DE102010055382A1

DE102010055382A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe

Info

Publication number: DE102010055382A1
Application number: DE102010055382A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: DE102010055382B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei der die Abgasklappe in einer Abgasleitung, insbesondere im Gehäuse einer Turbine eines Abgasturboladers, schwenkbar angeordnet ist und denÖffnungsquerschnitt einer die Turbine umgehenden Bypassleitung abhängig vom verdichterseitigen Ladedruck steuert, wobei die Abgasklappe an einem Stellarm angeordnet ist. Erfindungsgemäßist zwischen dem Stellarm (16) und der Abgasklappe (10) ein temperaturbeständiges Dämpfungselement (28;30;32) eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei gattungsgemäßen Betätigungsvorrichtungen können bedingt durch Lagerspiele und Gelenkspiele und angeregt durch betriebsbedingte Schwingungen der Brennkraftmaschine und durch Abgaspulsationen Geräusche auftreten, die insbesondere bei beginnender Abregelung des verdichterseitigen Ladedruckes bzw. bei einsetzendem Abheben der Abgasklappe von ihrem Ventilsitz in der Abgasleitung zu beobachten sind. Die Geräusche können u. a. durch hochfrequentes Anschlagen der Abgasklappe an ihren Ventilsitz und durch spielbedingte Schwingungen in der Betätigung verursacht sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit baulich und fertigungstechnisch einfachen Mitteln einer derartigen Geräuschentwicklung entgegenzuwirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Stellarm und der Abgasklappe ein Dämpfungselement, insbesondere ein temperaturbeständiges Dämpfungselement eingesetzt ist, das bevorzugt durch ein zu einer Scheibe oder Büchse vorgeformtes Drahtgeflecht gebildet ist, das auf die Abgasklappe bzw. die gesamte Betätigungsvorrichtung schwingungsdämpfend wirkt und durch seine innere Reibungsdämpfung Schwingungsanregungen durch Abgaspulsationen und/oder hochfrequente Motorschwingungen gezielt abbaut.
Bevorzugt handelt es sich hierbei um ein auf einer Strickmaschine gestricktes Dämpfungselement, das einfach herzustellen sowie vor allem auch flexibel in definierte Richtungen ist und somit optimal an unterschiedlichste Einsatzfälle angepasst werden kann.
Das Dämpfungselement kann des Weiteren zur Einstellung einer gezielten Dämpfungseigenschaft vorverdichtet sein, das heißt, dass die Maschenweite oder -tiefe des Drahtgeflechts, insbesondere eines gestrickten Drahtgeflechtes gezielt auslegbar ist. Ferner kann das Drahtgeflecht aus ein- oder mehrdrahtigem, korrosionsbeständigem Material, insbesondere aus korrosionsbeständigem Edelstahlmaterial gefertigt sein, um eine ausreichende Dauerhaltbarkeit des Dämpfungselementes sicherzustellen.
Die scheibenförmige Abgasklappe kann über einen angeformten Zapfen in einer Ausnehmung des Stellarmes gehalten sein, wobei das Dämpfungselement um den Zapfen herum und am Stellarm und an der Abgasklappe anliegend angeordnet ist. Dies stellt bei baulich geringem Mehraufwand eine zuverlässige, effiziente Schwingungsisolierung zwischen der Abgasklappe und dem Stellarm her.
Fertigungstechnisch besonders einfach kann das Dämpfungselement als einfache Dämpfungsscheibe ausgeführt sein, die zwischen der Abgasklappe und dem Stellarm eingefügt ist.
Alternativ kann das Dämpfungselement als eine die Ausnehmung im Stellarm durchragende Dämpfungsbüchse ausgelegt sein, deren Außenumfang konisch ausgeführt ist, wobei deren größere, ringförmige Stirnfläche an der Abgasklappe anliegt und deren kleinere Stirnfläche bündig mit der konischen Ausnehmung im Stellarm ausgerichtet ist. Mit dieser ebenfalls wenig aufwendigen Konstruktion kann mit der Montage der Abgasklappe eine gezielte Vorspannung der Dämpfungsbüchse im Stellarm hergestellt werden, die die Dämpfungseigenschaften vorteilhaft einstellen lässt.
In einer weiteren, alternativen Ausgestaltung kann das Dämpfungselement als rotationssymmetrische Dämpfungsbüchse mit einem zylindrischen, in die Ausnehmung des Stellarmes einragenden Büchsenabschnitt und einem zwischen der Abgasklappe und dem Stellarm angeordneten, radial abragenden Ringkragen ausgeführt sein. Die Dämpfungsbüchse stellt ebenfalls eine mit Bezug zum Zapfen der Abgasklappe in axialer und radialer Richtung wirkende Schwingungsisolation mit effizienter Dämpfung auftretender Schwingungsanregungen sicher.
Schließlich kann der Zapfen der Abgasklappe in einfacher, montagegünstiger Weise in der Ausnehmung des Stellarmes durch ein Sicherungselement, insbesondere durch einen die Ausnehmung überdeckenden Sicherungsring gehalten sein.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen Schnitt entlang einer im Gehäuse eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Welle, die über einen Stellarm eine einen Bypasskanal steuernde Abgasklappe betätigt, wobei die Welle über einen außenliegenden Stellhebel und eine Stelleinrichtung beaufschlagt ist;
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der 1 durch die Abgasklappe, den Stellarm und den Bypasskanal des Abgasturboladers;
3a eine erste Ausführung eines zwischen der Abgasklappe und dem Stellarm angeordneten Dämpfungselementes, das als einfache Dämpfungsscheibe aus einem Drahtgeflecht hergestellt ist;
3b eine zweite Ausführung eines Dämpfungselementes zwischen der Abgasklappe und dem Stellarm, das durch eine am Außenumfang konische Dämpfungsbüchse ausgeführt ist; und
3c eine weitere, alternative Ausführung, bei der das Dämpfungselement als eine zylindrische Büchse mit einem angeformten Ringkragen hergestellt ist.
Die 1 und 2 zeigen die Anordnung einer Abgasklappe 10 in einem nur teilweise dargestellten Turbinengehäuse 12 eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge. Der nicht weiter beschriebene Abgasturbolader ist bekannter Bauart.
Die Abgasklappe 10 dient zur Steuerung des verdichterseitigen Ladedruckes der Brennkraftmaschine und wirkt mit einem in das Turbinengehäuse 12 integrierten Bypasskanal 14 (2) zusammen, indem sie dessen in das Turbinengehäuse 12 mündenden Öffnungsquerschnitt verschließt (wie gezeichnet) oder zur Absteuerung von Abgasen stromauf der Abgasturbine (nicht dargestellt) öffnet.
Die Abgasklappe 10 ist dazu mit einem Stellarm 16 verbunden. Der Stellarm 16 ist einstückig mit einer Welle 18 ausgeführt, die über eine Lagerbüchse 20 im Turbinengehäuse 12 drehbar gelagert ist. Die Welle 18 trägt außerhalb des Turbinengehäuses 12 einen Stellhebel 22, der mittels einer nicht weiter dargestellten Stelleinrichtung mit zum Beispiel einer am Stellhebel 22 angelenkten Stellstange 24 und einem pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betriebenen Stellmotor betätigbar ist.
Durch Verdrehen der Welle 18 wird die Abgasklappe 10 über den wie aus der 1 ersichtlich abgewinkelten Stellarm 16 etwa in einem Kreisbogen von dem Öffnungsquerschnitt des Bypasskanals 14 mehr oder weniger abgehoben.
Die 3a zeigt die Abgasklappe 10 und den Stellarm 16 in einem Schnitt gemäß Linie III-III der 1 im Detail. Die Abgasklappe 10 weist einen scheibenförmigen Abschnitt 10a auf, der in einen Ringbund 10b übergeht, an den ein rotationssymmetrischer Zapfen 10c anschließt.
Der Zapfen 10c durchragt eine kreissymmetrische Ausnehmung 16a im Stellarm 16 und ist mittels eines die Ausnehmung 16a übergreifenden Sicherungsringes 26 gehalten. Der Sicherungsring 26 ist in nicht ersichtlicher Weise in eine korrespondierende Ringnut des Zapfens 10c eingesprengt.
Zwischen dem Ringbund 10b des Zapfens 10 und der zugewandten Auflagefläche des Stellarmes 16 ist eine Dämpfungsscheibe 28 unter einer definierten Vorspannung eingesetzt, die an der Abgasklappe 10 wirkende Schwingungen durch Aggregatschwingungen und/oder Abgaspulsationen dämpft.
Die zu einer Scheibe 28 vorgeformte und vorverdichtete Dämpfungsscheibe 28 ist aus einem ein- oder mehrdrahtigem Drahtgeflecht aus einem Edelstahldraht hergestellt, dessen Maschenweite, Maschentiefe, Drahtstärke und Verdichtung gezielte Dämpfungseigenschaften ergibt. Die für den spezifischen Anwendungsfall geeignete Auslegung des Dämpfungselementes 28 kann gegebenenfalls empirisch ermittelt werden.
Die Dämpfungsscheibe 28 ist dabei wie aus 3a ersichtlich ist um den Zapfen 10c der Abgasklappe 10 so angeordnet, dass zwischen der Abgasklappe 10 und dem Stellarm 16 keine direkte Berührung mit Ausnahme über den Sicherungsring 26 gegeben ist. Die Ausnehmung 16a kann so gefertigt sein, dass zwischen ihr und dem Zapfen 10c ein geringes Umfangsspiel vorliegt. Gegebenenfalls kann auch zwischen den Sicherungsring 26 und dem Stellarm 16 eine Dämpfungsscheibe vorgesehen sein.
Die 3b zeigt in der gleichen Schnittansicht eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Dämpfungselement zwischen der Abgasklappe 10 und dem Stellarm 16 als eine am Außenumfang konische Dämpfungsbüchse 30 ausgeführt ist.
Die Dämpfungsbüchse 30, die wie vorstehend beschrieben aus einem vorgeformten Drahtgeflecht hergestellt ist, ist auf den Zapfen 10c der Abgasklappe 10 aufgeschoben, in eine ebenfalls konisch ausgeführte Ausnehmung 16b des Stellarms 16 unter axialer Vorspannung eingesetzt und über einen Sicherungsring 26 gehalten.
Dabei stützt sich die größere, ringförmige Stirnfläche 30a der Dämpfungsbüchse 30 an dem Ringbund 10b der Abgasklappe 10 ab, während die kleinere, gegenüberliegende Stirnfläche 30b bündig mit dem Stellarm 16 abschließt und an dem Sicherungsring 26 anliegt.
Die 3c schließlich zeigt ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Dämpfungselement als eine rotationssymmetrische, zylindrische Dämpfungsbüchse 32 wiederum aus einem Drahtgeflecht wie vorbeschrieben ausgeführt ist.
Die vorgeformte und vorverdichtete Dämpfungsbüchse 32 weist einen glatt zylindrischen Büchsenabschnitt 32a auf, der spielfrei in eine korrespondierende Ausnehmung 16c des Stellarmes 16 einragt und bündig mit dem Stellarm 16 an dem Sicherungsring 26 anliegt.
An den Büchsenabschnitt 32a der Dämpfungsbüchse 32 ist ein radial abragender Ringkragen 32b angeformt, der sich zwischen dem Ringbund 10b der Abgasklappe 10 und der zugewandten Anlagefläche des Stellarms 16 erstreckt. Durch die beschriebene Konfiguration der Dämpfungsbüchse 32 ist wiederum ein direkter Kontakt zwischen der Abgasklappe 10 und dem Stellarm 16 unterbunden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
So kann die Abgasklappe 10 auch außerhalb des Turbinengehäuses 12 des Abgasturboladers in einer Abgasleitung stromauf des Turbinengehäuses 12 angeordnet sein.
Anstelle der bevorzugten Ausgestaltung des Dämpfungselementes 28, 30, 32 als Drahtgeflecht kann dieses zum Beispiel auch durch reibungsdämpfend wirkende Tellerfedern oder andere temperaturbeständige Feder-Dämpferelemente zwischen der Abgasklappe 10 und dem Stellarm 16 ausgeführt sein.

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei der die Abgasklappe in einer Abgasleitung, insbesondere im Gehäuse einer Turbine eines Abgasturboladers, schwenkbar angeordnet ist und den Öffnungsquerschnitt einer die Turbine umgehenden Bypassleitung abhängig vom verdichterseitigen Ladedruck steuert, wobei die Abgasklappe an einem Stellarm angeordnet ist, welche Welle außerhalb der Abgasleitung über einen Stellhebel und eine daran angelenkte Stelleinrichtung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellarm (16) und der Abgasklappe (10) ein Dämpfungselement (28; 30; 32) eingesetzt ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungselement durch ein zu einer Scheibe (28) oder Büchse (30; 32) vorgeformtes Drahtgeflecht, insbesondere durch ein gestricktes Drahtgeflecht, gebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (28; 30; 32) zur Einstellung einer gezielten Dämpfungseigenschaft mit einer definierten Maschenweite und/oder Maschentiefe vorverdichtet ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgeflecht aus einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere aus korrosionsbeständigen Edelstahlfäden, gefertigt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmige Abgasklappe (10) über einen angeformten Zapfen (10c) in einer Ausnehmung (16a; 16b; 16c) des Stellarmes (16) gehalten ist und dass das Dämpfungselement (28; 30; 32) um den Zapfen (10c) herum und am Stellarm (16) und an der Abgasklappe (10) anliegend angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement als einfache Dämpfungsscheibe (28) ausgeführt ist, die zwischen der Abgasklappe (10) und dem Stellarm (16) eingefügt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement als eine die Ausnehmung (16b) im Stellarm (16) durchragende Dämpfungsbüchse (30) ausgelegt ist, deren Außenumfang konisch ausgeführt ist, wobei deren größere, ringförmige Stirnfläche (30a) an der Abgasklappe (10) anliegt und deren kleinere Stirnfläche (30b) bündig mit der konischen Ausnehmung (16b) im Stellarm (16) ausgerichtet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement als rotationssymmetrische Dämpfungsbüchse (32) mit einem zylindrischen, in die Ausnehmung (16c) des Stellarmes (16) spielfrei einragenden Büchsenabschnitt (32a) und einem zwischen der Abgasklappe (10) und dem Stellarm (16) angeordneten, radial abragenden Ringkragen (32b) ausgeführt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (10c) der Abgasklappe (10) in der Ausnehmung (16a; 16b; 16c) des Stellarmes (16) durch ein Sicherungselement, insbesondere durch einen die Ausnehmung überdeckenden Sicherungsring (26) gehalten ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellarm (16) auf einer in der Abgasleitung drehbar gelagerten Welle befestigt ist.