden, insbesondere häufige Temperaturwechsel aufweisenden Betriebsbedingungen, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung eine gesicherte Betätigung des Ventilelements herbeiführbar ist. Zusätzlich ist die Aufgabe eine Steigerung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers herbeizuführen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung ebenfalls erfüllt, da aufgrund der gesicherten Verbindung zwischen dem ersten Versteilglied und dem zweiten Verstellglied ein Hystereseverhalten der Verstellvorrichtung weitestgehend reduziert ist.

Das Hystereseverhalten der Verstellvorrichtung zeigt sich darin, dass im Laufe der Betriebszeit des Abgasturboladers eine Veränderung einer Öffnungs- bzw.

Schlieiicharakteristik der Verstellvorrichtung in Erscheinung tritt. Diese Veränderung führt zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers, da das Öffnen bzw. Schließen des Umgehungskanals verzögert einsetzt.

Jeder Abgasturbolader ist in Abhängigkeit einer bestimmten Verbrennungskraftmaschine zur Erzielung einer bestimmten Drehmoment- und Leistungskennlinie der

Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Diese Kennlinien stehen in Abhängigkeit einer geförderten Frischluftmenge zur Versorgung der Verbrennungskraftmaschine mit Frischluft und einer bestimmten Abgasmenge und deren thermodynamischen

Parametern, welche einen bestimmten Abgasgegendruck im Abgasführungsabschnitt herbeiführt. Allerdings liefert die Verbrennungskraftmaschine die Abgasmenge in

Verbindung mit der vom Abgasturbolader geförderten Frischluftmenge. Damit ist eine Abhängigkeit zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Abgasturbolader herbeigeführt. Diese Abhängigkeit schafft das Erfordernis einer genauen Abstimmung zwischen einem Betriebsverhalten des Abgasturboladers unter bestimmten

thermodynamischen Parametern und den geforderten Kennlinien bzw. dem geforderten Leistungsspektrum der Verbrennungskraftmaschine.

Diese Abstimmung bedeutet bei einem Abgasturbolader mit einer Verstellvorrichtung der angegebenen Art, dass bei Auftreten eines bestimmten Ladedruckes des

Abgasturboladers der Umgehungskanal geöffnet wird. Weicht der Zeitpunkt der Öffnung von diesem Zeitpunkt aufgrund von mechanischen Bedingungen der Verstellvorrichtung, wie beispielsweise aufgrund von Hysteresis herbeigeführt, ab, verändert sich der

Betriebspunkt des Abgasturboladers und damit auch sein Wirkungsgrad. Der

Abgasturbolader ist in seinem Betriebsverhalten so auf die Verbrennungskraftmaschine abgestimmt, dass ein möglichst hoher Wirkungsgrad des Abgasturboladers erzielbar ist.

So ist zum Beispiel ein Öffnen des Umgehungskanals in Abhängigkeit eines bestimmten Ladedruckes vorgesehen. Ein Steuerelement nimmt diesen Ladedruck auf und sollte ein Öffnen des Umgehungskanals mit Hilfe der Verstellvorrichtung erwirken. Aufgrund der Hysteresis der VerStellvorrichtung allerdings erfolgt das Öffnen nicht zu einem

ursprünglich vorgesehenen Zeitpunkt, sondern verzögert. Dies führt zu einer Änderung einer Frischluftfördermenge des Abgasturboladers und damit zu einer Änderung der Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine, wodurch übrigens auch das Emissionsverhalten der mit dem Abgasturbolader verbundenen

Verbrennungskraftmaschine beeinflusst ist. Des Weiteren führt dies unweigerlich zu einer Abweichung des Betriebspunktes des Abgasturboladers von einem ursprünglich vorgesehenen Betriebspunkt, welcher überwiegend einen höheren Wirkungsgrad aufweist als der Betriebspunkt, welcher sich aufgrund der Hysteresis einstellt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist es somit möglich aufgrund der Reduzierung der Hysteresis eine Steigerung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers herbeizuführen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung ist eine erzielbare vereinfachte Montage, da mit Hilfe der polygonformartig ausgestalteten Innenkonturfläche und Außenkonturfläche, welche komplementär ausgebildet sind, eine Zuordnung zueinander und damit eine räumliche Zuordnung des ersten Versteilgliedes und des zweiten Versteilgliedes zueinander festgelegt sind.

Insbesondere bei Ausgestaltüng der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung, wobei die Außenkonturfläche und die Innenkonturfläche jeweils achssymmetrisch zu einer

Symmetrieachse ausgebildet sind, und insbesondere sofern die Symmetrieachse einer Längsachse des zweiten Versteilgliedes entspricht, ist die räumliche Zuordnung des ersten Versteilgliedes und des zweiten VerStellgliedes genau festgelegt, so dass eine Fehlmontage der Bauteile nahezu ausgeschlossen werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung sind mindestens eine erste Seitenkante und eine zweite Seitenkante der Außenkonturfläche und der Innenkonturfläche bezüglich der Symmetrieachse entgegengesetzt ausgerichtet ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass Zug- und Druckkräfte, welche beim Öffnen und Schließen des Umgehungskanals insbesondere auf die Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied und dem zweiten VerStellglied und somit insbesondere auf die

Außenkonturfläche und Innenkonturfläche wirken, entgegengesetzt an der ersten

Seitenkante und an der zweiten Seitenkante wirken können. Wird beispielsweise bei einem Öffnen des Umgehungskanals die erste Seitenkante der Außenkonturfläche auf Zug beansprucht, so wird die zweite Seitenkante der Außenkonturfläche, welche achssymmetrisch entgegengesetzt zur ersten Seitenkante ausgebildet ist, auf Druck beansprucht. Beim Umkehrvorgang des Schließens ist die zweite Seitenkante der Außenkonturfläche auf Zug beansprucht, wobei die erste Seitenkante der

Außenkonturfläche auf Druck beansprucht ist. Das bedeutet, dass die Außenkonturfläche eine gleichmäßige abwechselnde Beanspruchung erfährt, so dass ein Verschleiß der Außenkonturfläche gleichmäßig an der Außenkonturfläche in Erscheinung tritt und dadurch ein einseitiger und damit eine Funktionsunfähigkeit herbeiführender Verschleiß wesentlich reduziert ist.

Die erfindungsgemäße Versteilvorrichtung weist den Vorteil auf, dass insbesondere bei Ausbildung einer Presspassung zwischen der Außenkonturfläche und der

Innenkonturfläche ein zusätzliches Schweißverfahren vermeidbar ist, welches aufgrund des hohen Wärmeeintrags in eine zwischen der Außenkonturfläche und der

Innenkonturfläche ausgebildeten Verbindungsfläche, möglicherweise ein Verzug des ersten VerStellgliedes und des zweiten Versteilgliedes herbeiführen könnte.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist zur axialen Sicherung ein Sicherungselement am ersten Ende des ersten VerStellgliedes ausgebildet. Mit Hilfe des Sicherungselementes, welches beispielsweise in Form eines so genannten Splintes ausgebildet ist, kann die axiale Verschiebung des ersten

Versteilgliedes gegenüber dem zweiten Versteilglied verhindert werden, so dass zusätzlich zur Sicherung einer verdrehfesten Verbindung zwischen dem ersten

Versteilglied und dem zweiten Versteilglied auch eine axiale Fixierung der beiden Bauteile zueinander und damit die Betriebssicherheit zusätzlich gesichert ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung weist das zweite Verstellglied an seinem vom ersten Verstellglied abgewandt ausgebildeten dritten Ende ein Aufnahmeelement zur Aufnahme eines dritten VerStellgliedes der

Verstellvorrichtung auf, wobei das Aufnahmeelement einstückig mit dem zweiten

Verstellglied ausgebildet ist. Üblicherweise erfolgt eine Anbindung des dritten

Versteilgliedes mit dem zweiten Verstellglied über weitere Verbindungselemente, welche einen Kraft- und/oder einen Formschluss herstellen. Die Verbindung zwischen dem zweiten Verstellglied und dem dritten Verstellglied ist in Form einer bewegbaren

Verbindung ausgebildet, mit anderen Worten ist das dritte Verstellglied relativ zum zweiten Verstellglied bewegbar, bzw. das zweite Verstellglied ist relativ zum dritten Verstellglied bewegbar.

Wie bereits erwähnt unterliegt die Verstellvorrichtung Temperatur- und

Schwingungseinflüssen, welche eine Lockerung der Verbindung zwischen dem zweiten Verstellglied und dem dritten Verstellglied bewirken können. Ein Resultat einer solchen Lockerung ist eine Erhöhung von Geräuschen bspw. in Form von Klappern oder

Schettern, da die gelösten Verbindungselemente im Betrieb des Abgasturboladers gegeneinander schlagen können.

Ist die Verbindung zwischen dem zweiten Verstellglied und dem dritten Verstellglied mit Hilfe der einstückigen Ausbildung des Aufnahmeelements mit dem zweiten Verstellglied ausgebildet, so ist eine geräuschreduzierte Versteilvorrichtung bereitgestellt, da das dritte Verstellglied auf einfache Weise mit dem Aufnahmeelement verbindbar ist.

Beispielsweise ist am dritten Verstellglied eine Öffnung am dem Aufnahmeelement zugewandt ausgebildeten Ende vorgesehen, in welche das Aufnahmeelement einsteckbar ist. Zur axialen Sicherung können einfache Sicherungselemente, wie bspw. ein Splint, vorgesehen werden.

Idealerweise ist das Aufnahmeelement in Form eines Bolzens ausgebildet, so dass beispielsweise mit Hilfe einer einfachen Steckverbindung eine bewegbare Verbindung zwischen dem zweiten Verstellglied und dem dritten Verstellglied herbeigeführt werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in: eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Abgasturboladers mit einer Verstellvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Verstellvorrichtung für einen Abgasturbolader gem. Fig. 1 , eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel, eine perspektivische Ansicht eines ersten VerStellgliedes der

erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gem. Fig. 3, eine Draufsicht eines zweiten VerStellgliedes der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gem. Fig. 3, eine Draufsicht eines ersten Endes des ersten VerStellgliedes gem. Fig. 3, eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel, eine Draufsicht des zweiten VerStellgliedes der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gem. Fig. 7, eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel, eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel, eine perspektivische Ansicht des zweiten Versteilgliedes der

erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung gem. Fig.10, eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem fünften Ausführungsbeispiel und Fig. 13 einen Ausschnitt der perspektivischen Ansicht der erfindungsgemäßen

Verstellvorrichtung gem. Fig. 12.

Eine Versteilvorrichtung 1 eines Abgasturboladers 2 gemäß dem Stand der Technik ist wie in Fig. 1 dargestellt ausgebildet. Der Abgasturbolader 2 weist einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 3 auf, welcher im Betrieb des Abgasturboladers 2 von einem Fluid, in der Regel von Abgas durchströmt wird. Das Abgas ist im Allgemeinen ein Verbrennungsprodukt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.

Dem Abgasturbolader 2 ist ein nicht näher dargestellter durchströmbarer

Luftführungsabschnitt sowie ein zwischen dem Abgasführungsabschnitt 3 und dem Luftführungsabschnitt positionierter, nicht näher dargestellter Lagerabschnitt zugeordnet, wobei im Lagerabschnitt ein nicht näher dargestelltes Laufzeug drehbar aufgenommen ist. Das Laufzeug weist ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad und ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad auf, welche miteinander mit Hilfe einer nicht näher

dargestellten Welle drehfest verbunden sind. Das Verdichterrad ist in einer nicht näher dargestellten ersten Radkammer des Luftführungsabschnitts zum Ansaugen von im Allgemeinen Frischluft angeordnet und das Turbinenrad ist in einer nicht näher dargestellten zweiten Radkammer des Abgasführungsabschnitts 3 drehbar

aufgenommen.

Das Turbinenrad wird im Betrieb des Abgasturboladers 2 von dem den

Abgasführungsabschnitt 3 durchströmenden Abgas beaufschlagt und angetrieben, wobei es eine Drehbewegung ausführen kann. Diese Drehbewegung ist mit Hilfe der Welle auf das Verdichterrad übertragbar, welches somit simultan zur Drehbewegung des

Turbinenrads eine Drehbewegung ausführen kann. Mit Hilfe des Verdichterrades und dessen Drehbewegung wird Frischluft angesaugt, welche im Luftführungsabschnitt verdichtet wird.

Der Abgasturbolader 2 ist als so genannter Wastegate-Lader ausgebildet, das heißt, er weist eine Vorrichtung 4 zur vollständigen oder teilweisen Umgehung des Turbinenrades auf. Diese Vorrichtung 4, im Weiteren als Umgehungsvorrichtung bezeichnet, umfasst neben einem nicht näher dargestellten Umgehungskanal im Abgasführungsabschnitt 3 ein diesen Umgehungskanal verschließbar ausgebildetes, in Fig. 2 dargestelltes

Ventilelement 5, vorzugsweise in Form einer Klappe, im Allgemeinen als Waste-Gate- Klappe oder Waste-Gate Ventil bezeichnet, sowie die Versteilvorrichtung 1 zur Betätigung dieses Ventilelementes 5.

Diese Versteilvorrichtung 1 weist ein Stellelement 6 auf, üblicherweise eine so genannte Druckdose, welche mit Hilfe eines dem Luftführungsabschnitt entnehmbaren

Ladedruckes ein Öffnen oder Schließen des Umgehungskanals mit Hilfe des

Ventilelementes 5 initiiert. Ebenso ist ein elektronisch oder elektrisch ausgebildetes Stellelement 6 denkbar, welches ein Öffnen und Schließen des Umgehungskanals initiierbar ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass mit Hilfe des

Ventilelementes 5 ein Variieren eines Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals des Abgasführungsabschnitts 3 realisierbar ist.

Die gemäß dem Stand der Technik ausgebildete Verstellvorrichtung 1 umfasst neben dem Ventilelement 5 und dem Stellelement 6 ein erstes Verstellglied 7, welches überwiegend in Form einer Welle ausgebildet ist, einen Hebelarm 8, welcher das

Verstellglied 7 mit dem Ventilelement 5 verbindend ausgebildet ist sowie ein zweites Verstellglied 9, welches hier in Form eines gekröpften, plattenförmigen

Verbindungselements zur Verbindung des ersten Versteilgliedes 7 mit einem dritten Verstellglied 10 in Form einer Stellstange der Verstellvorrichtung 1 ausgestaltet ist.

Das erste Verstellglied 7 und das zweite Verstellglied 9 sind zueinander unverdrehbar, mit anderen Worten starr bzw. unbewegbar miteinander verbunden. Das erste Verstellglied 7 weist an seinem ersten Ende 11 , welches dem zweiten Verstellglied 9 zugewandt ausgebildet ist, eine zylinderartige Form auf, derart, dass dieses erste Ende 11 in eine kreisförmige, das zweite Verstellglied 9 vollständig durchdringende Öffnung 12 des zweiten Versteilgliedes 9 einführbar bzw. hineinragbar ist. Diese Öffnung 12 ist an einem zweiten Ende 13 des zweiten Versteilgliedes 9 angeordnet, welches dem ersten

Verstellglied 7 zugewandt ausgebildet ist.

Eine Innenkonturfläche 14 der Öffnung 12 ist komplementär zu einer Außenkonturfläche 15 des ersten Endes 11 ausgebildet. Unter dem Begriff der Konturfläche sei in diesem Zusammenhang eine sich in axialer Richtung erstreckende Konturfläche zu verstehen, derart, dass aufgrund der axialen Erstreckung eine Fläche mantelartig bzw. hüllartig ausgebildet ist. Eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 ausgebildet. Zur Sicherung einer starren bzw. unbewegbaren Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied 7 und dem zweiten Verstellglied 9 sind die

lnnenkonturfläche14 der Öffnung 12 des zweiten Versteilgliedes 9 und die

Außenkonturfläche15 des ersten Verstellgliedes 7 polygonformartig, in diesem

Ausführungsbeispiel trapezformartig, ausgebildet, wobei Grundseiten 16, 17 der trapezformartigen lnnenkonturfläche14 bzw. Außenkonturfläche15 kreisbogenförmig ausgebildet sind. Ebenso könnten diese Grundseiten 16, 17 einer Trapezform

entsprechend parallel ausgestaltet sein.

Fig. 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das erste Verstellglied 7 der

erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 1. Das erste Ende 11 des ersten Versteilgliedes 7, in einer Draufsicht in Fig. 6 dargestellt, weist die polygonformartig ausgebildete

Außenkonturfläche15 auf. Diese Außenkonturfläche15 lässt sich sehr einfach herstellen, beispielsweise mit Hilfe eines Fräsverfahrens. Die komplementär zur

Außenkonturfläche15 ausgebildete lnnenkonturfläche14 der Öffnung 12 des zweiten Verstellgliedes 9 ist beispielsweise mit Hilfe eines Tiefziehverfahrens oder

Stanzverfahrens herstellbar.

Zur axialen Sicherung der starren bzw. unbewegbaren Verbindung des ersten

Verstellgliedes 7 mit dem zweiten Verstellglied 9 ist idealerweise eine Presspassung vorgesehen, derart, dass eine zusätzlich zur formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied 7 und dem zweiten Verstellglied 9 kraftschlüssige Verbindung hergestellt ist. Damit ist eine axiale Verschiebung des zweiten Verstellgliedes 9 entlang einer Längsachse 20 des ersten Verstellgliedes 7 vermeidbar.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 1 ist in Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Ein das erste Ende 11 aufweisender erster Endbereich 18 des ersten Verstellgliedes 7 ist die Öffnung 12 des zweiten Verstellgliedes 9 vollständig durchdringend ausgebildet. Das erste Ende 11 ist aus der Öffnung 12 in axialer Richtung des ersten Verstellgliedes 7 herausragend positioniert, wobei das erste Ende 11 auf der dem Ventilelement 5 abgewandt ausgebildeten Seite des zweiten Verstellgliedes 9 angeordnet ist. Dadurch, dass das erste Ende 11 und somit mindestens ein Abschnitt des ersten Endbereichs 18 aus der Öffnung 12 auf der vom Ventilelement 5 abgewandt ausgebildeten Seite des ersten Verstellgliedes 7 herausragend positioniert ist, ist es möglich, auf eine einfache Weise ein Sicherungselement 19 zur Sicherung der verdrehfesten Verbindung zwischen dem ersten Versteilglied 7 und dem zweiten

Verstellglied 9 in Bezug auf eine axiale Depositionierung des ersten VerStellgliedes 7 und des zweiten VerStellgliedes 9 anzuordnen. Das Sicherungselement 19 ist in Form eines einfachen so genannten Splints ausgebildet, wie auch in Fig. 8 dargestellt.

Fig. 9 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung 1 ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei das Sicherungselement 19 in Form eines Niet ausgebildet ist. Auch könnte die Sicherung in Form einer

stoffschlüssigen Verbindung, wie bspw. Löten oder Schweißen, ausgebildet sein.

Die Außenkonturfläche15 und die lnnenkonturfläche14 sind zu einer zweiten Längsachse 21 des zweiten VerStellgliedes 9 symmetrisch ausgebildet, wobei insbesondere das erste Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 3 bis 6 eine erste Seitenkante 22 und eine zweite Seitenkante 23 der lnnenkonturfläche14 bzw. der Außenkonturfläche15 bezüglich der Symmetrieachse 21 entgegengesetzt, mit anderen Worten spiegelsymmetrisch, ausgerichtet ausgebildet aufweisend ist.

In einem vierten Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 10 und 11 ist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 1 in einer einfachen Ausführung aufgebaut. Die Öffnung 12 weist eine kreisabschnittsartige lnnenkonturfläche14 auf, wobei die Außenkonturfläche15 des ersten VerStellgliedes 7 komplementär ausgebildet ist.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel ist gem. den Fig. 12 und 13 ausgebildet. Das

Stellelement 6, welches mit Hilfe des dritten VerStellgliedes 10 eine Positionierung des Ventilelementes 5 bewirkt, ist mit dem zweiten Verstellglied 9 an einem dritten Ende 24 des zweiten VerStellgliedes 9, welches vom ersten Verstellglied 7 abgewandt ausgebildet ist, mit Hilfe eines Aufnahmeelementes 25 verbunden. Das Aufnahmeelement 25 ist einstückig mit dem zweiten Verstellglied 9 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Aufnahmeelement 25 in Form eines Bolzens ausgebildet, wobei an einem dem zweiten Verstellglied 9 zugewandt positionierten Ende des dritten VerStellgliedes 10, eine Aufnahmeöffnung 26 zur Aufnahme des Aufnahmeelementes 25 ausgebildet ist. Da die Verbindung zwischen dem zweiten Verstellglied 9 und dem dritten Verstellglied 10 in Form einer bewegbaren Verbindung auszubilden ist, das heißt mit anderen Worten, das dritte Verstellglied 10 ist relativ zum zweiten Verstellglied 9 bewegbar, ist idealerweise das Aufnahmeelement 25 eine Form eines Zylinders und die Aufnahmeöffnung 26 in Form einer komplementär dazu ausgebildeten kreisförmigen Ringfläche ausgebildet. Ebenso könnte die Aufnahmeöffnung 26 auch ein an ihrem Umfang gleichmäßig verteiltes Anlageprofil aufweisen, wobei jedoch mindestens drei Anlagepunkte zur Anlage des Aufnahmeelementes 25 an der entsprechend ausgebildeten Umfangsfläche der Aufnahmeöffnung 26 ausgestaltet sein sollten. Die Anlagepunkte sind zur gesicherten Bewegung gleichmäßig über den Umfang der Aufnahmeöffnung 26 zu verteilten, so wäre beispielsweise bei drei Anlagepunkten ein Winkelabstand der Anlagepunkt von je 120° auszubilden.

Zum Verhindern eines Lösens der zwischen dem zweiten Versteilglied 9 und dem dritten Versteilglied 10 ausgebildeten Verbindung kann ebenfalls ein Sicherungselement am vom zweiten Versteilglied 9 abgewandt ausgebildeten Ende des Aufnahmeelementes 25 vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise ein Splint oder ein Sicherungsring bspw. in Form eines so genannten Seegerrings sein.

Claims

Patentansprüche

Versteilvorrichtung für einen Abgasturbolader mit einem durchströmbaren

Abgasführungsabschnitt (3), wobei der Abgasführungsabschnitt (3) einen

Umgehungskanal, welcher der Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt (3) angeordneten Turbinenrades dient, aufweist, mit einem ersten Versteilglied (7) und einem zweiten Verstellglied (9), wobei am ersten Versteilglied (7) mittelbar oder unmittelbar ein Ventilelement (5) zum Variieren eines Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals vorgesehen ist, und wobei das erste Verstellglied (7) und das zweite Verstellglied (9) miteinander verbunden sind, wobei das erste Verstellglied (7) an seinem dem zweiten Verstellglied (9) zugewandt ausgebildeten ersten Ende (11 ) vom zweiten Verstellglied (9), an dessen dem ersten Verstellglied (7) zugewandt ausgebildeten zweiten Ende (13), aufnehmbar ausgestaltet ist, derart, dass das erste Verstellglied (7) in das zweite Verstellglied (9) hineinragbar ist, wobei am ersten Ende (11 ) eine Außenkonturfläche (15) und am zweiten Ende (13) eine Innenkonturfläche (14) komplementär ausgebildet sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur Herstellung einer verdrehfesten Verbindung zwischen dem ersten Verstellglied (7) und dem zweiten Verstellglied (9) die Außenkonturfläche (15) und die

Innenkonturfläche (14) polygonformartig ausgebildet sind.

Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Außenkonturfläche (15) und die Innenkonturfläche (14) jeweils achssymmetrisch zu einer Symmetrieachse (21 ) ausgebildet sind.

Versteilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Symmetrieachse (21 ) einer Längsachse (21 ) des zweiten VerStellgliedes (9) entspricht.

4. Versteilvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens eine erste Seitenkante (22) und eine zweite Seitenkante (23) der Außenkonturfläche (15) und der Innenkonturfläche (14) bezüglich der

Symmetrieachse (21 ) entgegengesetzt ausgerichtet ausgebildet sind.

5. Versteilvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Außenkonturfläche (15) und die Innenkonturfläche (14) zur Herstellung einer Presspassung ausgebildet sind.

6. Versteilvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur axialen Sicherung ein Sicherungselement (19) am ersten Ende (1 1 ) des ersten VerStellgliedes (7) ausgebildet ist.

7. Versteilvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen dem ersten Verstellglied (7) und dem zweiten Verstellglied (9) eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist.

8. Versteilvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zweite Verstellglied (9) an seinem vom ersten Verstellglied (7) abgewandt ausgebildeten dritten Ende (24) ein Aufnahmeelement (25) zur Aufnahme eines dritten VerStellgliedes (10) der Verstellvorrichtung (1 ) aufweist, wobei das

Aufnahmeelement (25) einstückig mit dem zweiten Verstellglied (9) ausgebildet ist.

9. Verstellvorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Aufnahmeelement (25) in Form eines Bolzens ausgebildet ist.