DE102018204251A1

DE102018204251A1 - Klappenanordnung, ein Verfahren zur Montage der Klappenanordnung und ein Abgasturbolader mit der Klappenanordnung

Info

Publication number: DE102018204251A1
Application number: DE102018204251.9A
Authority: DE
Inventors: Tino Bernhardt; Nicole Fischer; Jochen Göckelmann; Kinh Toai Pham; Fritz Schlegel
Original assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-09-26
Also published as: CN110307077A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung (1) für einen Abgasturbolader. Die Erfindung betrifft ferner einen Abgasturbolader mit der Klappenanordnung und ein Verfahren zur Montage der Klappenanordnung (1).Die Klappenanordnung (1) weist ein Schließelement (2), eine Scheibe (3), eine Tellerfeder (4) und einen Spindelhebel (5) auf. Das Schließelement (2) weist einen Tellerabschnitt (2a) und einen Halteabschnitt (2b) auf, wobei an dem Halteabschnitt (2b) der Spindelhebel (5) zwischen dem Tellerabschnitt (2a) und der Scheibe (3) angeordnet ist. Die Tellerfeder (4) mit mehreren Zentrierlaschen (7) ist an dem Halteabschnitt (2b) zwischen der Scheibe (3) und dem Spindelhebel (5) verspannt.Erfindungsgemäß weisen die Zentrierlaschen (7) jeweils eine radial nach innen gerichtete Zentrierausformung (7a) mit einer Kontaktstelle (7b) auf. Die Zentrierausformungen (7a) liegen mit der jeweiligen Kontaktstelle (7b) zum Zentrieren der Tellerfeder (4) zur Scheibe (3) an einer äußeren Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) mit einer radialen Zentriervorspannung (8) an. Bei der mit der Scheibe (3) axial verspannten Tellerfeder (4) liegen die Zentrierausformungen (7a) mit der jeweiligen Kontaktstelle (7b) an der äußeren Umlauffläche (3a) mit einer gegenüber der Zentriervorspannung (8) reduzierten radialen Vorspannung oder ohne radiale Vorspannung an oder weisen keinen Kontakt mit der Umlauffläche (3a) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung für einen Abgasturbolader mit einem einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt fluidisch miteinander verbindenden Wastegatekanal, der mit der Klappenanordnung schließbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage der Klappenanordnung sowie einen Abgasturbolader mit der Klappenanordnung.
Klappenanordnungen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Klappenanordnung kann beispielweise in einem Abgasturbolader zum Schließen und Öffnen eines Wastegatekanals verwendet werden. Üblicherweise weist die Klappenanordnung ein Schließelement mit einem Tellerabschnitt und mit einem Halteabschnitt auf, an dem ein Spindelhebel einseitig gelagert ist. Andersseitig ist der Spindelhebel an einer Welle drehbar gelagert, so dass beim Drehen des Spindelhebels um die Welle auch das Schließelement sich verdreht und auf diese Weise betätigt wird. An dem Halteabschnitt ist der Spindelhebel üblicherweise durch eine Scheibe festgelegt.
Im Betrieb können in der Klappenanordnung Vibrationen entstehen, die zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen. Um dies zu vermeiden, kann an dem Halteabschnitt zwischen dem Spindelhebel und der Scheibe eine Feder angeordnet werden. Die Feder kann dabei eine Spiralfeder - wie beispielweise in US 2014/0366530 A1 beschrieben ist - oder eine Tellerfeder - wie beispielsweise in US 9869238 B2 und US 9,127,590 B2 beschrieben ist - sein.
Um die Montage der Tellerfeder in der Klappenanordnung zu vereinfachen, wird die Tellerfeder bei der Montage relativ zu einem der Bauteile - der Spindelhebel oder der Scheibe - zentriert. Dies kann beispielsweise durch eine Ausnehmung oder mehrere Nasen im Bereich des Spindelhebels vorgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Tellerfeder radiale Laschen aufweisen, die ein Zentrieren der Tellerfeder an der Scheibe ermöglichen und die Montage der Tellerfeder und der Scheibe an dem Halteabschnitt erleichtern. Die Tellerfeder wird dann bei der Montage zur Scheibe zentriert und zwischen der Scheibe und dem Spindelhebel verspannt. Die Laschen und die Tellerfeder werden dabei stark belastet, so dass ein Abbrechen der Laschen sowie ein Durchbrechen der Tellerfeder nicht ausgeschlossen werden können. Auch im Betrieb unterliegen die Laschen einer starken Belastung, die zum Abbrechen der Laschen sowie zum Durchbrechen der Tellerfeder führen kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Klappenanordnung der gattungsgemäßen Art und für einen Abgasturbolader mit einer solchen Klappenanordnung eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei denen die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Montage einer solchen Klappenanordnung bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Klappenanordnung derart auszugestalten, dass Zentrierlaschen einer in der Klappenanordnung eingesetzten Tellerfeder bei und nach der Montage möglichst entlastet sind. Die Klappenanordnung ist dabei für einen Abgasturbolader mit einem Wastegatekanal geeignet. Der Wastegatekanal verbindet dabei unter Umgehung eines Turbinenrads des Abgasturboladers einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt fluidisch miteinander und ist mit der Klappenanordnung schließbar. Die Klappenanordnung weist ein Schließelement, eine Scheibe, eine Tellerfeder und einen Spindelhebel auf. Das Schließelement weist dabei einen den Wastegatekanal schließenden Tellerabschnitt und einen von dem Tellerabschnitt senkrecht in eine Längsrichtung abstehenden Halteabschnitt auf. Der Spindelhebel ist an dem Halteabschnitt des Schließelements mit einem Tragabschnitt in Längsrichtung zwischen dem Tellerabschnitt und der Scheibe verschiebbar angeordnet. Die Tellerfeder ist an dem Halteabschnitt angeordnet und zwischen der Scheibe und dem Tragabschnitt des Spindelhebels in Längsrichtung verspannt. Die Tellerfeder weist zudem mehrere quer zur Längsrichtung abstehende und in Längsrichtung ausgerichtete Zentrierlaschen auf. Erfindungsgemäß weisen die mehreren Zentrierlaschen jeweils eine radial nach innen gerichtete Zentrierausformung mit einer radial nach innen gerichteten Kontaktstelle auf. Die jeweilige Zentrierausformung liegt dabei zum Zentrieren der Tellerfeder zur Scheibe mit der jeweiligen Kontaktstelle an einer äußeren Umlauffläche der Scheibe mit einer radialen Zentriervorspannung an. Bei der mit der Scheibe axial verspannten Tellerfeder liegt die jeweilige Zentrierausformung mit der jeweiligen Kontaktstelle an der äußeren Umlauffläche der Scheibe mit einer gegenüber der Zentriervorspannung reduzierten radialen Vorspannung oder ohne radiale Vorspannung an oder weist keinen Kontakt mit der Umlauffläche der Scheibe auf.
Im vorliegenden Zusammenhang beziehen sich die Begriffe „axial“ und „radial“ auf die Längsrichtung, die durch die Ausrichtung des Halteabschnitts an dem Tellerabschnitt des Schließelements definiert ist. Die Formulierung „zum Zentrieren der Tellerfeder zur Scheibe“ bezieht sich dabei auf einen Montagezustand der Klappenanordnung, bei dem die Tellerfeder an der Scheibe ohne eine axiale Vorspannung zentriert anliegt. Die Formulierung „die mit der Scheibe axial verspannte Tellerfeder“ bezieht sich dagegen auf einen Montagezustand der Klappenanordnung, in dem die Tellerfeder zwischen der Scheibe und dem Tragabschnitt des Spindelhebels bereits verspannt ist.
Zum Zentrieren der Tellerfeder relativ zur Scheibe liegt die jeweilige Zentrierausformung mit der jeweiligen Kontaktstelle an der äußeren Umlauffläche der Scheibe mit der radialen Zentriervorspannung an. Die Zentrierlaschen umgreifen die Scheibe und zentrieren dadurch die Tellerfeder radial zur Scheibe. Ist die Scheibe mit der Tellerfeder axial verspannt, so liegt die jeweilige Zentrierausformung mit der jeweiligen Kontaktstelle an der äußeren Umlauffläche der Scheibe mit der gegenüber der Zentriervorspannung reduzierten radialen Vorspannung an oder ohne die radiale Vorspannung an oder weist keinen Kontakt mit der Umlauffläche der Scheibe auf. Dies kann beispielweise dadurch realisiert sein, dass die Zentrierausformungen der Zentrierlaschen beim axialen Verspannen der Tellerfeder mit der Scheibe an der Umlauffläche der Scheibe zur Richtung des Vorspannens entgegengesetzt abgleiten und/oder radial von der Umlauffläche der Scheibe wegbewegt werden, so dass mit der steigenden Vorspannkraft die radiale Vorspannung abnimmt oder der Kontakt der Zentrierausformungen mit der äußeren Umlauffläche der Scheibe an den Kontaktstellen vollständig unterbricht. Insbesondere kann dadurch die Belastung auf Verbindungsstellen der Zentrierlaschen mit der Tellerfeder reduziert und die Zentrierlaschen entlastet werden, so dass bei der Montage und auch im Betrieb der Klappenanordnung ein Abbrechen der Zentrierlaschen sowie ein Durchbrechen der Tellerfeder vermieden werden können.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Kontaktstellen, wenn sie nicht an der Umlauffläche anliegen, einen Innenradius der Tellerfeder definieren, der kleiner als ein Außenradius der Scheibe an der Umlauffläche ist. Zum Zentrieren der Tellerfeder zur Scheibe liegt die Scheibe an der Tellerfeder an und die Zentrierlaschen greifen die Scheibe radial um. Der Innenradius der Tellerfeder ist dadurch dem Außenradius der Scheibe gleich, so dass die Zentriervorspannung in den Zentrierlaschen durch die Zunahme des Innenradius der Tellerfeder aufgebaut ist. Um diese zu ermöglichen, kann die jeweilige Zentrierlasche quer zur Längsrichtung federnd sein. Auf diese vorteilhafte Weise kann die Scheibe durch die Zentrierlaschen radial gehalten und die Tellerfeder an der Scheibe zentriert werden.
Bei einer Weiterbildung der Klappenanordnung ist vorgesehen, dass die Tellerfeder eine radial außenliegende Auflagefläche und eine über einen Stufenabschnitt an die radial außenliegende Auflagefläche integral anschließende radial innenliegende Auflagefläche aufweist. Die radial außenliegende Auflagefläche und die radial innenliegende Auflagefläche erstrecken sich quer zur Längsrichtung beziehungsweise liegen in einer der Längsrichtung senkrechten Ebene und sind axial zueinander beabstandet. Die jeweilige Zentrierlasche erstreckt sich dabei von der radial außenliegenden Auflagefläche zu der radial innenliegenden Auflagefläche hin in Längsrichtung. Vorteilhafterweise kann die jeweilige Zentrierlasche federnd an die radial außenliegende Auflagefläche der Tellerfeder anschließen, so dass die radiale Zentrierspannung in den Zentrierlaschen aufbaubar ist. Vorzugsweise liegen die radial innenliegende Auflagefläche an der Scheibe und die radial außenliegende Auflagefläche an dem Tragabschnitt des Spindelhebels an. Die jeweilige Zentrierlasche erstreckt sich zu der radial innenliegenden Auflagefläche und dadurch zu der Scheibe hin.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Scheibe zum Zentrieren der Tellerfeder zur Scheibe an der radial innenliegenden Auflagefläche und die jeweiligen Zentrierausformungen mit den jeweiligen Kontaktstellen an der äußeren Umlauffläche der Scheibe mit der radialen Zentriervorspannung anliegen. Bei der mit der Scheibe verspannten Tellerfeder liegt die Scheibe an der radial innenliegenden Auflagefläche an. Die jeweilige Zentrierausformung liegt dabei mit der jeweiligen Kontaktstelle an der äußeren Umlauffläche der Scheibe mit der gegenüber der Zentriervorspannung reduzierten radialen Vorspannung oder ohne die radiale Vorspannung an und die Scheibe ist von den Zentrierlaschen radial umgriffen. Die jeweilige Zentrierausformung kann alternativ keinen Kontakt mit der Umlauffläche der Scheibe aufweisen und die Zentrierlaschen können dann die an der radial innenliegenden Auflagefläche anliegende Scheibe umschließen.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung ist vorgesehen, dass ein axialer Abstand der jeweiligen Kontaktstelle zu der radial innenliegenden Auflagefläche zum Zentrieren der Tellerfeder zur Scheibe kleiner als eine Dicke der Scheibe ist. Ferner ist der axiale Abstand der jeweiligen Kontaktstelle zu der radial innenliegenden Auflagefläche zum Zentrieren der Tellerfeder zur Scheibe kleiner als ein axialer Abstand der jeweiligen Kontaktstelle zu der radial innenliegenden Auflagefläche bei der mit der Scheibe verspannten Tellerfeder. Liegt die Scheibe an der radial innenliegenden Auflagefläche ohne eine axiale Vorspannung an, so liegt die jeweilige Zentrierausformung der jeweiligen Zentrierlasche mit der Kontaktstelle an der Umlauffläche der Scheibe mit der radialen Zentriervorspannung an. Die Tellerfeder ist durch die Zentrierlaschen an der Scheibe radial zentriert. Ist die Scheibe mit der Tellerfeder axial verspannt, so ist ein Abstand der radial innenliegenden Auflagefläche mit der anliegenden Scheibe zu der radial außenliegenden Auflagefläche reduziert, wodurch der axiale Abstand der jeweiligen Kontaktstelle zu der radial innenliegenden Auflagefläche vergrößert ist. Die jeweilige Zentrierausformung liegt mit der Kontaktstelle an der Umlauffläche der Scheibe mit der gegenüber der Zentriervorspannung reduzierten radialen Vorspannung oder ohne die radiale Vorspannung an. Ferner kann der Abstand der radial innenliegenden Auflagefläche mit der anliegenden Scheibe zu der radial außenliegenden Auflagefläche größer als die Dicke der Scheibe sein. Die jeweilige Zentrierausformung weist dann keinen Kontakt mit der Umlauffläche der Scheibe auf.
Zusammenfassend kann in der erfindungsgemäßen Klappenanordnung bei der steigenden Vorspannkraft zwischen der Tellerfeder und der Scheibe die radiale Vorspannung gegenüber der radialen Zentriervorspannung reduziert oder der Kontakt der jeweiligen Zentrierausformung und der Umlauffläche der Scheibe an der Kontaktstelle unterbrochen werden. Insbesondere kann dadurch die Belastung auf Verbindungsstellen der Zentrierlaschen mit der Tellerfeder reduziert und die Zentrierlaschen entlastet werden, so dass bei der Montage und auch im Betrieb der Klappenanordnung ein Abbrechen der Zentrierlaschen sowie ein Durchbrechen der Tellerfeder vermieden werden. Insbesondere ermöglicht die besondere Formgebung der Zentrierlaschen, dass die Spannung in den Zentrierlaschen bei einer Belastung der erfindungsgemäßen Tellerfeder im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen nicht zunimmt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage der oben beschriebenen Klappenanordnung. Dabei umfasst das Verfahren ein Zentrieren der Tellerfeder an der Scheibe, wobei die Scheibe an der radial innenliegenden Auflagefläche der Tellerfeder und die an den jeweiligen Zentrierlaschen ausgeformten Zentrierausformungen der Tellerfeder mit den jeweiligen Kontaktstellen an der äußeren Umlauffläche der Scheibe angeordnet werden. Ferner umfasst das Verfahren ein Anordnen der Scheibe und der Tellerfeder an dem Halteabschnitt des Schließelements. Dabei werden der Spindelhebel mit dem Tragabschnitt an dem Halteabschnitt des Schließelements und die Tellerfeder mit der radial außenliegenden Auflagefläche an dem Tragabschnitt des Spindelhebels angeordnet. Das Anordnen kann vor oder nach dem Zentrieren der Tellerfeder an der Scheibe erfolgen. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Vorspannen der Tellerfeder mit der Scheibe, das nach dem Anordnen der Scheibe und der Tellerfeder an dem Halteabschnitt des Schließelements erfolgt. Dabei wird die radial innenliegende Auflagefläche mit der anliegenden Scheibe in Längsrichtung zu der radial außenliegenden Auflagefläche bewegt, so dass die Kontaktstellen der Zentrierausformungen an der Umlauffläche der Scheibe entgegengesetzt abgleiten und/oder radial von der Umlauffläche der Scheibe wegbewegt werden. Anschließend erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Festlegen der mit der Scheibe verspannten Tellerfeder an dem Halteabschnitt des Schließelements. Dabei wird die Scheibe an dem Halteabschnitt in Längsrichtung festgelegt - beispielweise mit dem Halteabschnitt verschweißt oder vernietet.
Die Erfindung betrifft auch einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug. Der Abgasturbolader weist dabei einen Wastegatekanal auf, der einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt fluidisch miteinander verbindet. Ferner weist der Abgasturbolader die oben beschriebe Klappenanordnung auf, die den Wastegatekanal schließt oder öffnet.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung für einen Abgasturbolader;
2 eine Schnittansicht einer zur Scheibe zentrierten und nicht vorgespannten Tellerfeder;
3 eine Schnittansicht einer zur Scheibe zentrierten und vorgespannten Tellerfeder;
4 bis 6 Ansichten der in 1 bis 3 gezeigten Tellerfeder.

1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung 1 für einen Abgasturbolader. Die Klappenanordnung 1 weist ein Schließelement 2, eine Scheibe 3, eine Tellerfeder 4 und einen Spindelhebel 5 auf. Das Schließelement 2 weist dabei einen Tellerabschnitt 2a und einen von dem Tellerabschnitt 2a senkrecht in eine Längsrichtung 6 abstehenden Halteabschnitt 2b auf. Der Spindelhebel 5 ist an dem Halteabschnitt 2b des Schließelements 2 mit einem Tragabschnitt 5a in Längsrichtung 6 zwischen dem Tellerabschnitt 2a und der Scheibe 3 verschiebbar angeordnet. Die Tellerfeder 4 ist an dem Halteabschnitt 2b zwischen der Scheibe 3 und dem Tragabschnitt 5a des Spindelhebels 5 angeordnet. Die Tellerfeder 4 weist mehrere quer zur Längsrichtung 6 abstehende und in Längsrichtung 6 ausgerichtete Zentrierlaschen 7 auf. Die Scheibe 3 ist an dem Halteabschnitt 2b des Schließelements 2 beispielweise angeschweißt, wobei die Tellerfeder 4 zwischen der Scheibe 3 und dem Tragabschnitt 5a des Spindelhebels 5 in Längsrichtung 6 verspannt ist.
Die Zentrierlaschen 7 der Federteller 4 weisen jeweils eine radial nach innen gerichtete Zentrierausformung 7a mit einer radial nach innen gerichteten Kontaktstelle 7b auf. Die Tellerfeder 4 weist ferner eine radial außenliegende Auflagefläche 4a und eine radial innenliegende Auflagefläche 4b auf, die über einen Stufenabschnitt 4c integral aneinander anschließen. Die Auflageflächen 4a und 4b erstrecken sich quer zur Längsrichtung 6 und sind axial zueinander beabstandet. In der Klappenanordnung 1 liegt die Tellerfeder 4 mit der radial innenliegenden Auflagefläche 4b an der Scheibe 3 und mit der radial außenliegenden Auflagefläche 4a an dem Tragabschnitt 5a des Spindelhebels 5 an. Die Zentrierlaschen 7 erstrecken sich dabei in Längsrichtung 6 zu der radial innenliegenden Auflagefläche 4b hin und schließen an die radial außenliegende Auflagefläche 4a federnd an, so dass eine radiale Zentriervorspannung 8 zum Zentrieren der Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 in den Zentrierlaschen 7 aufbaubar ist.
2 und 3 zeigen Schnittansichten der Tellerfeder 4 und der Scheibe 3. In 2 ist die Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 zentriert und mit der Scheibe nicht verspannt. Die Zentrierausformung 7a liegt dann mit der Kontaktstelle 7b an einer äußeren Umlauffläche 3a der Scheibe 3 mit der radialen Zentriervorspannung 8 an. Die Zentrierlaschen 7 greifen dabei die Scheibe 3 um und zentrieren dadurch die Tellerfeder 4 radial zur Scheibe 3. In 3 ist die Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 zentriert und mit der Scheibe 3 verspannt, was der Klappenanordnung 1 gemäß 1 entspricht. Die Zentrierausformung 7a weist an der Kontaktstelle 7b keinen Kontakt mit der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 auf. Die Zentrierlaschen 7 sind dadurch entspannt, wodurch ein Abbrechen der Zentrierlaschen 7 sowie ein Durchbrechen der Tellerfeder 4 vermieden werden.
In der Tellerfeder 4 ist ein axialer Abstand SENT der jeweiligen Kontaktstelle 7b zu der radial innenliegenden Auflagefläche 4b zum Zentrieren der Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 - wie in 2 gezeigt ist - kleiner als eine Dicke D_S der Scheibe 3. Ferner ist der axiale Abstand SENT der jeweiligen Kontaktstelle 7b zu der radial innenliegenden Auflagefläche 4b kleiner als ein axialer Abstand S_VER der jeweiligen Kontaktstelle 7b zu der radial innenliegenden Auflagefläche 4b bei der mit der Scheibe 3 verspannten Tellerfeder 4 und größer als die Dicke der Scheibe D_S - wie in 3 gezeigt ist. Liegt die Scheibe 3 an der radial innenliegenden Auflagefläche 4b ohne eine axiale Vorspannung - wie in 2 gezeigt ist - an, so liegt die Zentrierausformung 7a der jeweiligen Zentrierlasche 7 mit der Kontaktstelle 7b an der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 mit der radialen Zentriervorspannung 8 an. Die Tellerfeder 4 ist durch die Zentrierlaschen 7 an der Scheibe 3 radial zentriert. Beim axialen Verspannen der Tellerfeder 4 mit der Scheibe 3 gleiten die Zentrierausformungen 7a an der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 zur Richtung des Vorspannens entgegengesetzt ab. Alternativ oder zusätzlich können sich die Zentrierausformungen 7a radial von der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 wegbewegen. Ist die Scheibe 3 mit der Tellerfeder 4 nun axial verspannt - wie in 3 gezeigt ist - so ist ein Abstand der radial innenliegenden Auflagefläche 4b zu der radial außenliegenden Auflagefläche 4a reduziert und der axiale Abstand S_VER ist größer als die Dicke D_S der Scheibe 3 und als der axiale Abstand S_ENT . Die jeweilige Zentrierausformung 7a weist an der Kontaktstelle 7b keinen Kontakt mit der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 auf. Die Zentrierlaschen 7 sind in 3 vollständig entspannt, wodurch ein Abbrechen der Zentrierlaschen 7 sowie ein Durchbrechen der Tellerfeder 4 vermieden werden.
Die radiale Zentriervorspannung 8 zum Zentrieren der Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 ist dabei durch die an der Auflagefläche 4a federnd anschließenden Zentrierlaschen 7 aufgebaut. Wie in 3 gezeigt ist, definiert die jeweilige Kontaktstelle 7b einen Innenradius R_INN der Tellerfeder 4, der kleiner als ein Außenradius R_AUS der Scheibe 3 an der Umlauffläche 3a ist. Wie in 2 gezeigt ist, greifen die Zentrierlaschen 7 zum Zentrieren der Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 diese radial um und der Innenradius R_INN ist dadurch dem Außenradius R_AUS der Scheibe 3 gleich. Da die Zentrierlaschen 7 federnd an die außenliegende Auflagefläche 4a der Tellerfeder 4 anschließen, ist durch die Vergrößerung des Innenradius R_INN auf den Außenradius R_AUS die Zentriervorspannung 8 in den Zentrierlaschen 7 aufgebaut.
Ein Verfahren 9 zur Montage der Klappenanordnung 1 umfasst ein Zentrieren der Tellerfeder 4 zur Scheibe 3 gemäß 2. Dabei werden die Scheibe 3 an der radial innenliegenden Auflagefläche 4b der Tellerfeder 4 und die an den jeweiligen Zentrierlaschen 7 ausgeformten Zentrierausformungen 7a der Tellerfeder 4 mit den jeweiligen Kontaktstellen 7b an der äußeren Umlauffläche 3a der Scheibe 3 angeordnet. Ferner umfasst das Verfahren 9 ein Anordnen der Scheibe 3 und der Tellerfeder 4 an dem Halteabschnitt 2b des Schließelements 2. Dabei werden der Spindelhebel 5 mit dem Tragabschnitt 5a an dem Halteabschnitt 2b des Schließelements 2 und die Tellerfeder 4 mit der radial außenliegenden Auflagefläche 4a an dem Tragabschnitt 5a angeordnet. Das Anordnen kann vor oder nach dem Zentrieren der Tellerfeder 4 an der Scheibe 3 erfolgen. Des Weiteren umfasst das Verfahren 9 ein Verspannen der Tellerfeder 4 mit der Scheibe 3, das nach dem Anordnen der Scheibe 3 und der Tellerfeder 4 an dem Halteabschnitt 2b des Schließelements 2 erfolgt. Dabei wird die radial innenliegende Auflagefläche 4b mit der anliegenden Scheibe 3 in Längsrichtung 6 zu der radial außenliegenden Auflagefläche 4a bewegt, so dass die Kontaktstellen 7b der Zentrierausformungen 7 an der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 entgegengesetzt abgleiten und/oder radial von der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 wegbewegt werden. Die Tellerfeder 4 und die Scheibe 3 nach dem Verspannen sind in 3 gezeigt. Anschließend erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren 9 ein Festlegen der mit der Scheibe 3 verspannten Tellerfeder 4 an dem Halteabschnitt 2b des Schließelements. Dabei wird die Scheibe 3 an dem Halteabschnitt 2b in Längsrichtung 6 festgelegt - beispielweise mit dem Halteabschnitt 2b verschweißt.
4 bis 6 zeigen Ansichten der Tellerfeder 4, wie diese in 1 bis 3 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Tellerfeder 4 insgesamt fünf Zentrierlaschen 7 auf. Alternativ kann eine andere Anzahl der Zentrierlaschen 7 an der Tellerfeder 4 vorgesehen sein, die jedoch auf wenigstens drei beschränkt ist.
Zusammenfassend kann in der erfindungsgemäßen Klappenanordnung 1 bei der steigenden Vorspannkraft zwischen der Tellerfeder 4 und der Scheibe 3 die radiale Vorspannung gegenüber der radialen Zentriervorspannung 8 reduziert oder der Kontakt der jeweiligen Zentrierausformung 7a und der Umlauffläche 3a der Scheibe 3 an der Kontaktstelle 7b unterbrochen werden. Insbesondere kann dadurch die Belastung auf Verbindungsstellen der Zentrierlaschen 7 mit der Tellerfeder 4 reduziert und die Zentrierlaschen 7 entlastet werden, so dass bei der Montage und auch im Betrieb der Klappenanordnung 1 ein Abbrechen der Zentrierlaschen 7 sowie ein Durchbrechen der Tellerfeder 4 vermieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0366530 A1 [0003]
US 9869238 B2 [0003]
US 9127590 B2 [0003]

Claims

Klappenanordnung (1) für einen Abgasturbolader mit einem einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt fluidisch miteinander verbindenden Wastegatekanal, der mit der Klappenanordnung (1) schließbar ist, - wobei die Klappenanordnung (1) ein Schließelement (2), eine Scheibe (3), eine Tellerfeder (4) und einen Spindelhebel (5) aufweist, - wobei das Schließelement (2) einen den Wastegatekanal schließenden Tellerabschnitt (2a) und einen von dem Tellerabschnitt (2a) senkrecht in einer Längsrichtung (6) abstehenden Halteabschnitt (2b) aufweist, - wobei an dem Halteabschnitt (2b) des Schließelements (2) der Spindelhebel (5) mit einem Tragabschnitt (5a) in der Längsrichtung (6) zwischen dem Tellerabschnitt (2a) und der Scheibe (3) verschiebbar angeordnet ist, - wobei die Tellerfeder (4) an dem Halteabschnitt (2b) angeordnet und zwischen der Scheibe (3) und dem Tragabschnitt (5a) des Spindelhebels (5) in Längsrichtung (6) verspannt ist, und - wobei die Tellerfeder (4) mehrere quer zur Längsrichtung (6) abstehende und in Längsrichtung (6) ausgerichtete Zentrierlaschen (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Zentrierlaschen (7) jeweils eine radial nach innen gerichtete Zentrierausformung (7a) mit einer radial nach innen gerichteten Kontaktstelle (7b) aufweisen, wobei die jeweilige Zentrierausformung (7a) mit der jeweiligen Kontaktstelle (7b) zum Zentrieren der Tellerfeder (4) zur Scheibe (3) an einer äußeren Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) mit einer radialen Zentriervorspannung (8) anliegt und bei der mit der Scheibe (3) axial verspannten Tellerfeder (4) mit einer gegenüber der Zentriervorspannung (8) reduzierten radialen Vorspannung oder ohne radiale Vorspannung an der Umlauffläche (3a) anliegt oder keinen Kontakt mit der Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) aufweist.
Klappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Kontaktstellen (7b), wenn sie nicht an der Umlauffläche (3a) anliegen, einen Innenradius (R_INN) der Tellerfeder (4) definieren, der kleiner als ein Außenradius (R_AUS) der Scheibe (3) ist.
Klappenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zentrierlasche (7) quer zur Längsrichtung (6) federnd ist, so dass die Zentrierlaschen (7) zum Zentrieren der Tellerfeder (4) zur Scheibe (3) an der äußeren Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) mit der radialen Zentriervorspannung (8) anliegen.
Klappenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Tellerfeder (4) eine radial außenliegende Auflagefläche (4a) und eine über einen Stufenabschnitt (4c) an die radial außenliegende Auflagefläche (4a) integral anschließende radial innenliegende Auflagefläche (4b) aufweist, die sich quer zur Längsrichtung (6) erstrecken und axial zueinander beabstandet sind, und - dass die jeweilige Zentrierlasche (7) sich von der radial außenliegenden Auflagefläche (4a) zu der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) hin in Längsrichtung (6) erstreckt.
Klappenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zentrierlasche (7) federnd an die radial außenliegende Auflagefläche (4a) der Tellerfeder (4) anschließt.
Klappenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innenliegende Auflagefläche (4b) an der Scheibe (3) und die radial außenliegende Auflagefläche (4a) an dem Tragabschnitt (5a) des Spindelhebels (5) anliegen.
Klappenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass die Scheibe (3) zum Zentrieren der Tellerfeder (4) zur Scheibe (3) an der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) und die jeweiligen Zentrierausformungen (7a) mit den jeweiligen Kontaktstellen (7b) an der äußeren Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) anliegen, und - dass die Scheibe (3) bei der mit der Scheibe (3) verspannten Tellerfeder (4) an der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) anliegt und von den Zentrierlaschen (7) umschlossen ist.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass ein axialer Abstand (S_ENT) der jeweiligen Kontaktstelle (7b) zu der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) zum Zentrieren der Tellerfeder (4) zur Scheibe (3) kleiner als eine Dicke (D_S) der Scheibe (3) ist, und - dass der axialer Abstand (S_ENT) der jeweiligen Kontaktstelle (7b) zu der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) zum Zentrieren der Tellerfeder (4) zur Scheibe (3) kleiner als ein axialer Abstand (S_VER) der jeweiligen Kontaktstelle (7b) zu der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) bei der mit der Scheibe (3) verspannten Tellerfeder (4) ist.
Verfahren (9) zur Montage der nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestalteten Klappenanordnung (1), umfassend: - Zentrieren der Tellerfeder (4) an der Scheibe (3), wobei die Scheibe (3) an der radial innenliegenden Auflagefläche (4b) der Tellerfeder (4) und die an den jeweiligen Zentrierlaschen (7) ausgeformten Zentrierausformungen (7a) der Tellerfeder (4) mit den jeweiligen Kontaktstellen (7b) an der äußeren Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) angeordnet werden; - Anordnen der Scheibe (3) und der Tellerfeder (4) an dem Halteabschnitt (2b) des Schließelements(2), wobei der Spindelhebel (5) mit dem Tragabschnitt (5a) an dem Halteabschnitt (2b) des Schließelements (2) und die Tellerfeder (4) mit der radial außenliegenden Auflagefläche (4a) an dem Tragabschnitt (5a) angeordnet werden; - Vorspannen der Tellerfeder (4) mit der Scheibe (3), wobei die radial innenliegende Auflagefläche (4b) mit der anliegenden Scheibe (3) in Längsrichtung (6) zu der radial außenliegenden Auflagefläche (4a) bewegt wird, so dass die Kontaktstellen (7b) der Zentrierausformungen (7a) an der Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) entgegengesetzt abgleiten und/oder radial von der Umlauffläche (3a) der Scheibe (3) wegbewegt werden; und - Festlegen der mit der Scheibe (3) verspannten Tellerfeder (4) an dem Halteabschnitt (2b) des Schließelements (2), wobei die Scheibe (3) an dem Halteabschnitt (2b) in Längsrichtung (6) festgelegt wird.
Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, - wobei der Abgasturbolader einen Wastegatekanal aufweist, der einen Abgaseintritt und einen Abgasaustritt fluidisch miteinander verbindet, - wobei der Abgasturbolader eine Klappenanordnung (1) aufweist, die den Wastegatekanal schließt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet ist.