DE102015209042A1

DE102015209042A1 - Ventileinrichtung

Info

Publication number: DE102015209042A1
Application number: DE102015209042.6A
Authority: DE
Inventors: Jochen Göckelmann; Timo Tries
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2016-11-24
Also published as: US10125672B2; CN106168160A; US20160341112A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Steuern eines Bypasses (24), beispielsweise einer Turbine (12) eines Abgasturboladers,
– mit einem Ventilteller (32) zum Öffnen und Verschließen einer durch einen Ventilsitz (34) eingefassten Bypassöffnung (28) der Turbine (12),
– mit einem Dorn (62), der an einer Rückseite (54) des Ventiltellers (32) absteht, und
– mit einem Stellhebel (36) zum Verschwenken des Ventiltellers (32), der mit dem Dorn (62) des Ventiltellers (32) verbunden ist, wobei der Stellhebel (36) eine Durchgangsöffnung (64) aufweist, welche von dem Dorn (62) durchsetzt ist, und wobei die Durchgangsöffnung (64) durch eine Innenfläche (68) des Stellhebels (36) radial begrenzt ist.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass in der Durchgangsöffnung (64) mindestens ein Federelement (72) angeordnet ist, das den Dorn (62) mit einer radialen Kraft beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Steuern eines Bypasses, beispielsweise einer Turbine eines Abgasturboladers, mit einem Ventilteller zum Öffnen und Verschließen einer durch einen Ventilsitz eingefassten Bypassöffnung der Turbinen und mit einem Dorn, der an einer Rückseite des Ventiltellers absteht, und mit einem Stellhebel zum Verschwenken des Ventiltellers, der mit dem Dorn des Ventiltellers verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Ladeeinrichtung mit einer solchen Ventileinrichtung und ein Verfahren zur Montage einer solchen Ventileinrichtung.
Bei Ladeeinrichtungen, beispielsweise Abgasturboladern, für Brennkraftmaschinen werden zur Leistungsregulierung sogenannte Wastegate-Ventile eingesetzt, die einen Bypass steuern, der das Turbinenrad des Abgasturboladers umgeht, um zu verhindern, dass der Abgasturbolader beschädigt werden könnte, wenn der Abgasstrom zu viel Leistung enthält. In der Regel werden Tellerventile eingesetzt, deren Ventilteller durch einen Stellhebel verschwenkt wird, um eine Bypassöffnung zu öffnen oder zu schließen. Um den wechselnden Temperaturen und Temperaturgradienten beim Einsatz in einem Automobil gerecht zu werden, weist die Verbindung zwischen dem Ventilteller und dem Stellhebel Spiel auf, so dass ein sauberes Anliegen des Ventiltellers an einem Ventilsitz gewährleistet sein kann. Dies führt allerdings dazu, dass sich beispielsweise bei geöffnetem Bypassventil der Ventilteller in dem Stellhebel bewegen und damit klappern kann. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, den Ventilteller in axialer Richtung vorzuspannen, so dass der Ventilteller in einer Endposition gehalten ist.
Nachteilig an einer solchen Ausführungsform ist, dass wenn ein Verzug aufgrund von thermischen Ausdehnungen durch das Spiel zwischen Stellhebel und Ventilteller ausgeglichen werden muss, die Kraft durch die Feder überwunden werden muss. Folglich sind die notwendigen Stellkräfte zum Verschließen des Bypassventils relativ hoch.
Eine solche Ventileinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2010 043 147 A1 bekannt. Der Ventilteller wird gegenüber dem Stellhebel durch ein federelastisches Spannelement in axialer Richtung vorgespannt, wodurch der Ventilteller in einer vordefinierten Lage am Stellhebel fixiert ist.
Aus der WO 2010/135104 A2 ist ein Turbolader mit einem Wastegate-Ventil bekannt, bei welchem der Ventilteller durch eine Tellerfeder in axialer Richtung gegen den Stellhebel vorgespannt ist.
Die WO 2014/011468 offenbart ebenfalls einen Abgasturbolader mit einem Wastegate-Ventil, bei dem der Ventilteller gegen den Stellhebel mittels eines ringförmigen Federelements vorgespannt ist.
Aus der DE 10 2011 076 361 A1 ist eine Ventileinrichtung für einen Abgasturbolader bekannt, die ein Zentrierelement aufweist, welches einen Dorn des Ventiltellers in einer Durchgangsöffnung des Stellhebels zentriert.
Schließlich offenbart auch die DE 10 2012 101 322 ein Abgasturbolader mit einem Wastegate-Ventil, bei welchem eine Tellerfeder vorgesehen ist, um den Ventilteller gegenüber dem Stellhebel axial vorzuspannen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform einer Ventileinrichtung bereitzustellen, welche sich insbesondere durch eine kostengünstige und einfache Herstellung auszeichnet. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, anstatt den Ventilteller in axialer Richtung vorzuspannen, die Reibung zwischen dem Ventilteller und dem Stellhebel mittels eines Federelements zu erhöhen, so dass ein Klappern des Ventiltellers innerhalb einer Durchgangsöffnung des Stellhebels verhindert werden kann. Deshalb ist in der Durchgangsöffnung mindestens ein Federelement angeordnet ist, das den Dorn mit einer radialen Kraft beaufschlagt. Durch die radiale Kraft, mit welcher der Dorn beaufschlagt wird, entsteht ein Reibschluss zwischen dem Dorn des Ventiltellers und der Durchgangsöffnung des Stellhebels. Dieser Reibschluss verhindert, dass sich der Ventilteller in dem Stellhebel frei bewegen kann. Dadurch werden störende Geräusche wie Klappern oder Prasseln vermieden. Zudem erhöht sich die Lebensdauer der Ventileinrichtung. Gleichzeitig ermöglicht das Federelement, dass die Position des Ventiltellers, insbesondere des Dorns des Ventiltellers, in der Durchgangsöffnung des Stellhebels sich anpassen kann, um temperaturbedingte Ausdehnungen der einzelnen Komponente ausgleichen zu können, so dass ein dichtes Verschließen der Bypassöffnung jederzeit möglich ist.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen beziehen sich die Begriffe "radial" und "axial" auf die Achse der Durchgangsöffnung des Stellhebels, welche insbesondere kreisförmig ausgebildet ist.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass das mindestens eine Federelement zumindest teilweise radial zwischen der Innenfläche des Stellhebels und dem Dorn verläuft. Dadurch, dass das Federelement radial zwischen der Innenfläche des Stellhebels und dem Dorn verläuft, kann sich das Federelement an der Innenfläche und an dem Dorn abstützen und somit eine radiale Kraft auf den Dorn ausüben.
Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass das Federelement einen Federabschnitt aufweist, der innerhalb eines zwischen dem Dorn und dem Stellhebel gebildeten Ringspaltes verläuft und derart gebogen ausgebildet ist, dass er gespannt ist, wenn der Dorn in der Durchgangsöffnung liegt, und dass das mindestens eine Federelement mindestens einen Greifabschnitt aufweist der gegenüber dem Federabschnitt abgewinkelt verläuft. Auf diese Weise kann ein Verspannen des Dorns innerhalb der Durchgangsöffnung sehr einfach erreicht werden. Des Weiteren ermöglicht der Greifabschnitt, dass das Federelement an dem Stellhebel fixiert ist und nicht verrutscht.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass sich der Federabschnitt im Wesentlichen axial erstreckt. Auf diese Weise kann sich der Federabschnitt des Federelements in dem Ringspalt zwischen dem Dorn und der Innenseite des Stellhebels erstrecken und somit eine radiale Kraft auf den Dorn ausüben. In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüche wird unter "im Wesentlichen axial erstrecken" verstanden, dass eine Haupterstreckung des betreffenden Elements in der axialen Richtung liegt. Insbesondere ist die Erstreckung in axialer Richtung größer als in radialer Richtung.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Federabschnitt konvex oder konkav gebogen ausgebildet ist. Dadurch kann der Federabschnitt innerhalb des Ringspaltes seine radiale Ausdehnung durch Biegung des Federabschnitts verändern, so dass der Federabschnitt als Feder wirkt und somit den Dorn mit einer radialen Kraft beaufschlagen kann.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Federabschnitt an dem Dorn anliegt, wenn der Dorn in der Durchgangsöffnung liegt. Dadurch wird das radiale Spiel des Dorns in der Durchgangsöffnung eliminiert und zudem ein Reibschluss zwischen dem Dorn und der Durchgangsöffnung erzeugt.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Federabschnitt an der Innenseite des Stellhebels anliegt. Dadurch kann der Federabschnitt sich an der Innenseite des Stellhebels abstützen, um den Dorn mit einer radialen Kraft zu beaufschlagen.
Eine günstige Variante sieht vor, dass der Greifabschnitt sich im Wesentlichen radial erstreckt. Dadurch kann der Greifabschnitt beispielweise hinter einen Rand der Durchgangsöffnung greifen und somit die axiale Beweglichkeit des Federelements einschränken, so dass das Federelement in der Durchgangsöffnung positioniert bleibt. In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter "im Wesentlichen radial erstrecken" verstanden, dass eine Haupterstreckung des betreffenden Elements in der radialen Richtung liegt. Insbesondere ist die Erstreckung in radialer Richtung größer als in axialer Richtung.
Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass der Greifabschnitt an einer die Durchgangsöffnung umgebenden Stirnseite des Stellhebels an dem Stellhebel anliegt. Dadurch verhindert der Greifabschnitt, dass das Federelement vollständig in die Durchgangsöffnung rutschen kann oder sogar durch die Durchgangsöffnung durchrutschen und somit aus dem Ringspalt fallen kann.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass das mindestens eine Federelement zwei Greifabschnitte aufweist, die an voneinander entfernten Enden des Federabschnitts in den Federabschnitt übergehen. Dadurch, dass das Federelement zwei Greifabschnitte aufweist, können die Greifabschnitte das Federelement noch besser in der Durchgangsöffnung halten. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Greifabschnitte eines Federelements an gegenüberliegenden Stirnseiten des Stellhebels anliegen. So kann das Federelement durch eine reine axiale Bewegung nicht aus der Durchgangsöffnung entfernt werden. Wenn der Dorn in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, kann sich das Federelement auch nicht mehr radial bewegen, wodurch das Federelement nicht aus der Durchgangsöffnung fallen kann.
Eine weitere besonders günstige Variante sieht vor, dass das mindestens eine Federelement als Blechformteil ausgebildet ist. Blechformteile lassen sich einfach herstellen, wodurch sich eine kostengünstige Lösung ergibt.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das mindestens eine Federelement C-förmig gebogen ausgebildet ist. Auf diese Weise können in einfacher Weise die beiden Greifabschnitte als auch ein konvexer Federabschnitt gebildet werden.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Ventileinrichtung mehrere, beispielsweise drei, Federelemente aufweist, die gleichmäßig verteilt in der Durchgangsöffnung angeordnet sind. Dadurch kann eine bessere Zentrierung des Dorns innerhalb der Durchgangsöffnung erzielt werden, wodurch die Belastung und Abnutzung des Dorns verringert werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Stellhebel mindestens eine Nut aufweist, in welcher das mindestens eine Federelement angeordnet ist. Durch das Vorsehen der Nut innerhalb der Durchgangsöffnung des Stellhebels kann das Federelement noch besser positioniert werden, insbesondere kann ein Verrutschen des Federelements in Umfangsrichtung unterbunden werden.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Nut an der Innenfläche des Stellhebels in axialer Richtung verläuft, und dass die Nut an die Durchgangsöffnung umgebenden Stirnflächen von der Innenfläche in die Stirnflächen übergeht. Dadurch können sowohl die Federabschnitte als auch die Greifabschnitte der Federelemente innerhalb der Nut verlaufen, so dass eine besonders gute Positionierung der Federelemente gewährleistet sein kann.
Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass der Greifabschnitt in einem Teil der Nut, der in der Stirnseite des Stellhebels verläuft, an dem Stellhebel anliegt. Dadurch ermöglicht der Greifabschnitt eine Positionierung des Federelements in axialer Richtung innerhalb der Durchgangsöffnung.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Federelement ringförmig ausgebildet ist, wobei der Federabschnitt und der mindestens eine Greifabschnitt jeweils ringförmig ausgebildet sind. Auf diese Weise kann eine besonders gleichmäßige Beaufschlagung der radialen Kraft auf den Dorn erzielt werden.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass das mindestens eine Federelement bezüglich des Ventiltellers und des Stellhebels ein separates Bauteil ist. Auf diese Weise können beispielsweise sowohl für den Dorn als auch den Stellhebel als auch das Federelement jeweils funktions- und kostenoptimierte Materialien verwendet werden.
Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass der Dorn an einer Außenseite einen abgeflachten Bereich aufweist, an welchem das mindestens eine Federelement anliegt, wenn der Dorn in der Durchgangsöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Verdrehsicherung des Ventiltellers zu dem Stellhebel erzielt werden.
Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch eine Ladeeinrichtung gelöst, insbesondere durch einen Abgasturbolader mit einer Ventileinrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung. Die Vorteile der Ventileinrichtung übertragen sich somit auf die Ladeeinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Des Weiteren wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Montage einer Ventileinrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst, wobei zunächst das mindestens eine Federelement in die Durchgangsöffnung eingebracht und danach der Dorn in die Durchgangsöffnung geführt wird. Auf diese Weise kann der Stellhebel zusammen mit den Federelementen in einfacher Weise vormontiert werden und der Dorn des Ventiltellers muss lediglich in die Durchgangsöffnung eingeführt werden. Ein nachträgliches Spannen, beispielsweise einer Tellerfeder, die eine axiale Kraft ausüben soll, ist dadurch nicht mehr erforderlich. Somit vereinfacht sich die Montage der Ventileinrichtung.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Ladeeinrichtung mit einem Wastegate-Ventil,
2 eine Schnittdarstellung einer Ventileinrichtung für eine Ladeeinrichtung gemäß der 1,
3 eine perspektivische Darstellung eines Stellhebels einer Ventileinrichtung gemäß der 2,
4 eine Aufsicht auf einen Ventilteller einer Ventileinrichtung gemäß der 2,
5 eine perspektivische Darstellung eines Stellhebels einer Ventileinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
6 eine Schnittdarstellung durch die Ventileinrichtung gemäß 5 im Bereich eines Dorns eines Ventiltellers,
7 eine perspektivische Darstellung eines Stellhebels einer Ventileinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, und
8 eine Schnittdarstellung der Ventileinrichtung aus 7 im Bereich des Dorns eines Ventiltellers.
Eine in 1 dargestellte Ladeeinrichtung 10, insbesondere ein Abgasturbolader, wird für die Aufladung von Brennkraftmaschinen verwendet. Die Ladeeinrichtung 10 umfasst eine Turbine 12 mit einem Turbinenrad 14 und einen Verdichter 16 mit einem Verdichterrad 18, welches über eine Antriebswelle 20 mit dem Turbinenrad 14 drehfest verbunden ist. Das Turbinenrad 14 wird über einen Abgasstrom 22 angetrieben. Durch die Verbindung über die Antriebswelle 20 wird dadurch auch das Verdichterrad 18 angetrieben, so dass die Leistung aus dem Abgasstrom 22 verwendet werden kann, um Frischluft zu komprimieren und der Brennkraftmaschine zuzuführen. Ferner umfasst die Ladeeinrichtung einen Bypass 24, welcher die Turbine 12 umgeht. Dadurch kann der Abgasstrom 22 an der Turbine 12 vorbeigeleitet werden, so dass diese nicht durch den Abgasstrom angetrieben wird. Dies kann beispielsweise notwendig sein, wenn die Leistung des Abgasstroms 22 zu groß ist und dadurch das Turbinenrad 14 und/oder die Ladeeinrichtung 1 beschädigen könnte.
Ein Wastegate-Ventil 26 ist vorgesehen, um die Durchströmung des Bypasses 24 zu steuern. Dazu öffnet und schließt das Wastegate-Ventil 26 eine Bypassöffnung 28, so dass der Abgasstrom 22 durch den Bypass 24 strömen kann oder bei geschlossener Bypassöffnung 28 nicht strömen kann.
Das Wastegate-Ventil 26 umfasst eine Ventileinrichtung 30 mit einem Ventilteller und einem Ventilsitz 34, der die Bypassöffnung 28 umgibt. In einer Schließstellung liegt der Ventilteller 32 auf dem Ventilsitz 34 auf, somit ist die Bypassöffnung 28 verschlossen; Es kann kein Abgasstrom 22 durch den Bypass 24 strömen. In einer Offenstellung ist der Ventilteller 32 von dem Ventilsitz 34 angehoben und somit die Bypassöffnung 28 geöffnet, so dass ein Teil des Abgasstroms 22 durch den Bypass 24 strömen und die Turbine 12 umgehen kann. Der Ventilteller 32 ist verschwenkbar zwischen der Offenstellung und der Schließstellung. Dazu ist der Ventilteller 32 an einem Stellhebel 36 gehalten.
Der Stellhebel 36 wiederum wird von einer Betätigungseinrichtung 38 angetrieben. Die Betätigungseinrichtung 38 umfasst eine Spindel 40, an welcher der Stellhebel 36 gehalten ist, einen Hebelarm 42, welcher ebenfalls an der Spindel 40 gehalten ist und über welchen die Spindel 40 um eine Spindelachse 48 gedreht werden kann, und eine Betätigungsstange 44, welche mit dem Hebelarm 42 und einem Stellantrieb 46 gekoppelt ist, so dass über den Stellantrieb 46 die Spindel 40 gedreht werden kann. Durch die Drehung der Spindel 40 kann der Stellhebel um die Spindelachse 48 verschwenkt werden. Dadurch wird entsprechend auch der Ventilteller 32 um die Spindelachse 48 verschwenkt, insbesondere zwischen der Offenstellung und der Schließstellung.
Wie beispielsweise in 2 und 4 gezeigt, weist der Ventilteller 32 eine Vorderseite 50 auf, an welcher eine Dichtfläche 52 angeordnet ist, und welche in der Schließstellung auf dem Ventilsitz 34 aufliegt und somit die Bypassöffnung 28 verschließt. Beispielsweise ist die Dichtfläche rund, insbesondere kreisförmig ausgebildet und der Ventilsitz 34 entsprechend komplementär dazu ausgebildet. Entsprechend ist die Vorderseite 50 des Ventiltellers 32 vorzugsweise kreisförmig.
Der Ventilteller 32 weist eine von der Vorderseite 50 abgewandte Rückseite 54 auf, welche in einem außenliegenden Bereich 56 beispielsweise konisch verläuft. Radial weiter innenliegend ist ein Absatz 58, der den konischen außenliegenden Bereich 56 von einer Anlagefläche 60 für den Stellhebel 36 trennt. Die Anlagefläche 60 ist eine im Wesentlichen ebene Ringfläche, über welche der Stellhebel 36 eine axiale Kraft auf den Ventilteller ausüben kann, um den Ventilteller 32 in den Ventilsitz 34 zu drücken.
Die Anlagefläche 60 umgibt einen Dorn 62, welcher sich von der Anlagefläche 60 aus axial erstreckt. Insbesondere ist der Dorn 62 konzentrisch zu der Vorderseite 50 bzw. der Dichtfläche und der Anlagefläche 60 angeordnet.
Der Dorn 62 weist eine radial außenliegende Außenfläche 66 auf. Die Außenfläche 66 weist mindestens einen abgeflachten Bereich 70 auf, an welchem beispielsweise ein Federelement 72 anliegen kann. Der Dorn 62 durchgreift eine Durchgangsöffnung 64 des Stellhebels 36. Dabei liegt die Außenfläche 66 des Dorns 62 an dem Stellhebel 36 an, insbesondere mit einer Innenfläche 68, welche die Durchgangsöffnung 64 radial begrenzt. Zwischen der Außenfläche 66 des Dorns 62 und der Innenfläche 68 des Stellhebels 36 ist ein Ringspalt 78 gebildet.
Der Dorn 62 weist einen Kopf 74 auf, an welchem ein Sicherungsring 76 gehalten ist, der radial über die Außenfläche 66 des Dorns 62 übersteht und somit verhindert, dass der Dorn aus der Durchgangsöffnung 64 des Stellhebels 36 gleiten kann. Somit ist der Ventilteller 32 in der Durchgangsöffnung 64 des Stellhebels 36 gehalten. Dabei weist der Ventilteller 32 sowohl ein radiales als auch ein axiales Spiel auf. Ferner kann dadurch der Ventilteller 32 durch den Stellhebel 36 aus dem Ventilsitz 34 in die Offenstellung gehoben werden.
Der Stellhebel 36 ist an der Spindel 40 gehalten und somit auch um die Spindelachse 48 schwenkbar. Wie in 3 beispielhaft gezeigt, ist die Durchgangsöffnung 64 des Stellhebels 36 exzentrisch zur Spindelachse 48 angeordnet, so dass dadurch der Ventilteller 32 aus dem Ventilsitz 34 gehoben werden kann. Insbesondere durch eine Drehung der Spindel 40 um die Spindelachse 48.
Der Stellhebel 36 weist zwei Stirnflächen 80 auf, welche die Durchgangsöffnung 64 umgeben und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Innenflächen 68 begrenzen die Durchgangsöffnung 64 radial. Die Durchgangsöffnung 64 ist vorzugsweise kreisförmig ausgebildet.
Ferner weist der Stellhebel eine Nut 82 auf, welche an der Innenfläche 68 sich axial erstreckt und an einem Übergang zu den jeweiligen Stirnflächen 80 weiter verläuft und innerhalb der Stirnflächen 80 radial verläuft. Dabei verläuft die Nut 82 über die gesamte axiale Höhe der Innenfläche 68, während die Nut 82 nur teilweise, insbesondere in radialer Richtung vorzugsweise weniger als die Länge der axialen Höhe der Innenfläche 68, innerhalb der Stirnflächen 80 verläuft.
Das Federelement 72 ist in derart angeordnet, dass es eine radiale Kraft auf den Dorn 62 ausübt. Dadurch entsteht ein Reibschluss zwischen dem Dorn 62 und dem Stellhebel 36, insbesondere zwischen der Außenfläche 66 des Dorns 62 und der Innenfläche 68 des Stellhebels 36. Dadurch ist eine Relativbewegung in axialer und radialer Richtung zwischen dem Dorn 62 und damit dem Ventilteller 32 und dem Stellhebel 36 im Rahmen des radialen und axialen Spiels möglich, solange die Reibungskraft des Reibschlusses überwunden ist. Allerdings verhindert der Reibschluss ein unkontrolliertes Klappern des Ventiltellers 32 in dem Stellhebel 36. Durch die Vorspannung des Federelements kann die radiale Kraft und damit die Reibungskraft des Reibschlusses gezielt angepasst werden, so dass die gewünschten Effekte erzielt werden.
Das Federelement 72 ist, wie beispielweise in 2 gezeigt, zwischen dem Dorn 62 und dem Stellhebel 36 angeordnet, beispielsweise in dem Ringspalt 78. Wenn das Federelement 72 derart angeordnet ist, kann sich das Federelement 72 in günstiger Weise an der Innenfläche 68 des Stellhebels 36 abstützen, um eine radiale Kraft über die Außenfläche 66 des Dorns 62 auf den Dorn 62 zu übertragen. Somit wird der Dorn an der gegenüberliegenden Seite gegen die Innenfläche 68 des Stellhebels 36 gedrückt, so dass dort der Reibschluss entsteht.
Das Federelement 72 weist einen Federabschnitt 84 auf, welcher innerhalb des Ringspalts 78 verläuft und gebogen ist. Insbesondere ist der Federabschnitt 84 konvex gebogen, das heißt in der axialen Mitte des Federabschnitts 84 steht der Federabschnitt 84 weiter über die Innenfläche 68 hinaus, als an den axialen Rändern, in der Nähe der Stirnflächen 80 des Stellhebels 36.
Alternativ hierzu kann der Federabschnitt 84 auch konkav gebogen ausgebildet sein, das heißt der Federabschnitt 84 steht in der axialen Mitte des Federabschnitts 84 weniger weit über die Innenfläche 68 des Stellhebels 36 hervor als in den axialen Randbereichen in der Nähe der Stirnflächen 80.
Durch die Biegung des Federabschnitts 84 kann dieser seine radiale Ausdehnung innerhalb des Ringspaltes reduzieren, in dem die Biegung wieder gerade gebogen wird. Dadurch bildet sich das federnde Verhalten des Federabschnitts 84.
Des Weiteren weist das Federelement 72 zwei Greifabschnitte 86 auf, welche abgewinkelt zu den Federabschnitten 84 verlaufen. Der Federabschnitt 84 geht an den axialen Enden des Federabschnitts 84 in die beiden Greifabschnitte 86 über, welche sich von dort aus radial nach außen erstrecken und den Stellhebel 36 dadurch derart umgreifen, dass die Greifabschnitte 86 an den beiden Stirnflächen 80 anliegen. Dadurch ist die axiale Lage des Federelements 72 durch die Greifabschnitte 86 bestimmt. Die Federelement 72 können nicht ohne weiteres aus der Durchgangsöffnung 64 fallen.
Ferner ist das Federelement 72 in der Nut 82 angeordnet, so dass auch eine Positionierung des Federelements 72 in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung 64 gegeben ist. In Zusammenspiel mit dem abgeflachten Bereich 70 des Dorns 62 des Ventiltellers, an welchem das Federelement 72 anliegt, ergibt sich somit eine Verdrehsicherung des Ventiltellers gegenüber dem Stellhebel 36.
Das Federelement 72 ist vorzugsweise als Blechformteil ausgebildet und dadurch kostengünstig und qualitativ hochwertig herstellbar.
Bei der Montage der Ventileinrichtung, insbesondere bei der Montage des Ventiltellers an dem Stellhebel 36, wird zunächst das mindestens eine Federelement 72 in der Durchgangsöffnung 64 des Stellhebels 36 eingesetzt. Insbesondere in die Nut 82 eingesetzt, so dass sich die Greifabschnitte 86 aus axialen Richtungen an die Stirnflächen 80 des Stellhebels 36 anlegen und somit das Federelement 72 an dem Stellhebel 36 festklemmen.
Dadurch kann das Federelement 72 in sehr einfacher Weise in Position gebracht werden, ohne dass ein Herausfallen des Federelements 72 zu befürchten ist.
Nach dem das Federelement 72 an dem Stellhebel 36 angebracht wurde, wird der Dorn 62 des Ventiltellers 32 in die Durchgangsöffnung 64 des Stellhebels 36 eingeführt. Daraufhin wird der Sicherungsring 76 an dem Kopf 74 des Dorns 62 angebracht, so dass der Dorn 62 nicht wieder aus der Durchgangsöffnung 64 gleiten kann.
Eine in den 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 30 unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform der Ventileinrichtung 30 dadurch, dass die Ventileinrichtung 30 drei Federelemente 72 umfasst, welche in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.
Dadurch erfolgt die radiale Krafteinwirkung der Federelement 72 gleichmäßiger auf den Dorn 62, so dass der Ventilteller 32 besser in der Durchgangsöffnung 64 zentriert ist. Der sich einstellende Kraftschluss besteht dann zwischen dem Dorn 62 und den Federelementen 72.
Die 7 zeigt beispielhaft ein Federelement 72, welches konkav gebogen innerhalb des Ringspaltes 78 verläuft.
Im Übrigen stimmt die in den 6 und 7 dargestellte zweite Ausführungsform der Ventileinrichtung hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform der Ventileinrichtung 30 überein, auf deren vorstehend Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 7 und 8 dargestellte dritte Ausführungsform der Ventileinrichtung 30 unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform der Ventileinrichtung dadurch, dass sich das Federelement 72 nicht in Umfangsrichtung begrenzt ausgebildet ist, sondern ringförmig ausgebildet ist. Das Federelement 72 weist daher nur einen Greifabschnitt 86 auf, der an der der Vorderseite 50 des Ventiltellers 32 abgewandten Stirnfläche 80 des Stellhebels 36 anliegt.
Alternativ kann das Federelement 72 auch zwischen der Ablagefläche 60 und der Stirnfläche 80 des Stellhebels 36 eingebracht werden.
Im Übrigen stimmt die in den 7 und 8 dargestellte dritte Ausführungsform der Ventileinrichtung 30 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform der Ventileinrichtung 30 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010043147 A1 [0004]
WO 2010/135104 A2 [0005]
WO 2014/011468 [0006]
DE 102011076361 A1 [0007]
DE 102012101322 [0008]

Claims

Ventileinrichtung zum Steuern eines Bypasses (24), beispielsweise einer Turbine (12) eines Abgasturboladers, – mit einem Ventilteller (32) zum Öffnen und Verschließen einer durch einen Ventilsitz (34) eingefassten Bypassöffnung (28) der Turbine (12), – mit einem Dorn (62), der an einer Rückseite (54) des Ventiltellers (32) absteht, und – mit einem Stellhebel (36) zum Verschwenken des Ventiltellers (32), der mit dem Dorn (62) des Ventiltellers (32) verbunden ist, wobei der Stellhebel (36) eine Durchgangsöffnung (64) aufweist, welche von dem Dorn (62) durchsetzt ist, und wobei die Durchgangsöffnung (64) durch eine Innenfläche (68) des Stellhebels (36) radial begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Durchgangsöffnung (64) mindestens ein Federelement (72) angeordnet ist, das den Dorn (62) mit einer radialen Kraft beaufschlägt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass das Federelement (72) einen Federabschnitt (84) aufweist, der innerhalb eines zwischen dem Dorn (62) und dem Stellhebel (36) gebildeten Ringspaltes (78) verläuft und derart gebogen ausgebildet ist, dass er gespannt ist, wenn der Dorn (62) in der Durchgangsöffnung (64) liegt, und – dass das mindestens eine Federelement (72) mindestens einen Greifabschnitt (86) aufweist, der gegenüber dem Federabschnitt (84) abgewinkelt verläuft.
Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federabschnitt (84) im Wesentlichen axial erstreckt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (84) konvex oder konkav gebogen ausgebildet ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (84) an dem Dorn (62) anliegt, wenn der Dorn (62) in der Durchgangsöffnung (64) liegt.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifabschnitt (86) sich im Wesentlichen radial erstreckt.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifabschnitt (86) an einer die Durchgangsöffnung (64) umgebenden Stirnfläche (80) des Stellhebels (36) an dem Stellhebel (36) anliegt.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (72) als Blechformteil ausgebildet ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (72) C-förmig gebogen ausgebildet ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (36) mindestens eine Nut (82) aufweist, in welcher das mindestens eine Federelement (72) angeordnet ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (82) an der Innenfläche (68) des Stellhebels (36) in axialer Richtung verläuft, und dass die Nut (82) an die Durchgangsöffnung (64) umgebenden Stirnflächen (80) von der Innenfläche (68) in die Stirnflächen (80) übergeht.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (72) ringförmig ausgebildet ist, wobei der Federabschnitt (84) und der mindestens eine Greifabschnitt (86) jeweils ringförmig ausgebildet sind.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (72) bezüglich des Ventiltellers (32) und des Stellhebels (36) ein separates Bauteil ist.
Ladeeinrichtung, insbesondere ein Abgasturbolader, mit einer Ventileinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zur Montage einer Ventileinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zunächst das mindestens eine Federelement (72) in die Durchgangsöffnung (64) eingebracht und danach der Dorn (62) in die Durchgangsöffnung (64) geführt wird.