DE102009015899B4

DE102009015899B4 - Verschlussklappe für einen Abgasturbolader

Info

Publication number: DE102009015899B4
Application number: DE102009015899.5A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Brandstätter; Dr. Kobor Alexander; Martin Grubbauer; Gerwin Bumberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: DE102009015899A1

Abstract

Verschlussklappe (1) für einen Abgasturbolader zum Verschließen eines Strömungskanals (6), 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 (10) ausgerichtet angeordneten Dornes (5) zur Befestigung des Verschlussdeckels (3) an dem Betätigungsarm (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (3) in Richtung des Betätigungsarmes (2) verlängert ausgeführt ist und die Verlängerung (7) auf der dem Strömungskanal (6) zugewandten Seite einen Radius (8) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussklappe für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die GB 2 038 940 A offenbart eine gattungsbildende Abgasbypassventilvorrichtung für einen Turbolader mit zwei Einlässen, welcher eine durch Abgas einer Verbrennungskraftmaschine antreibbare Turbine, die wiederum einen Kompressor antreibt, umfasst.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 021 185 A1 , von der diese Erfindung ausgeht, ist eine Verschlussklappe für einen Abgasturbolader bekannt. Die Verschlussklappe dient zum Verschließen eines Strömungskanals im Abgasturbolader und 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, zur Aufnahme eines an den Verschlussdeckel weitgehend senkrecht zu einer Dichtebene ausgerichteten Dornes. Die Befestigung des Verschlussdeckels an dem Betätigungsarm ist spielbehaftet und erfolgt über eine kalottenförmige Geometrie, um eine gleichmäßige Kraftverteilung beim Übergang vom Verschlussdeckel zum Betätigungsarm zu gewährleisten.
Weiter wird zum technischen Umfeld auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 022 482 A1 hingewiesen, aus der ebenfalls ein Abgasregelklappenventil bekannt ist, bei dem der Kontaktbereich zwischen dem Schwenkarm und dem Ventilteller von einer Außenfläche und einer Innenfläche einer Kugelkalotte gebildet ist. Auch diese Abgasregelklappe zeichnet sich dadurch aus, dass eine besonders gleichmäßige Kraftverteilung im Übergang vom Verschlussdeckel zum Betätigungsarm gewährleistet ist.
Zudem wird lediglich ergänzend auf die US 2,738,033 A verwiesen, welche allgemein eine Ventilbetätigungsvorrichtung mit einer Verschlussblende offenbart, die über einen Hebelmechanismus zwischen zwei O-Ringen verschiebbar ist.
Auch wenn aus dem Stand der Technik bekannte Verschlussklappen einen sauberen Kraftübergang zwischen Verschlussteller und Betätigungsarm aufweisen, kann es unter Umständen dazu kommen, dass sich beim Verschließen und/oder auch beim Öffnen des Strömungskanals die Verschlussklappe leicht verhaken kann. Dies führt beim Verschließen des Strömungskanals zu einem nicht vollständigen Verschließen, wodurch deutliche Wirkungsgradverluste im Abgasturbolader auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verhaken der Verschlussklappe zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichneten Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist auch eine Reduzierung des Spieles zwischen Verschlussklappe und Dichtfläche auf 0 mm möglich. Hierdurch ist ein störungsfreier Betrieb ohne Verhaken der Verschlussklappe an der gegenüberliegenden Fläche, der Dichtfläche, gegeben. Dies führt zum Einen zum verbesserten Ladedruckaufbau und zum Anderen zu einer Steigerung der Betriebssicherheit durch das Vermeiden einer Verhakung der Verschlussklappe im Betrieb bei ungünstiger Toleranzlage. Auch ist das erfindungsgemäße Design der Verschlussklappe robuster hinsichtlich Verschleißes über die Lebensdauer.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird die Gefahr eines Verhakens der Verschlussklappe nochmals reduziert.
Der Größenbereich gemäß Patentanspruch 3 entspricht besonders bevorzugten Ausführungsvarianten.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in drei Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte, erfindungsgemäße Verschlussklappe.
2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verschlussklappe.
3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verschlussklappe.

Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt die Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte erfindungsgemäße Verschlussklappe 1 für einen nicht näher dargestellten Abgasturbolader zum Verschließen eines in 2 erkennbaren Strömungskanals 6, bestehend aus einem in einer Lagerung drehbar gelagerten Betätigungsarm 2, an dessen der Lagerung abgewandten Seite ein Verschlussdeckel 3 angeordnet ist. Der Betätigungsarm 2 weist hierfür eine tangential zur Drehrichtung ausgerichtete, in 3 erkennbare Öffnung 4 auf, zur Aufnahme eines an den Verschlussdeckel 3 weitgehend senkrecht zu einer Dichtebene 10 ausgerichtet angeordneten Dorn 5 zur Befestigung des Verschlussdeckels 3 an dem Betätigungsarm 2. Details der Befestigung des Verschlussdeckels 3 an dem Betätigungsarm 2 sind insbesondere in 3 erkennbar.
Der erfindungsgemäße Verschlussdeckel 3 weist in Richtung des Betätigungsarms 2 eine Verlängerung 7, d. h. eine Abweichung der sonst weitgehend kreisrunden Geometrie auf, wobei die Verlängerung 7 auf der dem Strömungskanal 6 zugewandten Seite einen Radius 8 aufweist. Dieser Radius 8 ist weitgehend normal zu einer Drehachse des Betätigungsarms 2 ausgerichtet. Besonders bevorzugt liegt der Radius 8 in einem Bereich zwischen 20 mm und 300 mm. Selbstverständlich ist der Übergang von dem Verschlussdeckel 3 zu dem Dorn 5, wie aus dem Stand der Technik bekannt, konvex ausgeformt, um eine optimale Kraftverteilung zu erzielen.
Da Abgasturbolader und Strömungskanäle, wie beispielsweise Bypasskanäle aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und keine direkten Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind, werden diese hier nicht näher erläutert.
2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verschlussklappe 1. Dargestellt ist die Verschlussklappe 1 in Verbindung mit einem Strömungskanal 6, der in einem nicht bezifferten Abgasturboladergehäuse angeordnet ist. Die Dichtebene zwischen dem Strömungskanal 6 und dem Verschlussdeckel 3 ist mit 10 beziffert. In der Seitenansicht in 2 ist die Verlängerung 7 mit dem Radius 8 besonders gut erkennbar, die ein Verklemmen der Verschlussklappe 1 verhindert.
3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verschlussklappe 1. Deutlich erkennbar ist, wie der Verschlussdeckel 3 mit einem Befestigungselement 9 an dem Dorn 5, beispielsweise durch Klemmen, Schweißen, Löten etc., befestigt ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit der Verlängerung 7 und dem Radius ist eine Reduzierung des Spiels zwischen der Verschlussklappe 3 und der Dichtfläche 10 auf 0 mm möglich, um einen störungsfreien Betrieb ohne Verhaken der Verschlussklappe 3 an der gegenüberliegenden Fläche, der Dichtfläche 10, zu gewährleisten. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Abgasleckage deutlich reduziert. Darüber hinaus ergibt sich ein deutlich verbesserter Ladedruckaufbau durch das zentrische Angreifen der Kraft und somit vollständiger Übertragung der möglichen Schließkraft. Es ist kein Vorhalt eines Spaltes zwischen der Verschlussklappe 3 und der Dichtfläche 10 nötig und die erfindungsgemäß optimierte Abgasführung führt zu einer spürbaren Verbesserung der Fahrzeugdynamik. Weiter wird die Betriebssicherheit gesteigert, durch die Vermeidung von Verhaken der Verschlussklappe 3 im Betrieb bei ungünstiger Toleranzlage und durch ein deutlich robusteres Design hinsichtlich Verschleißes über die Lebensdauer.
Bezugszeichenliste

1.: Verschlussklappe
2.: Betätigungsarm
3.: Verschlussdeckel
4.: Öffnung
5.: Dorn
6.: Strömungskanal
7.: Verlängerung
8.: Radius
9.: Befestigungselement
10.: Dichtebene

Claims

Verschlussklappe (1) für einen Abgasturbolader zum Verschließen eines Strömungskanals (6), 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 (10) ausgerichtet angeordneten Dornes (5) zur Befestigung des Verschlussdeckels (3) an dem Betätigungsarm (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (3) in Richtung des Betätigungsarmes (2) verlängert ausgeführt ist und die Verlängerung (7) auf der dem Strömungskanal (6) zugewandten Seite einen Radius (8) aufweist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (8) weitgehend normal zu einer Drehachse des Betätigungsarmes (2) ausgerichtet ist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (8) zwischen 20 mm und 300 mm beträgt.