DE102006021185A1

DE102006021185A1 - Verschlussklappe für einen Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102006021185A1
Application number: DE102006021185A
Authority: DE
Inventors: Jan Velthuis
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-05-06
Filing date: 2006-05-06
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-07
Also published as: DE102006021185B4

Abstract

Verschlusskappe (1) für einen Abgasturbolader zum Verschließen eines Strömungskanals (12), bestehend aus einem in einer Lagerung drehbar gelagerten Betätigungsarm (2), an dessen der Lagerung abgewandten Seite ein Verschlussdeckel (3) angeordnet ist, wobei der Betätigungsarm (2) eine tangential zur Drehrichtung ausgerichtete Öffnung (4) aufweist zur Aufnahme eines an den Verschlussdeckel (3), weitgehend senkrecht zu einer Dichtebene ausgerichtet, angeordneten Dornes (5) zu spielbehafteten Befestigung des Verschlussdeckels (3) an dem Betätigungsarm (2), wobei der Betätigungsarm (3) verschlussdeckelseitig eine die Öffnung (4) umgreifende Nut (6) aufweist, in die ein korrespondierender an den Verschlussdeckel (3) angeformter erhabender Bereich (7) eingreift, wobei von einem Bereich radial außerhalb der Nut (6) ein Anschlag (8) für den Verschlussdeckel (3) auf dem Betätigungsarm (2) gebildet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein dynamisches Hämmern der Veschlusskappe deutlich verringert, wodurch der Abgasturbolader eine längere Lebensdauer aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussklappe für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der europäischen Patentschrift 0 078 637 B1 aus. In dieser ist ein Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine beschrieben. Das Turbinengehäuse weist einen mit einer Verschlussklappe verschließbaren Bypass auf. Die Verschlussklappe besteht aus einem in einer Lagerung drehbar gelagerten Betätigungsarm, an dessen der Lagerung abgewandten Seite ein Verschlussdeckel angeordnet ist. Der Betätigungsarm weist eine tangential zur Drehrichtung ausgerichtete Öffnung auf, in die ein an den Verschlussdeckel angeformter Dorn einschiebbar ist, zur spielbehafteten Befestigung des Verschlussdeckels am Betätigungsarm.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine kann aufgrund der Gasdynamik, insbesondere aufgrund eines Vorauslassstosses, die Verschlussklappe zum Schwingen angeregt werden. Die spielbehaftete Lagerung des Verschlussdeckels auf dem Betätigungsarm führt dazu, dass eine unkontrollierte Kollision des Verschlussdeckels mit dem Turbinengehäuse nicht zu vermeiden ist.
Dies führt zu einer starken Biegung des Dorns und durch eine zusätzliche Rotation, ohne einen definierten Kollisionspunkt, zu einer beachtlichen Zuglast auf die Verschlussklappe. Die Verschlussklappe kann sich hierbei so stark deformieren, dass die Beweglichkeit des Verschlussdeckels noch weiter zunimmt, wobei sich die Verschlussklappe im Strömungskanal verhaken oder sogar abreißen kann. Als Folge kommt die Ladedruckregelung zum Erliegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, die eine Anregung der Verschlussklappe durch die Gasdynamik verhindert oder zumindest deutlich minimiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch den zusätzlichen radialen Formschluss nimmt die Reibung des Verschlussdeckels gegenüber dem Betätigungsarm und somit auch die Dämpfung zu. Durch diese Maßnahme wird das dynamische Hämmern der Verschlussklappe verhindert oder in allen anderen Fällen deutlich reduziert.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 verbessert nochmals die Dämpfung, da das gebildete Gaspolster zusätzliche dämpfende Eigenschaften aufweist.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 wird die Zentrierung des Verschlussdeckels an dem Betätigungsarm verbessert.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 erlaubt eine einfache Fertigung.
Die Reibung zwischen Verschlussdeckel und Betätigungsarm wird gemäß Patentanspruch 5 nochmals verbessert, wodurch die Dämpfung ebenfalls nochmals verbessert wird.
Die erfindungsgemäß ausgestaltete Verschlussklappe kann gemäß Patentanspruch 6 zum Verschließen eines Bypasskanals oder eines Abgasrückführkanals vorgesehen werden.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt die Aufsicht auf eine dreidimensional, geschnitten dargestellte erfindungsgemäße Verschlussklappe.
1 zeigt die Aufsicht auf eine dreidimensional, geschnitten dargestellte Verschlussklappe 1 im Vordergrund vor einem Strömungskanal 12. Die Verschlussklappe 1 besteht im Wesentlichen aus einem drehbar gelagerten Betätigungsarm 2, der auf einer, der Lagerung abgewandten Seite eine Öffnung 4 aufweist und einem Verschlussdeckel 3. Die Drehrichtung des Betätigungsarmes 2 ist durch einen Doppelpfeil angedeutet. Durch die Öffnung 4 ist ein an den Verschlussdeckel 3 angeformter Dorn 5 hindurchgeführt, und auf der dem Verschlussdeckel 3 gegenüberliegenden Seite mit einem Befestigungselement 10, beispielsweise einem Seegerring, befestigt. Der Dorn 4 des Verschlussdeckels 3 ist spielbehaftet in der Bohrung 4 angeordnet.
Erfindungsgemäß weist der Betätigungsarm 2 eine Nut 6 radial um die Öffnung 4 auf. Der Verschlussdeckel 3 weist einen zur Nut 6 korrespondierenden erhabenen Bereich 7 auf. Die Nut 6 und der erhabene Bereich 7 sind kreisförmig um die Öffnung 4 ausgebildet. Ein Bereich radial außerhalb der Nut 6 dient als Anschlag 8 für den Verschlussdeckel 3 auf dem Betätigungsarm 2. Damit der Verschlussdeckel 3 beim Betrieb der Verschlussklappe 1 besser zentriert ist, weist ein Übergangsbereich vom Verschlussdeckel 3 zum Dorn 5 eine konvexe Form auf. Ein Bereich radial innerhalb der Nut 6 bzw. des erhabenen Bereiches 7 ist als ein Hohlraum 9 ausgebildet. Durch diese Ausgestaltungsmaßnahme wird zwischen dem Betätigungsarm 2 und dem Verschlussdeckel 3 ein zusätzlich ein dämpfendes Luftpolster erzeugt.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, den erhabenen Bereich 7 und die Nut 6 konisch auszuformen, auch eine Abweichung von der kreisrunden Ausgestaltung ist möglich. Hierdurch wird die innere Reibung nochmals verbessert und somit auch die innere Dämpfung der Verschlussklappe 1. Im Hintergrund der Verschlussklappe 1 ist schematisch ein Strömungskanal 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Bypasskanal mit einem zugehörigen Dichtbereich 11 dargestellt. Selbstverständlich kann mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Verschlussklappe 1 auch ein Abgasrückführkanal verschlossen werden.
Aufgrund der spielbehafteten Lagerung des Verschlussdeckels 3 in dem Betätigungsarm 2 besitzt der Verschlussdeckel 3 eine enorme Beweglichkeit, die größer ist als sie eigentlich sein müsste. Eine Einschränkung des Spiels ist ausgehend vom Stand der Technik nur mit einer völlig anderen Konstruktion möglich. Wegen dieser Beweglichkeit wird ein Verschlussdeckel 3 aus dem Stand der Technik aufgrund der Gasdynamik, z. B. bei einem Vorauslassstoß, zum Schwingen angeregt. Das heißt, die ganze Verschlussklappe 1 schwenkt in ihrer Lagerung vor und zurück. Die enorme Mobilität der Verschlussklappe 1 führt schließlich dazu, dass eine Kollision mit dem Turbinengehäuse nicht zu vermeiden ist. Die Folge ist eine starke Biegung des Dorns 5. Durch eine zusätzliche Rotation des Verschlussdeckels 3 um den Kollisionspunkt lastet zusätzlich eine beachtliche Zuglast auf den Dorn 5. Hierbei kann sich die Verschlussklappe 1 so stark deformieren, dass die enorme Beweglichkeit nochmals zunimmt, wobei sich die Verschlussklappe 1 im Strömungskanal 12 verhaken oder sogar abreißen kann. Die Ladedruckregelung kommt zum Erliegen. Ein Weiterbetreiben der Brennkraftmaschine ist anschließend nicht mehr möglich.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verschlussklappe 1 wird die radiale Führung, aufgrund der Nut 6 und des erhabenen Bereiches 7 besser eingehalten. Die konvexe Ausgestaltung des Übergangs vom Dorn 5 zum Verschlussdeckel 3 dient als Winkelausgleich und zur Zentrierung des Verschlussdeckels 3 auf dem Betätigungsarm 2. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung lässt sich ein dynamisches Hämmern nicht prinzipiell immer vermeiden, jedoch wird die Mobilität so weit eingeschränkt, dass die Folgen der Bewegung deutlich geringer sind. Aufgrund des Formschlusses von der Nut 6 mit dem erhabenem Bereich 7 nimmt die Reibung und somit die innere Dämpfung der Verschlussklappe 1 zu. Das Gaspolster im Hohlraum 9 unterstützt darüber hinaus diesen Effekt.
Ferner wird die Wärmeabfuhr der erfindungsgemäßen Verschlussklappe 1 deutlich verbessert, da der Betätigungsarm 2 einen größeren Querschnitt aufweist und somit die Wärmeabfuhr verbessert. Somit wird eine geringere Bauteiltemperatur erzielt, wodurch die Haltbarkeit der Verschlussklappe 1 entscheidend verbessert wird. Durch die vergrößerte Reibung zwischen dem Betätigungsarm 2 und dem Verschlussdeckel 3 werden ferner die Aufprallgeschwindigkeiten wesentlich verringert (Verringerung der kinetischen Energie), woraus deutlich geringere mechanische Belastungen für die Verschlussklappe 1 resultieren.

1: Verschlussklappe
2: Betätigungsarm
3: Verschlussdeckel
4: Öffnung
5: Dorn
6: Nut
7: erhabener Bereich
8: Anschlag
9: Hohlraum
10: Befestigungselement
11: Dichtbereich
12: Strömungskanal

Claims

Verschlussklappe (1) für einen Abgasturbolader zum Verschließen eines Strömungskanals (12), bestehend aus einem in einer Lagerung drehbar gelagerten Betätigungsarm (2) an dessen der Lagerung abgewandten Seite ein Verschlussdeckel (3) angeordnet ist, wobei der Betätigungsarm (2) eine tangential zur Drehrichtung ausgerichtete Öffnung (4) aufweist zur Aufnahme eines an den Verschlussdeckel (3) weitgehend senkrecht zu einer Dichtebene ausgerichtet angeordneten Dornes (5) zur spielbehafteten Befestigung des Verschlussdeckels (3) an dem Betätigungsarm (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsarm (3) verschlussdeckelseitig eine die Öffnung (4) umgreifende Nut (6) aufweist in die ein korrespondierender an den Verschlussdeckel (3) angeformter erhabener Bereich (7) eingreift, wobei von einem Bereich radial außerhalb der Nut (6) ein Anschlag (8) für den Verschlussdeckel (3) auf dem Betätigungsarm (2) gebildet ist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verschlussdeckel (3) und dem Betätigungsarm (2) im Bereich zwischen der Nut (6) und der Öffnung (4) ein Hohlraum (9) gebildet ist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von dem Verschlussdeckel (3) zum Dorn (5) konvex ausgeformt ist.
Verschlussklappe nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (6) ringförmig ist.
Verschlussklappe nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des erhabenen Bereichs (7) in Richtung des Betätigungsarmes (2) verjüngt ausgebildet ist.
Verschlussklappe nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (12) ein Bypass-Kanal und/oder ein Abgasrückführkanal ist.