DE112019001800T5

DE112019001800T5 - Ventilbaugruppe für eine Ladeeinrichtung

Info

Publication number: DE112019001800T5
Application number: DE112019001800.0T
Authority: DE
Inventors: Jakob Penth; Christoph Mueller; Christian Cossmann; Alexander Umlauff; Werner ROTT; Florian Rapp; Georg Scholz; Patrick Weber
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2020-12-17
Also published as: US20210239036A1; WO2019226475A1; CN110513186A; CN209115194U; US11286844B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe (10) für eine Ladeeinrichtung, insbesondere für ein Wastegate eines Abgasturboladers, umfassend eine Spindel (100), einen Hebelarm (110), der an die Spindel (100) gekoppelt ist, und eine Ventileinheit (200). Der Hebelarm (110) hat ein Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, und die Ventileinheit (200) hat eine Aufnahmeregion (212) mit mindestens einer ersten konischen Aufnahmefläche (214), in der das Verbindungselement (112) angeordnet ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der deutschen Patentanmeldung Nr. 102018207989.7, eingereicht am 22. Mai 2018, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe für eine Ladeeinrichtung, eine Turbine mit einer entsprechenden Ventilbaugruppe und auch eine Ladeeinrichtung.
Hintergrundinformationen
Immer mehr Fahrzeuge der jüngeren Generation sind mit Ladeeinrichtungen ausgestattet. Zum Erreichen der Zielforderungen und der gesetzlichen Anforderungen für die Fahrzeuge ist es unerlässlich, die Entwicklung im kompletten Antriebsstrang zu fördern und ebenfalls die individuellen Komponenten sowie das System als Ganzes in Bezug auf ihre Zuverlässigkeit und Effizienz zu optimieren.
Einstufige und mehrstufige, vor allem zweistufige, Aufladungssysteme werden im Bereich der Systemkomponenten für den Motor und Turbolader verwendet. Ventilbaugruppen werden sowohl in einstufigen als auch in mehrstufigen Ladeeinrichtungen verwendet, zum Beispiel um Fluide (Abgase oder Frischluft) durch einen Bypasskanal zu leiten oder um denselben abzudichten. In einstufigen Ladesystemen werden Ventilbaugruppen zum Beispiel als Wastegate-Ventile verwendet, um in der Lage zu sein, den Betriebsbereich der Ladeeinrichtung an die sich ändernden Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors anzupassen. In gewissen Betriebszuständen kann es somit notwendig sein, die Antriebsenergie, die auf den Verdichter wirkt, zu reduzieren und/oder zu steuern.
Eine zweistufige Ladeeinrichtung umfasst zum Beispiel zwei Abgasturbolader (exhaust gas turbocharger, EGT) (einen größeren Niederdruck-EGT und einen kleineren Hochdruck-EGT). Bei geringeren Motordrehzahlen garantiert der Hochdruck-Turbolader einen schnellen Ladedruck und somit einen dynamischen Start, wohingegen der große Niederdruck-Turbolader bei höheren Motordrehzahlen verwendet wird und als eine Niederdruckstufe für die hohe Endeffizienz verantwortlich ist. Bypässe, die mit Ventilbaugruppen ausgestattet sind, gewährleisten dadurch eine Einstellung auf der Verdichter- und auf der Turbinenseite der Aufladung an den Motorbetriebspunkten.
In bekannten Ventilbaugruppen ist die Ventilklappe oft direkt an eine Welle gekoppelt, die in einer Hülse oder direkt an einem Gehäuse montiert ist. Der hohe Verschleiß, der durch die große Anzahl von Betätigungen verursacht wird, die großen Kräfte, die auftreten, und die hohen Temperaturen, die in diesem Bereich verursacht werden, sind bei diesen Arten von Ventilanordnungen problematisch. Zum anderen ist die Dichtungswirkung dieser Arten von Ventilbaugruppen oft nicht zufriedenstellend aufgrund der Betriebsumstände, zum Beispiel Verschleiß, Ablagerungen und Korrosion.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend, eine optimierte Ventilbaugruppe bereitzustellen, die ein verbessertes Verschleißverhalten und eine verbesserte Dichtungswirkung bereitstellt.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe für eine Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, eine Turbinenanordnung nach Anspruch 14 und eine Ladeeinrichtung nach Anspruch 15.
Die Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung umfasst eine Spindel, einen Hebelarm, der an die Spindel gekoppelt ist, und eine Ventileinheit. Der Hebelarm hat ein Verbindungselement, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, und die Ventileinheit hat eine Aufnahmeregion mit mindestens einer ersten konischen Aufnahmefläche, in der das Verbindungselement angeordnet ist.
In Ausführungsformen kann das Verbindungselement in der Aufnahmeregion auf eine solche Weise angeordnet sein, dass eine erste Linienberührung zwischen einer sphärischen Fläche des Verbindungselements und der ersten konischen Aufnahmefläche gebildet ist.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar sind, kann die Aufnahmeregion eine zweite konische Aufnahmefläche haben. Das Verbindungselement kann in der Aufnahmeregion auf eine solche Weise angeordnet sein, dass eine zweite Linienberührung zwischen der sphärischen Fläche des Verbindungselements und der zweiten konischen Aufnahmefläche gebildet ist. Entsprechende Linienberührungen führen zu der Verbindungsregion zwischen Spindel oder Hebelarm und der Ventileinheit aufgrund des Zusammenspiels von sphärischem Verbindungselement und einer oder zwei konischen Aufnahmeflächen in der Aufnahmeregion. Die Verbindung zwischen Spindel und Ventileinheit kann somit praktisch spielfrei konfiguriert sein. Zusätzlich kann eine optimierte, zentrale Einleitung einer Aktuatorkraft von der Spindel in die Ventileinheit über den Hebelarm aufgrund der Verbindung über die beschriebene Linienberührung garantiert sein. Dies gilt auch in der umgekehrten Richtung bei der Übertragung von Abgaskräften, die auf den Ventilteller wirken. Dies führt zu geringerer Leckage und folglich zu höherer Effizienz der Ventilbaugruppe oder des ganzen Turboladers.
Aufgrund der Ausführungsform gemäß der Erfindung der Ventilbaugruppe kann das Verbindungselement mit keinem oder nur minimalem Spiel derart an die Ventileinheit gekoppelt sein, dass, während eine gewisse relative Bewegung zwischen Spindel und Ventilteller möglich bleibt, Klatsch- oder Klappergeräusche so gut wie möglich unterdrückt werden. Dies führt wiederum zusammen mit dem Konzept der Linienberührung(en) zu geringerem Verschleiß und folglich zu einer höheren Robustheit, da geringere Beschleunigungen der Komponenten aufeinander zu auftreten und somit geringere Kraftaufbringungen und geringere Reibwirkung an den Kontaktregionen zwischen der Spindel oder dem Verbindungselement und der Ventileinheit auftreten.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert sein können, kann das Verbindungselement, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, als mindestens teilweise hohl ausgebildet sein. Das Gewicht der Baugruppe kann aufgrund dieser vollständig oder teilweise hohlen Konfiguration reduziert sein. Aufgrund des reduzierten Gewichts sind die beschleunigten Massen zusätzlich geringer, was wiederum zu reduziertem Verschleiß führt.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert sein können, kann die Ventileinheit einen Ventilteller und einen Deckel haben, wobei die erste konische Aufnahmefläche im Ventilteller ausgebildet ist und im Fall, dass sie bereitgestellt ist, die zweite konische Aufnahmefläche im Deckel ausgebildet ist. Der Ventilteller kann einen Vorsprung haben und die erste konische Aufnahmefläche kann als eine Fläche innerhalb des Vorsprungs ausgebildet sein. Der Vorsprung kann eine zylindrische Außenfläche haben und kann eine Aussparung in einer Seitenwand haben, wobei der Hebelarm mindestens teilweise in der Aussparung angeordnet sein kann.
Drehsicherungsmittel können zusätzlich zwischen der Spindel oder dem Hebelarm und der Ventileinheit bereitgestellt sein. Aufgrund der Drehsicherungsmittel wird eine Drehung oder ein Kippen der Ventileinheit, die/das zu stark ist relativ zum sphärischen Verbindungselement, in der Aufnahmeregion unterdrückt. Zum Beispiel können Drehungen/Kippen zwischen 0,1° bis 5°, insbesondere zwischen 0,5° bis 3°, bevorzugt zwischen 1° und 2° zugelassen sein. Alle Bewegungen und Bewegungsrichtungen, die die Kugel-Kegel-Verbindung zwischen der Spindel oder dem Hebelarm und der Ventileinheit erlaubt, sind damit in den Ausdrücken Drehung oder Kippen beinhaltet.
Die Drehsicherungsmittel können als mindestens ein Anschlag ausgebildet sein. Das Verbindungselement, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, kann einen abgeflachten Abschnitt auf mindestens einer Seite, bevorzugt auf zwei oder drei Seiten, haben, wobei der abgeflachte Abschnitt/die abgeflachten Abschnitte einen Anschlag oder mehrere Anschläge zusammen mit einer Innenwand des Vorsprungs bildet/bilden. Alternativ oder zusätzlich hat der Vorsprung eine Aussparung und hat das Verbindungselement, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, eine Verlängerung, wobei die Verlängerung in der Aussparung angeordnet ist und einen Anschlag zusammen mit entsprechenden Seitenwänden der Aussparung bildet.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem Deckel kombinierbar sind, kann der Deckel eine zylindrische Außenwand haben, die eine Aussparung umfasst, wobei der Hebelarm mindestens teilweise in der Aussparung angeordnet sein kann.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem Deckel kombiniert sein können, kann der Deckel einen zentral angeordneten Durchgang haben.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem Deckel kombiniert sein können, kann der Deckel als ein Gussteil ausgebildet sein. Alternativ kann der Deckel als ein Blechteil ausgebildet sein, insbesondere wobei der Deckel federelastische Eigenschaften hat. Eine Vorspannung kann über den elastischen Deckel auf das Verbindungselement, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, ausgeübt werden und somit kann die relative Bewegung aufgrund von Gaspulsation reduziert oder unterdrückt werden. Dies reduziert Reibungsarbeit und somit Verschleiß. Ebenso kann potenzieller Verschleiß, der während des Betriebs auftritt, durch den elastischen Deckel kompensiert werden. Der Deckel mit federelastischen Eigenschaften kann einen zentral angeordneten Durchgang haben. Insbesondere kann der Deckel Aussparungen haben, die federelastische Arme definieren, wobei sich die Arme radial einwärts von einem Rand des Deckels in der Richtung des Durchgangs erstrecken. Insbesondere können drei bis acht Arme bereitgestellt sein. In einer alternativen Ausführungsform des Deckels mit federelastischen Eigenschaften kann ein Boden des Deckels ein festes Bauteil und Arme, die in den Boden eingearbeitet sind, haben, wobei die Arme federelastische Eigenschaften haben. Dieses Design verhindert vorteilhaft negative Wirkungen im Fall einer Entspannung der federelastischen Arme. Drei bis acht Arme können bereitgestellt sein.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem Deckel kombiniert sein können, können der Deckel und der Ventilteller aneinander geschweißt, miteinander über eine Presssitzverbindung verbunden und/oder miteinander verstemmt sein.
In einer alternativen Ausführungsform zur Ausführungsform mit einem Deckel kann die Ventileinheit einen Ventilteller und ein Schließelement haben, wobei Teile der ersten und falls bereitgestellt, zweiten konischen Aufnahmefläche überwiegend im Ventilteller angeordnet sind. Ein Teil der ersten und falls bereitgestellt, zweiten konischen Aufnahmefläche kann im Schließelement ausgebildet sein. Der Ventilteller kann einen Vorsprung haben, wobei die Aufnahmeregionen als eine Aussparung im Vorsprung ausgebildet sein können und wobei die Teile der ersten und zweiten konischen Aufnahmefläche überwiegend als Wandflächen der Aussparung ausgebildet sein können. Der Vorsprung kann einen Durchgang haben, wobei das Schließelement im Durchgang angeordnet sein kann. Die Aufnahmeregion kann eine Öffnung in der axialen Richtung haben, wobei sich der Hebelarm durch die Öffnung erstrecken kann. Die zweite Aufnahmefläche kann die sein, die weiter von einer Dichtungsfläche des Ventiltellers entfernt angeordnet ist, und der Teil der zweiten Aufnahmefläche, der im Schließelement angeordnet ist, kann ausgebildet sein, sodass er das Verbindungselement in die erste Aufnahmefläche während des Verbindens drückt.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem Schließelement kombinierbar sind, kann das Verbindungselement einen abgeflachten Abschnitt auf einer dem Ventilteller zugewandten Seite haben, wobei der abgeflachte Abschnitt einen Anschlag zusammen mit dem Ventilteller bildet. Ein Kippen der Ventileinheit relativ zur Spindel oder zum Hebelarm ist durch diese Konfiguration begrenzt.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit einem Schließelement kombiniert sein können, können das Schließelement und der Ventilteller aneinander geschweißt, miteinander über eine Presssitzverbindung verbunden und/oder miteinander verstemmt sein. Das Schließelement und der Ventilteller können auch miteinander verschraubt sein.
In Ausführungsformen, die mit allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert sein können, können die Spindel und der Hebelarm oder der Hebelarm und das Verbindungselement oder die Spindel, der Hebelarm und das Verbindungselement einstückig ausgebildet sein. Alternativ können die Spindel und der Hebelarm als zwei separate Komponenten ausgebildet sein und auf eine solche Weise konfiguriert sein, dass die Ventilbaugruppe verwendet werden kann, die sich sowohl nach links als auch nach rechts öffnet.
Ein anderer allgemeiner Vorteil der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung besteht darin, dass die unterschiedlichen Komponenten in derselben Konfiguration für unterschiedliche Anwendungen verwendet werden können. Es kann somit vorgesehen sein, dass nur die Größe des Ventiltellers entsprechend an kleinere und größere Ventilbaugruppen oder an Turbinen, in denen die entsprechenden Ventilbaugruppen bereitgestellt sind, angepasst ist. Die verbleibenden Komponenten können dieselben für die unterschiedlichen Anwendungen bleiben. Somit entwickeln sich Entwicklungs- und Produktionssynergien, die Kosten signifikant reduzieren können.
Die Erfindung umfasst zusätzlich eine Turbinenanordnung für eine Ladeeinrichtung mit mindestens einem Turbinengehäuse, einem Turbinenrad, das im Turbinengehäuse angeordnet ist, und einer Ventilbaugruppe gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
In Ausführungsformen der Turbinenanordnung kann die Spindel in einem Durchgang im Turbinengehäuse angeordnet sein. Insbesondere kann eine Hülse zwischen der Spindel und dem Turbinengehäuse zum Montieren der Spindel bereitgestellt sein.
In Ausführungsformen der Turbinenanordnung kann die Ventilbaugruppe eine Wastegatebaugruppe sein. Alternativ kann die Ventilbaugruppe Teil einer Bypassbaugruppe sein.
Die Erfindung umfasst zusätzlich eine Ladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Turbinenanordnung gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen.
Zusätzliche Details und Merkmale der Erfindung sind durch die folgenden Figuren beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt eine Draufsicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 zeigt eine erste Schnittansicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung von 1;
3 zeigt eine zweite Schnittansicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung von 1;
4 zeigt eine Schnittansicht der [Ventilbaugruppe] gemäß der Erfindung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 zeigt eine Schnittansicht der [Ventilbaugruppe] gemäß der Erfindung gemäß einer dritten Ausführungsform;
5a zeigt isometrische Ansichten von vier Ausführungsformen für Deckel für zusätzliche Ausführungsformen der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung;
5b zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung mit einem Deckel von 5 a;
5c zeigt eine isometrische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung mit einem anderen Deckel von 5a;
5d zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung von 5c;
6 zeigt eine Draufsicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung gemäß einer vierten Ausführungsform;
7 zeigt eine erste Schnittansicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung von 6;
8 zeigt eine zweite Schnittansicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung von 6;
9 zeigt eine isometrische Ansicht der Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung von 6;
10a zeigt eine isometrische Ansicht eines zweiteiligen Spindel-Hebelarm-Designs gemäß einer ersten Ausführungsform;
10b zeigt eine Teilschnittansicht des zweiteiligen Spindel-Hebelarm-Designs von 10a;
11a zeigt eine isometrische Ansicht eines zweiteiligen Spindel-Hebelarm-Designs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
11b zeigt eine Teilschnittansicht des zweiteiligen Spindel-Hebelarm-Designs von 11a;
12 zeigt eine Ladeeinrichtung mit einer Turbinenanordnung, in der die Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden sind Ausführungsformen der Ventilbaugruppe 10 gemäß der Erfindung und der Turbine gemäß der Erfindung und der Ladeeinrichtung gemäß der Erfindung durch die Figuren beschrieben.
Im Allgemeinen und somit Bezug nehmend auf alle 1 bis 9, siehe zum Beispiel 1, umfasst Ventilbaugruppe 10 gemäß der Erfindung eine Spindel 100, einen Hebelarm 110, der an Spindel 100 gekoppelt ist, und eine Ventileinheit 200. Wie zum Beispiel in 2 dargestellt ist, hatHebelarm 110 Verbindungselement 112, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist. Eine Aufnahmeregion 212 der Ventileinheit 200 mit mindestens einer ersten konischen Aufnahmefläche 214 ist ebenso in 2 gezeigt. Verbindungselement 112 ist in Aufnahmeregion 212 angeordnet. Ventilbaugruppe 10 gemäß der Erfindung kann zum Beispiel in einem Wastegaste für eine Turbine einer einstufigen Ladeeinrichtung oder in einer Bypassanordnung einer Turbine für eine mehrstufige Ladeeinrichtung verwendet werden.
Verbindungselement 112 ist in Aufnahmeregion 212 auf eine solche Weise angeordnet, dass eine erste Linienberührung zwischen seiner sphärischen Fläche und erster konischer Aufnahmefläche 214 gebildet ist. Ausführungsformen sind in 1 bis 9 gezeigt, in denen Aufnahmeregion 212 zusätzlich eine zweite konische Aufnahmefläche 216 hat. Verbindungselement 112 ist in Aufnahmeregion 212 auf eine solche Weise angeordnet, dass eine zweite Linienberührung zwischen der sphärischen Fläche des Verbindungselements 112 und der zweiten konischen Aufnahmefläche 216 gebildet ist. Aufgrund des Zusammenspiels von sphärischem Verbindungselement 112 und einer oder zwei konischer Aufnahmeflächen 214, 216 in Aufnahmeregion 212 führen entsprechende Linienberührungen zu der Verbindungsregion zwischen Spindel 100 oder Hebelarm 110 und Ventileinheit 200. Die Verbindung zwischen Spindel 100 und Ventileinheit 200 kann somit praktisch spielfrei konfiguriert sein. Zusätzlich kann eine optimierte, zentrale Einleitung einer Aktuatorkraft von Spindel 100 in Ventileinheit 200 über Hebelarm 110 aufgrund der Verbindung über die beschriebene Linienberührung garantiert sein. Dies gilt auch in der umgekehrten Richtung bei der Übertragung von Abgaskräften, die auf Ventilteller 210 wirken. Dies führt zu geringerer Leckage und folglich höherer Effizienz der Ventilbaugruppe 10 oder des ganzen Turboladers, in dem eine entsprechende Ventilbaugruppe 10 bereitgestellt ist.
Aufgrund der Konfiguration gemäß der Erfindung der Ventilbaugruppe 10 kann Verbindungselement 112 mit keinem oder nur minimalem Spiel derart an Ventileinheit 200 gekoppelt sein, dass, während eine gewisse relative Bewegung zwischen Spindel 100 und Ventilteller 210 möglich bleibt, Klatsch- oder Klappergeräusche so gut wie möglich unterdrückt werden können. Dies führt wiederum zusammen mit dem Design der Linienberührung(en) zu geringerem Verschleiß und folglich zu einer höheren Robustheit der Ventilbaugruppe 10, da geringere Beschleunigungen der Komponenten aufeinander zu auftreten und somit geringere Kraftaufbringungen und geringere Reibungsarbeit an den Kontaktregionen zwischen Spindel 100 oder Verbindungselement 112 und Ventileinheit 200 auftreten.
Die sphärisch ausgebildeten Regionen des Verbindungselements 112 haben sphärische Flächen, die zum Beispiel eine Kugel mit einem Durchmesser zwischen 10 mm und 30 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 25 mm, zum Beispiel 20 mm, beschreiben. Ein größerer Kontaktbereich, an dem Ventilelement 200 Verbindungselement 112 kontaktieren kann, wird durch die relativ große sphärische Fläche erzeugt, wodurch ein relativ geringer Verschleiß entsteht.
Wie in 2 bis 5 und auch 5b und 5d dargestellt ist, kann Verbindungselement 112, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, als mindestens teilweise hohl ausgebildet sein. Das Gewicht der Ventilbaugruppe 200 kann aufgrund dieser vollständig oder teilweise hohlen Konfiguration reduziert sein. Aufgrund des reduzierten Gewichts sind die beschleunigten Massen zusätzlich geringer, was wiederum zu reduziertem Verschleiß führt. Teilweise hohles, sphärisches Verbindungselement 112 kann besonders bevorzugt als C-förmig konfiguriert sein, siehe 5d. Dies bedeutet, dass Verbindungselement 112 nicht nur einen Durchgang hat, wie zum Beispiel in 2 gezeigt ist, sondern auch seitlich offen quer zu einem solchen Durchgang ist. Verbindungselement 112 hat eine gewisse Flexibilität aufgrund dieser Konfiguration, mittels derer thermischer Verzug und Verzerrungen verhindert werden können, insbesondere bei hohen Temperaturen.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 5 hat Ventileinheit 200 einen Ventilteller 210 und einen Deckel 220, wobei erste konische Aufnahmefläche 214 in Ventilteller 210 ausgebildet ist und zweite konische Aufnahmefläche 216 in Deckel 220 ausgebildet ist. Ventilteller 210 hat eine Dichtungsfläche 218 auf einer ersten Seite, die bei Gebrauch mit einem entsprechenden Ventilsitz interagiert, um zum Beispiel einen Wastegatekanal zu blockieren (siehe z. B. 2, die Ventilteller 210 im geschlossenen Zustand auf einem Ventilsitz zeigt). Dichtungsfläche 218 ist insbesondere als scheibenförmig oder ringförmig konfiguriert.
Wie aus 2 bis 5 zu verstehen ist, ist erste konische Aufnahmefläche 214 auf der Seite von Ventilteller 210, die gegenüber Dichtungsfläche 218 liegt, ausgebildet. Ventilteller 210 hat einen Vorsprung 211 in dieser Region. Erste konische Aufnahmefläche 214 ist als eine Fläche innerhalb von Vorsprung 211 ausgebildet. Anders gesagt, konische Aufnahmefläche 214 ist als eine Aussparung in Vorsprung 211 ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich Vorsprung 211 zentral vom Ventilteller 210. Vorsprung 211 kann eine zylindrische Außenfläche haben. In den Beispielen von 1 bis 5, siehe z. B. 2 und 4, hat Vorsprung 211 eine Aussparung 211a in einer Seitenwand. Hebelarm 110 ist mindestens teilweise in Aussparung 211a angeordnet.
Hebelarm 110 mit sphärischem Verbindungselement 112, das daran angeordnet ist, greift somit seitlich durch Aussparung 211a in Aufnahmeregion 212 der Ventileinheit 200 ein.
Zusätzlich können Drehsicherungsmittel zwischen Spindel 100 oder Hebelarm 110 und Ventileinheit 200 bereitgestellt sein. Aufgrund der Drehsicherungsmittel wird eine Drehung oder ein Kippen der Ventileinheit 200, die/das zu stark ist relativ zu sphärischem Verbindungselement 112, in der Aufnahmeregion 212 unterdrückt. Zum Beispiel können Drehungen/Kippen zwischen 0,1° bis 5°, insbesondere zwischen 0,5° bis 3°, bevorzugt zwischen 1° und2° zugelassen sein. Alle Bewegungen und Bewegungsrichtungen, die die Kugel-Kegel-Verbindung zwischen Spindel 100 oder Hebelarm 110 und der Ventileinheit erlaubt, sind damit in den Ausdrücken Drehung oder Kippen beinhaltet, wobei die Winkelbereiche von einer Nullstellung in den jeweiligen Richtungen gelten.
Die Drehsicherungsmittel können als mindestens ein Anschlag ausgebildet sein. Diesbezüglich zeigen 2, 3 und 5 Ausführungsformen, in denen Verbindungselement 112, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, einen abgeflachten Abschnitt 113 auf jeweils drei Seiten hat, die zusammen mit einer Innenwand 212a des Vorsprungs 211 entsprechende Anschläge bilden. In alternativen Ausführungsformen können nur ein oder zwei abgeflachte Abschnitte bereitgestellt sein, die die entsprechenden Anschläge mit Innenwand 212a bilden. In den Beispielen von 2, 3 und 5 ist ein erster abgeflachter Abschnitt 113 gegenüber Hebelarm 110 angeordnet. Die anderen zwei abgeflachten Abschnitte 113 sind ungefähr in 90°-Winkeln vom ersten abgeflachten Abschnitt angeordnet. Innenwand 212a des Vorsprungs 211 hat eine entsprechend gerade Wandregion axial über konischer Aufnahmefläche 214 in diesen Bereichen. Wie ebenso in 2, 3 und 5 dargestellt ist, können abgeflachte Abschnitte 113 des Verbindungselements 112, das mindestens teilweise als sphärisch ausgebildet ist, dadurch Entformungsschrägen haben. Anders gesagt, abgeflachte Abschnitte 113 können gerade Bereiche darstellen, die beginnend von der Mitte des Verbindungselements 112 in einem Winkel Alpha oder Beta zu Achse 300 oder zu einer Ebene/Fläche, die sich parallel zu Achse 300 erstreckt, geneigt angeordnet sein können.
4 zeigt eine Ausführungsform, in der Vorsprung 211 eine Aussparung 211b hat und in der Verbindungselement 112, das mindestens teilweise als sphärisch ausgebildet ist, eine Verlängerung 114 umfasst. Verlängerung 114 ist in Aussparung 211b angeordnet und bildet einen Anschlag zusammen mit entsprechenden Seitenwänden der Aussparung 211b. Aussparung 211b kann zum Beispiel als ein Durchgang oder als eine nicht-kontinuierliche Aussparung ausgebildet sein. Diese Art von Anschlag kann alternativ oder auch zusätzlich zu den Anschlägen, die über abgeflachte Abschnitte 213 gebildet sind, bereitgestellt sein.
Vorsprung 211 in den Ausführungsformen von 1 bis 5 ist auf eine solche Weise dimensioniert, dass er sich über Hebelarm 110 hinaus entlang Achse 300 erstreckt. Die gesamte Höhe des Hebelarms 110 ist somit in Aussparung 211a angeordnet. Alternativ kann der Vorsprung auch als kleiner konfiguriert sein und kann Deckel 220 deshalb entsprechend größer sein in Bezug auf die axiale Verlängerung entlang Achse 300. Deckel 220 hat dann eine zylindrische Außenwand, die eine Aussparung umfasst, wobei Hebelarm 110 mindestens teilweise in der Aussparung angeordnet ist (nicht in den Figuren gezeigt).
In der Ausführungsform von 5 hat Deckel 220 einen zentral angeordneten Durchgang 222.
Deckel 220 kann als ein Gussteil ausgebildet sein, wie in den Beispielen von 1 bis 4. Alternativ kann Deckel 220 als ein Blechteil ausgebildet sein, siehe 5 bis 5d. In diesem Fall kann Deckel 220 insbesondere federelastische Eigenschaften haben. Eine Vorspannung kann über elastischen Deckel 220 auf Verbindungselement 112, das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, ausgeübt werden und somit kann die relative Bewegung aufgrund von Gaspulsation reduziert oder unterdrückt werden. Dies reduziert Reibungsarbeit und somit Verschleiß. Ebenso kann potenzieller Verschleiß, der während des Betrieb s auftritt, durch elastischen Deckel 220 kompensiert werden. In dieser Ausführungsform kann Deckel 220 zum Beispiel als ein Stanz-/Tiefziehteil zum Beispiel aus Federstahl gefertigt sein.
5a zeigt unterschiedliche Ausführungsformen eines Deckels 220 mit federelastischen Eigenschaften. In einer ersten Ausführungsform ist Deckel 220 als ringförmig mit einem zentral angeordneten Durchgang 222 konfiguriert. Diese Ausführungsform entspricht Deckel 220 von 5. Eine zweite Ausführungsform des Deckels hat Schlitze oder Aussparungen 224, die über den Umfang des Durchgangs 222 verteilt sind und federelastische Arme 226 definieren. Arme 226 erstrecken sich somit radial einwärts von einem Rand des Deckels 220 bis zu Durchgang 222. Zum Beispiel können drei bis acht Arme 226 bereitgestellt sein. Insbesondere können zum Beispiel sechs Arme 226 bereitgestellt sein. Die Konfiguration des Deckels 220 mit Armen 226 verbessert die federelastischen Eigenschaften des Deckels 220. Die erste und zweite Ausführungsform haben zusätzlich einen Kragen 221, der in der axialen Richtung in Bezug auf Achse 300 ausgerichtet ist. Im montierten Zustand kontaktiert Kragen 221 die Innenwand des Vorsprungs 211, siehe z. B. 5, und kann zum Beispiel an dieselbe von oben geschweißt sein.
Die dritte Ausführungsform des Deckels 220, die in 5a dargestellt ist, hat einen zentralen Durchgang 222 mit federelastischen Armen 226, die um denselben angeordnet sind. Im Gegensatz zur ersten und zweiten Ausführungsform ist jedoch Deckel 220 der dritten Ausführungsform nicht als eine Federplatte konfiguriert. Dies bedeutet, dass Deckel 220 keinen Kragen 221 hat. Wie in 5b dargestellt ist, ist Deckel 220 in der Form einer Federplatte über einen Sicherungsring 227 in Vorsprung 211 fixiert. Vorsprung 211 hat eine entsprechende Nut 211d auf seiner Innenseite zu diesem Zweck.
Die vierte Ausführungsform des Deckels 220, die in 5a dargestellt ist, hat keinen zentralen Durchgang. Der Boden 228 des Deckels 220 hat ein festes Bauteil 229, in das federelastische Arme 226 eingearbeitet sind. Festes Bauteil 229 erstreckt sich dadurch über die Mitte des Deckels 220. Zum Beispiel können 3 bis 8 Arme erneut bereitgestellt sein. Arme 226 können zum Beispiel in Boden 228 gestanzt oder geschnitten sein. Vor der Montage werden Arme 226 einwärts/abwärts gebogen, um dadurch eine Vorspannkraft auf Verbindungselement 112 während der Montage aufzubringen. Diese Funktion wird ausführlicher unter Bezugnahme auf 5c und 5d beschrieben. 5c und 5d zeigen eine isometrische Ansicht des zuvor beschriebenen Deckels 220 und eine Schnittansicht während der Montage. Dies bedeutet, dass sich Deckel 220 noch nicht in seiner Endstellung befindet. Wie deutlich ist, sind Arme 226 bereits in Kontakt mit Verbindungselement 112, da sie als einwärts gebogen ausgebildet sind (siehe linke Seite im Bild von 5d). Im Gegensatz dazu ist festes Bauteil 229 des Bodens 228 noch nicht in Kontakt mit Verbindungselement 112 (der enge Spalt, der noch auf der rechten Seite zwischen Boden 228 des Deckels 220 und Verbindungselement 112 vorhanden ist, ist jedoch nicht in 5d sichtbar). Während der Montage wird dann eine entsprechende Vorspannkraft aufgebracht, bis Arme 226 sogar auf Boden 228 ausgerichtet sind und sowohl Arme 226 als auch festes Bauteil 229 des Bodens 228 in Kontakt mit Verbindungselement 112 sind. Dies bedeutet, dass erneut eine Linienberührung zwischen Deckel 220 und Verbindungselement 112 gebildet ist. Anschließend kann auch eine zusätzliche Kraft aufgebracht werden, um den ganzen Deckel 220, einschließlich Armen 226 und festes Bauteil 229 des Bodens 228, gegen Verbindungselement 112 vorzuspannen. Diese Ausführungsform des Deckels 220 hat den Vorteil, dass im Fall einer Entspannung der federelastischen Arme 226 im Laufe der Zeit (zum Beispiel aufgrund von Temperatureinflüssen) kein Spalt zwischen Deckel 220 und Verbindungselement 112 auftritt, da festes Bauteil 229 des Bodens 228 ebenfalls Verbindungselement 112 kontaktiert. Somit wird eine Vorspannung kontinuierlich zwischen Deckel 220 und Verbindungselement 112 aufrechterhalten und werden Geräusche verhindert.
Im Gegensatz zur ersten und zweiten Ausführungsform von 5a ist die Größe und Form des Deckels 220 der vierten Ausführungsform auf eine solche Weise konfiguriert, dass Kragen 221 Vorsprung 211 auf der Außenseite umgibt (siehe 5c und 5d). Entsprechend der ersten und zweiten Ausführungsform kann Deckel 220 an Vorsprung 211 entlang des Kragens 221 geschweißt sein.
Wie bereits erwähnt, können Deckel 220 und Ventilteller 210 aneinander geschweißt sein. Alternativ können Deckel 220 und Ventilteller 210 über eine Presssitzverbindung miteinander verbunden und/oder miteinander verstemmt sein. Deckel 220 und Ventilteller 210 können zum Beispiel miteinander in einer Verbindungsregion, zum Beispiel in der Region des Vorsprungs 211, durch Laserschweißen verbunden sein.
6 bis 9 zeigen eine andere Ausführungsform der Ventilbaugruppe 10 gemäß der Erfindung, wobei Ventileinheit 200 einen Ventilteller 210 und ein Schließelement 230 hat. In dieser Ausführungsform sind Teile der ersten und zweiten konischen Aufnahmefläche 214, 216 überwiegend in Ventilteller 210 ausgebildet. Ein Teil der ersten und zweiten konischen Aufnahmefläche 214, 216 ist zusätzlich im Schließelement 230 ausgebildet (siehe z. B. 7). Ventilplatte 210 hat erneut einen Vorsprung 211, wobei Aufnahmeregion 212 als eine Aussparung in Vorsprung 211 ausgebildet ist, siehe zum Beispiel 8. Die Mehrheit der Teile der ersten und zweiten konischen Aufnahmefläche 214, 216 sind als Wandflächen der Aussparung ausgebildet. Aufnahmeflächen 214, 216 sind somit im Innern von Vorsprung 211 angeordnet.
Vorsprung 211 hat einen Durchgang 215, wobei Schließelement 230 in Durchgang 215 angeordnet ist (siehe 6 und 9). Wie gezeigt, kann Durchgang 215 zum Beispiel seitlich angeordnet sein, somit ungefähr in einem 90°-Winkel zu Achse 300 der Ventilplatte 210. In anderen Ausführungsformen, die aus dem Design resultieren, kann Durchgang 215 jedoch auch in einem beliebigen anderen logischen Winkel zu Achse 300 sein.
Aufnahmeregion 212 hat zusätzlich eine Öffnung 211c in der axialen Richtung (siehe 8). Hebelarm 110 erstreckt sich durch Öffnung 211c. Die axiale Richtung bezieht sich auf Achse 300 der Ventileinheit 200. Achse 300 erstreckt sich auf eine solche Weise, dass Dichtungsfläche 218 des Ventiltellers 210 im Wesentlichen senkrecht zu Achse 300 angeordnet ist. Öffnung 211c ist auf einer Seite des Ventiltellers 210 oder Vorsprungs 211 gegenüber Dichtungsfläche 218 angeordnet. Hebelarm 110 mit sphärischem Verbindungselement 112, das daran angeordnet ist, greift somit von oben in Aufnahmeregion 212 der Ventileinheit 200 in dieser Ausführungsform ein (siehe auch 7 und 9). Während der Montage wird Hebelarm 110 mit Verbindungselement 112 von der Seite durch Durchgang 215 in die Aufnahmeregion geschoben, sodass die sphärische Fläche des Verbindungselements 112 konische Aufnahmeflächen 214, 216 kontaktiert und sich Hebelarm 110 durch Öffnung 211c aufwärts in der axialen Richtung weg von Ventilteller 210 erstreckt. Durchgang 215 wird anschließend mit Schließelement 230 geschlossen, das ebenso konische Flächen auf seiner Innenseite hat, die erster und zweiter Aufnahmefläche 214, 216 entsprechen, sodass sphärisches Verbindungselement 112 insgesamt von einem Doppelkegel umgeben ist. Wie im Beispiel von 7 deutlich ist, ist zweite Aufnahmefläche 216 die, die weiter als erste Aufnahmefläche 214 von einer Dichtungsfläche 218 des Ventiltellers 210 entfernt angeordnet ist. Der Teil der zweiten Aufnahmefläche 216, der in Schließelement 230 angeordnet ist, kann dadurch insbesondere ausgebildet sein, sodass er Verbindungselement 112 in erste Aufnahmefläche 214 während des Verbindens drückt, also während der Verbindung des Schließelements 230 mit Ventilteller 210.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, kann Verbindungselement 112 einen abgeflachten Abschnitt 115 auf einer Ventilteller 210 zugewandten Seite haben, wobei der abgeflachte Abschnitt einen Anschlag zusammen mit Ventilteller 210 bildet. Aufgrund dieser Ausführungsform ist ein Kippen der Ventileinheit 200 relativ zu Spindel 100 oder zu Hebelarm 110 erneut begrenzt. Wie in der ersten Ausführungsform kann der abgeflachte Abschnitt in einem Winkel beginnend von der Mitte des Verbindungselements 112 angeordnet sein. In diesem Fall in einem Winkel Gamma relativ zu Achse 400 der Spindel 100 oder relativ zu einer Ebene/Fläche, die parallel zu Achse 400 liegt (siehe 8).
Schließelement 230 und Ventilteller 210 können aneinander geschweißt, miteinander über eine Presssitzverbindung verbunden und/oder miteinander verstemmt sein. Zum Beispiel können Schließelement 230 und Ventilteller 210 miteinander durch Laserschweißen verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können Schließelement 230 und Ventilteller 210 ebenfalls miteinander verschraubt sein.
Spindel 100 und Hebelarm 110 oder Hebelarm 110 und Verbindungselement 112 oder Spindel 100, Hebelarm 110 und Verbindungselement 112 können einstückig konfiguriert sein, was ebenfalls für alle zuvor beschriebenen Ausführungsformen gilt. Zum Beispiel kann das einstückige Element, das Spindel 100, Hebelarm 110 und Verbindungselement 112 vereint, ein Gusselement sein, das anschließend in entsprechenden Bereichen (z. B. Teilen des Verbindungselements 112, Lagerbereich der Spindel 100) verarbeitet wird (bearbeitet oder auf eine andere Weise oberflächenbehandelt).
Hebelarm 110 und Spindel 100 können ebenfalls als zwei separate Komponenten, die miteinander verbunden werden sollen, konfiguriert sein. Bezug wird auf 10a bis 11b diesbezüglich genommen. 10a bis 11b zeigen zwei mögliche Ausführungsformen eines zweiteiligen Spindel-Hebelarm-Designs. Die zwei Ausführungsformen sind mit allen vorhergehenden Ventilbaugruppen 10 kombinierbar, aus welchem Grund Hebelarm 110 in verkürzter Form dargestellt ist und nur die Verbindung mit Spindel 100 ausführlicher beschrieben ist. Im in 10a und 10b dargestellten Beispiel ist ein zylindrischer Behälter 111 im Abschnitt des Hebelarms 110 bereitgestellt, der Spindel 100 aufnimmt, wobei Hebelarm 110 eine Schulter 111a an mindestens einer Endregion der Aussparung 111 hat. Spindel 100 hat eine Region 101 mit reduziertem Durchmesser, die im montierten Zustand in zylindrischem Behälter 111 angeordnet ist. Wie in 10b deutlich ist, kontaktiert Stufe 103, die am Ende der Region 101 mit reduziertem Durchmesser gebildet ist, Schulter 111a des Hebelarms 110 im montierten Zustand. Behälter 111 durchdringt Hebelarm 110 vorteilhaft vollständig. In diesem Fall und wenn Schultern 111a an beiden Ende des Behälters bereitgestellt sind, wie in 10a und 10b gezeigt ist, kann Spindel 100 von beiden Seiten in Behälter 111 des Hebelarms 110 eingesetzt werden. Diese Möglichkeit ist in 10a durch die zwei Pfeile angegeben. Aufgrund dieser Art von Design ergibt sich der Vorteil, dass dieselbe Komponentenkombination aus Spindel 100 und Hebelarm 110 für Ventilbaugruppen 10, die sich sowohl nach links als auch nach rechts öffnen, verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass dieselben Komponenten zum Beispiel für unterschiedliche Turbinendesigns verwendet werden können. Kosten können damit eingespart werden.
Die Ausführungsform des Spindel-Hebelarm-Designs, das in 11a und 11b dargestellt ist, hat dieselben Vorteile wie das Design von 10a und 10b. Der Unterschied in den zwei Ausführungsformen besteht darin, dass Spindel 100 eine Schulter 105 anstelle von Hebelarm 110 hat. Die Schulter kann an einem innersten Ende einer Region 101 mit reduziertem Durchmesser der Spindel 100 angeordnet sein, wie in 11a und 11b dargestellt. Eine Region 101 mit reduziertem Durchmesser ist jedoch in der Ausführungsform von 11a und 11b nicht zwingend erforderlich. Dies bedeutet, dass Spindel 100 auch einen identischen Durchmesser auf beiden Seiten der Schulter 105 haben kann. Hinterschneidungen, wie ebenfalls in 11a und 11b dargestellt, können ebenfalls in beiden Varianten bereitgestellt sein. Schulter 105 kontaktiert eine entsprechende Kontaktfläche 111b des Hebelarms 110 im montierten Zustand. Wie in der Ausführungsform von 10a und 10b kann sich Behälter 111 auch in diesem Fall durch die Gesamtheit des Hebelarms 110 erstrecken und entsprechende Kontaktflächen 111b können ebenfalls an beiden Enden des Behälters 111 bereitgestellt sein, sodass das Spindel-Hebelarm-Design für Ventilbaugruppen 10, die sich sowohl nach links als auch nach rechts öffnen, erneut verwendet werden kann. Es gilt für beide Ausführungsformen, die in 10a bis 11b gezeigt sind, dass im Fall der zweiteiligen Ausführungsform Spindel 100 und Hebelarm 110 zum Beispiel für eine starre Verbindung nach der Montage aneinander geschweißt sein können.
Eine anderer allgemeiner Vorteil der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Ventilbaugruppe 10 gemäß der Erfindung besteht darin, dass die unterschiedlichen Komponenten in derselben Konfiguration für unterschiedliche Anwendungen verwendet werden können. Es kann somit vorgesehen sein, dass nur die Größe des Ventiltellers 210 entsprechend an kleinere und größere Ventilbaugruppen 10 oder an Turbinen, in denen entsprechende Ventilbaugruppen 10 bereitgestellt sind, angepasst ist. Die verbleibenden Komponenten können dieselben für die unterschiedlichen Anwendungen bleiben. Somit entwickeln sich Entwicklungs- und Produktionssynergien, die Kosten signifikant reduzieren können.
Die Erfindung umfasst zusätzlich eine Turbinenanordnung für eine Ladeeinrichtung mit mindestens einem Turbinengehäuse, einem Turbinenrad, das im Turbinengehäuse angeordnet ist, und einer Ventilbaugruppe 10 gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Spindel 100 ist in einem Durchgang im Turbinengehäuse angeordnet. Insbesondere kann eine Hülse zwischen der Spindel und dem Turbinengehäuse zum Montieren der Spindel 100 bereitgestellt sein. Eine Ladeeinrichtung 1 mit einer Turbinenanordnung 2 ist in 12 gezeigt. Die Ventilbaugruppe gemäß der Erfindung kann in dieser Art von Turbinenanordnung 2 und in Kombination mit dieser Art von Ladeeinrichtung 1 verwendet werden.
Die Turbinenanordnung kann ebenfalls für eine Ladeeinrichtung bereitgestellt sein, wobei Ventilbaugruppe 10 Teil einer Wastegatebaugruppe ist. Alternativ kann Ventilbaugruppe 10 Teil einer Bypassbaugruppe sein. In diesem Fall können ein zweites Turbinengehäuse und ein zweites Turbinenrad im zweiten Turbinengehäuse zum Beispiel für einen mehrstufigen Abgasturbolader bereitgestellt sein. Die Bypassbaugruppe funktioniert dann zum Umgehen einer der Turbinenstufen des mehrstufigen Abgasturboladers. Die zuvor beschriebene Ventilbaugruppe 10 kann entsprechend auch Teil eines Bypasses zwischen entsprechenden Verdichterstufen des mehrstufigen Abgasturboladers sein.
Die Erfindung umfasst zusätzlich eine Ladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Turbinenanordnung gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen. Die Ladeeinrichtung kann zusätzlich einen Aktuator zum Betätigen der Ventilbaugruppe 10 umfassen. Der Aktuator kann zum Beispiel ein pneumatischer Aktuator, ein hydraulischer Aktuator oder ein elektrischer Aktuator sein. Der Aktuator kann zum Beispiel über eine Aktuatorstange und einen Hebel mit einem Außenende der Spindel 100 verbunden sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend beschrieben wurde und in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, sollte verstanden werden, dass die Erfindung ebenfalls gemäß den folgenden Ausführungsformen alternativ definiert sein kann:

1. Ventilbaugruppe (10) für eine Ladeeinrichtung, insbesondere für ein Wastegate eines Abgasturboladers, umfassend
- eine Spindel (100);
- einen Hebelarm (110), der an die Spindel (100) gekoppelt ist; und
- eine Ventileinheit (200),
- dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (110) ein Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, hat und die Ventileinheit (200) eine Aufnahmeregion (212) mit mindestens einer ersten konischen Aufnahmefläche (214) hat, in der das Verbindungselement (112) angeordnet ist.
2. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112) in der Aufnahmeregion (212) auf eine solche Weise angeordnet ist, dass eine erste Linienberührung zwischen einer sphärischen Fläche des Verbindungselements (112) und der ersten konischen Aufnahmefläche (214) gebildet ist.
3. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeregion (212) eine zweite konische Aufnahmefläche (216) hat.
4. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112) in der Aufnahmeregion (212) auf eine solche Weise angeordnet ist, dass eine zweite Linienberührung zwischen der sphärischen Fläche des Verbindungselements (112) und der zweiten konischen Aufnahmefläche (216) gebildet ist.
5. Ventilbaugruppe nach einer dervorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112), das als mindestensteilweise sphärisch ausgebildet ist, ausgebildet ist, um mindestens teilweise hohl zu sein, insbesondere in einer C-Form konfiguriert ist.
6. Ventilbaugruppe nach einer dervorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (200) einen Ventilteller (210) und einen Deckel (220) hat, wobei die erste konische Aufnahmefläche (214) im Ventilteller (210) ausgebildet ist und falls bereitgestellt, die zweite konische Aufnahmefläche (216) im Deckel (220) ausgebildet ist.
7. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (210) einen Vorsprung (211) hat und die erste konische Aufnahmefläche (214) als eine Fläche im Innern des Vorsprungs (211) ausgebildet ist.
8. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (211) eine zylindrische Außenfläche hat und eine Aussparung (211a) in einer Seitenwand hat, wobei der Hebelarm (110) mindestens teilweise in der Aussparung (211a) angeordnet ist.
9. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 7 oder Ausführungsform 8, dadurch gekennzeichnet, dass Drehsicherungsmittel zwischen Spindel (100) oder Hebelarm (110) und Ventileinheit (200) bereitgestellt sind.
10. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsicherungsmittel als mindestens ein Anschlag ausgebildet sind.
11. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, einen abgeflachten Abschnitt (113) auf mindestens einer Seite, bevorzugt auf zwei oder drei Seiten, hat, der/die einen Anschlag zusammen mit einer Innenwand (212a) des Vorsprungs (211) bildet/bilden.
12. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 10 oder Ausführungsform 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (211) eine Aussparung (211b) hat und das Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, eine Verlängerung (114) hat, wobei die Verlängerung (114) in der Aussparung (211b) angeordnet ist und einen Anschlag zusammen mit entsprechenden Seitenwänden der Aussparung (211b) bildet.
13. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) eine zylindrische Außenwand hat, die eine Aussparung hat, wobei der Hebelarm (110) mindestens teilweise in der Aussparung angeordnet ist.
14. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) einen zentral angeordneten Durchgang (222) hat.
15. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) als ein Gussteil ausgebildet ist.
16. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) als ein Blechteil ausgebildet ist, insbesondere wobei der Deckel federelastische Eigenschaften hat.
17. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) einen zentral angeordneten Durchgang (222) hat.
18. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) Aussparungen (224) hat, die federelastische Arme (226) definieren, wobei sich die Arme (226) radial einwärts von einem Rand des Deckels (220) in der Richtung des Durchgangs (222) erstrecken, insbesondere wobei drei bis acht Arme bereitgestellt sind.
19. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Boden (228) des Deckels (220) ein festes Bauteil (229) und Arme (226), die in den Boden (228) eingearbeitet sind, hat, wobei die Arme (226) federelastische Eigenschaften haben.
20. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) und der Ventilteller (210) aneinander geschweißt, miteinander über eine Presssitzverbindung verbunden und/oder miteinander verstemmt sind.
21. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (200) einen Ventilteller (210) und ein Schließelement (230) hat, wobei Teile der ersten und falls bereitgestellt, der zweiten konischen Aufnahmefläche (214, 216) überwiegend im Ventilteller (210) ausgebildet sind.
22. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der ersten und falls bereitgestellt, zweiten konischen Aufnahmefläche (214, 216) im Schließelement (230) ausgebildet ist.
23. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aufnahmefläche (216) die ist, die weiter von einer Dichtungsfläche (218) des Ventiltellers (210) entfernt angeordnet ist, und der Teil der zweiten Aufnahmefläche (216), der im Schließelement (230) angeordnet ist, ausgebildet ist, sodass er das Verbindungselement (112) in die erste Aufnahmefläche (214) während des Verbindens drückt.
24. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (210) einen Vorsprung (211) hat, wobei die Aufnahmeregion (212) als eine Aussparung im Vorsprung (211) ausgebildet ist und wobei die Teile der ersten und zweiten konischen Aufnahmefläche (214, 216) überwiegend als Wandflächen der Aussparung ausgebildet sind.
25. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (211) einen Durchgang (215) hat, wobei das Schließelement (230) im Durchgang (215) angeordnet ist.
26. Ventilbaugruppe nach Ausführungsform 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeregion (212) eine Öffnung (211c) in der axialen Richtung hat, wobei sich der Hebelarm (110) durch die Öffnung (211c) erstreckt.
27. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112) einen abgeflachten Abschnitt (115) auf einer dem Ventilteller (210) zugewandten Seite hat, wobei der abgeflachte Abschnitt einen Anschlag zusammen mit dem Ventilteller (210) bildet.
28. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (230) und der Ventilteller (210) aneinander geschweißt, miteinander über eine Presssitzverbindung verbunden und/oder miteinander verstemmt sind oder wobei das Schließelement (230) und der Ventilteller (210) miteinander verschraubt sind.
29. Ventilbaugruppe nach einer dervorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (100) und der Hebelarm (110) oder der Hebelarm (110) und das Verbindungselement (112) oder die Spindel (100), der Hebelarm (110) und das Verbindungselement (112) einstückig konfiguriert sind.
30. Ventilbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (100) und der Hebelarm (110) als zwei separate Komponenten konfiguriert sind und auf eine solche Weise konfiguriert sind, dass die Ventilbaugruppe (10) als eine Ventilbaugruppe (10), die sich sowohl nach links als auch nach rechts öffnet, verwendet werden kann.
31. Turbinenanordnung für eine Ladeeinrichtung, umfassend mindestens ein Turbinengehäuse; ein Turbinenrad, das im Turbinengehäuse angeordnet ist; und eine Ventilbaugruppe (10) nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen.
32. Turbinenanordnung nach Ausführungsform 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (100) in einem Durchgang im Turbinengehäuse angeordnet ist, insbesondere wobei eine Hülse zwischen Spindel und Turbinengehäuse zum Montieren der Spindel (100) bereitgestellt ist.
33. Turbinenanordnung nach Ausführungsform 3 1 oder Ausführungsform 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbaugruppe Teil einer Wastegatebaugruppe ist.
34. Turbinenanordnung nach Ausführungsform 31 oder Ausführungsform 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbaugruppe Teil einer Bypassbaugrupp eist.
35. Ladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Turbinenanordnung nach einer der Ausführungsformen 31 bis 34.

Claims

Ventilbaugruppe (10) für eine Ladeeinrichtung, insbesondere für ein Wastegate eines Abgasturboladers, umfassend eine Spindel (100); einen Hebelarm (110), der an die Spindel (100) gekoppelt ist; und eine Ventileinheit (200), dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (110) ein Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, hat und die Ventileinheit (200) eine Aufnahmeregion (212) mit mindestens einer ersten konischen Aufnahmefläche (214) hat, in der das Verbindungselement (112) angeordnet ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeregion (212) eine zweite konische Aufnahmefläche (216) hat.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (200) einen Ventilteller (210) und einen Deckel (220) hat, wobei die erste konische Aufnahmefläche (214) im Ventilteller (210) ausgebildet ist und falls bereitgestellt, die zweite konische Aufnahmefläche (216) im Deckel (220) ausgebildet ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (210) einen Vorsprung (211) hat und die erste konische Aufnahmefläche (214) als eine Fläche im Innern des Vorsprungs (211) ausgebildet ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Drehsicherungsmittel zwischen Spindel (100) oder Hebelarm (110) und Ventileinheit (200) bereitgestellt sind.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsicherungsmittel als mindestens ein Anschlag ausgebildet sind, insbesondere wobei das Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, einen abgeflachten Abschnitt (113) auf mindestens einer Seite, bevorzugt auf zwei oder drei Seiten, hat, wobei der abgeflachte Abschnitt/die abgeflachten Abschnitte einen Anschlag zusammen mit einer Innenwand (212a) des Vorsprungs (211) bildet/bilden; und/oder wobei der Vorsprung (211) eine Aussparung (211b) hat und das Verbindungselement (112), das als mindestens teilweise sphärisch ausgebildet ist, eine Verlängerung (114) hat, wobei die Verlängerung (114) in der Aussparung (211b) angeordnet ist und einen Anschlag zusammen mit entsprechenden Seitenwänden der Aussparung (211b) bildet.
Ventilbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (220) als ein Blechteil ausgebildet ist, insbesondere wobei der Deckel federelastische Eigenschaften hat.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (200) einen Ventilteller (210) und ein Schließelement (230) hat, wobei Teile der ersten und falls bereitgestellt, der zweiten konischen Aufnahmefläche (214, 216) überwiegend im Ventilteller (210) ausgebildet sind.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der ersten und falls bereitgestellt, zweiten konischen Aufnahmefläche (214, 216) im Schließelement (230) ausgebildet ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aufnahmefläche (216) die ist, die weiter von einer Dichtungsfläche (218) des Ventiltellers (210) entfernt angeordnet ist, und der Teil der zweiten Aufnahmefläche (216), der im Schließelement (230) angeordnet ist, ausgebildet ist, sodass er das Verbindungselement (112) in die erste Aufnahmefläche (214) während des Verbindens drückt.
Ventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (210) einen Vorsprung (211) hat, wobei die Aufnahmeregion (212) als eine Aussparung im Vorsprung (211) ausgebildet ist und wobei die Teile der ersten und zweiten konischen Aufnahmefläche (214, 216) überwiegend als Wandflächen der Aussparung ausgebildet sind.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeregion (212) eine Öffnung (211c) in der axialen Richtung hat, wobei sich der Hebelarm (110) durch die Öffnung (211c) erstreckt.
Ventilbaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (112) einen abgeflachten Abschnitt (115) auf einer dem Ventilteller (210) zugewandten Seite hat, wobei der abgeflachte Abschnitt einen Anschlag zusammen mit dem Ventilteller (210) bildet.
Turbinenanordnung für eine Ladeeinrichtung, umfassend mindestens ein Turbinengehäuse; ein Turbinenrand, das im Turbinengehäuse angeordnet ist; und eine Ventilbaugruppe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Ladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Turbinenanordnung nach Anspruch 14.