DE102010055382B4

DE102010055382B4 - Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe

Info

Publication number: DE102010055382B4
Application number: DE102010055382.4A
Authority: DE
Inventors: Achim Hans Hinkelmann; Michael-Stefan Staneff; Christian Weber
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: DE102010055382A1

Abstract

Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei der die Abgasklappe in einer Abgasleitung schwenkbar angeordnet ist und den Öffnungsquerschnitt einer die Turbine umgehenden Bypassleitung abhängig vom verdichterseitigen Ladedruck steuert, wobei die Abgasklappe an einem Stellarm angeordnet ist, dessen Welle außerhalb der Abgasleitung über einen Stellhebel und eine daran angelenkte Stelleinrichtung verstellbar ist, wobei die Abgasklappe über einen angeformten Zapfen in einer Ausnehmung des Stellarmes gehalten ist, und wobei zwischen dem Stellarm und der Abgasklappe ein um den Zapfen herum angeordnetes Dämpfungselement eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement durch ein zu einer Büchse (30) vorgeformtes Drahtgeflecht gebildet ist, das um den Zapfen (10c) herum an diesem sowie am Stellarm (16) und an der Abgasklappe (10) anliegend angeordnet ist, und 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.

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.
Aus der WO 2010/135 104 A2 ist eine Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen bekannt, bei der die Abgasklappe in einer Bypassleitung schwenkbar angeordnet ist und den Öffnungsquerschnitt der die Turbine umgehenden Bypassleitung in Abhängigkeit von einem verdichterseitigen Ladedruck steuert. Die Abgasklappe ist an einem Stellarm angeordnet. Zwischen dem Stellarm und der Abgasklappe ist ein Dämpfungselement eingesetzt, das um einen an der Abgasklappe angeformten Zapfen herum sowie am Stellarm und an der Abgasklappe anliegend angeordnet ist. Dieses Dämpfungselement ist konkret durch ein Tellerfederelement gebildet.
Weiter ist aus der DE 94 16 775 U1 eine Dämpfungsvorrichtung bekannt, die insbesondere an Hitzeschilden im Fahrzeugbau verwendet werden soll. Konkret kann dabei das Dämpfungselement aus einem Drahtgestrick gebildet 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.
Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Stellarm und der Abgasklappe ein Dämpfungselement, insbesondere ein temperaturbeständiges Dämpfungselement eingesetzt ist. Erfindungsgemäß ist das Dämpfungselement durch ein zu einer Büchse vorgeformtes Drahtgeflecht gebildet, das auf die Abgasklappe bzw. die gesamte Betätigungsvorrichtung schwingungsdämpfend wirkt und durch seine innere Reibungsdämpfung Schwingungsanregungen durch Abgaspulsationen und/oder hochfrequente Motorschwingungen gezielt abbaut. Die Abgasklappe ist über einen angeformten Zapfen in einer Ausnehmung des Stellarmes gehalten, wobei das Dämpfungselement um den Zapfen herum an diesem 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. Erfindungsgemäß ist das Dämpfungselement als eine die Ausnehmung im Stellarm durchragende Dämpfungsbüchse ausgelegt, 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 wenig aufwendigen Konstruktion kann mit der Montage der Abgasklappe eine gezielte Vorspannung der Dämpfungsbüchse im Stellarm hergestellt werden, die die Dämpfungseigenschaften vorteilhaft einstellen lässt.
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.
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; und
3 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Dämpfungselementes zwischen der Abgasklappe und dem Stellarm, das durch eine am Außenumfang konische Dämpfungsbüchse ausgeführt 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 3 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 das erfindungsgemäße Dämpfungselement unter einer definierten Vorspannung eingesetzt, die an der Abgasklappe 10 wirkende Schwingungen durch Aggregatschwingungen und/oder Abgaspulsationen dämpft.
Das zu einer am Außenumfang konischen Dämpfungsbüchse 30 vorgeformte und vorverdichtete Dämpfungselement 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 Dämpfungsbüchse 30 ist dabei, wie aus 3 ersichtlich ist, um den Zapfen 10c der Abgasklappe 10 so angeordnet, dass zwischen der Abgasklappe 10 und dem Stellarm 16 keine direkte Berührung gegeben ist.
Die Dämpfungsbüchse 30 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.

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Abgasklappe einer Ladedrucksteuerung von turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei der die Abgasklappe in einer Abgasleitung schwenkbar angeordnet ist und den Öffnungsquerschnitt einer die Turbine umgehenden Bypassleitung abhängig vom verdichterseitigen Ladedruck steuert, wobei die Abgasklappe an einem Stellarm angeordnet ist, dessen Welle außerhalb der Abgasleitung über einen Stellhebel und eine daran angelenkte Stelleinrichtung verstellbar ist, wobei die Abgasklappe über einen angeformten Zapfen in einer Ausnehmung des Stellarmes gehalten ist, und wobei zwischen dem Stellarm und der Abgasklappe ein um den Zapfen herum angeordnetes Dämpfungselement eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement durch ein zu einer Büchse (30) vorgeformtes Drahtgeflecht gebildet ist, das um den Zapfen (10c) herum an diesem sowie am Stellarm (16) und an der Abgasklappe (10) anliegend angeordnet ist, und 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 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgeflecht durch ein gestricktes Drahtgeflecht gebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (30) zur Einstellung einer gezielten Dämpfungseigenschaft mit einer definierten Maschenweite und/oder Maschentiefe vorverdichtet ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgeflecht aus einem korrosionsbeständigen Material, insbesondere aus korrosionsbeständigen Edelstahlfäden, gefertigt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem 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 der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellarm (16) auf einer in der Abgasleitung drehbar gelagerten Welle befestigt ist.