DE102020124466A1

DE102020124466A1 - Wastegate-anordnung

Info

Publication number: DE102020124466A1
Application number: DE102020124466.5A
Authority: DE
Inventors: Dominic William DePaoli; Aaron Date; Michael Daniel COLA; Georg Scholz; Marc WERNER; Christian Cossmann; Jakob Penth; Christoph Mueller; Ravi Patil
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2021-03-25
Also published as: US11313271B2; US20210087968A1; CN214036915U

Abstract

Eine Wastegate-Anordnung zur Steuerung des Abgasstroms umfasst ein Ventilelement mit einem Ventilkörper und einem Ventilschaft. Die Wastegate-Anordnung umfasst ferner eine Spindel. Die Wastegate-Anordnung umfasst ferner eine Unterlegscheibe, die mit dem Ventilschaft gekoppelt und von der Spindel beabstandet ist, um die Spindel an dem Ventilschaft zu sichern. Eine Vielzahl von Tellerfedern ist zwischen der Spindel und der Unterlegscheibe angeordnet. Die Vielzahl von Tellerfedern umfasst mindestens eine erste Tellerfeder und eine zweite Tellerfeder, wobei die erste Tellerfeder auf dem Spindelkopf gehalten wird und die zweite Tellerfeder im Wesentlichen identisch zu der ersten Tellerfeder ausgerichtet und direkt auf der ersten Tellerfeder angeordnet ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und alle Vorteile der am 20. September 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/903,169 , deren Offenbarung hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die folgende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Wastegate-Anordnung für einen Turbolader.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Wastegate-Anordnungen sind hohen Temperaturen und korrosiven Abgasen ausgesetzt. Die hohen Temperaturen, die korrosiven Abgase und längere Nutzung können bestimmte Komponenten der Wastegate-Anordnung zersetzen und dadurch die Lebensdauer der Wastegate-Anordnung verkürzen. Diese Zersetzung kann besonders akut sein, wenn die Wastegate-Anordnung ein Vorspannelement (z. B. eine Feder) umfasst. Daher besteht weiterhin die Möglichkeit, eine Wastegate-Anordnung zu entwickeln, die ein Vorspannelement umfasst, das eine verbesserte Haltbarkeit und Lebensdauer aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG UND VORTEILE
Eine Wastegate-Anordnung zur Steuerung des Abgasstroms von einem Verbrennungsmotor und durch einen Wastegate-Kanal eines Turboladers wird hier offenbart. Das Wastegate umfasst ein Ventilelement mit einem Ventilkörper und einem Ventilschaft, der sich entlang einer Achse und von dem Ventilkörper weg erstreckt. Das Ventilelement ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar, um den Abgasstrom durch den Wastegate-Kanal des Turboladers zu steuern. Die Wastegate-Anordnung umfasst ferner eine Spindel mit einem Kopf, der eine Öffnung zur Aufnahme des Ventilschaftes und zum Bewegen des Ventilelements zwischen der ersten und der zweiten Position definiert. Die Wastegate-Anordnung umfasst ferner eine Unterlegscheibe, die mit dem Ventilschaft gekoppelt und von der Spindel entlang der Achse so beabstandet ist, dass die Spindel zwischen dem Ventilkörper und der Unterlegscheibe angeordnet ist, um die Spindel an dem Ventilschaft zu sichern. Eine Vielzahl von Tellerfedern ist zwischen der Spindel und der Unterlegscheibe angeordnet. Die Vielzahl von Tellerfedern umfasst mindestens eine erste Tellerfeder und eine zweite Tellerfeder, wobei die erste Tellerfeder auf dem Spindelkopf gehalten wird und die zweite Tellerfeder im Wesentlichen identisch zu der ersten Tellerfeder ausgerichtet und direkt auf der ersten Tellerfeder angeordnet ist. Das Umfassen mindestens der ersten und zweiten Tellerfeder in dieser Ausrichtung erhöht die Lebensdauer der Vielzahl von Tellerfedern im Vergleich zu einer proportional bemessenen einzelnen Tellerfeder.
Figurenliste
Die Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden schnell geschätzt werden, da sie durch die Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.

1 ist eine Seitenansicht einer Wastegate-Anordnung.
2 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Ausführungsform der Wastegate-Anordnung mit einem Spindelkopf, einer Unterlegscheibe, zwei Tellerfedern und einem im Querschnitt dargestellten Ventilelement.
2A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 2.
3 ist eine Explosionsansicht der in 2 gezeigten Ausführungsform der W astegate- Anordnung.
4 ist eine Teilquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Wastegate-Anordnung mit einem Spindelkopf, einer Unterlegscheibe, zwei Tellerfedern und einem im Querschnitt dargestellten Ventilelement.
4A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 4.
5 ist eine Explosionsansicht der in 4 gezeigten Ausführungsform der Wastegate-Anordnung.
6 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine Tellerfeder.
7 ist eine perspektivische Untersicht auf die Tellerfeder.
8 ist eine Querschnittsansicht der Tellerfeder.
9 ist ein Diagramm, das die Relaxationsdaten einer einzelnen Tellerfeder und einer Doppeltellerfeder darstellt.
10 ist ein Diagramm, das Kraft-Weg-Daten für eine Wastegate-Anordnung mit einer einzelnen Tellerfeder und eine Wastegate-Anordnung mit einer Doppeltellerfeder darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bei der Abgasturboaufladung wird ein Teil des Abgasstroms, der normalerweise an die Umwelt abgegeben werden würde, zum Antrieb einer Turbine verwendet. Die Turbine umfasst ein Turbinenrad, das auf einer Welle montiert ist und durch den Abgasstrom drehbar angetrieben wird. Der Turbolader gibt einen Teil dieser normalerweise verschwendeten Abgasenergie zurück in den Motor, was zur Effizienz des Motors beiträgt und Kraftstoff spart. Ein Kompressor, der von der Turbine angetrieben wird, saugt gefilterte Umgebungsluft an, verdichtet sie und führt die verdichtete Luft dann dem Motor zu. Der Kompressor umfasst ein Kompressorrad, das auf der gleichen Welle montiert ist, sodass die Drehung des Turbinenrads die Drehung des Kompressorrads bewirkt.
Diese Offenbarung konzentriert sich auf eine Wastegate-Anordnung 10 zur selektiven Umleitung eines Teils des Abgases. Durch selektives Zulassen davon, dass das Abgas das Turbinenrad umgeht, verringert die Wastegate-Anordnung 10 selektiv die Leistung (oder den Ladedruck) des Turboladers. Auf diese Weise reguliert die Wastegate-Anordnung 10 den Abgasstrom und stellt sicher, dass das Turbinenrad mit der gewünschten Geschwindigkeit gedreht wird. Anders ausgedrückt reguliert die Wastegate-Anordnung 10 den Abgasstrom, um zu verhindern, dass sich das Turbinenrad mit einer ungewünschten Geschwindigkeit dreht.
Ein Turbolader mit der Wastegate-Anordnung 10 verfügt häufig über ein Stellglied (z. B. ein mechanisches Stellglied) zur Steuerung der Wastegate-Anordnung 10. Anders ausgedrückt bewegt das Stellglied die Wastegate-Anordnung 10 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. Die erste Position ist die geschlossene Position, in der das gesamte Abgasvolumen zu dem Turbolader durchgelassen wird. Die zweite Position ist eine offene Position, die es dem gesamten Abgasvolumen ermöglichen kann, den Turbolader zu umgehen. Natürlich kann das Stellglied auch die Wastegate-Anordnung 10 in eine Position zwischen der ersten und zweiten Position bringen, um einen Teil des Abgasvolumens (z. B. 30 Volumen-%) umzuleiten.
Wie in den 1 bis 5 dargestellt, umfasst die Wastegate-Anordnung 10 ein Ventilelement 12 mit einem Ventilkörper 14. Das Ventilelement 12 umfasst auch einen Ventilschaft 16, der sich von dem Ventilkörper 14 weg erstreckt. Wie in den 3 und 5 am besten dargestellt ist, erstreckt sich der Ventilschaft 16 entlang einer Achse (AX). Wenn sich die Wastegate-Anordnung 10 in der ersten Position befindet, verhindert das Ventilelement 12, dass Abgas den Turbolader umgeht. Befindet sich dagegen die Wastegate-Anordnung 10 in der zweiten Position, ist das Ventilelement 12 so positioniert, dass zumindest ein Teil des Abgases den Turbolader umgehen kann.
Wie weiter in den 1 bis 5 dargestellt ist, umfasst die Wastegate-Anordnung 10 auch eine Spindel 18, die allgemein auch als ein Hebel bezeichnet wird. Die Spindel 18 ist üblicherweise mit dem Stellglied gekoppelt, um die Wastegate-Anordnung 10 zwischen der ersten und zweiten Position zu bewegen. Wie in 4 am besten dargestellt ist, umfasst die Spindel 18 einen Kopf 20, der eine Öffnung 22 zur Aufnahme des Ventilschaftes 16 definiert. Da die Spindel 18 den Ventilschaft 16 aufnimmt, wird, wenn das Stellglied auf die Spindel 18 einwirkt, das Ventilelement 12 durch seine Verbindung mit der Spindel 18 bewegt. Wie in den 2 bis 5 dargestellt, stößt die Spindel 18 üblicherweise an einer oberen Fläche 24 des Ventilkörpers 14 an das Ventilelement 12 an. Obwohl nicht erforderlich, kann die Spindel, wie in den 2 bis 5 gezeigt, eine ebene Fläche 25 umfassen, die der Unterlegscheibe 26 zugewandt ist. Die ebene Fläche 25 des Spindelkopfes 20 verläuft im Allgemeinen senkrecht zu der Achse (AX).
Wie in 2 dargestellt, ist die Unterlegscheibe 26 mit dem Ventilschaft 16 gekoppelt und von der Spindel 18 entlang der Achse (AX, 3) so beabstandet, dass der Spindelkopf 20 zwischen dem Ventilkörper 14 und der Unterlegscheibe 26 angeordnet ist, um die Spindel 18 an dem Ventilschaft 16 zu sichern. Üblicherweise wird die Unterlegscheibe 26 an den Ventilschaft 16 geschweißt. Selbstverständlich kann die Unterlegscheibe 26 durch jedes geeignete Mittel, wie z. B. Pressfügung oder mechanische Verriegelung, an dem Ventilschaft 16 befestigt werden. Es ist zu beachten, dass die Unterlegscheibe 26 die Spindel 18 mit dem Ventilschaft 16 verbindet, da die Kupplung der Unterlegscheibe 26 mit dem Ventilschaft 16 den Spindelkopf 20 praktisch zwischen dem Ventilkörper 14 und der Unterlegscheibe 26 einklemmt. Anders ausgedrückt hält die Unterlegscheibe 26, da die Unterlegscheibe 26 an dem Ventilschaft 16 befestigt ist und den Spindelkopf 20 zwischen sich selbst 26 und dem Ventilelement 12 einklemmt, die Spindel 18 effektiv an dem Ventilschaft 16, obwohl die Spindel 18 selbst möglicherweise nicht direkt oder absolut durch eine Schweißnaht oder eine andere Form der mechanischen Befestigung an dem Ventilschaft 16 befestigt ist.
Wie in den 2 bis 5 dargestellt, umfasst die Wastegate-Anordnung 10 außerdem eine Vielzahl von Tellerfedern 28, die zwischen dem Spindelkopf 20 und der Unterlegscheibe 26 angeordnet sind. Die Vielzahl von Tellerfedern 28 verringert oder eliminiert üblicherweise Vibrationen/Klappern oder daraus resultierende Geräusche, die sonst auftreten würden, wenn der Spindelkopf 20 zwischen dem Ventilelement 12 und der Unterlegscheibe 26 vibrieren und/oder sich bewegen würde.
Die Vielzahl von Tellerfedern 28 umfasst mindestens eine erste und eine zweite Tellerfeder 28a, 28b. Die erste Tellerfeder 28a wird durch den Spindelkopf 20 gestützt. Die zweite Tellerfeder 28b wird nicht auf dem Spindelkopf 20 gestützt. Stattdessen ist die zweite Tellerfeder 28b im Wesentlichen identisch zu der ersten Tellerfeder 28a ausgerichtet und direkt auf der ersten Tellerfeder 28a angeordnet und von dieser abgestützt. Im Rahmen dieser Offenbarung bedeutet im Wesentlichen identisch, dass die erste und die zweite Tellerfeder 28a, 28b eine Vorspannkraft in der gleichen Richtung ausüben und in der gleichen Ausrichtung angeordnet sind. Üblicherweise sind die erste Tellerfeder 28a und die zweite Tellerfeder 28b identisch (d. h. es handelt sich um den gleichen Tellerfedertyp). Anders ausgedrückt führt, da die erste und die zweite Tellerfeder 28a, 28b üblicherweise identisch sind, die Anordnung der zweiten Tellerfeder 28b auf der ersten Tellerfeder 28a zu einer gestapelten Konfiguration, die auch als Parallelkonfiguration bezeichnet werden kann.
Üblicherweise sind die einzelnen Tellerfedern der Vielzahl von Tellerfedern 28 nicht physisch aneinander gesichert (z. B. durch eine Schweißnaht oder eine andere mechanische Verbindung). Geeignete Tellerfedern sind in U.S. 9,127,590 offenbart, das hiermit durch Verweis in seiner Gesamtheit einbezogen wird. Es ist auch zu beachten, dass, obwohl zwei Tellerfedern in den 2 bis 5 dargestellt sind, die Vielzahl von Tellerfedern 28 mehr als zwei Tellerfedern umfassen kann. Beispielsweise kann die Vielzahl von Tellerfedern 28 drei, vier, fünf, sechs oder sogar sieben Tellerfedern umfassen. In Ausführungsformen mit zwei Tellerfedern kann die Vielzahl von Tellerfedern 28 auch als Doppeltellerfedern bezeichnet werden. In Ausführungsformen mit der Vielzahl von Tellerfedern 28, die mehr als zwei Tellerfedern umfasst, ist jede zusätzliche Tellerfeder im Wesentlichen identisch zu der ersten Tellerfeder 28a ausgerichtet und direkt auf einer benachbarten Tellerfeder angeordnet. Wenn beispielsweise die Vielzahl von Tellerfedern 28 die erste und zweite Tellerfeder 28a, 28b und ferner eine dritte Tellerfeder umfasst, ist die erste Tellerfeder 28a auf der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20 und um den Ventilschaft 16 herum angeordnet, die zweite Tellerfeder 28b ist im Wesentlichen identisch ausgerichtet und auf der ersten Tellerfeder 28a angeordnet und die dritte Tellerfeder ist im Wesentlichen identisch zu der ersten und zweiten Tellerfeder 28a, 28b ausgerichtet und direkt auf der zweiten Tellerfeder 28b angeordnet.
Die Einbeziehung der Vielzahl von Tellerfedern 28 ist vorteilhaft, da die erste Tellerfeder 28a durch die zweite Tellerfeder 28b thermisch geschützt und vor Abgasen abgeschirmt ist. Ähnlich wird, wenn mehr als zwei Tellerfedern einbezogen werden, die zweite Tellerfeder 28b durch die dritte Tellerfeder thermisch geschützt und vor Abgasen abgeschirmt. Dieser thermische Schutz und diese Abschirmung führt im Vergleich zur Einbeziehung einer einzelnen Tellerfeder vorteilhafterweise zu einer verringerten Federrelaxation und einer verlängerten Lebensdauer, selbst wenn die einzelne Tellerfeder ähnlich groß ist wie die Vielzahl von Tellerfedern 28. Insbesondere die Oxidation der ersten Tellerfeder 28a wird durch diese Abschirmung im Vergleich zu einer einzelnen Tellerfeder vergleichbarer Dicke verbessert. Darüber hinaus hat die Vielzahl von Tellerfedern 28 in dieser Ausrichtung einen Gesamtfederkoeffizienten, der doppelt so hoch ist wie der einer einzelnen Tellerfeder. Bei einem gegebenen Weg beträgt das Prinzip der maximalen Spannung in jeder Feder die Hälfte des Normalwertes für diese Konfiguration. Dementsprechend zeigt die Relaxationsleistung eine Verbesserung von über 50 %. Zusätzlich wird der Verschleiß in jedem Kontaktbereich auf ein Minimum reduziert, da die Vielzahl von Federn ein Maximum an Reibungsarbeit in jeder Schicht erzeugt. Die Stabilität der Wastegate-Anordnung 10 in Bezug auf die Durchbiegung ist besser im Vergleich zu konventionellen Systemen ohne die Vielzahl von Tellerfedern 28. Testdaten, die die verbesserte Leistung der Wastegate-Anordnung 10 einschließlich der Vielzahl von Tellerfedern 28 belegen, sind in Anhang A bereitgestellt.
Zurückverweisend auf den Ventilschaft 16 kann der Ventilschaft 16 verschiedene Konfigurationen aufweisen. Der Ventilschaft 16 hat üblicherweise eine kreisförmige Querschnittsform. Der Durchmesser des Ventilschaftes 16 kann vorteilhafterweise variieren, um die Anordnung der Wastegate-Anordnung 10 zu erleichtern. Beispielsweise kann der Ventilschaft 16, wie in 2 dargestellt, einen ersten Durchmesser (D1) um die Unterlegscheibe 26 und einen zweiten Durchmesser (D2) um den Spindelkopf 20 haben, wobei der zweite Durchmesser (D2) relativ größer als der erste Durchmesser (D1) ist. Diese Konfiguration hilft bei der Anordnung und Positionierung des Spindelkopfes 20, der Vielzahl von Tellerfedern 28 und der Unterlegscheibe 26 um den Ventilschaft 16. Wenn beispielsweise die Öffnung 22 des Spindelkopfes 20 anfänglich um den Ventilschaft 16 herum angeordnet ist, ist der Durchmesser des Ventilschaftes 16 der erste Durchmesser (D1) (d. h. der kleinere der Durchmesser), wodurch es leicht möglich ist, die Öffnung 22 um den Ventilschaft 16 herum anzuordnen.
Zurückverweisend auf die Vielzahl von Tellerfedern 28 umfasst jede Tellerfeder der Vielzahl von Tellerfedern 28 in bestimmten Ausführungsformen, wie sie in den 6 bis 8 am besten dargestellt sind, mindestens drei verschiedene Regionen, ein erstes Plateau 48, ein zweites Plateau 50 und eine Steigleitung 52.
Das erste Plateau 48 ist im Allgemeinen kreisförmig und weist üblicherweise eine konstante Dicke auf. Anders ausgedrückt ist das erste Plateau 48 üblicherweise scheibenförmig. Das erste Plateau 48 umfasst eine erste Plateauoberfläche 54 und eine erste Plateaubodenfläche 56. Die erste Plateauoberfläche 54 ist der Unterlegscheibe 26 zugewandt. Die erste Plateaubodenfläche 56 liegt der ersten Plateauoberfläche 54 gegenüber. Anders ausgedrückt ist die erste Plateauoberfläche 54 von der ersten Plateaubodenfläche 56 um die Dicke des ersten Plateaus 48 beabstandet. Die erste Plateaubodenfläche 56 ist dem Spindelkopf 20 zugewandt. Die erste Plateauober- und Plateaubodenfläche 54, 56 können sich parallel zueinander erstrecken oder als konkave oder konvexe Strukturen ausgebildet sein. Obwohl nicht erforderlich, können sich das erste Plateau 48 und das zweite Plateau 50 in Ebenen erstrecken, die parallel zueinander verlaufen.
Ähnlich wie das erste Plateau 48, ist das zweite Plateau 50 im Allgemeinen kreisförmig und weist üblicherweise eine konstante Dicke auf. Anders ausgedrückt ist das zweite Plateau 50 üblicherweise scheibenförmig. Falls gewünscht, kann jedoch die Dicke entweder des ersten oder des zweiten Plateaus 48, 50 variieren. Das zweite Plateau 50 umfasst eine zweite Plateauoberfläche 58 und eine zweite Plateaubodenfläche 60, wobei die zweite Plateauoberfläche 58 der Unterlegscheibe 26 zugewandt ist und die zweite Plateaubodenfläche 60 der zweiten Plateauoberfläche 58 gegenüberliegt und dem Spindelkopf 20 zugewandt ist.
Die Steigleitung 52 erstreckt sich von dem ersten Plateau 48 zu dem zweiten Plateau 50. Anders ausgedrückt verbindet die Steigleitung 52 das erste und zweite Plateau 48, 50. Üblicherweise nimmt die Höhe der Tellerfeder zu, wenn sich die Steigleitung 52 von dem ersten Plateau 48 zu dem zweiten Plateau 50 erstreckt. Anders ausgedrückt ist, wie in 8 am besten dargestellt ist, die Höhe (HSP) der Tellerfeder an dem zweiten Plateau 50 größer als die Höhe (HFP) der Tellerfeder an dem ersten Plateau 48. Die Dicke der Steigleitung 52 kann konstant sein oder variieren. Die Höhe der Tellerfeder kann linear zunehmen, wenn sich die Steigleitung 52 von dem ersten Plateau 48 zu dem zweiten Plateau 50 erstreckt. Wenn die Steigleitung 52 eine konkave oder konvexe Geometrie aufweist, kann die Höhe der Tellerfeder alternativ nichtlinear zunehmen, wenn sich die Steigleitung 52 von dem ersten Plateau 48 zu dem zweiten Plateau 50 erstreckt. Die Höhe der Tellerfeder kann ebenfalls nichtlinear zunehmen, wenn sich die Steigleitung in einer abgestuften Konfiguration, einer sinusförmigen Konfiguration oder einer anderen Geometrie erstreckt. Üblicherweise ist die Höhe des zweiten Plateaus 50 auch die Höhe der Tellerfeder selbst.
Ähnlich wie das erste und zweite Plateau 48, 50 hat die Steigleitung 52 eine obere Steigleitungsfläche 62, die sich von der ersten Plateauoberfläche 54 zu der zweiten Plateauoberfläche 58 erstreckt, und eine untere Steigleitungsfläche 64, die sich von der ersten Plateaubodenfläche 56 zu der zweiten Plateaubodenfläche 60 erstreckt.
In bestimmten Ausführungsformen berührt die zweite Plateauoberfläche 58 der zweiten Tellerfeder 28b die Unterlegscheibe 26, aber die erste Plateauoberfläche 54 der zweiten Tellerfeder 28b berührt die Unterlegscheibe 26 nicht, da die Höhe (HSP) der zweiten Tellerfeder 28b an dem zweiten Plateau 50 größer ist als die Höhe (HFP) der zweiten Tellerfeder 28b an dem ersten Plateau 48. In ähnlicher Weise berührt die erste Plateaubodenfläche 56 der ersten Tellerfeder 28a den Spindelkopf 20, aber die zweite Plateaubodenfläche 60 der ersten Tellerfeder 28a berührt den Spindelkopf 20 nicht. Anders ausgedrückt ist die zweite Plateaubodenfläche 60 der ersten Tellerfeder von dem Spindelkopf 20 beabstandet.
Wie in den 2 bis 5 dargestellt, ist jede Tellerfeder der Vielzahl von Tellerfedern 28 im Wesentlichen identisch zueinander ausgerichtet. Darüber hinaus ist, wenn die zweite Tellerfeder 28b auf der ersten Tellerfeder 28a angeordnet ist, mindestens ein Teil der ersten Plateauoberfläche 54 der ersten Tellerfeder 28a in Kontakt mit der ersten Plateaubodenfläche 56 der zweiten Tellerfeder 28b. Außerdem ist mindestens ein Teil der oberen Steigleitungsfläche 62 der ersten Tellerfeder 28a in Kontakt mit der unteren Steigleitungsfläche 64 der zweiten Tellerfeder 28b. In ähnlicher Weise ist mindestens ein Teil der zweiten Plateauoberfläche 58 der ersten Tellerfeder 28a in Kontakt mit der zweiten Plateaubodenfläche 60 der zweiten Tellerfeder 28b. Es ist zu beachten, dass, wenn eine dritte Tellerfeder in der Vielzahl von Tellerfedern 28 enthalten ist, derselbe oben für die erste und zweite Tellerfeder 28a, 28b beschriebene Kontakt auch zwischen der zweiten Tellerfeder 28b und der dritten Tellerfeder vorhanden ist. Diese Beziehung entsteht, weil jede Tellerfeder, die in der Vielzahl von Tellerfedern 28 enthalten ist, im Wesentlichen identisch zueinander ausgerichtet ist.
In bestimmten Ausführungsformen sind mindestens 80 % des Oberflächenbereichs der ersten Plateauoberfläche 54 der ersten Tellerfeder 28a in Kontakt mit der ersten Plateaubodenfläche 56 der zweiten Tellerfeder 28b. Darüber hinaus sind mindestens 80 % des Oberflächenbereichs der oberen Steigleitungsfläche 62 der ersten Tellerfeder 28a in Kontakt mit der unteren Steigleitungsfläche 64 der zweiten Tellerfeder 28b. Schließlich sind mindestens 80 % des Oberflächenbereichs der zweiten Plateauoberfläche 58 der ersten Tellerfeder 28a in Kontakt mit der zweiten Plateaubodenfläche 60 der zweiten Tellerfeder 28b. In bestimmten Ausführungsformen übersteigen die oben beschriebenen Kontaktprozentsätze für jede der drei Kontaktregionen 85, 90, 95, 96, 97 oder sogar 98 %. In einer Ausführungsform beträgt der oben beschriebene Kontaktprozentsatz für jede der drei Kontaktregionen 100 %.
Zurückverweisend auf die Unterlegscheibe 26 definiert die Unterlegscheibe 26 eine untere Unterlegscheibenfläche 32, die dem Spindelkopf 20 zugewandt ist. Die Bodenfläche 32 der Unterlegscheibe 26 kann mindestens zwei Regionen umfassen. Die erste Region grenzt an den Ventilschaft 16 und wird im Allgemeinen als ebene Region 34 bezeichnet (siehe 2A und 4A). Die ebene Region 34 ist üblicherweise im Wesentlichen parallel zu der gegenüberliegenden Fläche (d. h. der ebenen Fläche 25) des Spindelkopfes 20. Die ebene Region 34 ist außerdem üblicherweise im Wesentlichen senkrecht zu der Achse (AX). Im Rahmen dieser Offenbarung bedeuten die Begriffe „im Wesentlichen parallel“ und „im Wesentlichen senkrecht“ +/- 2° der echten parallelen Senkrechten. Beispielsweise kann die ebene Region 34 leicht parallel versetzt (+/- 2°) zu der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20 sein, wenn der Spindelkopf 20 in Bezug auf die Unterlegscheibe 26 leicht geneigt ist (z. B. bei Betätigung). In einer Ausführungsform ist, wenn der Ventilschaft 16 die Schafthaltefläche 30 umfasst, mindestens ein Teil der Vielzahl von Tellerfedern 28 zwischen der Schafthaltefläche 30 und der ebenen Region 34 angeordnet. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn die Unterlegscheibe 26 an den Ventilschaft 16 geschweißt ist, weil sie verhindert, dass der zwischen der Schafthaltefläche 30 und der ebenen Region 34 der Unterlegscheibe 26 angeordnete Teil der Vielzahl von Tellerfedern 28 die Vielzahl von Tellerfedern 28 übermäßig zusammendrückt, da der Abstand zwischen der Schafthaltefläche 30 und der ebenen Region 34 der Unterlegscheibe 26 durch das Schweißen der Unterlegscheibe 26 an den Ventilschaft 16 fixiert wird.
Wenn enthalten, ist die zweite Region der Bodenfläche 32 eine abgeschrägte Region 36, die an die ebene Region 34 angrenzt und von dem Ventilschaft 16 beabstandet ist. Die abgeschrägte Region 36 verläuft schräg relativ zu der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20 und schräg relativ zu der ebenen Region 34 der Bodenfläche 32 der Unterlegscheibe 26.
Insbesondere ist der Abstand zwischen der abgeschrägten Region 36 und der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20 größer als der Abstand zwischen der ebenen Region 34 der Unterlegscheibe 26 und der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20. Darüber hinaus nimmt der Abstand zwischen der abgeschrägten Region 36 und der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20 entlang der abgeschrägten Region 36 weiter zu, wenn sich die abgeschrägte Region 36 weiterhin schräg von und relativ zu der ebenen Region 34 erstreckt. Diese bestimmte Konfiguration der Bodenfläche 32 der Unterlegscheibe 26 führt dazu, dass die Vielzahl von Tellerfedern 28 zwischen zwei parallelen Flächen (d. h. der ebenen Region 34 der Unterlegscheibe 26 und der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20) zusammengedrückt wird. Anders ausgedrückt minimiert diese bestimmte Konfiguration der Bodenfläche 32 der Unterlegscheibe 26 den Kontakt zwischen der Vielzahl von Tellerfedern 28 mit der Unterlegscheibe 26 über die ebene Region 34 hinaus. Anders ausgedrückt isoliert diese bestimmte Konfiguration der Bodenfläche 32 der Unterlegscheibe 26 die Kompression der Vielzahl von Tellerfedern 28 auf den Bereich zwischen der Unterlegscheibe 26 und der ebenen Fläche 34. Die Steuerung des Kompressionspunktes der Vielzahl von Tellerfedern 28 ist vorteilhaft, weil dadurch ein übermäßiges Zusammendrücken der Vielzahl von Tellerfedern 28 und ein Zusammendrücken der Vielzahl von Tellerfedern 28 in Regionen der Vielzahl von Tellerfedern 28, die nicht speziell zum Zusammendrücken ausgelegt sind, vermieden werden. Beispielsweise kann der Ort der Kompression der Tellerfeder auf Regionen der Tellerfeder (z. B. das zweite Plateau 50) isoliert sein, die üblicherweise elastischer ist als die anderen Regionen (z. B. das erste Plateau 48) der Tellerfeder.
Weiter bezugnehmend auf die Vorteile der optionalen abgeschrägten Region 36, wie oben beschrieben, wird üblicherweise der Spindelkopf 20 zwischen dem Ventilelement 12 und der Unterlegscheibe 26 gesichert, wobei die Unterlegscheibe 26 mit dem Ventilschaft 16 gekoppelt (z. B. verschweißt) ist. In dieser Konfiguration wird der Spindelkopf 20 an dem Ventilschaft 16 gesichert, indem der Spindelkopf 20 zwischen dem Ventilkörper 14 und der Unterlegscheibe 26 angeordnet wird, wobei die Unterlegscheibe 26 üblicherweise nicht mit dem Ventilschaft 16 verschweißt ist. Wenn das Stellglied auf die Spindel 18 wirkt, um die Wastegate-Anordnung 10 zwischen der ersten und der zweiten Position zu bewegen, kann sich der Spindelkopf 20 daher relativ wenig im Verhältnis zu der Unterlegscheibe 26 neigen. Doch auch wenn sich der Spindelkopf 20 relativ zu der Unterlegscheibe 26 neigt, verhindert oder verringert die abgeschrägte Region 36 der Unterlegscheibe 26 immer noch den Kontakt zwischen der Vielzahl von Tellerfedern 28 und der Unterlegscheibe 26 über die ebene Region 34 hinaus.
Der Winkel (A) der abgeschrägten Region 36 ist nicht besonders begrenzt, vorausgesetzt, dass der Winkel ausreicht, um den Kontakt zwischen der Unterlegscheibe 26 und der Vielzahl von Tellerfedern 28 über die ebene Region 34 hinaus zu minimieren, kann der Winkel 1 bis 15° betragen. Alternativ kann der Winkel (A) 1 bis 12, 1 bis 9, 1 bis 6, 3 bis 15, 6 bis 15, 9 bis 15, 3 bis 12 oder etwa 6 bis 9 ° betragen. Die abgeschrägte Region 36 und der Winkel (A) sind am besten in 2A dargestellt. Es sollte auch beachtet werden, dass die abgeschrägte Region 36 der Unterlegscheibe 26 in den 1, 3 und 5 aufgrund der perspektivischen Ansicht der Unterlegscheibe 26 nicht zu sehen ist.
In bestimmten Ausführungsformen berührt, wenn die Vielzahl von Tellerfedern 28 nur die erste und zweite Tellerfeder 28a, 28b umfasst und jede Tellerfeder das erste Plateau 48, das zweite Plateau 50 und die Steigleitung 52 umfasst, die zweite Plateauoberfläche 58 der zweiten Tellerfeder 28b die ebene Region 34. Währenddessen berührt die zweite Plateauoberfläche 58 der ersten Tellerfeder 28a die ebene Region 24 nicht, sondern ist stattdessen in Kontakt mit der zweiten Plateaubodenfläche 60 der zweiten Tellerfeder 28b. Darüber hinaus wirkt die Kombination aus der abgeschrägten Region 36, die sich schräg relativ zu der ebenen Region 34 erstreckt, und der Steigleitung 52, die die Höhe der Tellerfeder verringert, wenn sich die Steigleitung 52 von dem zweiten Plateau 50 zu dem ersten Plateau 48 erstreckt, zusammen, um den Kontakt der Vielzahl von Tellerfedern 28 über die ebene Region 34 der unteren Unterlegscheibenfläche 32 hinaus zu begrenzen.
Zurückverweisend auf den Ventilschaft 16, wie in 2 dargestellt, kann der Ventilschaft 16 auch einen dritten Durchmesser (D3) umfassen, wobei der dritte Durchmesser (D3) größer als sowohl der erste als auch der zweite Durchmesser (D1, D2) ist. Wenn der Ventilschaft 16 den dritten Durchmesser (D3) umfasst, kann der Ventilschaft 16 auch eine Schafthaltefläche 30 definieren, die an die ebene Fläche 25 des Spindelkopfes 20 angrenzt. In dieser Konfiguration ist üblicherweise mindestens ein Teil der Vielzahl von Tellerfedern 28 zwischen der Schafthaltefläche 30 und der ebenen Region der Unterlegscheibe 26 angeordnet. Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn die Unterlegscheibe 26 an den Ventilschaft 16 geschweißt wird, da sie verhindert, dass der zwischen der Schafthaltefläche 30 und der ebenen Region der Unterlegscheibe 26 angeordnete Teil der Vielzahl von Tellerfedern 28 die Vielzahl von Tellerfedern 28 übermäßig zusammendrückt, da der Abstand zwischen der Schafthaltefläche 30 und der ebenen Region der Unterlegscheibe 26 durch das Schweißen der Unterlegscheibe 26 an den Ventilschaft 16 fixiert wird.
In bestimmten Ausführungsformen, wenn jede Tellerfeder in der Vielzahl von Tellerfedern 28 das erste Plateau 48, das zweite Plateau 50 und die Steigleitung 52 umfasst, kann mindestens ein Teil des zweiten Plateaus 50 jeder Tellerfeder zwischen der ebenen Region 34 der unteren Unterlegscheibenfläche 32 und der Schafthaltefläche 30 angeordnet sein.
In bestimmten Ausführungsformen, wie z. B. der in den 4 und 4A gezeigten Ausführungsform, kann der Spindelkopf 20 einen axialen Anschlag 38 umfassen, der sich von der ebenen Fläche 25 in Richtung der ebenen Region 34 der Unterlegscheibe 26 erstreckt. Üblicherweise befindet sich der axiale Anschlag 38 neben dem Innendurchmesser des Spindelkopfes 20 und neben dem Ventilschaft 16. In dieser Konfiguration ist ein Teil der Vielzahl von Tellerfedern 28 über dem axialen Anschlag 38 angeordnet. Das Ergebnis dieser Anordnung der Vielzahl von Tellerfedern 28 ist, dass, wenn die Vielzahl von Tellerfedern 28 zwischen dem Spindelkopf 20 und der Unterlegscheibe 26 zusammengedrückt wird, die Vielzahl von Tellerfedern 28 durch den axialen Anschlag 38 daran gehindert wird, übermäßig zusammengedrückt (z. B. zerdrückt oder abgeflacht) zu werden. Beispielsweise verhindert der axiale Anschlag 38, dass die Vielzahl von Tellerfedern 28 abgeflacht wird, und verhindert, dass die Vielzahl von Tellerfedern 28 „umkippt“ (d. h. sich in der Richtung umkehrt). Das Verhindern, dass die Vielzahl von Tellerfedern 28 zu stark zusammengedrückt wird, verlängert im Allgemeinen die Lebensdauer der Vielzahl von Tellerfedern 28, insbesondere wenn die Vielzahl von Tellerfedern 28 auch korrosiven Gasen und hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Die Höhe des axialen Anschlags 38 kann aufgrund der besonderen Geometrie der Vielzahl von Tellerfedern 28 gewählt werden. Beispielsweise kann durch Vergrößerung der relativen Ausdehnung des axialen Anschlags 38 eine relativ geringere Kompression der Vielzahl von Tellerfedern 28 erreicht werden. Darüber hinaus ist, wie in 2A am besten dargestellt, üblicherweise die obere Fläche 40 des axialen Anschlags 38 im Wesentlichen parallel zu der entsprechenden Bodenfläche 32, insbesondere der ebenen Region 34, der Unterlegscheibe 26. Es ist zu beachten, dass die Höhe des axialen Anschlags in den 4 und 4A zur besseren Veranschaulichung übertrieben dargestellt ist.
Die Wastegate-Anordnung 10 kann auch konfiguriert werden, um die Aussetzung der Vielzahl von Tellerfedern 28 an Abgase und hohe Temperaturen zu verringern. Wie in den 2A, 3, 4A und 5 am besten dargestellt, kann der Spindelkopf 20 auch eine erhabene Lippe 42 umfassen, die sich von der ebenen Fläche 25 im Allgemeinen parallel zu der Achse (AX) erstreckt, sodass der Spindelkopf 20 eine Senkkammer 46 definiert. Die Unterlegscheibe 26 kann auch so bemessen sein, dass ein Durchmesser der Unterlegscheibe 26 in die Senkkammer 46 passt, um die Vielzahl von Tellerfedern 28 vor Abgasen und hohen Temperaturen abzuschirmen. Genauer gesagt erstreckt sich die erhabene Lippe 42 zu einem distalen Ende 44 über die ebene Fläche 25 des Spindelkopfes 20, sodass eine Ebene (P) definiert werden kann, die sich von dem distalen Ende 44 und senkrecht zu der Achse (AX) erstreckt. Der Raum unterhalb der Ebene P und oberhalb der ebenen Fläche 25 des Spindelkopfes 20 definiert die Senkkammer 46. Die Dimensionierung der Unterlegscheibe 26 auf einen Durchmesser, der in die Senkkammer 46 passt, und die Fixierung der Unterlegscheibe 26, sodass die untere Unterlegscheibenfläche 32 unterhalb der Ebene (P) liegt, führt dazu, dass die erhabene Lippe 42 und die Unterlegscheibe 26 zusammenwirken, um die Aussetzung der Vielzahl von Tellerfedern 28 gegenüber Abgas zu verringern, wodurch die Vielzahl von Tellerfedern 28 geschützt und die Lebensdauer der Vielzahl von Tellerfedern 28 verlängert wird. Beispielsweise schirmt, wie in 1 am besten dargestellt, das Zusammenwirken der erhabenen Lippe 42 und der Unterlegscheibe 26 die Vielzahl von Tellerfedern 28 von einer Seitenansicht der Wastegate-Anordnung 10 ab (d. h. die Vielzahl von Tellerfedern 28 ist in 1 nicht zu sehen, da sie sich in der Senkkammer 46 befindet).
BEISPIELE
Relaxationstests wurden an einer Doppeltellerfeder (DCS) und einer einzelnen Tellerfeder (SCS) durchgeführt. Die Doppeltellerfedern umfassten eine erste Tellerfeder und eine zweite Tellerfeder, wobei die zweite Tellerfeder im Wesentlichen identisch zu der ersten Tellerfeder ausgerichtet und direkt auf der ersten Tellerfeder angeordnet war. Die Relaxationstests wurde unter Verwendung einer Line-Prüfmaschine von Zwick & Roel (Modell Z2.5) durchgeführt. Die Relaxationstestdaten sind in 9 bereitgestellt. Die Relaxationstests wurden sowohl an neuen Tellerfedern als auch an entspannten Tellerfedern durchgeführt. Die entspannten Tellerfedern wurden als entspannt betrachtet, da die Federn zuvor den gleichen Relaxationstest durchlaufen hatten. Die Ergebnisse zeigen, dass die neue Doppeltellerfeder die neue einzelne Tellerfeder übertraf. Gleichermaßen zeigen die Ergebnisse, dass die entspannte Doppeltellerfeder die entspannte einzelne Tellerfeder übertraf. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse, dass selbst die entspannte Doppeltellerfeder die neue einzelne Tellerfeder übertraf.
Die maximale Hauptprüfung wurde auch an einer einzelnen Tellerfeder mit einer Dicke von 0,2 mm und einer Doppeltellerfeder mit einer Gesamtdicke von 0,2 mm durchgeführt (jede Tellerfeder in der Doppeltellerfeder hatte eine Dicke von 0,1 mm). Die Höhe der einzelnen Tellerfeder betrug 0,8 mm und die Gesamthöhe der Doppeltellerfeder betrug 0,8 mm (jede Tellerfeder in der Doppeltellerfeder hatte eine Höhe von 0,4 mm). Die beiden Tellerfedern, die in der Doppeltellerfeder umfasst sind, waren identisch. Der maximale Hauptbetrag für die einzelne Tellerfeder betrug 278 und 359 MPa bei einer Vorspannung von 65 N. Im starken Kontrast dazu betrug der maximale Hauptbetrag für die Doppeltellerfeder 140 und 176 MPa bei einer Vorspannung von 65 N. Diese Daten weisen daraufhin, dass die Doppeltellerfeder weniger Druck benötigt, um die Zielvorspannkraft zu erreichen. Zusätzlich erreicht die Doppeltellerfeder ein viel niedrigeres Spannungsniveau im Vergleich zu der einzelnen Feder. Daher wird die Doppeltellerfeder in einer Wastegate-Anordnung einen relativ geringeren Grad an Relaxation und Verformung aufweisen im Vergleich zu einer einzelnen Tellerfeder in derselben Anordnung. Diese Ergebnisse sind bemerkenswert angesichts der Tatsache, dass die Dicke und Höhe der Doppeltellerfeder und der einzelnen Tellerfeder gleich waren. Anders ausgedrückt verdeutlicht dieser Test, dass es einen Vorteil für die Verwendung einer Doppeltellerfeder gegenüber einer größeren einzelnen Tellerfeder gibt.
Der Kraft-Weg wurde auch gemessen, um die Durchführbarkeit der Anordnung einer Wastegate-Anordnung mit einer Doppeltellerfeder und einer Wastegate-Anordnung mit einer einzelnen Tellerfeder zu vergleichen. Die Ergebnisse der Tests und ein entsprechendes annehmbares Leistungsfenster sind in 10 dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Doppeltellerfeder bei einer bestimmten Kraft einen geringeren Weg zurücklegt als die einzelne Tellerfeder. Dies macht die Doppeltellerfeder zu einer idealen Wahl für Wastegate-Anwendungen mit hohen Pulsationsindizes.
Diese Offenbarung wurde in veranschaulichender Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie eher beschreibender als einschränkender Natur sein soll. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung sind im Lichte der obigen Lehren möglich, und die oben beschriebene Wastegate-Anordnung kann auch anders als spezifisch beschrieben angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/903169 [0001]
US 9127590 [0014]

Claims

Wastegate-Anordnung zur Steuerung des Abgasstroms von einem Verbrennungsmotor und durch einen Wastegate-Kanal eines Turboladers, wobei die Wastegate-Anordnung Folgendes umfasst: ein Ventilelement mit einem Ventilkörper und einem Ventilschaft, der sich von dem Ventilkörper weg erstreckt, wobei sich der Ventilschaft entlang einer Achse erstreckt, und wobei das Ventilelement zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist, um den Abgasstrom durch den Wastegate-Kanal des Turboladers zu steuern; eine Spindel mit einem Kopf, der eine Öffnung zur Aufnahme des Ventilschafts definiert, um das Ventilelement zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen; eine Unterlegscheibe, die mit dem Ventilschaft gekoppelt und von der Spindel entlang der Achse so beabstandet ist, dass die Spindel zwischen dem Ventilkörper und der Unterlegscheibe angeordnet ist, um die Spindel an dem Ventilschaft zu sichern; und eine Vielzahl von Tellerfedern, die zwischen der Spindel und der Unterlegscheibe angeordnet sind; wobei die Vielzahl von Tellerfedern mindestens eine erste Tellerfeder und eine zweite Tellerfeder umfasst, wobei die erste Tellerfeder auf dem Spindelkopf gehalten wird und die zweite Tellerfeder im Wesentlichen identisch zu der ersten Tellerfeder ausgerichtet und direkt auf der ersten Tellerfeder angeordnet ist.
Wastegate-Anordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Tellerfeder identisch sind.
Wastegate-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl von Tellerfedern aus der ersten Tellerfeder und der zweiten Tellerfeder besteht.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede Tellerfeder in der Vielzahl von Tellerfedern Folgendes umfasst; ein erstes Plateau mit einer ersten Plateauoberfläche und einer ersten Plateaubodenfläche, wobei die erste Plateauoberfläche der Unterlegscheibe zugewandt ist und die erste Plateaubodenfläche der ersten Plateauoberfläche gegenüberliegt und dem Spindelkopf zugewandt ist, ein zweites Plateau, das von dem ersten Plateau beabstandet ist und eine zweite Plateauoberfläche und eine zweite Plateaubodenfläche aufweist, wobei die zweite Plateauoberfläche der Unterlegscheibe zugewandt ist und die zweite Plateaubodenfläche der zweiten Plateauoberfläche gegenüberliegt und dem Spindelkopf zugewandt ist, und eine Steigleitung, die sich von dem ersten Plateau zu dem zweiten Plateau erstreckt, wobei die Steigleitung eine obere Steigleitungsfläche, die sich von der ersten Plateauoberfläche zu der zweiten Plateauoberfläche erstreckt, und eine untere Steigleitungsfläche, die sich von der ersten Plateaubodenfläche zu der zweiten Plateaubodenfläche erstreckt, aufweist.
Wastegate-Anordnung nach Anspruch 4, wobei (i) mindestens ein Teil der ersten Plateauoberfläche der ersten Tellerfeder in Kontakt mit der ersten Plateaubodenfläche der zweiten Tellerfeder ist, (ii) mindestens ein Teil der oberen Steigleitungsfläche der ersten Tellerfeder in Kontakt mit der unteren Steigleitungsfläche der zweiten Tellerfeder ist; und (iii) mindestens ein Teil der zweiten Plateauoberfläche der ersten Tellerfeder in Kontakt mit der zweiten Plateaubodenfläche der zweiten Tellerfeder ist.
Wastegate-Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei mindestens 80 % des Oberflächenbereichs der ersten Plateauoberfläche der ersten Tellerfeder in Kontakt mit der ersten Plateaubodenfläche der zweiten Tellerfeder ist, (ii) mindestens 80 % des Oberflächenbereichs der oberen Steigleitungsfläche der ersten Tellerfeder in Kontakt mit der unteren Steigleitungsfläche der zweiten Tellerfeder ist; und (iii) mindestens 80 % des Oberflächenbereichs der zweiten Plateauoberfläche der ersten Tellerfeder in Kontakt mit der zweiten Plateaubodenfläche der zweiten Tellerfeder ist.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die erste Tellerfeder den Spindelkopf berührt, aber nicht die Unterlegscheibe berührt, und wobei die zweite Tellerfeder die Unterlegscheibe berührt, aber nicht den Spindelkopf berührt.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die erste Plateaubodenfläche der ersten Tellerfeder den Spindelkopf berührt und die zweite Plateauoberfläche der zweiten Tellerfeder die Unterlegscheibe berührt.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Höhe jeder Tellerfeder in der Vielzahl von Tellerfedern zunimmt, wenn sich die Steigleitung von dem ersten Plateau zu dem zweiten Plateau erstreckt, sodass die Höhe jeder Tellerfeder an dem zweiten Plateau größer ist als an dem ersten Plateau.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die zweite Plateauoberfläche der zweiten Tellerfeder die Unterlegscheibe berührt, aber die erste Plateauoberfläche der zweiten Tellerfeder die Unterlegscheibe nicht berührt, und wobei die erste Plateaubodenfläche der ersten Tellerfeder den Spindelkopf berührt, aber die zweite Plateaubodenfläche des zweiten Plateaus der ersten Tellerfeder den Spindelkopf nicht berührt.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Spindelkopf eine ebene Fläche umfasst, die der Unterlegscheibe zugewandt ist, und die Unterlegscheibe eine untere Unterlegscheibenfläche umfasst, die der ebenen Fläche des Spindelkopfes zugewandt ist, wobei die untere Unterlegscheibenfläche eine ebene Region und eine abgeschrägte Region umfasst, und wobei die ebene Region der Unterlegscheibe im Wesentlichen parallel zu der ebenen Fläche des Spindelkopfes ist und konfiguriert ist, um die Vielzahl von Tellerfedern zu berühren, und wobei sich die abgeschrägte Region relativ zu der ebenen Region in einem Winkel von 1 bis 15° schräg weg erstreckt, um den Kontakt zwischen der Unterlegscheibe und der Vielzahl von Tellerfedern über die ebene Region hinaus zu minimieren, und wobei die Spindel einen axialen Anschlag umfasst, der sich von dem Spindelkopf in Richtung der Unterlegscheibe erstreckt, wobei der axiale Anschlag konfiguriert ist, um eine Überkompression der Vielzahl von Tellerfedern zu verhindern, wenn die Vielzahl von Tellerfedern zwischen der Unterlegscheibe und der Spindel zusammengedrückt wird.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Ventilschaft mindestens einen ersten Durchmesser (D1) und einen zweiten Durchmesser (D2) umfasst, wobei der erste Durchmesser (D1) kleiner als der zweite Durchmesser (D2) ist, um den Spindelkopf und die Unterlegscheibe auf den Ventilschaft auszurichten.
Wastegate-Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Ventilschaft ferner einen dritten Durchmesser (D3) neben der Unterlegscheibe umfasst und eine Schafthaltefläche neben der ebenen Fläche des Spindelkopfes definiert, wobei mindestens ein Teil des zweiten Plateaus jeder Tellerfeder in der Vielzahl von Tellerfedern zwischen der Schafthaltefläche und der ebenen Region der Unterlegscheibe angeordnet ist.
Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Spindelkopf eine erhabene Lippe umfasst, die sich von der ebenen Fläche der Spindel zu einem distalen Ende erstreckt; wobei die untere Unterlegscheibenfläche vollständig zwischen einer Ebene angeordnet ist, die sich von dem distalen Ende der erhabenen Lippe und senkrecht zu dem Ventilschaft erstreckt, und die ebene Fläche des Spindelkopfes die Vielzahl von Tellerfedern vor Abgasen abschirmt; und wobei die Vielzahl von Tellerfedern zwischen der erhabenen Lippe des Spindelkopfes und dem Ventilschaft angeordnet ist.
Turbolader, der die Wastegate-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.