DE102010038908A1

DE102010038908A1 - Verschlussklappe für einen Bypass

Info

Publication number: DE102010038908A1
Application number: DE102010038908A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wibmer Michael; Stefan Ortmann; Wolfgang Limbrunner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: DE102010038908B4

Abstract

Verschlussklappe (1), insbesondere für einen Bypass in einem Abgasturboladergehäuse, mit einem drehbar gelagerten Schwenkarm (2), an dessen einen Ende eine seitlich abstehende Befestigungslasche (3) für einen Verschlussteller (4) vorgesehen ist, wobei ein Dorn (5) am Verschlussteller (4) durch eine Öffnung (6) in der Befestigungslasche (3) mit einem radialen Spiel behaftet durchführbar ist und wobei der Dorn (5) an dem durchgeführten Ende mit einem Befestigungselement (7) an der Befestigungslasche (3) befestigbar ist, wobei in der Befestigungslasche (3) in einer zu dem Dorn (5) koaxialen Ausnehmung (8) eine Druckfeder (9) anordenbar ist, die einerseits an der Ausnehmung (8) und andererseits an dem Befestigungselement (7) abgestützt ist. Durch die erfindungsgemäße Vorspannung und Bedämpfung des Systems wird ein Anschlagen des Verschlusstellers (4) am Wastegate-Sitz bei geringen Öffnungswinkeln verhindert. Dies ergibt Vorteile bezüglich Akustik, Verschleiß, Dichtheit und Dauerhaltbarkeit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlussklappe, insbesondere für einen Bypass in einem Abgasturboladergehäuse, mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung geht von der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2009 050 182.7 aus. Aus dieser ist ein Abgasturboladergehäuse mit einem verschließbaren Strömungskanal bekannt. Hierfür ist eine Verschlussklappe vorgesehen mit einem drehbar gelagerten Schwenkarm, an dessen einen Ende eine seitlich abstehende Befestigungslasche für einen Verschlussteller vorgesehen ist. Weiter weist der Verschlussteller einen Dorn auf, der durch eine Öffnung in der Befestigungslasche mit einem radialen Spiel behaftet durchführbar ist. An dem durchgeführten Ende des Domes ist die Befestigungslasche mit einem Befestigungselement an der Befestigungslasche befestigbar. Weiter ist zwischen der Verschlussklappe und der korrespondierenden Anlagefläche des Strömungskanals ein Dichtelement angeordnet, um eine dauerhafte Dichtheit der Verschlussklappe zu gewährleisten.
Nachteilig an dem gattungsgemäßen Stand der Technik ist jedoch, dass die Verschlussklappe bei geringen Öffnungswinkeln aufgrund der spielbehafteten Befestigung zum Klappern beginnen kann, was zu Akustikproblemen führen kann. Darüber hinaus können neben den Akustikproblemen auch Verschleißprobleme auftreten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der das Klappern der Verschlussklappe verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Einsatz einer Druckfeder als Dämpfungselement zwischen Befestigungslasche und Befestigungselement im Kraftnebenschluss beseitigt die o. g. Nachteile durch eine dauerhafte Vorspannung. Die Druckfeder ist hierbei gekennzeichnet durch eine geringe Federkonstante, welche es trotzdem erlaubt, durch eine hohe Vorspannung vergleichsweise hohe Kräfte zu erzeugen. Die Druckfeder arbeitet dabei durch die spezielle Anordnung zwischen der Befestigungslasche und dem Befestigungselement nicht entgegen einer Aktuatorkraft. Beim benötigten Toleranzausgleich zwischen dem Verschlussteller und dem Wastegate-Sitz muss nur eine geringe Kraft aufgewendet werden, um die notwendige Dichtheitsfunktion sicherzustellen. Durch den gewählten Verbauort der Druckfeder ist diese vom direkten Kontakt mit dem Abgasstrom geschützt. Dies ermöglicht die Verwendung relativ kostengünstiger Materialien für die Druckfeder. Durch die erfindungsgemäße Vorspannung und Bedämpfung des Systems wird ein Anschlagen des Verschlusstellers im Wastegate-Sitz mit geringen Öffnungswinkeln sicher verhindert. Dies ergibt Vorteile bezüglich der Akustik, dem Verschleiß, der Dichtheit und der Dauerhaltbarkeit.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 gibt Freiheiten sowohl im Bauraum als auch in der Einstellung der Federkraft.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 dient als Verdrehsicherung für den Verschlussteller, die dabei besonders kompakt ausgeführt ist, so dass für die Auslegung der Druckfeder genügend Bauraum zur Verfügung steht.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 ist eine einfache und kostengünstige, bevorzugte Variante.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ist einfach und kostengünstig zu fertigen, bzw. herstellbar.
In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Verschlussklappe gemäß Patentanspruch 6 sowohl turbinenseitig als auch verdichterseitig an einen Bypass eines Abgasturboladers angeordnet werden.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in sieben Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Aufsicht auf einen Schwenkarm mit einer Befestigungslasche.
2 zeigt eine Unteransicht auf den Schwenkarm mit der Befestigungslasche.
3 zeigt eine Aufsicht auf einen Verschlussteller.
4 zeigt eine Seitenansicht auf den Verschlussteller.
5 zeigt eine Unteransicht auf den Verschlussteller.
6 zeigt eine Aufsicht auf eine montierte, dreidimensional dargestellte Verschlussklappe.
7 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verschlussklappe.
1 zeigt eine Aufsicht auf einen Schwenkarm 2 mit einer seitlich abstehenden Befestigungslasche 3 für eine erfindungsgemäße Verschlussklappe 1. Die Verschlussklappe 1 ist insbesondere zum Verschließen von einem Bypass in einem Abgasturboladergehäuse vorgesehen. Hierfür ist der Schwenkarm 2 drehbar in einem Maschinengehäuse gelagert, wobei an einem Ende die seitlich abstehende Befestigungslasche 3 für einen Verschlussteller 4 vorgesehen ist. Zur Befestigung des Verschlusstellers 4 an die Befestigungslasche 3 ist eine Öffnung 6, bevorzugt eine Bohrung, in der Befestigungslasche 3 vorgesehen, durch die spielbehaftet ein Dorn 5 des Verschlusstellers 4 hindurchführbar ist. Koaxial zu der Öffnung 6 ist eine Vertiefung 8 in die Befestigungslasche 3 eingearbeitet, in die erfindungsgemäß eine Druckfeder 9 anordenbar ist. Die Öffnung 6 kann hierbei eine Ringnut sein, oder auch eine Ansenkung der Öffnung 6.
2 zeigt eine Unteransicht auf den erfindungsgemäßen Schwenkarm 2 mit der Befestigungslasche 3. Zentral in der Befestigungslasche 3 ist wiederum die Öffnung 6 erkennbar. Ausgehend von der Öffnung 6, in Richtung zum Schwenkarm 2 ist eine Vertiefung 10 in die Befestigungslasche 3 eingeformt, zur Lagefixierung (Verdrehsicherung) des Verschlusstellers 4. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Vertiefung 10 auch als erhabener Bereich ausgebildet werden, wobei dann eine Vertiefung 10 in dem Verschlussteller 4 eingeformt wird. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel können auch mehrere, über eine Kontaktfläche zwischen Befestigungslasche 3 und Verschlussteller 4 verteilte Vertiefungen 10 bzw. erhabene Bereiche 11 vorgesehen werden. Diese können eine kreisrunde Querschnittsform oder eine beliebige andere Ausgestaltung aufweisen.
3 zeigt eine Aufsicht auf den Verschlussteller 4.
4 zeigt eine Seitenansicht auf den Verschlussteller 4, an den zentral ein Dorn 5 zur Befestigung an die Befestigungslasche 3 angeformt ist, der mit dem Verschlussteller 4 einstückig ist. Der Dorn 5 wird radial spielbehaftet in die Öffnung 6 der Befestigungslasche 3 eingeführt und anschließend mit einem Befestigungselement 7, erkennbar in den 6 und 7, befestigt. Ebenfalls gut in der Seitenansicht erkennbar ist der erhabene Bereich 11, der korrespondierend zu der Vertiefung 10 in der Befestigungslasche 3 ist.
5 zeigt eine Unteransicht des Verschlusstellers 4, wobei der zentral angeordnete Dorn 5 sowie der erhabene Bereich 11 zur Lagefixierung (Verdrehsicherung) des Verschlusstellers 4 an der Befestigungslasche 3 gut erkennbar sind.
6 zeigt eine Aufsicht auf die dreidimensional dargestellte, erfindungsgemäße Verschlussklappe 1, bestehend aus dem Schwenkarm 2, mit der angeformten Befestigungslasche 3 und den mit Hilfe des Befestigungselementes 7 an der Befestigungslasche 3 befestigten Verschlussteller 4. Der Dorn 5 steht in diesem Ausführungsbeispiel leicht über das Befestigungselement 7 heraus.
7 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verschlussklappe 1. Im Hintergrund ist der Schwenkarm 2 erkennbar mit der im Vordergrund angeformten Befestigungslasche 3. Durch die Öffnung 6 ragt wiederum der Dorn 5 des Verschlusstellers 4, der seinerseits lagefixiert (verdrehgesichert) ist durch die Vertiefung 10 in der Befestigungslasche 3 und den erhabenen Bereich 11 an dem Verschlussteller 4. Gut erkennbar ist, dass das Befestigungselement 7 an dem Dorn 5 beabstandet zur Befestigungslasche 3 ist, da die in einer Ausnehmung 8 koaxial zur Öffnung 6 angeordnete Druckfeder 9 über das Befestigungselement 7 den Verschlussteller in Richtung Befestigungslasche 3 zieht. Ein bevorzugter Spalt zwischen Befestigungslasche 3 und Befestigungselement 7 beträgt zwischen 0,1 mm und 2 mm.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass zwischen dem Befestigungselement 7 und der Befestigungslasche 3 beispielsweise noch eine Distanzscheibe o. ä. angeordnet wird. Besonders bevorzugt ist die Druckfeder – wie im dargestellten Ausführungsbelspiel – eine Spiralfeder. Die Ausnehmung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Ringnut, es kann jedoch auch ein Einstich direkt ausgehend von der Öffnung 6 sein. Eine kreisrunde Ausformung ist nicht zwingend erforderlich.
Wiederum In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der erhabene Bereich 11 auch an der Befestigungslasche 3 angeordnet sein, während dann die Vertiefung 10 am Verschlussteller 4 angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind die Vertiefung 10 und der erhabene Bereich 11 eine Bohrung und ein korrespondierender Stift. Weiterhin weisen die Befestigungslasche 3 und der Verschlussteller 4 bevorzugt eine weitgehend ebene Berührfläche auf. In vorteilhafter Weise ist eine erfindungsgemäße Verschlussklappe 1 sowohl turbinenseitig und/oder verdichterseitig an einem Bypass eines Abgasturboladers anordenbar.
Als Materialien für eine Druckfeder 9 kommen beispielsweise Keramikwerkstoffe, Kohlefaserverbundwerkstoffe oder Kohlenstofffedern zum Einsatz. Auch hochtemperaturfeste metallische Werkstoffe können als Druckfedern 9 Verwendung finden. Dies erfolgt vorzugsweise verdichterseitig. Desweiteren ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion hervorzuheben, dass die Druckfeder 9 von der Abgasströmung nicht direkt angeströmt wird, so dass die Temperaturbelastung so gering wie möglich ist. Durch die gesonderte Ausführung der integrierten Verdrehsicherung kann die Druckfeder 9 so platziert werden, dass sie „eingehaust” ist und vom direkten Abgasstrom fern gehalten wird.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass die (Schrauben-)Druckfeder 9 gekennzeichnet ist durch eine geringe Federkonstante, welche es trotzdem erlaubt, durch eine hohe Vorspannung vergleichsweise hohe Kräfte zu erzeugen. Die Druckfeder 9 arbeitet dabei durch die spezielle Anordnung zwischen Befestigungslasche 3 und Befestigungselement 7 nicht entgegen einer Aktuatorkraft. Beim benötigten Toleranzausgleich zwischen Verschlussteller 4 und Wastegate-Sitz muss nur eine geringe Kraft aufgewendet werden, um die notwendige Dichtheitsfunktion sicherzustellen.
Durch den Verbauort ist die Druckfeder 9 vom direkten Kontakt mit dem Abgasstrom geschützt. Dies ermöglicht die Verwendung relativ kostengünstiger Materialien für die Druckfeder 9.
Die Verwendung der (Schrauben-)Druckfeder 9 gibt Freiheiten sowohl im Bauraum als auch in der Einstellung der Federkraft. Durch die Vorspannung und Bedämpfung des Systems wird ein Anschlagen des Verschlusstellers 4 am Wastegate-Sitz bei geringen Öffnungswinkeln verhindert. Dies ergibt Vorteile bezüglich Akustik, Verschleiß, Dichtheit und Dauerhaltbarkeit.
Die weiterhin erfindungsgemäße Verdrehsicherung ist besonders kompakt ausgeführt, so dass für die Auslegung der Druckfeder 9 genügend Bauraum zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

1: Verschlussklappe
2: Schwenkarm
3: Befestigungslasche
4: Verschlussteller
5: Dorn
6: Öffnung
7: Befestigungselement
8: Ausnehmung
9: Druckfeder
10: Vertiefung
11: erhabener Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009050182 [0002]

Claims

Verschlussklappe (1), insbesondere für einen Bypass in einem Abgasturboladergehäuse, mit einem drehbar gelagertem Schwenkarm (2), an dessen einem Ende eine seitlich abstehende Befestigungslasche (3) für einen Verschlussteller (4) vorgesehen ist, wobei ein Dorn (5) am Verschlussteller (4) durch eine Öffnung (6) in der Befestigungslasche (3) mit einem radialen Spiel behaftet durchführbar ist und wobei der Dorn (5) an dem durchgeführten Ende mit einem Befestigungselement (7) an der Befestigungslasche (3) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Befestigungslasche (3) in einer zu dem Dorn (5) koaxialen Ausnehmung (8) eine Druckfeder (9) anordenbar ist, die einerseits an der Ausnehmung (8) und andererseits an dem Befestigungselement (7) abgestützt ist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (9) eine Spiralfeder ist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Befestigungslasche (3) auf der dem Verschlussteller (4) zugewandten Seite zumindest eine Vertiefung (10) oder zumindest ein erhabener Bereich (11) angeordnet ist und der Verschlussteller (4) auf der der Befestigungslasche (3) zugewandten Seite eine komplementäre Ausformung aufweist.
Verschlussklappe nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (10) und der erhabene Bereich (11) eine Bohrung und ein korrespondierender Stift sind.
Verschlussklappe nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslasche (3) und der Verschlussteller (4) eine weitgehend ebene Berührfläche aufweisen.
Verschlussklappe nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei das Abgasturboladergehäuse eine Turbinenseite und eine Verdichterseite mit je einem Bypass aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (1) turbinenseitig und/oder verdichterseitig anordenbar ist.