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Die Erfindung betrifft eine Ventilklappeneinrichtung zum Öffnen und Schließen eines Bypass-Ventils, insbesondere eines Wastegate-Ventils in einer Abgasturbine oder eines Schubumluft-Ventils in einem Radialverdichter, eines Abgasturboladers. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Abgasturbolader mit einer vorgenannten Ventilklappeneinrichtung, für eine Brennkraftmaschine.
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Abgasturbolader werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel, den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den CO2-Ausstoß, im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, die im Abgasstrom enthaltene Energie zu nutzen, um einen Druck in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung eines Brennraumes des Verbrennungsmotors mit Luft-Sauerstoff zu bewirken. Somit kann mehr Treibstoff, wie Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umgesetzt werden, also die Leistung des Verbrennungsmotors erhöht werden.
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Dazu weist der Abgasturbolader eine im Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasturbine, einen im Ansaugtrakt angeordneten Radialverdichter und ein dazwischen angeordnetes Läuferlager auf. Die Abgasturbine weist ein Turbinengehäuse und ein darin angeordnetes, durch den Abgasmassenstrom angetriebenes Turbinenlaufrad auf. Der Radialverdichter weist ein Verdichtergehäuse und ein darin angeordnetes, einen Ladedruck aufbauendes Verdichterlaufrad auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Läuferwelle, drehfest angeordnet und bilden so den sogenannten Turboladerläufer. Die Läuferwelle erstreckt sich axial zwischen Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad durch das zwischen Abgasturbine und Frischluftverdichter angeordnete Läuferlager und ist in diesem, in Bezug auf die Läuferwellenachse, radial und axial drehgelagert. Gemäß diesem Aufbau treibt das vom Abgasmassenstrom angetriebene Turbinenlaufrad über die Läuferwelle das Verdichterlaufrad an, wodurch der Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors, bezogen auf den Frischluftmassenstrom hinter dem Radialverdichter, erhöht und dadurch eine bessere Befüllung des Brennraumes eines jeweiligen Zylinders einer Brennkraftmaschine mit Luft-Sauerstoff bewirkt wird.
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In Abgasturboladern wird die Drehzahl und Leistung der Turbine häufig geregelt, indem ein im Turbinengehäuse angeordnetes Bypass-Ventil für den Abgasmassenstrom, ein sogenanntes Wastegate-Ventil geregelt geöffnet oder geschlossen wird, um einen Teil des Abgases über einen Wastegatekanal an der Turbine vorbei zu leiten. Dieses Bypass-Ventil weist typischerweise eine Ventilklappeneinrichtung auf.
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Zur Stabilisierung des Betriebes des Radialverdichters, insbesondere in transienten Betriebssituationen, insbesondere zur Verhinderung des schädlichen, sogenannten Verdichterpumpens wird häufig ein im Verdichtergehäuse angeordnetes Bypass-Ventil, für den Frischluftmassenstrom, ein sogenanntes Schubumluft-Ventil eingesetzt, mit dem überschüssige bereits verdichtete Frischluft vom Verdichterausgang in den Einlassbereich des Verdichters zurückgespeist wird. Auch ein solches Bypass-Ventil kann eine entsprechende Ventilklappeneinrichtung aufweisen.
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Entsprechende Ventilklappeneinrichtungen weisen häufig einen mehrteiligen Aufbau auf, bestehend aus einer Ventilspindel, die drehbar um ihre Spindelachse im jeweiligen Gehäuse (Verdichtergehäuse/Turbinengehäuse) gelagert ist und zur Betätigung der Ventilklappeneinrichtung auf der Außenseite des jeweiligen Gehäuses mit einem Aktuator in Wirkverbindung steht; einem im Gehäuseinnenraum an der Ventilspindel angeordneten Hebel- oder Kurbelelement, im Weiteren als Klappenträger bezeichnet, und einer an dem Klappenträger angeordneten Ventilklappe, die im geschlossenen Zustand des Bypass-Ventils dichtend auf dem jeweiligen Ventilsitz aufliegt.
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Aufgrund von Bauteiltoleranzen, Wärmedehnung und Verformung im Betrieb bei hohen Temperaturen und hohen Schließkräften, sind axiale und radiale Spiele zwischen Klappenträger und Ventilklappe notwendig, um ein dichtes Schließen des jeweiligen Bypass-Ventils im Betrieb gewährleisten zu können.
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Das einerseits erforderliche Spiel führt jedoch andererseits durch mögliche Relativbewegungen zwischen Klappenträger und Ventilklappe unter Anregung durch den gegebenenfalls pulsierenden Fluidstrom, insbesondere im geöffneten Zustand des Bypass-Ventils, zu unerwünschten Geräuschentwicklungen und erhöhtem Verschleiß.
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Um diese Nachteile zu vermeiden sind bereits unterschiedliche Lösungsansätze im Stand der Technik bekannt.
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So ist beispielsweise aus Dokument
DE 11 2013 002 861 T5 eine Klappenanordnung bekannt, die einen verschwenkbaren Klappenhebel, einen mit dem Klappenhebel verbundenen Klappenteller zum Öffnen und Schließen eines Wastegatekanals, und ein Federelement aufweist, wobei das Federelement zwischen dem Klappenhebel und einer am Klappenteller befestigten Scheibe angeordnet ist und einen Außenumfangsbereich aufweist, der sich auf einer gekrümmt ausgebildeten Gleitkontaktfläche des Klappenhebels abstützt.
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Auch Dokument
EP 2 798 172 B1 offenbart eine Klappeneinrichtung für ein Wastegate-Ventil bei dem zwischen einem Bedienhebel, an dem die Ventilklappe mittels eines Ventilschafts angeordnet ist und einer Trägerplatte, die mit dem Ventilschaft der Ventilklappe verbunden ist, ein Dämpfungselement angeordnet ist.
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Bei diesen bekannten Lösungen hat sich herausgestellt, dass die zentrierte Positionierung des Feder- oder Dämpfungselements ein Problemfeld darstellt, das gegebenenfalls zu Lageabweichungen und unerwünschten Klemmeffekten zwischen Ventilklappe und Hebelarm führen kann.
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Um diesem Problem entgegenzuwirken offenbart Dokument
DE 10 2012 216 893 A1 ein Klappenventil mit einer, einen Spindelarm aufweisenden Spindel und einem an dem Spindelarm angeordnetem Klappenteller mit einem Dorn, der eine im Spindelarm ausgebildete Öffnung durchsetzt, wobei der Dorn auf der dem Klappenteller abgewandten Seite des Spindelarms mit einer Haltescheibe zusammenwirkt, um den Klappenteller zu halten. Zwischen dem Spindelarm und der Haltescheibe ist eine Tellerfeder angeordnet, die an ihrem äußeren Rand zumindest eine aufgebogene Lasche aufweist, zum Zentrieren der Tellerfeder relativ zum Dorn des Klappentellers. Solche Laschen an der Tellerfeder haben sich jedoch aufgrund der hohen Temperaturen und Belastungen im Betrieb als Fehlerquelle erwiesen.
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Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es somit, ein alternatives Konzept für eine Klappeneinrichtung eines Turboladers anzugeben, welche eine effiziente Abdichtung des Wastegatekanals ermöglicht, die vorgenannten Nachteile bzw. Schwächen vermeidet und gleichzeitig einen besonders geräusch- und verschleißarmen Betrieb gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird eine Ventilklappeneinrichtung zum Öffnen und Schließen eines Bypass-Ventils eines Abgasturboladers offenbart. Die Ventilklappeneinrichtung weist eine Ventilspindel, zur drehbaren Lagerung der Ventilklappeneinrichtung im Gehäuse, bzw. in einer Gehäusewand des Abgasturboladers auf, mit einem an der Ventilspindel angeordneten Klappenträger. Der Klappenträger weist wiederum eine Trägeroberseite und eine Trägerunterseite sowie eine Durchgangsausnehmung, beispielsweise eine kreisrunde Durchgangsbohrung, die sich von der Trägerunterseite bis zur Trägeroberseite durch den Klappenträger erstreckt und eine Mittenachse aufweist, auf. Weiterhin weist die Ventilklappeneinrichtung eine Deckscheibe auf, die einen Außenumfang und eine durchgehende Mittenausnehmung, beispielsweise ebenfalls eine kreisrunde Durchgangsbohrung, aufweist und auf der Trägeroberseite konzentrisch zu dessen Durchgangsausnehmung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Deckscheibe kreisringförmig ausgebildet und weist einen kreisförmigen Außenumfang mit einem Außendurchmesser auf.
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Auf der Trägerunterseite des Klappenträgers ist eine Ventilklappe mit einem Klappenteller und einem Klappenträgerzapfen auf der dem Klappenträger zugewandten Klappentellerrückseite so angeordnet, dass der Klappenträgerzapfen von der Trägerunterseite her durch die Durchgangsausnehmung des Klappenträgers sowie die Mittenausnehmung der Deckscheibe hindurchgeführt und mit der Deckscheibe fest verbunden ist. Der Klappenträgerzapfen ist dabei beispielsweise mit seiner Umfangsgeometrie der Durchgangsbohrung des Klappenträgers angepasst und weist eine Zapfen-Mittelachse auf, die bei zentrierter Position des Klappenträgerzapfens in der Durchgangsausnehmung des Klappenträgers mit deren Mittenachse übereinstimmt bzw. zusammenfällt. Zwischen dem Klappenträgerzapfen der Ventilklappe und der Durchgangsausnehmung des Klappenträgers ist vorzugsweise ausreichend Spiel vorgesehen um beim Schließen des Bypass-Ventils die Ausrichtung des Klappentellers auf dem Ventilsitz zu ermöglichen.
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Dabei ist zwischen der Trägeroberseite und der Deckscheibe ein Federspalt vorgesehen, in dem ein in axialer Richtung der Mittenachse der Durchgangsausnehmung bzw. der Zapfen-Mittenachse wirkendes Federelement vorgespannt eingebaut ist.
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Das Ventilklappenelement zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Federelement radial zumindest bis zum Außenumfang der Deckscheibe erstreckt oder bereichsweise über den Außenumfang der Deckscheibe hinausragt und dass auf der Trägeroberseite, eine konzentrisch zur Mittenachse der Durchgangsausnehmung und außerhalb des Außenumfangs der Deckscheibe und somit außerhalb des Federspalts angeordnete Zentriereinrichtung vorgesehen ist, welche einen radialen Anschlag für das Federelement bildet und das Federelement in einer zu besagter Mittenachse zentrierten Position hält.
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Das Federelement ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass es mit den an seiner Außenseite bis zum Außenumfang bzw. über den Außenumfang der Deckscheibe hinausragenden Bereichen an der Zentriereinrichtung, also an dem Radialen Anschlag anliegt. Die Anordnung der Zentriereinrichtung außerhalb des Außenumfangs der Deckscheibe bzw. außerhalb des Federspalts kann der volle Hubweg des Federelements genutzt werden.
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Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass eine effiziente Abdichtung des Wastegatekanals ermöglicht wird ohne die Nachteile der Geräuschbildung und des erhöhten Verschleißes in Kauf nehmen zu müssen. Gleichzeitig wird die Betriebssicherheit und Langlebigkeit des Systems erhöht.
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Der erfindungsgemäße Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine weist naturgemäß eine Abgasturbine und einen Radialverdichter auf. Dabei ist eine erfindungsgemäße Ventilklappenvorrichtung, insbesondere nach einer der vorausgehend oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele, in einem als Wastegate-Ventil der Abgasturbine oder in einem als Schubumluft-Ventil des Radialverdichters ausgebildeten Bypass-Ventil eingesetzt. Dies schließt ein, dass auch sowohl das Wastegate-Ventil als auch das Schubumluft-Ventil des Abgasturboladers gemäß dem erfindungsgemäßen Bypass-Ventil ausgebildet sein können.
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Eine Auswahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Merkmalen verschiedener Ausführungen gemäß der Ansprüche werden im Folgenden anhand der Darstellungen in der Zeichnung näher erläutert.
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Die Figuren zeigen:
- 1 ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit einem Wastegate-Ventil gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht eines Wastegate-Ventils mit Ventilklappeneinrichtung gemäß dem Stand der Technik;
- 3 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht einer Ventilklappeneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 einen vergrößerten Teilausschnitt aus 3 zur deutlicheren Darstellung der Anordnung des Federelements;
- 5 einen Ausschnitt einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung in zwei Ansichten, im Wesentlichen gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 3;
- 6 einen Ausschnitt einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung in zwei Ansichten, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 7 einen Ausschnitt einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung in zwei Ansichten, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 8 eine dreidimensionale Ansicht eines Teils einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung, im Wesentlichen gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 5 und
- 9 eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung eines Abgasturboladers gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung.
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Funktions- und Benennungsgleiche Teile sind in den Figuren durchgehend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt ein gattungsgemäßes Bypass-Ventil mit einer Ventilklappeneinrichtung 50, gemäß dem bekannten Stand der Technik, am Beispiel eines Wastegate-Ventils 29 in einem Turbinengehäuse 21 eines Abgasturboladers 1. Der Einblick in das Turbinengehäuse 21 erfolgt von der Seite des Abgasrohr-Anschlussflansches 27 her auf das geschlossene Wastegate-Ventil. Zu erkennen ist dabei die in der Gehäusewand des Turbinengehäuses 21 gelagerte Ventilspindel 51, der an der Ventilspindel 51 angeordnete Klappenträger 52, der Klappenteller 55 der an dem Klappenträger 52 angeordneten Ventilklappe sowie die Deckscheibe 57, die auf der Oberseite des Klappenträgers 52 angeordnet ist und mit dem Klappenträgerzapfen 56 fest verbunden ist und so die Ventilklappe am Klappenträger fixiert. 2 zeigt eine weitere Darstellung eines Bypass-Ventils mit einer Ventilklappeneinrichtung 50 wiederum am Beispiel eines Wastegate-Ventils 29, gemäß dem Stand der Technik. Die schematisch vereinfachte Schnittdarstellung zeigt dabei alle wesentlichen Teile eines solchen Bypass-Ventils.
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Über den Abgaszuführkanal 23 tritt der Abgasmassenstrom AM in das Turbinengehäuse 21 der Abgasturbine 20 (hier nur angedeutet) ein. In dem Turbinengehäuse 21 wird der Abgasmassenstrom AM auf das Turbinenrad (nicht dargestellt) geleitet und tritt dann durch den Abgasabführkanal 26 in das Abgassystem (nicht dargestellt) und durch dieses in die Umgebung aus. Der Bypasskanal 28, hier ein Wastegate-Kanal, verbindet nun auf direktem Weg den Abgaszuführkanal 23 mit dem Abgasabführkanal 26. Der Bypasskanal 28 weist einen ebenen Ventilsitz 28a auf. Zum Schließen des Bypasskanals 28 wird die Ventilklappe 54 mit ihrem Klappenteller 55 auf den Ventilsitz 28a dichtend aufgelegt. Die Ventilklappe 54 ist an einem Klappenträger 52 befestigt, der auf einer Ventilspindel 51 montiert ist und damit um die Ventilspindeldrehachse 51a drehbar gelagert ist. Durch Drehung der Ventilspindel 51 zusammen mit dem Klappenträger 52 um die Ventilspindeldrehachse 51a (in der Zeichnung im Uhrzeigersinn) wird die Ventilklappe 54 entlang des Ventilklappenweges VW aus näherungsweise senkrechter Richtung auf den Ventilsitz 28a aufgesetzt und der Bypasskanal 28 so geschlossen und in umgekehrter Richtung geöffnet.
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Die Ventilklappe 54 ist mit ihrem Klappenträgerzapfen 56, von der dem Klappenteller 55 zugewandten Seite her, durch den Klappenträger 52 und die Deckscheibe 57 hindurchgeführt und mit der Deckscheibe 57 fest verbunden, beispielsweise verschweißt oder vernietet. Zwischen der Deckscheibe 57 und der Oberseite des Klappenträgers 52 ist ein als Tellerfeder ausgebildetes Federelement 60 angeordnet, das in axialer Richtung des Klappenträgerzapfens 56 vorgespannt eingebaut ist und so die Ventilklappe 54 in Position hält.
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3 zeigt nun ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilklappeneinrichtung 50 in schematisch vereinfachter Schnittdarstellung. Die Ventilklappeneinrichtung weist eine Ventilspindel 51 mit einer Ventilspindeldrehachse 51a auf, zur drehbaren Lagerung der Ventilklappeneinrichtung 50 in der Gehäusewand des Abgasturboladers 1. An der Ventilspindel 51 ist ein Klappenträger 52 angeordnet, mit einer Trägeroberseite 52a und einer Trägerunterseite 52b sowie einer Durchgangsausnehmung 53. Die Durchgangsausnehmung 53 erstreckt sich von der Trägerunterseite 52b bis zur Trägeroberseite 52a durch den Klappenträger 52 hindurch und weist eine Mittenachse 53a auf.
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Eine Deckscheibe 57, die beispielsweise kreisringförmig ausgebildet ist, und einen Außenumfang, insbesondere einen Außendurchmesser, und eine durchgehende Mittenausnehmung 57a aufweist, ist auf der Trägeroberseite 52a konzentrisch zu dessen Durchgangsausnehmung 53 angeordnet.
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Auf der Trägerunterseite 52b an dem Klappenträger 52 ist eine Ventilklappe 54 angeordnete. Die Ventilklappe 54 weist einen Klappenteller 55 und einem Klappenträgerzapfen 56 auf, der auf der dem Klappenträger 52 zugewandten Klappentellerrückseite 55a angeordnet ist. Der Klappenträgerzapfen 56 ist von der Trägerunterseite 52b her durch die Durchgangsausnehmung 53 des Klappenträgers 52 sowie die Mittenausnehmung 57a der Deckscheibe 57 hindurchgeführt und mit der Deckscheibe 57 fest verbunden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder eine Nietverbindung.
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Zwischen der Trägeroberseite 52a und der Deckscheibe 57 ist ein Federspalt 58 vorgesehen, in dem ein in axialer Richtung der Mittenachse 53a der Durchgangsausnehmung 53 wirkendes Federelement 60 vorgespannt eingebaut ist. Dies ist zur deutlicheren Darstellung in 4 vergrößert hervorgehoben.
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In 4 ist deutlich zu erkennen, dass sich das Federelement 60, in Bezug auf eine senkrecht zur Mittenachse 53a der Durchgangsausnehmung 53, radial zumindest bis zum Außenumfang der Deckscheibe erstreckt oder zumindest bereichsweise über den Außenumfang, insbesondere über den Außendurchmesser, der Deckscheibe 57 hinausragt und dass auf der Trägeroberseite 52a, eine konzentrisch zur Mittenachse 53a der Durchgangsausnehmung 53 und außerhalb des Außenumfangs der Deckscheibe 57, also außerhalb des Federspalts 58 angeordnete Zentriereinrichtung 62 vorgesehen ist, welche einen radialen Anschlag 62a für das Federelement 60 bildet und das Federelement 60 in einer zu besagter Mittenachse 53a zentrierten Position hält. Dadurch, dass das Federelement 60 zumindest bereichsweise über den Außenumfang der Deckscheibe 57 hinausragt und die Zentriereinrichtung 62 außerhalb des Außenumfangs der Deckscheibe 57 angeordnete ist, kann das Federelement 60 über seinen gesamten Federhubweg eingefedert werden.
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In 4 ist weiterhin zu erkennen, dass in einer vorteilhaften Ausführung der Ventilklappeneinrichtung 50 das Federelement 60 nach Art einer Tellerfeder ausgebildet ist, die im Bereich ihres äußeren Randes auf der Trägeroberseite 52a und an der Zentriereinrichtung 50, insbesondere an einem inneren Rand 62b einer in der Oberfläche der Trägeroberseite 52a angeordnete Vertiefung 64 oder eines gegenüber der Oberfläche der Trägeroberseite 52a erhöhten Steges 63, anliegt.
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Die 5 bis 7 zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52 für eine jeweilige Ausführung einer erfindungsgemäßen Ventilklappeneinrichtung, jeweils in zwei verschiedenen Ansichten. Die in der jeweiligen Figur obere Darstellung zeigt den Klappenträger 52 in Frontalansicht, die jeweils untere Darstellung in Draufsicht. Die gezeigten Gegenstände unterscheiden sich dabei im Wesentlichen durch die unterschiedliche Ausführung der auf der Trägeroberseite 52a angeordneten Zentriereinrichtung 62.
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5 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52 für eine erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, wobei die Zentriereinrichtung 62 durch einen inneren Rand 62b, einer in der Oberfläche der Trägeroberseite 52a angeordnete Vertiefung 64 gebildet ist und der konzentrisch um die Mittenachse (53a) zumindest über Teilabschnitte des Umfangs umlaufend ausgebildet ist. Diese Ausführung entspricht im Wesentlichen der auch in den 3 und 4 dargestellten Ausführung.
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6 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, für eine weitere erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, wobei die Zentriereinrichtung 62 durch einen inneren Rand 62b eines gegenüber der Oberfläche der Trägeroberseite 52a erhöhten Steges 63 gebildet ist und der konzentrisch um die Mittenachse 53a zumindest über Teilabschnitte des Umfangs umlaufend ausgebildet ist. Es können dabei auch mehrere voneinander getrennt und beabstandet angeordnete, über den Umfang verteilte Stegabschnitte angeordnet sein.
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7 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, für eine weitere erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, wobei die Zentriereinrichtung 62 durch zumindest drei einzelne, verteilt auf einem Kreisumfang 65 angeordnete, gegenüber der Oberfläche der Trägeroberseite 52a erhöhte Zentrierpins 66 gebildet ist, wobei der Kreisumfang 65 konzentrisch zur Mittenachse 53a angeordnet ist. Diese Zentrierpins bilden ebenfalls, mit ihren jeweiligen, dem Federelement 60 zugewandten Flanken, jeweils einen radialen Anschlag für das Federelement 60. In 7 sind lediglich 3 Zentrierpins 66 dargestellt, selbstverständlich können entlang des Kreisumfangs 65 auch mehr Zentrierpins verteilt angeordnet sein.
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8 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, für eine weitere erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, in dreidimensionaler Ansicht wobei die Zentriereinrichtung 62, wie in 6, durch einen gegenüber der Oberfläche der Trägeroberseite 52a erhöhten Steg 63 gebildet ist, der konzentrisch um die Mittenachse 53a zumindest über Teilabschnitte des Umfangs umlaufend ausgebildet ist. Dabei ist in 8 zu erkennen, dass die Zentriereinrichtung 62, also der Steg 63, zumindest eine, sich über einen Teilabschnitt des Umfangs erstreckende Aussparung 67 aufweist, die, auch im fertig montierten Zustand der Ventilklappeneinrichtung, den Blick auf das Federelement 60 freigibt. Dadurch ist zum Beispiel bei der Montage eine Qualitätskontrolle zur Sicherstellung der Vollständigkeit der Baugruppe, insbesondere zur Sicherstellung der Anwesenheit des Federelements, mit optischer Erfassung ermöglicht. Solche Aussparungen 67, zur Sichtkontrolle des Federelements 60, sind übrigens auch in den 5 und 6 dargestellt.
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9 zeigt schematisch vereinfacht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 in Schnittdarstellung. Der Abgasturbolader 1 umfasst eine Abgasturbine 20, einen Radialverdichter 30 und ein Läuferlager 40. Die Abgasturbine 20 ist mit einem Wastegate-Ventil 29, mit einer erfindungsgemäßen Ventilklappeneinrichtung 50 ausgestattet und ein Abgasmassestrom AM ist mit Pfeilen angedeutet. Der Radialverdichter 30 weist ein Schubumluft-Ventil 39 mit einer erfindungsgemäßen Ventilklappeneinrichtung 50 auf und ein Frischluft-Massestrom FM ist ebenfalls mit Pfeilen angedeutet. Ein sogenannter Turboladerläufer 10 des Abgasturboladers 1 weist ein Turbinenlaufrad 12 (auch als Turbinenrad bezeichnet), ein Verdichterlaufrad 13 (auch als Verdichterrad bezeichnet) sowie eine Läuferwelle 14 auf (auch als Welle bezeichnet). Der Turboladerläufer 10 rotiert im Betrieb um eine Läuferdrehachse 15 der Läuferwelle 14. Die Läuferdrehachse 15 und gleichzeitig die Turboladerachse 2 (auch als Längsachse des Abgasturboladers bezeichnet) sind durch die eingezeichnete Mittellinie dargestellt und kennzeichnen die axiale Ausrichtung des Abgasturboladers 1. Der Turboladerläufer 10 ist mit seiner Läuferwelle 14 mittels zweier Radiallager 42 und einer Axiallagerscheibe 43 gelagert. Sowohl die Radiallager 42 als auch die Axiallagerscheibe 43 werden über Ölversorgungskanäle 44 eines Ölanschlusses 45 mit Schmiermittel versorgt.
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In der Regel weist ein gebräuchlicher Abgasturbolader 1, wie in 9 dargestellt, einen mehrteiligen Aufbau auf. Dabei sind ein im Abgastrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Turbinengehäuse 21, ein im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Verdichtergehäuse 31 und zwischen Turbinengehäuse 21 und Verdichtergehäuse 31 ein Lagergehäuse 41 bezüglich der gemeinsamen Turboladerachse 2 hintereinander angeordnet und montagetechnisch miteinander verbunden. Eine weitere Baueinheit des Abgasturboladers 1 stellt der Turboladerläufer 10 dar, der die Läuferwelle 14, das in dem Turbinengehäuse 21 angeordnete Turbinenlaufrad 12 und das in dem Verdichtergehäuse 31 angeordnete Verdichterlaufrad 13 aufweist. Das Turbinenlaufrad 12 und das Verdichterlaufrad 13 sind auf den sich gegenüberliegenden Enden der gemeinsamen Läuferwelle 14 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Die Läuferwelle 14 erstreckt sich in Richtung der Turboladerachse 2 axial durch das Lagergehäuse 41 und ist in diesem axial und radial um seine Längsachse, die Läuferdrehachse 15, drehgelagert, wobei die Läuferdrehachse 15 in der Turboladerachse 2 liegt, also mit dieser zusammenfällt.
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Das Turbinengehäuse 21 weist hier einen ringförmig um die Turboladerachse 2 und das Turbinenlaufrad 12 angeordnete, sich schneckenförmig zum Turbinenlaufrad 12 hin verjüngenden Abgas-Ringkanal, eine sogenannte Abgasflute 22 auf. Diese Abgasflute 22 weist einen tangential nach außen gerichteten Abgaszuführkanal 23 mit einem Krümmer-Anschlussstutzen 24 zum Anschluss an einen Abgaskrümmer (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors auf, durch den der Abgasmassenstrom AM in die jeweilige Abgasflute 22 und dann auf das Turbinenlaufrad 12 strömt. Das Turbinengehäuse 21 weist weiterhin einen Abgasabführkanal 26 auf, der vom axialen Ende des Turbinenlaufrades 12 weg in Richtung der Turboladerachse 2 verläuft und einen Abgasrohr-Anschlussflansch 27 zum Anschluss an das Abgassystem (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors aufweist. Über diesen Abgasabführkanal 26 wird der aus dem Turbinenlaufrad 12 austretende Abgasmassenstrom AM in das Abgassystem des Verbrennungsmotors abgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112013002861 T5 [0010]
- EP 2798172 B1 [0011]
- DE 102012216893 A1 [0013]
