DE102007055627A1

DE102007055627A1 - Charging device i.e. exhaust gas turbocharger, for motor vehicle, has actuating device for enabling actuation of guide vane device and for adjusting vanes, where part of actuating device is designed as integral component of housing

Info

Publication number: DE102007055627A1
Application number: DE102007055627A
Authority: DE
Inventors: Rafael Dr. Weisz
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2009-05-28

Abstract

The device (1) has a shaft supported in a housing (2) that supports a turbine wheel in a turbine side and a compressor wheel in a compressor side. A guide vane device has adjustable guide vanes to realize variable turbine and/or compressor geometry. An actuating device (3) enables actuation of the guide vane device and adjusts the vanes, where a part of the actuating device is designed as an integral component of the housing. The housing comprises compressor and bearing housing (2', 2''), where a housing upper part (7) of the housing (2', 2'') is made of plastic or aluminum casting.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Ladeeinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.The The present invention relates to a charging device, in particular a Exhaust gas turbocharger for a motor vehicle. The invention relates also equipped with such a charging device Motor vehicle.

Abgasturbolader dienen in bekannter Weise der Leistungssteigerung von Kolbenmotoren, indem sie einen Luftmengen- und Kraftstoffdurchsatz pro Arbeitstakt erhöhen. Hierzu erhöht der Abgasturbolader den Druck im Ansaugtrakt des Kolbenmotors, so dass während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den Zylinder gelangt als bei einem Saugmotor und dadurch mehr Sauerstoff zur Verbrennung einer entsprechend größeren Kraftstoffmenge zur Verfügung steht.turbocharger Serve in a known manner to increase the performance of piston engines, by providing an air flow and fuel flow rate per stroke increase. For this purpose, the exhaust gas turbocharger increases the Pressure in the intake tract of the piston engine, so that during the intake stroke a larger amount of air in the Cylinder gets as in a naturally aspirated engine and thus more oxygen for burning a correspondingly larger amount of fuel is available.

Aus der DE 10 2004 058 719 A1 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung bekannt, welche insbesondere eine variable Turbinengeometrie aufweist.From the DE 10 2004 058 719 A1 a generic charging device is known, which in particular has a variable turbine geometry.

Aus der GB 2 033 007 A ist eine weitere gattungsgemäße Ladungseinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie bekannt, welche eine Steuereinrichtung aufweist, die bei Über schreiten eines Grenzladedrucks ein Bypassventil öffnet und dadurch den Ladedruck reguliert. Dabei ist ein Teil der Steuereinrichtung in das Gehäuse der Ladeeinrichtung integriert.From the GB 2 033 007 A Another generic charging device with a variable turbine geometry is known, which has a control device that opens a bypass valve when exceeding a limit charging pressure and thereby regulates the boost pressure. In this case, part of the control device is integrated into the housing of the charging device.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine verbesserte Ausführungsform für eine Ladeeinrichtung anzugeben, bei welcher insbesondere die Teilevielfalt reduziert ist.The The present invention addresses the problem of an improved embodiment for a charging device specify, in particular, reduces the variety of parts is.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the subject of independent claim 1. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Betätigungseinrichtung einer Ladeeinrichtung, beispielsweise eines Abgasturboladers, zur Betätigung einer Leitschaufeleinrichtung und damit zum Verstellen von eine variable Turbinengeometrie bildenden Leitschaufeln, nicht mehr wie aus dem Stand der Technik bekannt separat anzuordnen, sondern zumindest einen Teil dieser Betätigungseinrichtung als integralen Bestandteil eines Gehäuses der Ladeeinrichtung auszubilden. In dem Gehäuse der Ladeeinrichtung ist dabei in üblicher Weise eine Welle gelagert, welche turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad trägt. Die nunmehr zumindest teilweise in das Gehäuse dieser Ladeeinrichtung integrierte Betätigungseinrichtung betätigt die Leitschaufeleinrichtung und reguliert dadurch die Leistung der Ladeeinrichtung. Durch die Integration zumindest eines Teils der Betätigungseinrichtung in das Gehäuse der Ladeeinrichtung können die gänzlich separate Ausbildung der Betätigungseinrichtung und verbunden damit eine erhöhte Teilevielfalt reduziert werden. Zugleich erleichtert dies eine Montage der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung, da weniger Einzelteile montiert werden müssen. Insgesamt kann somit die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung konstruktiv einfacher und kostengünstiger hergestellt werden.The The invention is based on the general idea of an actuating device a charging device, for example an exhaust gas turbocharger, for Actuation of a vane device and thus to Adjustment of variable turbine geometry forming vanes, no longer separate as known in the art, but at least part of this actuator as an integral part of a housing of the charging device train. In the case of the charging device is doing stored in the usual way a shaft, which turbine side a turbine wheel and compressor side carries a compressor wheel. The now at least partially in the housing of this charger integrated actuator operates the Guide vane means and thereby regulates the performance of the charging device. By integrating at least part of the actuating device in the housing of the charger, the completely separate training of the actuator and connected with it reduces an increased variety of parts become. At the same time this facilitates assembly of the invention Charging device, as fewer items must be mounted. Overall, thus, the charging device according to the invention be made structurally simpler and cheaper.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung umfasst die Betätigungseinrichtung ein, ein Gehäuseunter- und ein Gehäuseoberteil aufweisendes und als Druckdose ausgebildetes Betätigungsgehäuse, wobei das Gehäuseunterteil integraler Bestandteil des Gehäuses der Ladeeinrichtung ist. Das Gehäuseunterteil der Betätigungseinrichtung ist somit direkt am Gehäuse der Ladeeinrichtung angeformt und kann vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsschritt zusammen mit diesem hergestellt werden. Denkbar ist selbstverständlich auch eine spanende Nachbearbeitung des als Giessteil hergestellten Gehäuses. Durch die Anformung des Gehäuseunterteils der Betätigungseinrichtung am Gehäuse der Ladeeinrichtung entfällt zudem eine separate Befestigung des Gehäuseunterteils der Betätigungseinrichtung an der Ladeeinrichtung, so dass lediglich das Gehäuseoberteil am Gehäuseunterteil befestigt werden muss und nicht mehr wie bisher aus dem Stand der Technik die gesamte Betätigungseinrichtung an der Ladeeinrichtung. Das Gehäuseunterteil der Betätigungseinrichtung, welches bisher als separates Bauteil ausgebildet war, ist nunmehr integraler Bestandteil des Gehäu ses der Ladeeinrichtung, wodurch dessen separate Ausbildung entfällt und dadurch die Teilevielfalt reduziert wird. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.at an advantageous embodiment of the invention Solution includes the actuator, a housing lower and a housing upper part exhibiting and formed as a pressure box actuator housing, wherein the lower housing part is an integral part of the housing the charging device is. The lower housing part of the actuator is thus formed directly on the housing of the charging device and preferably can be put together in a single step be made with this. Of course, it is also conceivable a machining post-processing of the housing produced as a casting. By the formation of the lower housing part of the actuator on Housing the charger also eliminates a separate Attachment of the lower housing part of the actuator at the charging device, so that only the upper housing part must be attached to the housing base and not more as before from the prior art, the entire actuator at the charging device. The lower housing part of the actuator, which was previously designed as a separate component is now integral part of the housing of the charging device, whereby its separate training is eliminated and thereby the variety of parts is reduced. Other important features and Advantages of the invention will become apparent from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

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 Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,there show, in each case schematically,

1 eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung, 1 a view of a charging device according to the invention,

2 eine teilweise geöffnete Ladeeinrichtung. 2 a partially opened charging device.

Entsprechend 1 weist eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 1, welche insbesondere als Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann, ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 kann dabei ein Verdichtergehäuse 2', ein Lagerge häuse 2'' und ein Turbinengehäuse 2''' umfassen. In einem dieser Gehäuse 2, 2', 2'', 2''' ist in üblicher Weise eine Welle 4 gelagert, welche turbinenseitig ein Turbinenrad und verdichterseitig ein Verdichterrad trägt.Corresponding 1 has a charging device according to the invention 1 , which may be designed in particular as exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, a housing 2 on. The housing 2 can be a compressor housing 2 ' , a Lagerge housing 2 '' and a turbine housing 2 ''' include. In one of these cases 2 . 2 ' . 2 '' . 2 ''' is a wave in the usual way 4 stored, which carries a turbine wheel on the turbine side and a compressor wheel on the compressor side.

Des weiteren ist eine Leitschaufeleinrichtung 8 mit verstellbaren Leitschaufeln zur Realisierung einer variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie vorgesehen. Über eine Betätigungseinrichtung 3 werden die Leitschaufeleinrichtung 8 betätigt und damit die Leitschaufeln verstellt. Die Betätigungseinrichtung 3 ist dabei über ein Betätigungsglied 5, beispielsweise über eine Stange mit der Leitschaufeleinrichtung 8, insbesondere mit einem Verstellring 9 derselben, wirkungsverbunden. Soll die Turbinengeometrie verändert werden, so verstellt die Betätigungseinrichtung 3 die Leitschaufeleinrichtung 8. Dabei greift ein mit dem Betätigungsglied 5 gekoppelter Betätigungsarm 11 über ein an diesem endseitig befestigtes Ruder 10 in eine entsprechende Nut 12 am Verstellring 9 ein. Durch ein ruderartiges Ineinandergreifen zwischen Verstellring 9 und Ruder 10 kann ein Linienkontakt zwischen den beiden Bauelementen und dadurch eine griffige und zuverlässige Verbindung erreicht werden, vorausgesetzt selbstverständlich, dass beide in Kontakt stehenden Bauelemente eine geeignete Form aufweisen. Ein Linienkontakt kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die ineinandergreifenden Teile die Form zumindest eines Zahns und einer Lücke eines Kegelzahnradpaares aufweisen.Furthermore, a vane device 8th provided with adjustable guide vanes for the realization of a variable turbine and / or compressor geometry. About an actuator 3 become the vane device 8th operated and adjusted so that the vanes. The actuating device 3 is about an actuator 5 , For example, via a rod with the vane means 8th , in particular with an adjusting ring 9 the same, effect-linked. If the turbine geometry to be changed, so adjusted the actuator 3 the vane device 8th , It engages with the actuator 5 coupled actuating arm 11 via a rudder attached to this end 10 into a corresponding groove 12 on the adjusting ring 9 one. By a rudder-like mesh between adjusting ring 9 and oars 10 a line contact between the two components and thereby a non-slip and reliable connection can be achieved, provided, of course, that both components in contact have a suitable shape. Line contact can be achieved, for example, in that the interlocking parts have the shape of at least one tooth and a gap of a bevel gear pair.

Erfindungsgemäß ist nun zumindest ein Teil der Betätigungseinrichtung 3 als integraler Bestandteil des Gehäuses 2 der Ladeeinrichtung 1 ausgebildet. Die Betätigungseinrichtung 3 weist ferner ein Gehäuseunterteil 6 sowie ein Gehäuseoberteil 7 (vgl. auch 2) auf und ist vorzugsweise als Druckdose ausgebildet, wobei das Gehäuseunterteil 6 den integralen Bestandteil des Gehäuses 2 der Ladeeinrichtung 1 bildet. Betrachtet man 1, so fällt auf, dass das Gehäuseunterteil 6 der Betätigungseinrichtung 3 an das Gehäuse 2 der Ladeeinrichtung 1 angeformt ist.According to the invention is now at least a part of the actuator 3 as an integral part of the housing 2 the charging device 1 educated. The actuating device 3 also has a housing lower part 6 as well as an upper housing part 7 (see also 2 ) and is preferably designed as a pressure cell, wherein the lower housing part 6 the integral part of the housing 2 the charging device 1 forms. If you look at 1 , it stands out that the lower housing part 6 the actuator 3 to the housing 2 the charging device 1 is formed.

Wie den beiden 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, ist die Betätigungseinrichtung 3 verdichterseitig an der Ladeeinrichtung 1 angeordnet und daher einer eher geringen Temperaturbelastung ausgesetzt. Durch die teilweise integrative Ausbildung der Betätigungseinrichtung 3 zusammen mit der Ladeeinrichtung 1, lässt sich vorzugsweise auch ein Justieraufwand reduzieren, da durch die vorgeschlagene Bauweise eine genauere Montage bzw. ein genaueres Ausrichten der Betätigungseinrichtung 3 an der Ladeeinrichtung 1 möglich ist.Like the two 1 and 2 can be further seen, is the actuator 3 Compressor side of the charger 1 arranged and therefore exposed to a rather low temperature load. Due to the partially integrative design of the actuator 3 together with the charging device 1 , Preferably also an adjustment effort can be reduced, since by the proposed design a more accurate installation and a more precise alignment of the actuator 3 at the charging device 1 is possible.

Generell kann dabei zumindest das Lager- und/oder das Verdichtergehäuse 2', 2'' der Ladeeinrichtung 1 aus Kunststoff oder aus Leichtmetallguss, insbesondere aus Aluminiumguss ausgebildet sein, was in gleicher Weise auch für das Gehäuseoberteil 7 des Betätigungsgehäuses der Betätigungseinrichtung 3 gilt. Durch die zumindest teilweise Integration des Betätigungsgehäuses der Betätigungseinrichtung 3 in das Gehäuse 2 der Ladeeinrichtung 1 können eine separate Anordnung der Betätigungseinrichtung 3, verbunden mit einem separaten Gehäuse sowie einer aufwendigen Befestigung der Betätigungseinrichtung 3 an der Ladeeinrichtung 1 vermieden werden, wodurch die Ladeeinrichtung 1 weniger Teile aufweist, konstruktiv einfacher ausgebildet ist und zudem kompakter baut. Insbesondere der letzte Gesichtspunkt ist dabei von entscheidender Bedeutung, da ein Bauraumangebot in modernen Motorräumen immer knapper wird.In general, at least the bearing and / or the compressor housing 2 ' . 2 '' the charging device 1 be made of plastic or light metal casting, in particular cast aluminum, which in the same way for the upper housing part 7 the actuating housing of the actuator 3 applies. By the at least partial integration of the actuating housing of the actuating device 3 in the case 2 the charging device 1 can be a separate arrangement of the actuator 3 , Connected to a separate housing and a complex attachment of the actuator 3 at the charging device 1 be avoided, causing the charging device 1 has fewer parts, is structurally simpler and also builds more compact. In particular, the last aspect is of crucial importance, since an installation space in modern engine rooms is becoming increasingly scarce.

Um die Betätigungseinrichtung 3 ebenfalls kompakter bauen zu können, kann in das Gehäuseoberteil 7 der Betätigungseinrichtung 3 ein Taktventil, insbesondere ein elektrisches Taktventil, und/oder ein Positionssensor integriert sein. Das Taktventil kann dabei beispielsweise als Zwei/Zwei-Wegeventil ausgebildet sein. Die Betätigungseinrichtung 3 kann insbesondere einen elektrischen Stellantrieb, insbesondere einen elektrischen Linearantrieb, und/oder eine Druckdose und/oder eine Unterdruckdose aufweisen.To the actuator 3 also be able to build more compact, can in the upper housing part 7 the actuator 3 a timing valve, in particular an electrical timing valve, and / or a position sensor to be integrated. The clock valve may be formed, for example, as a two / two-way valve. The actuating device 3 may in particular have an electric actuator, in particular an electric linear drive, and / or a pressure cell and / or a vacuum unit.

Generell lassen sich mit der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung folgende Vorteile realisieren: Geringere Herstell- und Montagekosten, vereinfachte Montage, höhere Betriebssicherheit aufgrund der Teilereduktion, geringerer Bauraumbedarf und verbessertes Erscheinungsbild.As a general rule can be with the charging device according to the invention realize the following advantages: Lower manufacturing and assembly costs, simplified assembly, higher operational safety due to Partial reduction, smaller space requirements and improved appearance.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004058719 A1 [0003]
GB 2033007 A [0004]

Claims

Charging device ( 1 ), in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, - with one in a housing ( 2 ) bearing a turbine wheel on the turbine side and a compressor wheel on the compressor side, - having a guide vane device with adjustable guide vanes for realizing a variable turbine and / or compressor geometry, - having an actuating device ( 3 ) for actuating the guide vane device and thus for adjusting the guide vanes, characterized in that at least a part of the actuating device ( 3 ) integral part of the housing ( 2 ) of the charging device ( 1 ).

Charging device according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) a compressor housing ( 2 ' ), a bearing housing ( 2 '' ) and a turbine housing ( 2 ''' ), wherein at least a part of the actuating device ( 3 ) integral part of the compressor housing ( 2 '' ) of the charging device ( 1 ).

Charging device according to claim 2, characterized in that the actuating device ( 3 ), a housing sub ( 6 ) and an upper housing part ( 7 ) comprising and designed as a pressure box actuation housing, wherein the housing lower part ( 6 ) of the actuator housing integral part of the housing ( 2 ), in particular of the compressor housing ( 2 ' ) of the charging device ( 1 ).

Charging device according to claim 2 or 3, characterized in that at least the compressor housing ( 2 ' ) and / or the bearing housing ( 2 '' ) of the charging device ( 1 ) made of plastic or light metal casting, in particular made of cast aluminum.

Charging device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the housing upper part ( 7 ) of the actuating housing made of plastic or light metal casting, in particular made of cast aluminum.

Charging device according to one of claims 3 to 5, characterized in that in the upper housing part ( 7 ) a timing valve, in particular an electrical timing valve, and / or a position sensor are integrated / is.

Charging device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the actuating device ( 3 ) has an electric actuator, in particular an electric linear drive, and / or a pressure cell and / or a vacuum box.

Charging device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the actuating device ( 3 ) on the compressor side of the charging device ( 1 ) is arranged.

Charging device according to one of claims 1 to 8, characterized in that for transmitting an adjusting movement to the adjusting ring ( 9 ) with the actuating device ( 3 ) connected actuator ( 5 ) is provided, at the end of a tooth-like rudder ( 10 ) is arranged, which in a complementary thereto formed gap / groove ( 12 ) on the adjusting ring ( 9 ) engages and makes a line contact with this.

Motor vehicle with an internal combustion engine having a charging device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9.