DE102017221403A1

DE102017221403A1 - Valve flap device for a bypass valve of an exhaust gas turbocharger and exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102017221403A1
Application number: DE102017221403.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Römer; Christian Kirschner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29
Also published as: WO2019105853A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilklappeneinrichtung (50) zum Öffnen und Schließen eines Bypass-Ventils (29/39) eines Abgasturboladers (1) sowie einen Abgasturbolader mit einer solchen Ventilklappeneinrichtung. Die Ventilklappeneinrichtung weist eine Ventilspindel (51), einen an der Ventilspindel (51) angeordneten Klappenträger (52) und eine Ventilklappe (54) auf, die eine kreisringförmige Deckscheibe (57) sowie einen Klappenteller (55), mit einem Klappenträgerzapfen (56) umfasst. Der Klappenteller (55) ist auf der Trägerunterseite (52b) des Klappenträgers (52) angeordnet, wobei der Klappenträgerzapfen (56) von der Trägerunterseite (52a) her durch eine Durchgangsausnehmung (53) des Klappenträgers (52) sowie eine Mittenausnehmung (57a) der auf der Trägeroberseite (52a) angeordneten Deckscheibe (57) hindurchgeführt und mit dieser fest verbunden ist. Zwischen dem Klappenträger (52) und der Ventilklappe (54) ist ein Federspalt (58) vorgesehen, in dem ein in axialer Richtung der Durchgangsausnehmung (53) wirkendes Federelement (60) vorgespannt in einem Federelementsitz (62) aufgenommen ist. Der Federelementsitz (62) bildet einen radialen Anschlag für das Federelement (60), um dieses in einer zentrierten Position zu halten, und erstreckt sich innerhalb des Federspaltes (58) über einen Teil der Spalthöhe (58a) und begrenzt so den axialen Hubweg des Federelementes (60).The invention relates to a valve flap device (50) for opening and closing a bypass valve (29/39) of an exhaust gas turbocharger (1) and to an exhaust gas turbocharger with such a valve flap device. The valve flap device has a valve spindle (51), a flap carrier (52) arranged on the valve spindle (51) and a valve flap (54) which comprises an annular cover disk (57) and a flap plate (55) with a flap carrier journal (56) , The flap plate (55) is arranged on the carrier underside (52b) of the flap carrier (52), wherein the flap carrier pin (56) from the carrier base (52a) ago through a through hole (53) of the flap carrier (52) and a central recess (57a) of the on the carrier top (52 a) arranged cover plate (57) passed through and is firmly connected thereto. Between the flap carrier (52) and the valve flap (54) there is provided a spring gap (58) in which a spring element (60) acting in the axial direction of the passage recess (53) is received in a spring element seat (62). The spring element seat (62) forms a radial stop for the spring element (60) to hold it in a centered position and extends within the spring gap (58) over part of the gap height (58a), thus limiting the axial stroke of the spring element (60).

Description

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.The invention relates to a valve flap device for opening and closing a bypass valve, in particular a wastegate valve in an exhaust gas turbine or a diverter valve in a centrifugal compressor, an exhaust gas turbocharger. The invention further relates to an exhaust gas turbocharger with an aforementioned valve flap device, for an internal combustion engine.

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.Exhaust gas turbochargers are increasingly used to increase performance in automotive internal combustion engines. This is increasingly done with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight while reducing consumption and thus the CO ₂ emissions, in view of increasingly stringent legal requirements in this regard. The operating principle is to use the energy contained in the exhaust gas flow to increase a pressure in an intake tract of the internal combustion engine and thus to effect a better filling of a combustion chamber of the internal combustion engine with air-oxygen. Thus, more fuel, such as gasoline or diesel, per combustion process can be implemented, so the performance of the engine can be increased.

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.For this purpose, the exhaust gas turbocharger has an exhaust gas turbine arranged in the exhaust tract of the internal combustion engine, a centrifugal compressor arranged in the intake tract, and a rotor bearing arranged therebetween. The exhaust gas turbine has a turbine housing and a turbine runner, which is arranged therein and driven by the exhaust gas mass flow. The centrifugal compressor has a compressor housing and a compressor impeller arranged therein, which builds up a boost pressure. The turbine runner and the compressor runner are arranged on the opposite ends of a common shaft, the so-called rotor shaft, rotatably and thus form the so-called turbocharger rotor. The rotor shaft extends axially between the turbine runner and the compressor runner through the rotor bearing arranged between the exhaust gas turbine and the fresh air compressor and is radially and axially rotatably mounted therein, with respect to the rotor shaft axis. According to this construction, the turbine runner driven by the exhaust gas mass flow drives the compressor runner via the rotor shaft, whereby the pressure in the intake tract of the internal combustion engine, based on the fresh air mass flow behind the radial compressor, increases, thereby causing a better filling of the combustion chamber of a respective cylinder of an internal combustion engine with air-oxygen becomes.

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.In exhaust gas turbochargers, the speed and power of the turbine is often controlled by opening or closing a bypass valve disposed in the turbine housing for the exhaust gas mass flow, a so-called wastegate valve, to direct a portion of the exhaust gas past the turbine via a wastegate passage. This bypass valve typically has a valve flap device.

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.To stabilize the operation of the centrifugal compressor, especially in transient operating situations, in particular to prevent the harmful, so-called compressor pumping often arranged in the compressor housing bypass valve, for the fresh air mass flow, a so-called thrust air valve is used with the excess already compressed fresh air from the compressor output in the inlet area of the compressor is fed back. Such a bypass valve may also have a corresponding valve flap device.

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.Corresponding valve flap devices often have a multi-part construction consisting of a valve spindle, which is mounted rotatably about its spindle axis in the respective housing (compressor housing / turbine housing) and is operatively connected to the actuation of the valve flap device on the outside of the respective housing with an actuator; a arranged in the housing interior to the valve stem lever or crank element, hereinafter referred to as flap carrier, and arranged on the flap support valve flap, which rests sealingly on the respective valve seat in the closed state of the bypass valve.

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.Due to component tolerances, thermal expansion and deformation during operation at high temperatures and high closing forces, axial and radial clearance between the valve carrier and valve flap are necessary in order to ensure a tight closing of the respective bypass valve during operation.

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.However, the one hand required clearance on the other hand leads by possible relative movements between valve carrier and valve flap under excitation by the possibly pulsating fluid flow, especially in the open state of the bypass valve, undesirable noise and increased wear.

Um diese Nachteile zu vermeiden sind bereits unterschiedliche Lösungsansätze im Stand der Technik bekannt.In order to avoid these disadvantages, different approaches are already known in the art.

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.For example, from document DE 11 2013 002 861 T5 a flap assembly is known, comprising a pivotable flap lever, a valve plate connected to the flap lever for opening and closing a Wastegatekanals, and having a spring element, wherein the spring element between the flap lever and a plate attached to the flap plate is arranged and has an outer peripheral portion which is supported on a curved sliding contact surface of the flap lever.

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.Also document EP 2 798 172 B1 discloses a flapper device for a wastegate valve in which a damping element is arranged between an operating lever on which the valve flap is arranged by means of a valve stem and a carrier plate which is connected to the valve stem of the valve flap.

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.In these known solutions, it has been found that the centered positioning of the spring or damping element is a problem, which may possibly lead to positional deviations and undesirable clamping effects between the valve flap and lever arm.

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.To counteract this problem revealed document DE 10 2012 216 893 A1 a flapper valve having a spindle having a spindle arm and a flap plate disposed on the spindle arm having a mandrel penetrating an opening formed in the spindle arm, the mandrel cooperating with a retaining plate on the side of the spindle arm facing away from the flapper plate to hold the flapper plate. Between the spindle arm and the retaining disk, a plate spring is arranged, which has at least one bent tab on its outer edge, for centering the plate spring relative to the mandrel of the flap plate. However, such tabs on the diaphragm spring have proven to be a source of error due to the high temperatures and loads during operation.

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.An object of the invention is therefore to provide an alternative concept for a flap device of a turbocharger, which allows an efficient sealing of the wastegate channel, avoids the aforementioned disadvantages or weaknesses and at the same time ensures a particularly low-noise and low-wear operation.

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 Ventilklappe auf, die eine Deckscheibe mit einem Außenumfang und einer durchgehende Mittenausnehmung, sowie einen Klappenteller aufweist, auf dessen dem Klappenträger zugewandten Klappentellerrückseite ein Klappenträgerzapfen angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Deckscheibe kreisringförmig ausgebildet und weist einen kreisförmigen Außenumfang mit einem Außendurchmesser sowie beispielsweise eine ebenfalls als kreisrunde Durchgangsbohrung ausgeführte Mittenausnehmung auf.According to the invention, a valve flap device for opening and closing a bypass valve of an exhaust gas turbocharger is disclosed. The valve flap device has a valve spindle for the rotatable mounting of the valve flap device in the housing, or in a housing wall of the exhaust gas turbocharger, with a valve carrier arranged on the valve carrier. The flap carrier in turn has a carrier top side and a carrier underside and a through-passage, for example a circular through-bore which extends from the carrier underside to the carrier top side through the flap carrier and has a center axis. Furthermore, the valve flap device has a valve flap, which has a cover plate with an outer circumference and a continuous center recess, and a flap plate, on the flap carrier facing the flap plate rear side a flap carrier pin is arranged. Preferably, the cover plate is annular and has a circular outer periphery with an outer diameter and, for example, a likewise designed as a circular through hole center recess.

Die Deckscheibe ist auf der Trägeroberseite konzentrisch zu dessen Durchgangsausnehmung angeordnet und der Klappenteller ist auf der Trägerunterseite an dem Klappenträger angeordnet, wobei 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.The cover plate is arranged concentrically on the carrier top side to its passage recess and the flap plate is arranged on the carrier base on the flap carrier, wherein the flap carrier pin is passed from the carrier base through the passage recess of the flap carrier and the center recess of the cover plate and fixedly connected to the cover plate. The flap carrier pin is adapted, for example, with its peripheral geometry of the through hole of the flap carrier.

Der Klappenträgerzapfen 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.The flap carrier journal has a journal central axis, which coincides or coincides with the center axis of the flap carrier journal in the through-passage of the flap carrier with its center axis. Between the flap support journal of the valve flap and the passage recess of the flap carrier is preferably sufficient clearance provided to allow the closing of the bypass valve, the orientation of the flapper plate on the valve seat.

Das Ventilklappenelement zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Klappenträger und der Ventilklappe ein Federspalt vorgesehen ist, in dem ein in axialer Richtung der Mittenachse der Durchgangsausnehmung wirkendes Federelement vorgespannt eingebaut ist. Dabei ist das Federelement im Bereich seines Außenrandes in einem Federelementsitz aufgenommen, der einen radialen Anschlag für das Federelement bildet und so das Federelement in einer zu besagter Mittenachse zentrierten Position hält. Der Federelementsitz erstreckt sich innerhalb des Federspaltes in axialer Richtung der Mittenachse über einen Teil der Spalthöhe des Federspaltes und begrenzt so den axialen Hubweg des Federelementes.The valve flap element is characterized in that a spring gap is provided between the flap carrier and the valve flap, in which a spring element acting in the axial direction of the center axis of the passage recess is installed in a prestressed manner. In this case, the spring element is received in the region of its outer edge in a spring element seat, which forms a radial stop for the spring element and thus holds the spring element centered in a position to said center axis position. The spring element seat extends within the spring gap in the axial direction of the center axis over a part of the gap height of the spring gap and thus limits the axial stroke of the spring element.

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 dauerhaft erhöht, da eine Überdehnung des Federelements im Betrieb ausgeschlossen ist.The advantages of the invention are to be seen in that an efficient sealing of the wastegate channel is made possible without having to accept the disadvantages of noise and increased wear in purchasing. At the same time the reliability and longevity of the system is permanently increased because overstretching of the spring element is excluded during operation.

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. The exhaust gas turbocharger according to the invention for an internal combustion engine naturally has an exhaust gas turbine and a radial compressor. In this case, a valve flap device according to the invention, in particular according to one of the embodiments described above or below, used in a designed as a wastegate valve of the exhaust gas turbine or in a designed as a diverter valve of the centrifugal compressor bypass valve. This includes that both the wastegate valve and the exhaust air circulation valve of the exhaust gas turbocharger can be designed according to the bypass valve according to the invention.

Die Merkmale und Merkmalskombinationen der vorstehend in der Beschreibung oder nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind, soweit diese nicht alternativ anwendbar sind oder sich gar gegenseitig ausschließen, einzeln, zum Teil oder insgesamt, auch in gegenseitiger Kombination oder gegenseitiger Ergänzung, in Fortbildung des erfindungsgemäßen Gegenstands anzuwenden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and combinations of features of the above mentioned in the description or below in the description of embodiments of the subject invention are, unless they are alternatively applicable or mutually exclusive, individually, in part or in total, even in mutual combination or mutual supplement, in training of the subject invention without departing from the scope of the invention.

Anhand der Figuren werden im Folgenden besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele, Einzelheiten oder Fortbildungen der Erfindung, insbesondere gemäß der abhängigen Ansprüche, näher erläutert, obgleich der Gegenstand der Erfindung nicht auf diese Beispiele begrenzt ist.With reference to the figures, particularly advantageous embodiments, details or developments of the invention, in particular according to the dependent claims, are explained in more detail below, although the subject matter of the invention is not limited to these examples.

Die Figuren zeigen:

1 ein Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit einem Wastegate-Ventil und einer Ventilklappenvorrichtung 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 übersichtlichen Darstellung der Anordnung des Federelements und des Federelementsitzes;
5 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht einer Ventilklappeneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht einer Ventilklappeneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; 7 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht einer Ventilklappeneinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 einen Ausschnitt einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung in zwei Ansichten, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 einen Ausschnitt einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung in zwei Ansichten, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 einen Ausschnitt einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung in zwei Ansichten, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 eine dreidimensionale Ansicht eines Teils einer Ventilspindel mit Klappenträger für eine Ventilklappeneinrichtung, im Wesentlichen gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 8 und
12 eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung eines Abgasturboladers gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführung.

The figures show:

1 a turbine housing of an exhaust gas turbocharger with a wastegate valve and a valve flap device according to the prior art;
2 a simplified schematic sectional view of a wastegate valve with valve flap device according to the prior art;
3 a simplified schematic sectional view of a valve flap device according to an embodiment of the invention;
4 an enlarged partial section 3 for a clear representation of the arrangement of the spring element and the spring element seat;
5 a simplified schematic sectional view of a valve flap device according to another embodiment of the invention;
6 a simplified schematic sectional view of a valve flap device according to another embodiment of the invention; 7 a simplified schematic sectional view of a valve flap device according to another embodiment of the invention;
8th a section of a valve stem with flap support for a valve flap device in two views, according to another embodiment of the invention;
9 a section of a valve stem with flap support for a valve flap device in two views, according to another embodiment of the invention;
10 a section of a valve stem with flap support for a valve flap device in two views, according to another embodiment of the invention;
11 a three-dimensional view of a portion of a valve stem with flap support for a valve flap device, substantially according to the embodiment of 8th and
12 a schematically simplified sectional view of an exhaust gas turbocharger according to an embodiment of the invention.

Funktions- und Benennungsgleiche Teile sind in den Figuren durchgehend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Functional and designation same parts are indicated in the figures throughout with the same reference numerals.

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 54 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 54 am Klappenträger 52 fixiert. 1 shows a generic bypass valve with a valve flap device 50 , According to the known state of the art, using the example of a wastegate valve 29 in a turbine housing 21 an exhaust gas turbocharger 1 , The insight into the turbine housing 21 takes place from the side of the exhaust pipe connecting flange 27 forth on the closed wastegate valve. It can be seen in the housing wall of the turbine housing 21 mounted valve spindle 51 attached to the valve stem 51 arranged flap carrier 52 , the flapper plate 55 the on the flap carrier 52 arranged valve flap 54 as well as the cover disk 57 on the top of the flap carrier 52 is arranged and with the flap carrier pin 56 firmly connected and so the valve flap 54 on the flap carrier 52 fixed.

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. 2 shows a further illustration of a bypass valve with a valve flap device 50 again using the example of a wastegate valve 29 , according to the prior art. The schematically simplified sectional view shows all the essential parts of such a bypass valve.

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.About the exhaust gas supply channel 23 occurs the exhaust gas mass flow AT THE in the turbine housing 21 the exhaust gas turbine 20 (here only indicated). In the turbine housing 21 becomes the exhaust gas mass flow AT THE directed to the turbine wheel (not shown) and then passes through the Abgasabführkanal 26 in the exhaust system (not shown) and through this into the environment. The bypass channel 28 , here one Wastegate channel, now connects directly to the Abgaszuführkanal 23 with the Abgasabführkanal 26 , The bypass channel 28 has a flat valve seat 28a on. To close the bypass channel 28 becomes the valve flap 54 with her flapper 55 on the valve seat 28a sealingly applied. The valve flap 54 is on a flap carrier 52 fastened on a valve spindle 51 is mounted and thus to the valve spindle axis of rotation 51a is rotatably mounted. By turning the valve spindle 51 together with the flap carrier 52 around the valve spindle axis of rotation 51a (clockwise in the drawing) the valve flap 54 along the valve flap path VW from approximately vertical direction on the valve seat 28a put on and the bypass channel 28 so closed and opened in the opposite direction.

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 (Trägeroberseite) 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.The valve flap 54 is with her flap carrier pin 56 , from the flap dish 55 facing side, through the flap carrier 52 and the cover disk 57 passed through and with the cover disk 57 firmly connected, for example, welded or riveted. Between the cover disk 57 and the top of the flap carrier 52 (Carrier top) is designed as a plate spring spring element 60 arranged in the axial direction of the flap carrier journal 56 biased is installed and so the valve flap 54 holds in position.

3 zeigt nun ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Ventilklappeneinrichtung 50 in schematisch vereinfachter Schnittdarstellung. Die Ventilklappeneinrichtung 50 weist eine Ventilspindel 51 mit einer Ventilspindeldrehachse 51a auf, zur drehbaren Lagerung der Ventilklappeneinrichtung 50 in der Gehäusewand des Abgasturboladers . 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. 3 Now shows an inventive embodiment of a valve flap device 50 in a schematically simplified sectional view. The valve flap device 50 has a valve stem 51 with a valve spindle axis of rotation 51a on, for rotatably supporting the valve flap device 50 in the housing wall of the exhaust gas turbocharger. At the valve spindle 51 is a flap carrier 52 arranged, with a carrier top 52a and a carrier base 52b and a through-hole 53 , The passage recess 53 extends from the underside of the carrier 52b up to the carrier top 52a through the flap carrier 52 through and has a center axis 53a on.

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.A cover disk 57 , which is formed, for example, circular ring, and an outer periphery, in particular an outer diameter, and a continuous center recess 57a is on the top of the carrier 52a concentric with its passage recess 53 arranged.

An dem Klappenträger 52 ist eine Ventilklappe 54 angeordnete. Die Ventilklappe 54 weist eine Deckscheibe 57 und einen Klappenteller 55 mit 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..At the flap carrier 52 is a valve flap 54 arranged. The valve flap 54 has a cover disk 57 and a flapper 55 with a flap carrier pin 56 on top of the flap carrier 52 facing flap plate back 55a is arranged. The flap carrier journal 56 is from the vehicle base 52b through the through-hole 53 of the flap carrier 52 as well as the middle recess 57a the cover disk 57 passed through and with the cover disk 57 firmly connected, for example by a welded connection ..

Zwischen dem Klappenträger 52 und der Ventilklappe 54 ist ein Federspalt 58 vorgesehen, in dem ein in axialer Richtung der Mittenachse 53a der Durchgangsausnehmung 53 wirkendes Federelement 60 vorgespannt eingebaut ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Federspalt 58 zwischen der Trägeroberseite 52a und der Deckscheibe 57 angeordnet und der Federelementsitz 62 ist auf der Trägeroberseite 52a angeordnet.Between the flap carrier 52 and the valve flap 54 is a spring gap 58 provided in which a in the axial direction of the center axis 53a the through-hole 53 acting spring element 60 is installed biased. In this embodiment, the spring gap 58 between the carrier top 52a and the cover disk 57 arranged and the spring element seat 62 is on the vehicle top 52a arranged.

Das Federelement 60 ist im Bereich seines Außenrandes in dem Federelementsitz 62 aufgenommen, der einen radialen Anschlag für das Federelement 60 bildet und so das Federelement 60 in einer zu besagter Mittenachse 53a zentrierten Position hält. Der Federelementsitz 62 erstreckt sich innerhalb des Federspaltes 58 in axialer Richtung der Mittenachse 53a über einen Teil der Spalthöhe des Federspaltes 58 und begrenzt so den axialen Hubweg des Federelementes 60. Dies ist zur deutlicheren Darstellung in 4 vergrößert hervorgehoben.The spring element 60 is in the region of its outer edge in the spring element seat 62 received, which has a radial stop for the spring element 60 forms and so the spring element 60 in a center axis to said 53a centered position holds. The spring element seat 62 extends inside the spring gap 58 in the axial direction of the center axis 53a over part of the gap height of the spring gap 58 and thus limits the axial stroke of the spring element 60 , This is for clearer illustration in 4 magnified highlighted.

In der vergrößerten Darstellung der Federelementanordnung in 4 ist deutlich zu erkennen, dass der Federelementsitz 62 durch zumindest eine auf zumindest einer Federspalt-Basisfläche 62a, auf der das Federelement anliegt, angeordnete und gegenüber der Federspalt-Basisfläche 62a vorspringende Erhöhung 62b ausgebildet ist und innerhalb des Federspaltes 58, das heißt hier radial innerhalb des Außenumfangs der Deckscheibe 57, angeordnet ist, die so den Anschlag für die vorspringende Erhöhung 62b bildet. Die vorspringende Erhöhung 62b bildet einen radialen Anschlag für das Federelement 60 und hält das Federelement 60 in einer zu besagter Mittenachse 53a zentrierten Position. Weiterhin ist zu erkennen, dass die vorspringende Erhöhung 62b sich nur über einen Teil der Spalthöhe des Federspaltes 58 erstreckt. Bei Belastung des Federelements 60 ist dadurch dessen axialer Hubweg begrenzt auf die Differenz zwischen der Spalthöhe des Federspaltes und der Höhe der vorspringenden Erhöhung 62b.In the enlarged view of the spring element assembly in 4 It can be clearly seen that the spring element seat 62 by at least one on at least one spring gap base surface 62a , on which rests the spring element, arranged and opposite to the spring gap base surface 62a projecting increase 62b is formed and inside the spring gap 58 that is, radially here within the outer circumference of the cover disk 57 , which is arranged so that the stop for the projecting increase 62b forms. The projecting increase 62b forms a radial stop for the spring element 60 and holds the spring element 60 in a center axis to said 53a centered position. Furthermore, it can be seen that the projecting increase 62b only over a part of the gap height of the spring gap 58 extends. When loading the spring element 60 is characterized limited its axial stroke on the difference between the gap height of the spring gap and the height of the protruding increase 62b ,

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 Federspalt-Basisfläche 62a und dem Federelementsitz 62 anliegt. Die Tellerfeder ist in diesem Beispiel als einfache Tellerfeder ausgeführt, es kann jedoch wahlweise eine zweifache oder mehrfache Tellerfeder, also eine Kombination von zwei oder mehreren Tellerfedern, eingesetzt werden.In 4 is further seen that in an advantageous embodiment of the valve flap device 50 the spring element 60 is formed in the manner of a plate spring, in the region of its outer edge on the spring gap base surface 62a and the spring element seat 62 is applied. The plate spring is designed in this example as a simple plate spring, but it can optionally be a double or multiple disc spring, so a combination of two or more disc springs used.

In einer vorteilhaften Ausführung sind der Federspalt 58 und die vorspringende Erhöhung 62b so bemessen, dass sie den Hubweg des Federelements 60 auf kleiner 75% des Gesamtfederweges begrenzt. Dabei ist der Gesamtfederweg definiert als der Hubweg des Federelements 60 von vollständig ausgefedert, also unbelastet, bis vollständig eingefedert, also auf Block zusammengedrückt. Dadurch wird ein sogenanntes überpressen des Federelements 60 und somit eine ggf. bleibende Verformung und damit verbundene Funktionsbeeinträchtigung verhindert.In an advantageous embodiment, the spring gap 58 and the projecting increase 62b so Measure that they are the stroke of the spring element 60 limited to less than 75% of the total spring travel. In this case, the total spring travel is defined as the stroke of the spring element 60 from fully rebounded, so unloaded, until completely compressed, so compressed to block. As a result, a so-called over-pressing of the spring element 60 and thus prevents any permanent deformation and associated functional impairment.

Die 5 bis 7 zeigen nun, in ähnlicher Darstellung und analog zu den 3 und 4, jeweils eine alternative Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf die Anordnung von Federspalt 58 und Federelementsitz 62. In diesen Ausführungsbeispielen ist weiterhin das Federelement 60 als eine zweifache Tellerfeder ausgeführt, kann jedoch auch als einfache oder mehrfache Tellerfeder oder als sonstiges alternatives Federelement ausgeführt sein.The 5 to 7 show now, in a similar representation and analogous to the 3 and 4 in each case an alternative embodiment of the invention with respect to the arrangement of spring gap 58 and spring element seat 62 , In these embodiments, furthermore, the spring element 60 designed as a double disc spring, but can also be designed as a single or multiple disc spring or other alternative spring element.

In der in 5 dargestellten Ausführung ist der Federspalt 58 zwischen der Trägeroberseite 52a und der Deckscheibe 57 angeordnet und der Federelementsitz 62 ist auf der, der Trägeroberseite 52a zugewandten, Deckscheibenunterseite 57b angeordnet. Dem entsprechend befindet sich die Federspalt-Basisfläche 62a und die vorspringende Erhöhung 62b auf der Deckscheibenunterseite 57b und innerhalb des Außenumfangs der Trägeroberseite 52a, die so den Anschlag für die vorspringende Erhöhung 62b bildet.In the in 5 illustrated embodiment is the spring gap 58 between the carrier top 52a and the cover disk 57 arranged and the spring element seat 62 is on that, the vehicle top 52a facing, cover disc underside 57b arranged. Accordingly, there is the spring gap base surface 62a and the projecting increase 62b on the underside of the cover 57b and within the outer periphery of the carrier top 52a So the stop for the projecting increase 62b forms.

In der in 6 dargestellten Ausführung ist der Federspalt 58 zwischen der Trägerunterseite 52b und der Klappentellerrückseite 55a angeordnet und der Federelementsitz 62 ist auf der, der Trägerunterseite 52b zugewandten, Klappentellerrückseite 55a angeordnet. Dem entsprechend befindet sich die Federspalt-Basisfläche 62a und die vorspringende Erhöhung 62b auf der Klappentellerrückseite 55a und innerhalb des Außenumfangs der Trägerunterseite 52b, die so den Anschlag für die vorspringende Erhöhung 62b bildet.In the in 6 illustrated embodiment is the spring gap 58 between the carrier base 52b and the flap-plate back 55a arranged and the spring element seat 62 is on that, the vehicle base 52b facing, flap plate back 55a arranged. Accordingly, there is the spring gap base surface 62a and the projecting increase 62b on the flap-plate back 55a and within the outer periphery of the carrier base 52b So the stop for the projecting increase 62b forms.

In der in 7 dargestellten Ausführung ist der Federspalt 58 zwischen der Trägerunterseite 52b und der Klappentellerrückseite 55a angeordnet und der Federelementsitz 62 ist auf der Trägerunterseite 52b angeordnet. Dem entsprechend befindet sich die Federspalt-Basisfläche 62a und die vorspringende Erhöhung 62b auf der Trägerunterseite 52b und innerhalb des Außenumfangs bzw. gegenüberliegend zu der Klappentellerrückseite 55a, die so den Anschlag für die vorspringende Erhöhung 62b bildet.In the in 7 illustrated embodiment is the spring gap 58 between the carrier base 52b and the flap-plate back 55a arranged and the spring element seat 62 is on the vehicle base 52b arranged. Accordingly, there is the spring gap base surface 62a and the projecting increase 62b on the carrier base 52b and within the outer periphery and opposite to the valve plate rear side, respectively 55a So the stop for the projecting increase 62b forms.

Die in den 6 und 7 gezeigten Ausführungen haben den zusätzlichen Vorteil, dass der Klappenteller 55 beim Schließen der Ventilklappe 54 weich auf dem Ventilsitz 2 8a aufsetzt und sich die Schließkraft gemäß der Federkennlinie des Federelements 60 fortschreitend erhöht, bis schließlich der freie Hubweg des Federelements 60 überwunden ist und der Anschlag zwischen Klappenteller 55 und Klappenträger erreicht ist. Dies wirkt sich positiv auf Verschleißerscheinungen des Ventilsitzes aus.The in the 6 and 7 shown embodiments have the additional advantage that the flap plate 55 when closing the valve flap 54 soft on the valve seat 2 8a touches down and the closing force according to the spring characteristic of the spring element 60 progressively increased, until finally the free stroke of the spring element 60 is overcome and the stop between flap plate 55 and flap carrier is reached. This has a positive effect on the wear of the valve seat.

In den 8 bis 10 sind jeweils anhand eines Ausschnitts einer Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, beispielhaft für die in 3 dargestellte Ausführung einer erfindungsgemäßen Ventilklappeneinrichtung, unterschiedliche Ausführungen der vorspringenden Erhöhung 62b in jeweils zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Die in der jeweiligen Figur obere Darstellung zeigt den Klappenträger 52 in Frontalansicht (in den 8 und 9 geschnitten), die jeweils untere Darstellung in Draufsicht. Die gezeigten Gegenstände unterscheiden sich dabei im Wesentlichen nur durch die unterschiedliche Ausführung des auf der Trägeroberseite 52a angeordneten Federelementsitz 62.In the 8th to 10 are each based on a section of a valve stem 51 with the flap carrier arranged thereon 52 , exemplary of the in 3 illustrated embodiment of a valve flap device according to the invention, different embodiments of the projecting increase 62b shown in two different views. The upper illustration in the respective figure shows the flap carrier 52 in frontal view (in the 8th and 9 cut), the lower representation in plan view. The items shown differ essentially only by the different design of the carrier top 52a arranged spring element seat 62 ,

8 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52 für eine erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, wobei die den Federelementsitz 62 bildende, gegenüber der Federspaltbasisfläche 62a vorspringende Erhöhung 62b gebildet ist, durch den inneren Rand, einer in der Oberfläche der Trägeroberseite 52a angeordneten, den Federspalt vorgebenden Vertiefung 64. Dabei ist der innere Rand konzentrisch um die Mittenachse (53a) zumindest über Teilabschnitte des Umfangs umlaufend ausgebildet. Weiter vorteilhaft ist hier eine sich über einen Teilabschnitt des Umfangs erstreckende Aussparung 67 vorgesehen, die den Blick auf das Federelement 60, im zusammengebauten Zustand, freigibt. Diese Ausführung entspricht im Wesentlichen der auch in den 3 und 4 dargestellten Ausführung. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine besonders einfache Herstellbarkeit aus. 8th shows a valve stem 51 with the flap carrier arranged thereon 52 for a valve flap device according to the invention, wherein the spring element seat 62 forming, opposite the Federspaltbasisfläche 62a projecting increase 62b is formed, by the inner edge, one in the surface of the carrier top 52a arranged, the spring gap predetermining recess 64 , The inner edge is concentric about the center axis ( 53a) formed circumferentially at least over sections of the circumference. Further advantageous here is a over a portion of the circumference extending recess 67 provided the view of the spring element 60 , when assembled, releases. This version is essentially the same as in the 3 and 4 illustrated embodiment. This design is characterized by a particularly simple manufacturability.

9 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, für eine weitere erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, wobei die, den Federelementsitz 62 bildende, gegenüber der Federspaltbasisfläche 62a vorspringende Erhöhung 62b gebildet ist, durch einen gegenüber der Oberfläche der Trägeroberseite 52a erhöhten, ganz oder segmentweise konzentrisch um die Mittenachse 53a umlaufenden Steg 63. Es können dabei auch mehrere voneinander getrennt und beabstandet angeordnete, über den Umfang verteilte Stegabschnitte angeordnet sein. Auch hier ist eine sich über einen Teilabschnitt des Umfangs erstreckende Aussparung 67 vorgesehen, die den Blick auf das Federelement 60, im zusammengebauten Zustand, freigibt. 9 shows a valve stem 51 with the flap carrier arranged thereon 52 , for a further invention Valve flap device, wherein the, the spring element seat 62 forming, opposite the Federspaltbasisfläche 62a projecting increase 62b is formed, by a relative to the surface of the carrier top 52a elevated, in whole or in segments concentrically around the center axis 53a circumferential jetty 63 , It can also be arranged a plurality of spaced apart and spaced apart, distributed over the circumference web portions. Again, there is a recess extending over a portion of the circumference 67 provided the view of the spring element 60 , when assembled, releases.

10 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, für eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Ventilklappeneinrichtung, wobei die, den Federelementsitz 62 bildende, gegenüber der Federspaltbasisfläche 62a vorspringende Erhöhung 62b gebildet ist, durch zumindest drei einzelne, verteilt auf einem Kreisumfang 65 angeordnete Zentrierpins 66 gebildet ist, wobei der Kreisumfang 65 konzentrisch zur Mittenachse 53a angeordnet ist. Diese Zentrierpins 66 bilden ebenfalls, mit ihren jeweiligen, dem Federelement 60 zugewandten Flanken, jeweils einen radialen Anschlag für das Federelement 60. In 10 sind lediglich 3 Zentrierpins 66 dargestellt, selbstverständlich können entlang des Kreisumfangs 65 auch mehr Zentrierpins 66 verteilt angeordnet sein. 10 shows a valve stem 51 with the flap carrier arranged thereon 52 , For a further embodiment of the valve flap device according to the invention, wherein the, the spring element seat 62 forming, opposite the Federspaltbasisfläche 62a projecting increase 62b is formed by at least three individual, distributed on a circumference 65 arranged centering pins 66 is formed, with the circumference 65 concentric with the center axis 53a is arranged. These centering pins 66 also form, with their respective, the spring element 60 facing flanks, each having a radial stop for the spring element 60 , In 10 are only 3 centering pins 66 shown, of course, along the circumference 65 also more centering pins 66 be arranged distributed.

11 zeigt eine Ventilspindel 51 mit dem daran angeordneten Klappenträger 52, für eine weitere erfindungsgemäße Ventilklappeneinrichtung, in dreidimensionaler Ansicht, wobei der Federelementsitz 62, wie in 9, durch einen gegenüber der Federspalt-Basisfläche 62a erhöhten Steg 63 gebildet ist, der konzentrisch um die Mittenachse 53a zumindest über Teilabschnitte des Umfangs umlaufend ausgebildet ist. Dabei ist in 11 zu erkennen, dass 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. Durch solche, auch in den Ausführungen der 8 und 9 vorgesehene Aussparungen 67 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. 11 shows a valve stem 51 with the flap carrier arranged thereon 52 for a further valve flap device according to the invention, in three-dimensional view, wherein the spring element seat 62 , as in 9 , through one opposite the spring gap base surface 62a elevated footbridge 63 is formed, concentric about the center axis 53a is formed circumferentially at least over sections of the circumference. It is in 11 to realize that the bridge 63 , At least one, over a portion of the circumference extending recess 67 has, which, even in the finished assembled state of the valve flap device, the view of the spring element 60 releases. By such, also in the remarks of 8th and 9 provided recesses 67 For example, during assembly a quality control to ensure the completeness of the assembly, in particular to ensure the presence of the spring element, with optical detection allows. Such recesses 67 , for visual inspection of the spring element 60 , by the way, are also in the 5 and 6 shown.

12 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. 12 shows schematically simplified an embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention 1 in section. The turbocharger 1 includes an exhaust gas turbine 20 , a centrifugal compressor 30 and a runner camp 40 , The exhaust gas turbine 20 is with a wastegate valve 29 , with a valve flap device according to the invention 50 equipped and an exhaust gas mass flow AM is indicated by arrows. The centrifugal compressor 30 has a diverter valve 39 with a valve flap device according to the invention 50 on and a fresh air mass flow FM is also indicated by arrows. A so-called turbocharger rotor 10 the exhaust gas turbocharger 1 has a turbine runner 12 (also referred to as turbine wheel), a compressor impeller 13 (Also referred to as compressor wheel) and a rotor shaft 14 on (also called wave). The turbocharger rotor 10 rotates in operation around a rotor axis of rotation 15 the rotor shaft 14 , The rotor axis of rotation 15 and at the same time the turbocharger axle 2 (Also referred to as the longitudinal axis of the exhaust gas turbocharger) are represented by the drawn center line and indicate the axial orientation of the exhaust gas turbocharger 1 , The turbocharger rotor 10 is with his runner shaft 14 by means of two radial bearings 42 and a thrust washer 43 stored. Both the radial bearings 42 as well as the thrust washer 43 be via oil supply channels 44 an oil connection 45 supplied with lubricant.

In der Regel weist ein gebräuchlicher Abgasturbolader 1, wie in 12 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.In general, a common exhaust gas turbocharger has 1 , as in 12 shown, a multi-part construction. Here, a turbine housing can be arranged in the exhaust tract of the internal combustion engine 21 , A can be arranged in the intake tract of the internal combustion engine compressor housing 31 and between turbine housing 21 and compressor housing 31 a bearing housing 41 with respect to the common turbocharger axis 2 arranged one behind the other and connected to each other in terms of assembly technology. Another unit of the exhaust gas turbocharger 1 represents the turbocharger rotor 10 representing the rotor shaft 14 that in the turbine housing 21 arranged turbine wheel 12 and in the compressor housing 31 arranged compressor impeller 13 having. The turbine wheel 12 and the compressor impeller 13 are on the opposite ends of the common rotor shaft 14 arranged and rotatably connected with this. The rotor shaft 14 extends in the direction of the turbocharger axis 2 axially through the bearing housing 41 and is in this axially and radially about its longitudinal axis, the rotor axis of rotation 15 , rotatably mounted, wherein the rotor axis of rotation 15 in the turbocharger axis 2 lies, so coincides with this.

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.The turbine housing 21 here has a ring around the turbocharger axis 2 and the turbine wheel 12 arranged, snail-shaped to the turbine wheel 12 towards tapered exhaust gas ring channel, a so-called exhaust gas 22 on. This exhaust fumes 22 has a tangentially outwardly directed Abgaszuführkanal 23 with a manifold connecting piece 24 for connection to an exhaust manifold (not shown) of an internal combustion engine, through which the exhaust gas mass flow AM into the respective exhaust gas 22 and then on the turbine wheel 12 flows. The turbine housing 21 also has an exhaust discharge channel 26 up, from the axial end of the turbine runner 12 away in the direction of the turbocharger axis 2 runs and an exhaust pipe connection flange 27 for connection to the exhaust system (not shown) of the internal combustion engine. About this Abgasabführkanal 26 gets out of the turbine wheel 12 exiting exhaust gas mass flow AM discharged into the exhaust system of the internal combustion engine.

Das Verdichtergehäuse 31 weist weiterhin einen Frischluftzuführkanal 36 auf, der vom axialen Ende des Verdichterlaufrades 13 her in Richtung der Turboladerachse 2 verläuft und einen Verdichter-Anschlussflansch 37 zum Anschluss an das Frischluft-Filtersystem (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors aufweist. Analog zum Turbinengehäuse 21 weist das Verdichtergehäuse 31 einen ringförmig um die Turboladerachse 2 und das Verdichterlaufrad 13 angeordnete, sich schneckenförmig zum Verdichterlaufrad 12 hin verjüngenden Frischluft-Ringkanal, eine sogenannte Frischluftflute 32 auf. Diese Frischluftflute 32 weist einen tangential nach außen gerichteten Frischluftabführkanal 33 mit einem Saugrohr-Anschlussstutzen 34 zum Anschluss an einen Frischluft-Verteilerstutzen (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors auf.The compressor housing 31 also has a Frischluftzuführkanal 36 on, from the axial end of the compressor impeller 13 forth in the direction of the turbocharger axis 2 runs and a compressor connection flange 37 for connection to the fresh air filter system (not shown) of Internal combustion engine has. Analogous to the turbine housing 21 indicates the compressor housing 31 one ring around the turbocharger axis 2 and the compressor impeller 13 arranged, snail-shaped to the compressor impeller 12 towards rejuvenating fresh air ring channel, a so-called fresh air flood 32 on. This fresh air flood 32 has a tangentially outwardly directed Frischluftabführkanal 33 with a suction pipe connection piece 34 for connection to a fresh air manifold (not shown) of an internal combustion engine.

Über den Frischluftzuführkanal 36 wird der durch das Frischluft-Filtersystem angesaugte Frischluft-Massenstrom FM in das Verdichtergehäuse 31 gesaugt, dort durch das Verdichterlaufrad 13 verdichtet und unter erhöhtem Druck durch einen als Diffusor bezeichneten, um das Verdichterlaufrad umlaufend angeordneten Ringspalt 38 in die Frischluftflute32 gedrückt und durch den Frischluftabführkanal 33 in den Frischluftverteilerstutzen geleitet.About the fresh air supply channel 36 is sucked by the fresh air filter system fresh air mass flow FM in the compressor housing 31 sucked, there by the compressor impeller 13 compressed and under increased pressure by a designated as a diffuser, around the compressor impeller circumferentially arranged annular gap 38 pushed into the fresh air flood32 and through the Frischluftabführkanal 33 directed into the fresh air manifold.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 112013002861 T5 [0010]
EP 2798172 B1 [0011]
DE 102012216893 A1 [0013]

Claims

Valve flap device (50) for opening and closing a bypass valve (29/39) of an exhaust gas turbocharger (1), comprising: - a valve spindle (51) for rotatably supporting the valve flap device (50) in the housing of the exhaust gas turbocharger (1); - a flap support (52) arranged on the valve spindle (51) with a carrier top side (52a) and a carrier underside (52b) and a passage recess (53) extending from the carrier underside (52b) to the carrier top side (52a) through the flap carrier (52) 52) and has a center axis (53 a) and - a valve flap (54) having a cover plate (57) with an outer periphery and a continuous central recess (57 a) and a flap plate (55), with a flap support pin (56) on the The cover plate (57) is arranged on the carrier upper side (52a) concentrically with its passage recess (53) and the flap plate (55) on the carrier underside (52b) on the flap carrier (52 ), and, wherein the flap carrier pin (56) from the carrier base (52a) forth through the passage recess (53) of the flap carrier (52) and the center recess (57 a) of the cover sc led (57) and fixedly connected to the cover plate (57) and wherein between the flap carrier (52) and the valve flap (54) a spring gap (58) is provided, in which in the axial direction of the center axis (53 a) of the through-hole (53) acting spring element (60) is installed biased, characterized in that the spring element (60) is received in the region of its outer edge in a spring element seat (62) which forms a radial stop for the spring element (60) and so the spring element ( 60) in a centered to said center axis (53 a) holds position and which extends within the spring gap (58) in the axial direction of the center axis (53 a) over part of the gap height of the spring gap (58), and so the axial stroke of the spring element ( 60).

Valve flap device (50) according to Claim 1 wherein the spring member seat (62) is formed by at least one protrusion (62b) disposed on at least one spring gap base surface (62a) on which the spring member abuts and projecting from the spring gap base surface.

Valve flap device (50) according to Claim 2 wherein the spring gap (58) and the protruding elevation (62b) are dimensioned to limit the stroke of the spring element (60) to less than 75% of the total spring travel.

Valve flap device (50) according to one of Claims 1 to 3 , wherein the relative to the spring gap base surface projecting increase is formed as a whole or segment concentric around the center axis (53a) encircling inner edge of the spring gap predetermining depression or as a whole or segment concentric about the central axis (53a) circumferential ridge (63) or through at least three individual, arranged on a concentric with the central axis (53a) arranged circular circumference (64a) arranged centering pins (64).

Valve flap device (50) according to one of the preceding claims, wherein the spring gap (58) is arranged between the carrier top side (52a) and the cover disk (57) and the spring element seat (62) is arranged on the carrier top side (52a) or on one of the carrier top side (52a). facing cover plate underside (57b) is arranged.

Valve flap device (50) according to one of Claims 1 to 4 wherein the spring gap (58) is arranged between the carrier lower side (52b) and the flap plate rear side (55a) and the spring element seat (62) is arranged on the carrier lower side (52a) or on the flap plate rear side (55a).

Valve flap device (50) according to one of Claims 2 to 6 wherein the spring element seat (62) has at least one recess (67) which extends over a partial section of the circumference and releases the view of the spring element (60).

Valve flap device (50) according to one of the preceding claims, wherein the spring element (60) is designed in the manner of a single, double or multiple plate spring, which rests in the region of its outer edge on the spring gap base surface (62a) and on the spring element seat (62).

Exhaust gas turbocharger (1) for an internal combustion engine with an exhaust gas turbine 20 and a centrifugal compressor 30, wherein a valve flap device (50) according to one of the preceding claims in a wastegate valve (29) of the exhaust gas turbine (20) or in a diverter valve (39 ) of the radial compressor (30) formed bypass valve is used.