-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate und einen Turbolader.
-
Hintergrund des Standes der Technik
-
Im Hinblick auf Turboladerturbinen ist ein Ventilaufbau zum Öffnen und Schließen einer Öffnung eines in einem Turbinengehäuse ausgebildeten Abgasbypasses im Stand der Technik bekannt. In dem in Patentdokument 1 offenbarten Aufbau ist ein ringartiges Federelement zwischen einem Ventilstützelement und einer Scheibe angeordnet, durch die die Welle eines Ventilkörpers tritt. Bei dem in Patentdokument 2 offenbarten Aufbau ist ein Federelement zwischen einer Klappplatte und einem Hebel oder zwischen einem Hebel und einer Scheibe angeordnet. Das Federelement reduziert oder verhindert einen Verschleiß, der an einem Kontaktpunkt zwischen den beiden Elementen auftreten kann.
-
Dokumente des Standes der Technik
-
Patentdokumente
-
-
DE 10 2018 103 283 A1 offenbart ein Waste-Gate-Ventil für einen Turbolader, wobei der Turbolader ein Turbinengehäuse mit einer Waste-Gate-Öffnung aufweist, wobei das Waste-Gaste-Ventil aufweist: einen Ventilkörper, welcher einen Ventilteller und einen Ventilschaft aufweist, wobei der Ventilteller dazu ausgelegt ist, an dem Turbinengehäuse anzuliegen und die Waste-Gate-Öffnung zu schließen, und der Ventilschaft auf einer hinteren Oberfläche des Ventiltellers angeordnet ist, welche zu einer die Wate-Gate-Öffnung schließenden Anlageoberfläche des Ventiltellers entgegengesetzt ist; einen Schwenkarm, welcher einen Schaft und einen Hebel aufweist, wobei der Schaft derart gelagert ist, dass er den Schaft mit Bezug auf das Turbinengehäuse dreht, und der Hebel mit einem Einführungsloch ausgestattet ist, in welches der Ventilschaft eingeführt ist; eine Lagerplatte, welche an einem Abschnitt des Ventilschafts angebracht ist, welcher von dem Einführungsloch hervorsteht, wobei die Lagerplatte an dem Ventilschaft derart angebracht ist, dass der Hebel zwischen der Lagerplatte und dem Ventilteller gelagert ist; und ein elastisches Bauteil, welches zwischen der Lagerplatte und dem Hebel oder zwischen dem Hebel und dem Ventilteller eingeklemmt ist, wobei das elastische Bauteil dazu ausgelegt ist, den Hebel in eine Richtung vorzuspannen, in welcher sich der Ventilschaft erstreckt, wobei der Ventilkörper derart angebracht ist, dass sich der Ventilkörper bezogen auf den Hebel neigt; und eines von der Lagerplatte und dem Hebel, welche das elastische Bauteil einklemmen, oder eines von dem Hebel und dem Ventilteller, welche das elastische Bauteil einklemmen, einen Vorsprungsabschnitt aufweist, welcher näher bei dem Ventilschaft als das elastische Bauteil oder weiter entfernt von dem Ventilschaft als das elastische Bauteil angeordnet ist, und welcher zu dem anderen von der Lagerplatte und dem Hebel oder zu dem anderen von dem Hebel und dem Ventilteller hin vorspringt.
-
DE 10 2017 221 403 A1 offenbart eine Ventilklappeneinrichtung zum Öffnen und Schließen eines Bypass-Ventils eines Abgasturboladers sowie einen Abgasturbolader mit einer solchen Ventilklappeneinrichtung. Die Ventilklappeneinrichtung weist eine Ventilspindel, einen an der Ventilspindel angeordneten Klappenträger und eine Ventilklappe auf, die eine kreisringförmige Deckscheibe sowie einen Klappenteller, mit einem Klappenträgerzapfen umfasst. Der Klappenteller ist auf der Trägerunterseite des Klappenträgers angeordnet, wobei der Klappenträgerzapfen von der Trägerunterseite her durch eine Durchgangsausnehmung des Klappenträgers sowie eine Mittenausnehmung der auf der Trägeroberseite angeordneten Deckscheibe hindurchgeführt und mit dieser fest verbunden ist. Zwischen dem Klappenträger und der Ventilklappe ist ein Federspalt vorgesehen, in dem ein in axialer Richtung der Durchgangsausnehmung wirkendes Federelement vorgespannt in einem Federelementsitz aufgenommen ist. Der Federelementsitz bildet einen radialen Anschlag für das Federelement, um dieses in einer zentrierten Position zu halten, und erstreckt sich innerhalb des Federspaltes über einen Teil der Spalthöhe und begrenzt so den axialen Hubweg des Federelementes.
-
DE 10 2016 100 900 A1 offenbart eine Regelvorrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt, welcher einen Umgehungskanal aufweist zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt drehbar angeordneten Turbinenrades, und mit einem Verstellarm zur Aufnahme eines Ventilelementes, welches zum Öffnen oder Schließen eines Strömungsquerschnitts des Umgehungskanals vorgesehen ist, wobei der Verstellarm im Abgasführungsabschnitt bewegbar aufgenommen ist, und wobei zumindest zur Positionssicherung des Ventilelements am Verstellarm ein Federelement vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist zur Reduzierung von Verstellkräften das Federelement radial gleitbar ausgebildet.
-
DE 10 2018 102 675 A1 offenbart eine Waste-Gate-Ventil-Vorrichtung für einen Turbolader, welcher ein Turbinengehäuse mit einer Waste-Gate-Öffnung aufweist, wobei die Waste-Gate-Ventil-Vorrichtung aufweist: einen Ventilkörper, welcher die Waste-Gate-Öffnung öffnet und schließt; eine Drehwelle, welche derart angeordnet ist, dass sie sich durch das Turbinengehäuse nach außen erstreckt, wobei die Drehwelle dazu ausgelegt ist, den Ventilkörper zu drehen; einen Verbindungsarm, welcher an der Drehwelle außerhalb des Turbinengehäuses angebracht ist, einen Verbindungsstift, welcher an dem Verbindungsarm angebracht ist, und eine Mittelachse hat, welche parallel zu einer Mittelachse der Drehwelle verläuft; ein Lagerbauteil, welches an dem Verbindungsstift angebracht ist; einen Aktuator; eine Treibstange, deren erstes Ende mit dem Aktuator verbunden ist und deren zweites Ende ein Einführungsloch aufweist, wobei der Verbindungsstift in das Einführungsloch in der Treibstange eingeführt ist, und das zweite Ende der Treibstange über den Verbindungsstift mit dem Verbindungsarm in einem Zustand verbunden ist, in welchem das zweite Ende der Treibstange durch das Lagerbauteil und den Verbindungsarm eingeklemmt wird, um sich bezogen auf den Verbindungsarm zu drehen; ein elastisches Bauteil, welches zwischen dem Verbindungsarm und der Treibstange oder zwischen dem Lagerbauteil und der Treibstange zwischengelagert ist, wobei das elastische Bauteil dazu ausgelegt ist, die Treibstange in einer Erstreckungsrichtung der Mittelachse der Verbindungsstifte vorzuspannen; und einen Vorsprungsabschnitt, welcher an einer Position, welche näher bei dem Verbindungsstift als das elastische Bauteil ist, oder an einer Position, welche weiter entfernt von dem Verbindungsstift als das elastische Bauteil ist, bei einem von der Treibstange und dem Lagerbauteil, welche das elastische Bauteil zwischen sich aufnehmen, oder bei einem von der Treibstange und dem Verbindungsstift welche das elastische Bauteil zwischen sich aufnehmen, vorgesehen ist, wobei der Vorsprungsabschnitt hin zu dem anderen von der Treibstange und dem Lagerbauteil und dem anderen von der Treibstange und dem Verbindungsarm vorspringt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist ein Federelement (Federscheibe) zwischen zwei Elementen angeordnet. Die Federscheibe ist dazu in der Lage, einen Verschleiß oder axiale Schwingungen zu reduzieren, indem sie sich unter einer axialen Kraft verformt. Jedoch kann ein übermäßiges Verformen der Federscheibe die Elastizität der Federscheibe verschlechtern. Somit neigt die Federscheibe dazu, dass sie sich radial unter einer axialen Kraft verlängert, und eine derartige Verformung kann eine Verschlechterung der Elastizität (eine sogenannte Dauerermüdung) bewirken.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate und einen Turbolader zu schaffen, die eine Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe unterdrücken können.
-
Lösung des Problems
-
Diese Aufgabe ist durch einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein alternativer Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate ist in Anspruch 5 aufgezeigt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein Turbolader mit dem Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate ist in Anspruch 6 aufgezeigt.
-
Effekte der Erfindung
-
Durch die Lösung der vorliegenden Erfindung kann die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe vermieden oder unterdrückt werden.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
- 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Turboladers, bei dem ein Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
- 2 zeigt eine Seitenansicht des Turboladers von 1.
- 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III aus 2.
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV aus 3.
- 5 zeigt eine ausschnittartige vergrößerte Ansicht von 4 und zeigt insbesondere eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine Federscheibe zwischen einem Arretierelement und einem Befestigungselement angeordnet ist.
- 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Variation.
- 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Variation.
- 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer dritten Variation.
- 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer vierten Variation.
- 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer fünften Variation.
- 11 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem die Federscheibe zwischen dem Befestigungselement und einem Ventilkörper angeordnet ist.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Ein Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Ventil mit einem Ventilkörper und einer Ventilwelle, die von dem Ventilkörper vorragt und eine Achse hat, ein Arretierelement, das an der Ventilwelle an einer Position fixiert ist, die axial von dem Ventilkörper beabstandet ist, ein Befestigungselement, das zwischen dem Ventilkörper und dem Arretierelement angeordnet ist und das Ventil zusammen mit dem Arretierelement hält, und eine Federscheibe, die zwischen dem Arretierelement und dem Befestigungselement oder zwischen dem Befestigungselement und dem Ventilkörper angeordnet ist und ein erstes Element, das das Arretierelement oder der Ventilkörper ist, und ein zweites Element, das das Befestigungselement ist, verbindet, um eine elastische Kraft dem Befestigungselement mitzuteilen, wobei die Federscheibe einen Außenumfangsabschnitt hat, der mit entweder dem ersten Element oder dem zweiten Element in Kontakt steht, wobei entweder das erste Element oder das zweite Element eine Innenfläche hat, wobei die Innenfläche radial nach innen gewandt ist und dem Außenumfangsabschnitt der Federscheibe zugewandt ist.
-
Gemäß dem Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung steht die Federscheibe mit dem ersten Element, das das Arretierelement oder der Ventilkörper ist, und dem zweiten Element, das das Befestigungselement ist, in Kontakt, um eine elastische Kraft auf das Befestigungselement aufzubringen. Die Federscheibe ist dazu in der Lage, einen Verschleiß von Kontaktpunkten zwischen dem Arretierelement, dem Befestigungselement und dem Ventilkörper oder Schwingungen des Ventils und dergleichen zu reduzieren. Wenn der Raum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element reduziert ist, kann sich die Federscheibe unter einer axialen Kraft verformen. Wenn die Federscheibe versucht, sich radial auszudehnen, gelangt die Innenseite, die an entweder dem ersten Element oder dem zweiten Element ausgebildet ist, mit dem Außenumfangsabschnitt der Federscheibe in Kontakt. Eine radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe wird somit unterdrückt. Als ein Ergebnis wird die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe unterdrückt.
-
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das eine Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element einen Vorsprungsabschnitt, der zu einem Zwischenraum vorragt, der zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist, und am Vorsprungsabschnitt ist die Innenseite ausgebildet, die dem Umfangsabschnitt der Federscheibe zugewandt ist. Der Vorsprungsabschnitt, der die Innenfläche aufweist, die dem Außenumfangsabschnitt der Federscheibe zugewandt ist (oder mit diesem in Kontakt gelangt), ist dazu in der Lage, zuverlässig eine radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe zu unterdrücken.
-
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das andere Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element eine Sitzfläche in einem konstanten Kontakt mit der Federscheibe, und ein vertiefter Abschnitt, der von der Sitzfläche vertieft ist, ist an einer Position ausgebildet, die axial dem Vorsprungsabschnitt zugewandt ist, und ist dazu in der Lage, den Vorsprungsabschnitt aufzunehmen. Wenn in diesem Fall der Raum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element reduziert ist, und die Federscheibe sich verformt, wird der Vorsprungsabschnitt durch den vertieften Abschnitt aufgenommen. Die Axialrelativbewegungsdistanz des ersten Elementes und des zweiten Elementes wird somit gesichert. Die elastische Kraft der Federscheibe kann in zufriedenstellender und ausreichender Weise ausgeübt werden, indem ein axialer Hub sichergestellt wird, während die Verformung der Federscheibe durch den Vorsprungsabschnitt, der die Innenfläche aufweist, unterdrückt wird.
-
In einigen Aspekten hat das andere Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element eine Sitzfläche in konstantem Kontakt mit der Federscheibe, und einen flachen Abschnitt, der mit der Sitzfläche fluchtet und an einer Position ausgebildet ist, die axial dem Vorsprungsabschnitt zugewandt ist. Wenn in diesem Fall der Raum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element reduziert ist und sich die Federscheibe verformt, gelangt der Vorsprungsabschnitt mit dem flachen Abschnitt in Kontakt. Da der flache Abschnitt mit der Sitzfläche fluchtet, wird die Axialrelativbewegungsdistanz des ersten Elementes und des zweiten Elementes reduziert. Dies kann verhindern, dass die Federscheibe sich bis zu dem Maß verformt, bei dem eine plastische Verformung auftritt.
-
In einigen Aspekten hat das eine Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element einen Nutabschnitt, der den Außenumfangsabschnitt der Federscheibe aufnimmt, und der Nutabschnitt hat die Innenfläche, die dem Außenumfangsabschnitt der Federscheibe zugewandt ist. Da der Außenumfangsabschnitt der Federscheibe in dem Nutabschnitt aufgenommen wird und die Innenfläche, die dem Außenumfangsabschnitt der Federscheibe zugewandt ist (oder mit diesem in Kontakt gelangt), im Inneren des Nutabschnittes ausgebildet ist, kann die radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe zuverlässig unterdrückt werden.
-
In einigen Aspekten hat die Federscheibe den Außenumfangsabschnitt in konstantem Kontakt mit dem einen Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element, einen Innenumfangsabschnitt, der näher zu der Ventilwelle als der Außenumfangsabschnitt positioniert ist und in konstantem Kontakt mit dem einen Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element steht, und einen Zwischenabschnitt, der zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt und in konstantem Kontakt mit dem anderen Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet ist. In diesem Fall stehen der Außenumfangsabschnitt und der Innenumfangsabschnitt (zwei radiale Abschnitte) der Federscheibe mit einem der Elemente in Kontakt, und der Zwischenabschnitt zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt von innen steht mit dem anderen der Elemente in Kontakt. Ein derartiger bogenförmiger Kontaktaufbau arbeitet günstig und vorteilhaft, um Verschleiß oder Schwingungen zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Federscheibe leicht hergestellt werden.
-
Ein Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Ventil, das einen Ventilkörper und eine Ventilwelle aufweist, die von dem Ventilkörper vorragt und eine Achse hat; ein Arretierelement, das an der Ventilwelle an einer Position fixiert ist, die von dem Ventilkörper axial beabstandet ist; ein Befestigungselement, das zwischen dem Ventilkörper und dem Arretierelement angeordnet ist, und das Ventil zusammen mit dem Arretierelement hält; und eine Federscheibe, die zwischen dem Arretierelement und dem Befestigungselement oder zwischen dem Befestigungselement und dem Ventilkörper angeordnet ist und ein erstes Element, das das Arretierelement oder der Ventilkörper ist, und ein zweites Element, das das Befestigungselement ist, kontaktiert, um eine elastische Kraft dem Befestigungselement mitzuteilen, wobei die Federscheibe einen Außenumfangsabschnitt hat, der mit einem Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element kontaktiert, wobei das eine Element aus dem ersten Element und dem zweiten Element eine Reguliereinrichtung aufweist, die so aufgebaut ist, dass sie eine radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes der Federscheibe durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt reguliert.
-
Dieser Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate erzeugt den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte, wie sie vorstehend beschrieben sind. Die Reguliereinrichtung reguliert die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes der Federscheibe durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt, um dadurch die radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe zu unterdrücken. Als ein Ergebnis wird die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe unterdrückt.
-
Ein wiederum anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung kann einen Turbolader schaffen, der einen der vorstehend beschriebenen Ventilmechanismen mit variabler Strömungsrate aufweist, wobei der Turbolader eine Turbine und einen Kompressor, der durch eine Drehantriebskraft durch die Turbine angetrieben wird, aufweist, wobei der Ventilkörper des Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate so aufgebaut ist, dass er einen Öffnungsabschnitt eines in der Turbine ausgebildeten Bypasskanals öffnet und schließt. In diesem Fall wird die Zuverlässigkeit der Turbine verbessert, da die Verschlechterung der Elastizität des Federelementes in dem Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate unterdrückt wird.
-
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die gleichen Elemente gleiche Bezugszeichen in der Beschreibung der Zeichnungen erhalten haben und eine wiederholte Erläuterung unterbleibt. Hierbei bedeuten „in Umfangsrichtung“ und „radial“ Richtungen, die relativ zu einer Achse X sind.
-
Ein in den 1-3 gezeigter Turbolader 1 ist beispielsweise ein Turbolader für ein Fahrzeug und komprimiert Luft, die zu einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor unter Verwendung von Abgas geliefert wird, das von dem Verbrennungsmotor abgegeben wird. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Turbolader 1 eine Turbine 2 und einen Kompressor 3. Die Turbine 2 hat ein Turbinengehäuse 4 und ein Turbinenrad 6, das in dem Turbinengehäuse 4 enthalten ist. Der Kompressor 3 hat ein Kompressorgehäuse 5 und ein Kompressorrad 7, das in dem Kompressorgehäuse 5 enthalten ist.
-
Das Turbinenrad 6 ist an einem ersten Ende einer Drehwelle 14 ausgebildet, und das Kompressorrad 7 ist an einem zweiten Ende der Drehwelle 14 ausgebildet. Ein Ladegehäuse 13 ist zwischen dem Turbinengehäuse 4 und dem Kompressorgehäuse 5 ausgebildet. Die Drehwelle 14 ist durch das Lagergehäuse 13 über ein Lager 15 drehbar gestützt. Der Turbolader 1 hat eine Turbinenrotorwelle 16. Die Turbinenrotorwelle 16 umfasst die Drehwelle 14 und das Turbinenrad 6. Die Turbinenrotorwelle 16 und das Kompressorrad 7 drehen sich als ein einstückiger Drehkörper.
-
Das Turbinengehäuse 4 hat einen Abgaseinlass 8 und einen Abgasauslass 10. Das von dem Verbrennungsmotor abgegebene Abgas strömt in einen Turbinenspiralkanal 4a über dem Abgaseinlass 8, bewirkt ein Drehen des Turbinenrades 6, und strömt dann aus dem Turbinengehäuse 4 über den Abgasauslass 10 heraus.
-
Das Kompressorgehäuse 5 hat einen Einlassanschluss (Einlassöffnung) 9 und einen Abgabeanschluss (Abgabeöffnung) 11. Wenn das Turbinenrad 6 sich wie vorstehend beschrieben dreht, drehen sich die Turbinenrotorwelle 16 und das Kompressorrad 7. Das drehende Kompressorrad 7 komprimiert die Luft, die von dem Einlassanschluss 9 angesaugt wird. Die komprimierte Luft tritt durch den Kompressorspiralkanal 5a und wird von dem Abgabeanschluss 11 abgegeben. Die von dem Abgabeanschluss 11 abgegebene komprimierte Luft wird zu dem Verbrennungsmotor geliefert. Der Kompressor 3 wird somit durch die Drehantriebskraft durch die Turbine 2 angetrieben.
-
Das Turbinengehäuse 4 hat in ihm einen Bypasskanal (siehe 3) 17 zum Richten eines Anteils des Abgases, das von dem Abgaseinlass 8 eingeleitet wird, zu dem Abgasauslass 10, wobei das Turbinenrad 6 umgangen wird (Bypass). Der Bypasskanal 17 ist ein Kanal mit variabler Gasströmungsrate, um zu ermöglichen, dass die Strömungsrate des zu dem Turbinenrad 6 gelieferten Abgases variabel wird.
-
Wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, hat der Turbolader 1 ein Wastegate-Ventil 20 (ein Beispiel eines Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate), das im Inneren des Turbinengehäuses 4 ausgebildet ist. Das Wastegate-Ventil 20 ist so aufgebaut, dass es einen Öffnungsabschnitt des Bypasskanals 17 öffnet und schließt. Das Wastegate-Ventil 20 hat einen Schaft 21, der in Bezug auf eine Außenwand des Turbinengehäuses 4 drehbar gestützt ist, ein Ventilbefestigungselement 22, das von einem ersten Ende 21a des Schaftes 21 in der radialen Richtung des Schaftes 21 vorragt, ein Ventil 23, das durch einen distalen Endabschnitt 22w des Ventilbefestigungselementes 22 gehalten wird, eine Arretierplatte (Arretierelement) 26, die an einem Ende des Ventils 23 fixiert ist und das Ventil 23 zusammen mit dem Ventilbefestigungselement 22 hält, und eine Federscheibe 30 (siehe 4), die zwischen dem Ventilbefestigungselement 22 und der Arretierplatte 26 angeordnet ist.
-
Das Turbinengehäuse 4 hat an der Außenwand ein Stützloch (Durchgangsloch) 4b, das durch die Außenwand in einer Dickenrichtung tritt. Ein zylindrisches Lager 41 ist in das Stützloch 4b eingeführt. Das Lager 41 ist an der Außenwand des Turbinengehäuses 4 fixiert. Das Lager 41 kann einen konstanten Durchmesser von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende in einer axialen Richtung haben. Eine erste Endseite (Endfläche) 41a des Lagers 41, die im Inneren des Turbinengehäuses 4 positioniert ist, ist flach. Eine zweite Endseite (Endfläche) 41b des Lagers 41, die an der Außenseite des Turbinengehäuses 4 positioniert ist, ist flach. Die Form des Lagers 41 ist nicht beschränkt und kann eine beliebige Form haben. Das Lager 41 kann einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der an der ersten Endseite im Inneren des Turbinengehäuses 4 ausgebildet ist, und einen Abschnitt mit großem Durchmesser haben, der an der zweiten Endseite an der Außenseite des Turbinengehäuses 4 (außerhalb des Turbinengehäuses 4) ausgebildet ist. Das Lager 41 kann einen geneigten Abschnitt mit einem Durchmesser aufweisen, der von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende hin zunimmt.
-
Der Schaft 21 ist in das Lager 41 eingeführt und in Bezug auf die Außenwand des Turbinengehäuses 4 drehbar gestützt. Das erste Ende 21a des Schafts 21, der im Inneren des Turbinengehäuses 4 angeordnet ist, ist in einen rohrartigen Abschnitt eingeführt, der in einem Basisendabschnitt 22a des Ventilbefestigungselementes ausgebildet ist. Der Basisendabschnitt 22a des Ventilbefestigungselementes 22 ist mit dem ersten Ende 21a des Schaftes 21 durch Schweißen oder dergleichen verbunden. Eine Endfläche (Endseite) des rohrartigen Abschnittes an der Seite des Lagers 41, die an dem Basisendabschnitt 22a des Ventilbefestigungselementes 22 ausgebildet ist, ist parallel zu der ersten Endfläche 41a des Lagers 41 und ist der ersten Endfläche 41a zugewandt. Der Schaft 21 dreht sich um die Achse des Schafts 21, um ein Schwenken des Ventilbefestigungselementes 22 zu bewirken. Das Ventilbefestigungselement 22 hat an dem plattenartigen distalen Endabschnitt 22b ein Durchgangsloch 22c (siehe 4), um das Ventil 23 darin einzusetzen (einzupassen).
-
Das Verbindungselement 42, das eine Plattenform hat und in der radialen Richtung des Schafts 21 vorragt, ist an einem zweiten Ende 21b des Schafts 21 fixiert, das an der Außenseite des Turbinengehäuses 4 angeordnet ist. Das zweite Ende 21b des Schafts 21 tritt durch ein Durchgangsloch, das in dem Verbindungselement 42 ausgebildet ist. Eine hintere Fläche (hintere Seite) 42a des Verbindungselementes 42 ist parallel zu der zweiten Endfläche 41b des Lagers 41 und ist der zweiten Endfläche 41b zugewandt.
-
Das Verbindungselement 42 hat an einem distalen Endabschnitt ein Durchgangsloch, in das ein Verbindungsstift 43 eingeführt ist. Der Verbindungsstift 43 ist außerdem in ein Durchgangsloch eingeführt, das in einem distalen Endabschnitt 51a einer Betätigungsstange 51 eines Aktuators 50 ausgebildet ist. Ein erster Endabschnitt des Verbindungsstifts 43 ist an der Betätigungsstange 41 durch Vernieten fixiert. Ein zweiter Endabschnitt des Verbindungsstifts 43 hat einen Clip (eine Klemme) 44, der an ihm montiert ist, um zu verhindern, dass der Verbindungsstift 43 aus dem Durchgangsloch herausfällt. Der distale Endabschnitt 51a der Betätigungsstange 51 und der Verbindungsstift 42 sind in Bezug auf das Verbindungselement 42 drehbar. Der distale Endabschnitt des Verbindungselements 42 schwenkt um die Achse des Schafts 21 mit der Bewegung der Betätigungsstange 51. Anders ausgedrückt ist der Schaft 21 mit der Betätigungsstange 51 des Aktuators 50 über das Verbindungselement 42 und den Verbindungsstift 43 verbunden.
-
Der Aktuator 50 ist an eine Halterung 18 fixiert, die seitlich von dem Kompressorgehäuse 5 vorragt. Der Aktuator 50 hat beispielsweise die Betätigungsstange 51, eine Membran, die die Betätigungsstange 51 antreibt, benachbart eine Niedrigdruckkammer 59 und eine Hochdruckkammer 58, wobei die Membran zwischen ihnen in einer axialen Richtung der Betätigungsstange 51 angeordnet ist, und eine Wiederherstellfeder, die im Inneren der Niedrigdruckkammer 59 angeordnet ist und die Membran vorspannt. Der Aktuator 50 bewegt die Betätigungsstange 51 zu einem distalen Ende, wenn der Druck an einer Ausgangsseite des Kompressors 3 einen eingestellten Druck (Solldruck) erreicht, und bewegt die Betätigungsstange 51 zu einem Basisende, wenn der Druck an der Ausgangsseite des Kompressors 3 bis unterhalb des eingestellten Druckes abfällt.
-
Das Wastegate-Ventil 20 ist nachstehend detailliert beschrieben. Wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist, ist das Ventil 23 dazu in der Lage, dass es an einem Umfangsrandabschnitt 17b eines Öffnungsabschnitts 17a des Bypasskanals 17 anliegt und sich von diesem trennt. Das Ventil 23 hat einen Ventilkörper 24 und eine Ventilwelle 25, die von dem Ventilkörper 24 vorragt. Der Ventilkörper 24 ist beispielsweise scheibenförmig. Der Ventilkörper 24 hat eine Abdichtfläche 24a, die dem Umfangsrandabschnitt 17b zugewandt ist, eine hintere Fläche 24b, die von der Abdichtfläche 24a entgegengesetzt ist, und eine Stützfläche 24c, die von der hinteren Fläche 24b vorragt. Der Ventilkörper 24 ist so aufgebaut, dass er den Öffnungsabschnitt 17a des Bypasskanals 17 öffnet und schließt, der in der Turbine 2 ausgebildet ist. Die Ventilwelle 25 ragt zu einer Seite des Ventilkörpers 24 vor, die von dem Bypasskanal 17 entgegengesetzt ist. Die Ventilwelle 25 ragt von der Stützfläche 24c des Ventilkörpers 24 vor. Die Ventilwelle 25 hat die Achse X und ist beispielsweise zylindrisch geformt. Die Ventilwelle 25 ist beispielsweise mit dem Ventilkörper 24 einstückig ausgebildet.
-
Die Ventilwelle 25 ist in das Durchgangsloch 22c in dem distalen Endabschnitt 22b des Ventilbefestigungselementes 22 eingeführt. Der distale Endabschnitt 22b des Ventilbefestigungselements 22 ist zwischen dem Ventilkörper 24 und der Arretierplatte 26 angeordnet. Der distale Endabschnitt 22b des Ventilbefestigungselementes 22 hat eine erste vordere Fläche 22d, die dem Ventilkörper 24 zugewandt ist, und eine zweite vordere Fläche 22e, die zu der ersten vorderen Fläche 22d entgegengesetzt ist. Die erste vordere Fläche 22d und die zweite vordere Fläche 22e sind beispielsweise parallel zueinander. Das heißt der distale Endabschnitt 22b des Ventilbefestigungselementes 22 hat eine konstante Dicke. Die erste vordere Fläche 22d des Ventilbefestigungselementes 22 liegt an der Stützfläche 24c des Ventilkörpers 24 an.
-
Die Arretierplatte 26 ist an einem Endabschnitt 25a der Ventilwelle 25 fixiert, der zu der Seite des Ventilkörpers 24 entgegengesetzt ist. Die Arretierplatte 26 ist an der Ventilwelle 25 beispielsweise durch Vernieten an einer Position fixiert, die von dem Ventilkörper 24 in einer Richtung der Achse X beabstandet ist. Die Arretierplatte 26 ist an der Ventilwelle 25 so fixiert, dass das Ventilbefestigungselement 22 zwischen dem Ventilkörper 24 und der Arretierplatte 26 angeordnet ist. Die Arretierplatte 26 hat eine erste Arretierfläche 26a, die dem Ventilbefestigungselement 22 zugewandt ist, und eine zweite Arretierfläche 26b, die zu der ersten Arretierfläche 26a entgegengesetzt ist. Die erste Arretierfläche 26a und die zweite Arretierfläche 26b sind beispielsweise parallel zueinander.
-
Die Ventilwelle 25 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 22c ist. Der Abstand zwischen der ersten Arretierfläche 26a der Arretierplatte 26 und der Stützfläche 24c des Ventilelementkörpers 24 ist größer als die Dicke des Ventilbefestigungselementes 22. Das heißt, ein Spalt (Zwischenraum) S ist zwischen der ersten Arretierfläche 26a der Arretierplatte 26 und der zweiten vorderen Fläche 22e des Ventilbefestigungselementes 22 ausgebildet. Das Ventilbefestigungselement 22 ist somit an der Ventilwelle 25 angebracht, indem es zwischen dem Ventilkörper 24 und der Arretierplatte 26 angeordnet ist, und es hält das Ventil 23 zusammen mit der Arretierplatte 26.
-
Die Federscheibe 30 ist zwischen dem Ventilbefestigungselement 22 und der Arretierplatte 26 angeordnet und verleiht dem Ventilbefestigungselement 22 und dem Ventil 23 eine elastische Kraft. Die Federscheibe 30 ist ringartig um eine Achse X (siehe 4) der Ventilwelle 25 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Federscheibe 30 zwischen einem ersten Element, das die Arretierplatte 26 ist, und einem zweiten Element angeordnet, das das Ventilbefestigungselement 22 ist. Die Federscheibe 30 steht in konstantem Kontakt mit der ersten Arretierfläche 26a der Arretierplatte 26 und in konstantem Kontakt mit der zweiten vorderen Fläche 22e des Ventilbefestigungselementes 22.
-
Wie dies in 5 gezeigt ist, ist eine Federscheibe 30 aus einem Material mit Elastizität ausgebildet und hat einen bogenförmigen Querschnitt. Die Federscheibe 30 hat einen ringartigen Außenumfangsabschnitt 31, der in konstantem Kontakt mit der ersten Arretierfläche 26a der Arretierplatte 26 steht, einen ringartigen Innenumfangsabschnitt 32, der näher zu der Ventilwelle 25 als der Außenumfangsabschnitt 31 positioniert ist und in konstantem Kontakt mit der ersten Arretierfläche 26a der Arretierplatte 26 ist, und einen Zwischenabschnitt 33, der zwischen dem Außenumfangsabschnitt 31 und dem Innenumfangsabschnitt 32 ausgebildet ist und in konstantem Kontakt mit der zweiten vorderen Fläche 22e des Ventilbefestigungselementes 22 ist. Der Außenumfangsabschnitt 31 ist radial außerhalb des Innenumfangsabschnittes 32 positioniert. Anders ausgedrückt hat der Außenumfangsabschnitt 31 einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Innenumfangsabschnittes 32. Der Zwischenabschnitt 33 ist beispielsweise an einer Position im Wesentlichen in der Mitte des Weges zwischen dem Außenumfangsabschnitt 31 und dem Innenumfangsabschnitt 32 ausgebildet. Der Zwischenabschnitt 33 teilt der Federscheibe 30 eine Federeigenschaft mit. Die Federscheibe 30, die entlang einer Ebene geschnitten ist, die die Achse X aufweist, hat eine Querschnittsform, bei der beispielsweise eine Außenumfangsseite und eine Innenumfangsseite symmetrisch sind. Eine Mittellinie zwischen einer Außenumfangsseite und der Innenumfangsseite, die symmetrisch sind, tritt beispielsweise durch den mittleren Abschnitt (Zwischenabschnitt) 33.
-
Die Arretierplatte 26 hat einen Vorsprungsabschnitt 26c, der zu dem Zwischenraum S an einem Außenumfangsabschnitt vorragt. Der Vorsprungsabschnitt 26c kann in Umfangsrichtung fortlaufend sein. Ein Vorsprungabschnitt 26c kann in einer ringartigen Form fortlaufend entlang des gesamten Umfangs ausgebildet sein. Alternativ kann eine Vielzahl an Vorsprungsabschnitten 26c in Umfangsrichtung von einander beabstandet ausgebildet sein. Das heißt, der Vorsprungsabschnitt 26c kann lediglich an einem Abschnitt oder lediglich an einer Vielzahl an Abschnitten in einer Umfangsrichtung ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Fall beschrieben, bei dem ein fortlaufender ringartiger Vorsprungsabschnitt 26c ausgebildet ist. Die Arretierplatte 26 hat eine ringartige Innenfläche 26d, die radial nach innen gewandt ist und an dem Vorsprungsabschnitt 26c ausgebildet ist. Diese Innenfläche 26d ist beispielsweise parallel zu der Achse X und hat eine zylindrische Form. Die Innenfläche 26d ist dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30 zugewandt und steht beispielsweise mit dem Außenumfangsabschnitt 31 in Kontakt. Der Außenumfangsabschnitt 31 ist durch die innere Fläche 26d des Vorsprungsabschnittes 26c arretiert. Es sollte hierbei beachtet werden, dass der Außenumfangsabschnitt 31 lediglich mit der Innenfläche 26d des Vorsprungsabschnittes 26c aufgrund der Elastizität der Federscheibe 30 in Kontakt steht und nicht mit ihr verbunden ist und an ihr fixiert ist. Der Außenumfangsabschnitt 31 und der Innenumfangsabschnitt 32 der Federscheibe 30 sind beides freie Enden. Der Innenumfangsabschnitt 32 ist von der Ventilwelle 25 beabstandet und steht nicht mit der Ventilwelle 25 in Kontakt. Der Außenumfangsabschnitt 31 ist ein freies Ende, das an der Innenfläche 26d nicht fixiert ist, es kann jedoch auch gesagt werden, dass der Außenumfangsabschnitt 31 ein Eingriffsende ist, das in konstantem Kontakt mit der Innenfläche 26d steht und mit dieser in Eingriff ist.
-
Das Ventilbefestigungselement 22 hat an dem distalen Endabschnitt 22b eine zweite vordere Fläche 22e, die eine Sitzfläche ist, mit der der Zwischenabschnitt 33 der Federscheibe 30 in konstantem Kontakt steht, und eine flache Fläche (flacher Abschnitt) 22f, die mit der zweiten vorderen Fläche 22e fluchtet und an einer Position ausgebildet ist, die dem Vorsprungsabschnitt 26c in der Richtung der Achse X zugewandt ist. Das heißt die Fläche des distalen Endabschnittes 22b, die der Arretierplatte 26 zugewandt ist, besitzt keine Unregelmäßigkeiten, die an ihr ausgebildet sind. Die flache Fläche 22f ist einer Endfläche 26e des Vorsprungsabschnittes 26c zugewandt. Die flache Fläche 22f ist im Wesentlichen parallel zu der Endfläche 26e und ein ringartiger Spalt (Zwischenraum), der kleiner als der Spalt S ist, ist zwischen ihnen ausgebildet.
-
Die Innenfläche 26d, die an der Arretierplatte 26 ausgebildet ist, steht mit dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30 in Kontakt und reguliert die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31. Anders ausgedrückt ist der Vorsprungsabschnitt 26c, der die Innenfläche 26d aufweist, eine Reguliereinrichtung, die die radial auch außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30 reguliert durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31. Dieser Vorsprungsabschnitt 26c unterdrückt die radial nach außen gerichtete Ausdehnung der Federscheibe 30 und reduziert die Verschlechterung der Elastizität (Materialermüdung oder Dauerermüdung, die sogenannte „permanent set in fatigue“) der Federscheibe 30. Die Reguliereinrichtung umfasst sowohl einen Aufbau, der in konstantem Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30 steht, als auch einen Aufbau, der normalerweise von dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30 beabstandet ist, aber schließlich mit dem Außenumfangsabschnitt 31 in Kontakt gelangt, wenn sich die Federscheibe 30 verformt (das heißt vorübergehend mit dem Außenumfangsabschnitt 31 lediglich dann in Kontakt gelangt, wenn sie die Federscheibe 30 verformt).
-
Der Spalt zwischen der flachen Fläche 22f und der Endfläche 26e ist auf eine derartige Größe festgelegt, dass die Federscheibe 30 nicht plastisch verformt wird, wenn die flache Fläche 22f mit der Endfläche 26e in Kontakt gelangt. Das heißt ein Abstand, um den die Arretierplatte 26 in der Richtung der Achse X relativ zu dem Ventilbefestigungselement 20 bewegbar ist, ist innerhalb eines Bereiches der elastischen Verformung der Federscheibe 30 (geringer als ein elastischer Grenzwert). Ein Zwischenraum zwischen dem Vorsprungsabschnitt 26c und dem Ventilbefestigungselement 22 ist so festgelegt, dass die Federscheibe 30 die Elastizität sogar dann nicht verliert, wenn die Federscheibe 30 sich verformt und der Vorsprungsabschnitt 26c mit der zweiten vorderen Fläche 22e in Kontakt steht.
-
Gemäß dem Wastegate-Ventil 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels gelangt die Federscheibe 30 mit dem ersten Element, das die Arretierplatte 26 ist, und dem zweiten Element, das das Ventilbefestigungselement 22 ist, in Kontakt und teilt eine elastische Kraft dem Ventilbefestigungselement 22 mit. Die Federscheibe 30 ist dazu in der Lage, einen Verschleiß der Kontaktabschnitte zwischen der Arretierplatte 26, dem Ventilbefestigungselement 22 und dem Ventilkörper 24 zu reduzieren oder Schwingungen des Ventils 23 und dergleichen zu reduzieren. Wenn der Raum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element reduziert ist, kann sich die Federscheibe 30 aufgrund einer axialen Kraft verformen. Wenn die Federscheibe 30 versucht, sich radial auszudehnen, gelangt die Innenfläche 26d, die an den Vorsprungsabschnitt 26c der Arretierplatte 26 ausgebildet ist, mit dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30 in Kontakt. Eine radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe 30 wird somit unterdrückt. Als ein Ergebnis wird die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe 30 unterdrückt. Wenn sich die Federscheibe 30 verformt, gleitet der Innenumfangsabschnitt 32 radial nach innen an der ersten Arretierfläche 26a und nähert sich der Ventilwelle 25. Es sollte hierbei beachtet werden, dass, wenn sich die Federscheibe 30 verformt, der Innenumfangsabschnitt 32 mit der Ventilwelle 25 in Kontakt gelangen kann.
-
Der Vorsprungsabschnitt 26c, der die Innenfläche 26d aufweist, die dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30 zugewandt ist (oder mit diesem in Kontakt gelangt), ist dazu in der Lage, zuverlässig eine radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe 30 zu unterdrücken (zu vermeiden).
-
Wenn der Raum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element reduziert ist und die Federscheibe 30 sich verformt, gelangt der Vorsprungsabschnitt 26c mit der flachen Fläche 22f in Kontakt. Da die flache Fläche 22f mit der zweiten vorderen Fläche 22e, die die Sitzfläche der Federscheibe 30 ist, fluchtet, wird der Relativbewegungsabstand des ersten Elementes und des zweiten Elementes in der Richtung der Achse X reduziert. Dies kann verhindern, dass sich die Federscheibe 30 bis zu einem Grad verformt, bei dem eine plastische Verformung auftritt. Dies ist aus der Perspektive des Schutzes der Federscheibe 30 vorteilhaft.
-
Der Außenumfangsabschnitt 31 und der Innenumfangsabschnitt 32 (zwei radiale Abschnitte) der Federscheibe 30 kontaktieren die Arretierplatte 26, und der Zwischenabschnitt 33 zwischen dem Außenumfangsabschnitt 31 und dem Innenumfangsabschnitt 32 kontaktiert das Ventilbefestigungselement 22. Ein derartiger bogenförmiger Kontaktaufbau arbeitet vorteilhaft zum Verringern von Verschleiß oder Schwingungen. Darüber hinaus kann die Federscheibe 30 leicht hergestellt werden.
-
Der Vorsprungsabschnitt 26c reguliert als die Reguliereinrichtung die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30 durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31, um dadurch die radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe 30 zu unterdrücken. Als ein Ergebnis wird die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe 30 unterdrückt.
-
Da in dem Turbolader 1 die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe 30 in dem Wastegate-Ventil 20 unterdrückt (vermieden) wird, wird die Zuverlässigkeit der Turbine 2 verbessert.
-
Das Wastegate-Ventil der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt, und es sind viele abgewandelte Aspekte möglich. Die in dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel erläuterten Gegenstände, die auch bei den folgenden abgewandelten Aspekten gelten (wie beispielsweise die Beschreibung des Aufbaus) sind in der nachfolgenden Beschreibung weggelassen worden.
-
Wie dies in 6 gezeigt ist, kann der distale Endabschnitt 22b des Ventilbefestigungselementes 22 einen vertieften Abschnitt 22g aufweisen, der von der zweiten vorderen Fläche 22e vertieft ist, die die Sitzfläche ist, und an einer Position ausgebildet ist, die dem Vorsprungsabschnitt 26c in der Richtung der Achse X zugewandt ist. Der vertiefte Abschnitt 22g ist so geformt, und hat eine derartige Größe, dass er den Vorsprungsabschnitt 26c aufnehmen kann. Das heißt, wenn der Vorsprungsabschnitt 26c ringartig geformt ist, ist der vertiefte Abschnitt 22g ringartig in der gleichen Größe wie der Vorsprungsabschnitt 26c oder größer als der Vorsprungsabschnitt 26c geformt. Eine Vielzahl an vertieften Abschnitten 22g kann entsprechend einer Vielzahl an Vorsprungsabschnitten 26c ausgebildet sein.
-
Der vertiefte Abschnitt 22g kann eine Tiefe (das heißt eine Länge von der zweiten vorderen Fläche 22e zu einer Bodenfläche des vertieften Abschnittes 22g) haben, die größer als oder geringer als eine Vorragelänge des Vorsprungsabschnittes 26c ist (das heißt eine Länge von der ersten Arretierfläche 26a zu der Endfläche 26e). Die beiden können auch gleich sein. Darüber hinaus kann eine Federscheibe 30A angewendet werden, bei der der Außenumfangsabschnitt 31 und der Innenumfangsabschnitt 32 ringartig sind und senkrecht zu der Achse X so sind, dass der Außenumfangsabschnitt 31 und der Innenumfangsabschnitt 32 mit der ersten Arretierfläche 26a als ebene Flächen in Kontakt stehen. Der Vorsprungsabschnitt 26c, der die Innenfläche 26d aufweist, ist eine Reguliereinrichtung, die die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30A reguliert, indem sie mit dem Außenumfangsabschnitt 31 in Kontakt gelangt. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die Federscheibe 30, die die gleiche wie bei dem Wastegate-Ventil 20 ist, auch in einem Wastegate-Ventil 20A angewendet werden kann.
-
Ein derartiges Wastegate-Ventil 20A erzeugt den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte wie bei dem Wastegate-Ventil 20. Wenn jedoch bei dem Wastegate-Ventil 20A, bei dem der vertiefte Abschnitt 22g ausgebildet ist, der Raum zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element reduziert wird und die Federscheibe 30A sich verformt, wird der Vorsprungsabschnitt 26c in dem vertieften Abschnitt 22g aufgenommen. Der Relativbewegungsabstand des ersten Elementes und des zweiten Elementes in der Richtung der Achse X wird somit sichergestellt. Die elastische Kraft der Federscheibe 30A kann in ausreichender Weise ausgeübt werden, indem ein Hub in der Richtung der Achse X sichergestellt wird, während eine Verformung der Federscheibe 30A durch den Vorsprungsabschnitt 26c unterdrückt wird, der die Innenfläche 26d aufweist.
-
Wie dies in 7 gezeigt ist, kann anstelle der Federscheibe 30A des Wastegate-Ventils 20A ein Wastegate-Ventil 20B angewendet werden, das eine Federscheibe 30B hat, die aus einer geneigten Fläche mit einer konstanten Neigung von dem Außenumfangsabschnitt 31 zu dem Innenumfangsabschnitt 32 ausgebildet ist. Wiederum ist der vorragende Abschnitt (Vorsprungsabschnitt) 26c, der die Innenfläche 26d hat, eine Reguliereinrichtung, die die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30B durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31 reguliert. Ein derartiges Wastegate-Ventil 20B bewirkt auch den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte wie bei dem Wastegate-Ventil 20A.
-
Wie dies in 8 gezeigt ist, kann eine Federscheibe 30C angewendet werden, bei der der Außenumfangsabschntt 31 und der Innenumfangsabschnitt 32 ringartig sind und senkrecht zu der Achse X so sind, dass der Außenumfangsabschnitt 31 mit der ersten Arretierfläche 26a als eine ebene Fläche in Kontakt gelangt und der Innenumfangsabschnitt 32 mit der zweiten vorderen Fläche 22e als eine ebene Fläche in Kontakt gelangt. In der Federscheibe 30C ist der Zwischenabschnitt 33 aus einer geneigten Fläche mit einer konstanten Neigung ausgebildet. Auch der Vorsprungsabschnitt 26c, der die Innenfläche 26d hat, ist eine Reguliereinrichtung, die die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30C durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31 reguliert. Ein derartiges Wastegate-Ventil 20C bewirkt ebenfalls den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte wie bei dem Wastegate-Ventil 20A.
-
Wie dies in 9 gezeigt ist, kann eine bogenförmige Federscheibe 30D, die den gleichen Aufbau wie die Federscheibe 30 hat, angewendet werden, wobei die Arretierplatte 26 einen ringartigen Nutabschnitt 26g für ein Aufnehmen des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30D hat und einen ringartigen Nutabschnitt 26h zum Aufnehmen des Innenumfangsabschnittes 32 der Federscheibe 30D hat. Der Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30D ist in dem Nutabschnitt 26g aufgenommen und ist der Innenfläche 26d des Nutabschnittes 26g zugewandt. Der Innenumfangsabschnitt 32 der Federscheibe 30D ist in dem Nutabschnitt 26h aufgenommen und ist einer Außenfläche 26j des Nutabschnittes 26h zugewandt, die radial nach außen gewandt ist. Der Außenumfangsabschnitt 31 und der Innenumfangsabschnitt 32 sind jeweils von der Innenfläche 26d und der Außenfläche 26j beabstandet. Es sollte hierbei beachtet werden, dass zumindest entweder der Außenumfangsabschnitt 31 und/oder der Innenumfangsabschnitt 32 zumindest mit der jeweiligen Innenfläche 26d und/oder der Außenfläche 26j in Kontakt gelangen kann. Wiederum ist der Nutabschnitt 26g, der die Innenfläche 26d hat, eine Reguliereinrichtung, die die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30D reguliert durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31. Ein derartiges Wastegate-Ventil 20D bewirkt ebenfalls den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte wie bei dem Wastegate-Ventil 20A. Wenn sich die Federscheibe 30D verformt, bewegt sich der Außenumfangsabschnitt 31 radial nach außen an der Innenseite des Nutabschnittes 26g, um sich der Innenfläche 26d zu nähern (und mit der Innenfläche 26d in Kontakt zu gelangen) und/oder bewegt sich der Innenumfangsabschnitt 32 radial nach innen im Inneren des Nutabschnittes 26h, um sich der Außenumfangsfläche 26j zu nähern (und mit der Außenumfangsfläche 26j in Kontakt zu gelangen). Da der Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30d in dem Nutabschnitt 26g aufgenommen ist, und die Innenfläche 26d, die dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30D zugewandt ist (oder mit diesem in Kontakt steht), im Inneren des Nutabschnitts 26d ausgebildet ist, kann die radial nach außen gerichtete Verformung der Federscheibe 30D zuverlässig unterdrückt werden.
-
Wie dies in 10 gezeigt ist, kann eine Federscheibe 30E, die den gleichen Aufbau wie die Federscheibe 30B hat, angewendet werden, wobei die Arretierplatte 26 einen ringartigen Nutabschnitt 26g hat für ein Aufnehmen des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30E. Der Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30E ist in dem Nutabschnitt 26g aufgenommen und ist der Innenfläche 26d des Nutabschnittes 26g zugewandt. Der Innenumfangsabschnitt 32 der Federscheibe 30E steht mit der zweiten vorderen Fläche 22e in Kontakt. Der Außenumfangsabschnitt 31 steht mit der Innenfläche 26d in Kontakt. Es sollte hierbei beachtet werden, dass der Außenumfangsabschnitt 31 von der Innenfläche 26d radial beabstandet sein kann. Wiederum ist der Nutabschnitt 26g, der die Innenfläche 26d hat, eine Reguliereinrichtung, die die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30E durch einen Kontakt des Außenumfangsabschnittes 31 reguliert. Ein derartiges Wastegate-Ventil 20E bewirkt den gleichen Betrieb und die gleichen Effekte wie bei dem Wastegate-Ventil 20A.
-
Wie dies in 11 gezeigt ist, kann eine Federscheibe 30F angewendet werden, die den gleichen Aufbau wie die Federscheibe 30 hat, und ein Wastegate-Ventil 20F kann angewendet werden, bei dem die Federscheibe 30F zwischen dem distalen Endabschnitt 22b des Ventilbefestigungselementes 22 und dem Ventilkörper 24 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Federscheibe 30F zwischen dem ersten Element, das der Ventilkörper 24 ist, und dem zweiten Element angeordnet, das das Ventilbefestigungselement 22 ist. Die Federscheibe 30F steht in konstantem Kontakt mit der Stützfläche 24c des Ventilkörpers 24 und steht in konstantem Kontakt mit der ersten Vorderfläche 22d des Ventilbefestigungselementes 22. Der Ventilkörper 24 hat einen Vorsprungsabschnitt 24e, der zu dem Spalt S hin vorragt. Der Vorsprungsabschnitt 24e hat eine Innenfläche 24d, die mit dem Außenumfangsabschnitt 31 der Federscheibe 30F in Kontakt gelangt (diesem zugewandt ist). Das Ventilbefestigungselement 22 kann eine flache Fläche (flacher Abschnitt) 22h haben, die mit der ersten Vorderfläche 22d fluchtet, oder kann einen vertieften Abschnitt haben, der von der ersten vorderen Fläche 22d vertieft ist und den Vorsprungsabschnitt 24e aufnimmt. Wiederum ist der Vorsprungsabschnitt 24e, der die Innenfläche 24d hat, eine Reguliereinrichtung, die die radial nach außen gerichtete Bewegung des Außenumfangsabschnittes 31 der Federscheibe 30F durch einen Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt 31 reguliert. Ein derartiges Wastegate-Ventil 20F bewirkt ebenfalls den gleichen Betrieb und den gleichen Effekt wie bei dem Wastegate-Ventil 20.
-
Obgleich die Auswirkungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist das Profil der Federscheibe nicht auf eine ringartige Form beschränkt. Das Profil der Federscheibe kann derart sein, dass der Außenumfangsrand eine konvex-konkave Form wie beispielsweise die Form eines Zahnrades hat. Die Form und die Art der Federscheibe ist nicht eingeschränkt.
-
In den verschiedenen in den 5 bis 10 gezeigten Aspekten kann ein Aufbau angewendet werden, bei dem der Vorsprungsabschnitt und der Nutabschnitt oder der vertiefte Abschnitt an dem Element ausgebildet sind, das entgegengesetzt zu demjenigen Element in den vorstehend erläuterten Aspekten ist, und die Federscheibe umgekehrt ist. Die verschiedenen vorstehend beschriebenen Aspekte und Variationen können außerdem in dem Fall angewendet werden, bei dem die Federscheibe zwischen dem Befestigungselement und dem Ventilkörper angeordnet ist, wie dies in 11 gezeigt ist. Bei jedem der Aspekte und Variationen kann der Außenumfangsabschnitt von der Innenfläche radial beabstandet sein. Es ist lediglich erforderlich, dass der Außenumfangsabschnitt der Federscheibe mit der Innenfläche in Kontakt gelangen kann, wenn die Federscheibe sich verformt. Die vorliegende Erfindung kann einen beliebigen Aspekt umfassen, der die Innenfläche umfasst, die dazu in der Lage ist, von einer radial äußeren Seite mit dem Außenumfangsabschnitt der Federscheibe in Kontakt zu gelangen, die zwischen dem Arretierelement und dem Befestigungselement oder zwischen dem Befestigungselement und dem Ventilkörper angeordnet ist.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Einige der Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Federscheibe zum Verringern von Verschleiß oder Schwingungen, und sie sind dazu in der Lage, die Verschlechterung der Elastizität der Federscheibe zu unterdrücken oder zu vermeiden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Turbolader
- 2
- Turbine
- 17
- Bypasskanal
- 17a
- Öffnungsabschnitt
- 20
- Wastegate-Ventil (Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate)
- 22
- Ventilbefestigungselement (Befestigungselement)
- 22d
- erste vordere Fläche (Sitzfläche)
- 22e
- zweite vordere Fläche (Sitzfläche)
- 22f
- flache Fläche (flacher Abschnitt)
- 22g
- vertiefter Abschnitt
- 22h
- flache Fläche (flacher Abschnitt)
- 23
- Ventil
- 24
- Ventilkörper
- 24d
- Innenfläche
- 24e
- Vorsprungsabschnitt
- 25
- Ventilwelle
- 26
- Arretierplatte (Arretierelement)
- 26c
- Vorsprungsabschnitt
- 26d
- Innenfläche
- 26g
- Nutabschnitt
- 30, 30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F
- Federscheibe
- 31
- Außenumfangsabschnitt
- 32
- Innenumfangsabschnitt
- 33
- Zwischenabschnitt
- S
- Spalt (Zwischenraum)
- X
- Achse
