DE102007018617A1

DE102007018617A1 - Turbolader

Info

Publication number: DE102007018617A1
Application number: DE102007018617A
Authority: DE
Inventors: Peter Schmidt
Original assignee: BorgWarner Inc; Borg Warner Automotive Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: DE102007018617B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader (1) mit einer Turbine (2), die einen zweiflutigen Abgaseinlasskanal (3) aufweist, mit einem zweiflutigen Bypasskanal (4), der vom Abgaseinlasskanal (3) abzweigt und zu einem Abgasauslass (5) führt, und mit einer Regel- bzw. Waste Gate-Klappe (6) zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals (4), die eine Spindel (13) aufweist, an deren freiem Ende (7) ein Befestigungshebel (8) angeordnet ist, an dem ein Klappenteller (9) gelagert ist, wobei der Klappenteller (9) außermittig am Befestigungshebel (8) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem derartigen bekannten Turbolader, der eine Regelklappe (auch wastegate-Klappe genannt) für ein Zwillingsstrom-Turbinengehäuse mit zweiflutigem Bypasskanal aufweist, ergeben sich Verschleißprobleme, da es insbesondere bei kleinen Schließ- und Öffnungswinkeln der Regelklappe zu einem Aufschlagen des Klappentellers auf dem Klappensitz des Turbinengehäuses, der einen mechanischen Anschlag bildet, kommen kann. Hierdurch gibt es Prellverschleiß an den Teilen des Klappensystems, so dass insbesondere für den Klappenteller teuere verschleißfeste Materialien verwendet werden müssen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, insbesondere Prellverschleiß an den Teilen des Klappensystems zu vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Dadurch wird erreicht, dass sich der Klappenteller, unter Einwirkung von mit der Zündfrequenz des Motors wechselnden Gasimpulsen, an einen Bereich am Umfang des Klappensitzes anlegt und bei unveränderter Winkelstellung nicht wieder abhebt. Es tritt somit nur eine Schwellbelastung und keine Wechselbelastung, wie bei bekannten Systemen, auf, die zu einem Aufprellen des Klappentellers auf den mechanischen Anschlag führen. Somit wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung eine wechselnde Anlage des Klappentellers und der damit eingangs erläuterte Prellverschleiß vermieden.
Vorteilhafterweise kann daher für die Bauteile der Regelklappe ein wesentlich kostengünstigeres Material verwendet werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weist der Klappenteller einen Befestigungszapfen auf, der vorzugsweise elliptisch ausgebildet ist, kann verhindert werden, dass der Klappenteller rotiert. Ein derartiges Rotieren wäre vom Prinzip her möglich, da der Klappenteller mit seinem Befestigungszapfen mit Spiel in der Aufnahmeausnehmung des Befestigungshebels gelagert ist, da ein derartiges Spiel erforderlich ist, damit der Klappenteller taumeln kann und dadurch eine ebene Auflage auf dem Klappensitz gewährleistet ist.
Bei Gasimpulsen wird der Klappenteller durch diese Ausbildung im Zusammenhang mit der exzentrischen Lagerung aufgrund seines Spieles in einer Vorzugsrichtung bewegt. Das bedeutet, dass der Klappenteller nicht mehr um eine Mittellage schwingt und dementsprechend nicht ständig auf den Klappensitz aufschlägt, sondern sich an einem Bereich des Klappensitzes anlegt.
Ist der Klappenteller an einem Bereich, der im Montagezustand der Spindel benachbart ist, abgeflacht, wird dadurch bei kleinerem Öffnungs- und Schließwinkel eine größere Anlagefläche des Klappentellers auf dem Klappensitz erreicht, weil sich der abgeflachte Bereich zuerst auf den Klappensitz auflegt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Turboladers,
2 eine Draufsicht auf den Klappenteller der erfindungsgemäßen Regelklappe des Turboladers,
3 eine Draufsicht auf den Befestigungshebel und die Spindel der erfindungsgemäßen Regelklappe, und
4 eine Draufsicht auf die aus Befestigungshebel und Klappenteller zusammengesetzte Regelklappe.
In 1 ist eine teilweise Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers 1 dargestellt, der hinsichtlich des Verdichters, des Verdichtergehäuses, der Verdichterwelle, des Lagergehäuses und der Lageranordnung sowie aller anderen üblichen Teile nicht näher beschrieben wird, da diese Teile, die der Turbolader 1 natürlich wie jeder andere Turbolader ebenfalls aufweist, für die Erläuterung der Erfindung nicht erforderlich sind.
Der Turbolader 1 weist neben den zuvor bereits genannten Teilen eine nicht dargestellte Turbine auf, die in einem Turbinengehäuse 2 gelagert ist und einen in 1 nicht sichtbaren zweiflutigen Abgaseintrittskanal aufweist.
Der Abgaseintrittskanal ist mit einem zweiflutigen Bypasskanal 4 versehen, der vom Abgaseintrittskanal abzweigt und zu einem Abgasauslass 5 des Turbinengehäuses 2 führt.
Der Bypasskanal 4 weist eine Regelklappe 6 zum Öffnen und Schließen auf, die nachfolgend anhand der 2 bis 4 näher erläutert wird.
Die in ihrer Gesamtheit in 4 dargestellte Regelklappe 6 weist zunächst einen in 2 dargestellten Klappenteller 9 auf, der im Beispielsfalle kreisförmig ausgebildet ist, jedoch einen abgeflachten Bereich 11 aufweist, der im montierten Zustand der Regelklappe 6 einer Spindel 13 benachbart angeordnet ist.
Der Klappenteller 9 weist auf seiner Oberseite ferner bei der dargestellten Ausführungsform einen elliptischen und exzentrisch auf dem Klappenteller 9 angebrachten Befestigungszapfen 10 auf, auf dem ein Befestigungskopf 14 angeordnet ist.
In 3 ist ein Befestigungshebel 8 dargestellt, der an einem freien Ende 7 an der Spindel 13 befestigt ist. Die Spindel 13 steht zur Betätigung der Regelklappe 6 mit einem in den Figuren nicht näher dargestellten Stellglied in Wirkverbindung, das jedoch für die Erläuterung vorliegender Erfindung ebenfalls nicht wichtig ist.
Wie 3 verdeutlicht, ist der Befestigungshebel 8 plattenförmig ausgebildet und in einem frei wählbaren Winkel α (im Beispielsfalle etwa 130°) zur Spindel 13 ausgerichtet.
Der Befestigungshebel 8 weist im Bereich seines freien Endes 15 eine Aufnahmeausnehmung 16 auf, deren Form im Beispielsfalle elliptisch ist, so dass sie der elliptischen Form des Befestigungszapfens 10 des Klappentellers 9 entspricht. Die Dimensionierung des Befestigungszapfens 10 und der Aufnahmeausnehmung 16 erfolgt hierbei so, dass der Befestigungszapfen 10 mit einem wählbaren Spiel innerhalb der Aufnahmeausnehmung 16 aufgenommen wird.
4 verdeutlicht die voll montierte Regelklappe 6, bei der der Befestigungszapfen 10 in der Aufnahmeausnehmung 16 ange ordnet ist und die Anordnung durch den Befestigungskopf 14 fixiert ist.
4 verdeutlicht ferner durch die beiden gestrichelten Halbkreise 17 und 18 die Lage der Kanäle des zweiflutigen Bypasskanals 4, wobei diese beiden Kanäle 17 und 18 durch eine Trennwand 19 getrennt sind.
Ferner ist durch den Punkt M1 der Mittelpunkt des ersten Kanals 17 und durch den Punkt M2 der Mittelpunkt des zweiten Kanals 18 verdeutlicht. Die Linie M_n bezeichnet den Mittelpunkt des Befestigungskopfes 14 und die Maße A bzw. B verdeutlichen die sich aus der geometrischen Anordnung des Klappentellers 9 mit exzentrischer Lagerung am Befestigungshebel 8 ergebenden Hebelarme.
Durch die beschriebene Anordnung wird, wie eingangs erläutert, ein durch Abgaspulsationen verursachtes ständiges Aufschlagen des Klappentellers 9 bei kleinem Öffnungs- und Schließwinkel auf dem einen mechanischen Anschlag bildenden Klappensitz vermieden, was wiederum einen erhöhten Verschleiß der Bauteile der Regelklappe 6 vermeidet und damit die Verwendung kostengünstigerer Materialien ermöglicht.
In Ergänzung zur schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit zur Erläuterung der Erfindung auf die zeichnerische Darstellung gemäß den 1 bis 4 Bezug genommen.

1: Turbolader
2: Turbinengehäuse
4: Bypasskanal
5: Abgasauslass
6: Regelklappe/Wastegate-Klappe
7: freies Ende der Spindel 13
8: Befestigungshebel
9: Klappenteller
10: Befestigungszapfen des Klappentellers 9
11: abgeflachter Bereich des Klappentellers 9
13: Spindel
14: Befestigungskopf
15: freies Ende des Befestigungshebels 8
16: Aufnahmeausnehmung
17: erster Kanal des Bypasskanals
18: zweiter Kanal des Bypasskanals
19: Trennwand
M1, M2: Mittelpunkte
M_n: Mittelpunkt des Befestigungskopfes
A, B: Hebelarme
L: Längsachse des Befestigungshebels 8
α: Winkel zwischen Spindel 13 und L

Claims

Turbolader (1) – mit einer Turbine (2), die einen zweiflutigen Abgaseinlasskanal (3) aufweist, – mit einem zweiflutigen Bypasskanal (4), der vom Abgaseinlasskanal (3) abzweigt und zu einem Abgasauslass (5) führt, und – mit einer Regelklappe (6) zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals (4), die eine Spindel (13) aufweist, an deren freiem Ende (7) ein Befestigungshebel (8) angeordnet ist, an dem ein Klappenteller (9) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Klappenteller (9) außermittig am Befestigungshebel (8) gelagert ist.
Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenteller (9) einen exzentrisch angebrachten Befestigungszapfen (10) aufweist.
Turbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungszapfen (10) elliptisch ausgebildet ist.
Turbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungshebel (8) eine Aufnahmeausnehmung (16) aufweist.
Turbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeausnehmung (16) elliptisch ausgebildet ist.
Turbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskopf (14) als zylindrischer Niet- bzw. Schweißkopf ausgebildet ist.
Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenteller (9) an einem mit der Spindel (13) benachbarten Bereich (11) abgeflacht ist.
Regelklappe (6) zum Öffnen und Schließen eines zweiflutigen Bypasskanals (4) eines Turboladers (1) – mit einer Spindel (13), an deren freiem Ende (7) ein Befestigungshebel (8) angeordnet ist, an dem ein Klappenteller (9) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Klappenteller (9) außermittig am Befestigungshebel (8) gelagert ist.
Regelklappe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale der Ansprüche 2 bis 7.