DE202013006731U1

DE202013006731U1 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE202013006731U1
Application number: DE202013006731U
Authority: DE
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-08-09
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

Abgasturbolader (1) umfassend – ein Gehäuse (2, 3, 4), – ein im Gehäuse (2) angeordnetes Turbinenrad (5), – ein im Gehäuse (3) angeordnetes Verdichterrad (7), – eine das Turbinenrad (5) mit dem Verdichterrad (7) verbindende Welle (6), – einen im Gehäuse (2, 3, 4) ausgebildeten Bypasskanal (16), der am Turbinenrad (5) oder Verdichterrad (7) vorbei führt, und – eine Klappenanordnung (10) zum Öffnen und Schließen einer Öffnung (20) des Bypasskanals (16), dadurch gekennzeichnet, dass – die Klappenanordnung (10) eine die Öffnung (20) verschließende Dichtscheibe (18) und einen die Öffnung (20) verschließenden Federteller (11) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Das Gehäuse von Abgasturboladern setzt sich in der Regel aus einem Turbinengehäuse und einem Verdichtergehäuse zusammen. Teilweise wird auch ein Lagergehäuse zwischen dem Turbinengehäuse und dem Verdichtergehäuse verwendet. In dem Abgasturbolader sind ein Turbinenrad und ein Verdichterrad angeordnet. Die beiden Räder sind über eine Welle miteinander verbunden. Aus unterschiedlichen Gründen sind im Gehäuse des Abgasturboladers Bypasskanäle vorgesehen, die im Gehäuse eine Gasführung darstellen, die am Verdichter oder Turbinenrad vorbeiführen. Insbesondere werden zur Ladedruckregelung Wastegate- oder Bypasskanäle vorgesehen, die am Turbinenrad vorbeiführen. Im Folgenden wird allgemeinen der Begriff Bypasskanal auch für Wastegatekanäle verwendet. Über solch einen Bypasskanal kann bei Erreichen des erforderlichen Ladedrucks zumindest ein Teil der Abgasmenge um das Turbinenrad herumgeleitet werden. Zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals ist üblicherweise eine Klappenanordnung vorgesehen. Die Klappenanordnung wird über ein Gestänge mit einem Aktuator verbunden, der beispielsweise als pneumatische oder elektrische Steuerdose ausgebildet sein kann. Vorbekannten Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die DE 10 2012 012 496 .
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, der bei kostengünstiger Herstellung und Montage wartungsarm und effizient betrieben werden kann. Insbesondere soll mittels einer Klappenanordnung ein Bypasskanal möglichst dicht verschließbar sein.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Öffnung des Bypasskanals mit zwei separaten Elementen abgedichtet wird. Hierzu sind eine Dichtscheibe und ein Federteller vorgesehen, die jeweils für sich genommen die Öffnung verschließen. Hierzu liegen im geschlossenen Zustand sowohl der Federteller als auch die Dichtscheibe insbesondere gleichzeitig auf dem Gehäuse, insbesondere dem Turbinengehäuse, auf.
Das Schließen der Öffnung mit lediglich einer Dichtscheibe kann im Betrieb des Abgasturboladers aufgrund von Verzug und/oder Toleranz undicht werden. Deshalb ist zusätzlich noch der Federteller verbaut, der aufgrund seiner Federwirkung Verzug und Toleranzen sehr gut ausgleichen kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass im offenen Zustand der Klappenanordnung der Federteller weiter in Richtung der Öffnung des Bypasskanales ragt als die Dichtscheibe. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Schließen der Klappenanordnung der Federteller gespannt wird und somit die Federkraft des Federtellers zur Dichtwirkung beiträgt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 einen schematisch vereinfacht dargestellten erfindungsgemäßen Abgasturbolader für alle Ausführungsbeispiele,
2 ein Detail des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 einen Halbschnitt der Klappenanordnung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 einen Halbschnitt der Klappenanordnung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
5 einen Halbschnitt der Klappenanordnung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Abgasturboladers 1 für alle Ausführungsbeispiele. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit den selben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Abgasturbolader 1 in teilweise aufgeschnittener Darstellung. Gemäß 1 umfasst der Abgasturbolader 1 ein Turbinengehäuse 2, ein Verdichtergehäuse 3 und ein zwischen dem Turbinengehäuse 2 und dem Verdichtergehäuse 3 angeordnetes Lagergehäuse 4. In dem Turbinengehäuse 2 ist ein Turbinenrad 5 angeordnet. In dem Lagergehäuse 4 ist eine Welle 6 drehbar gelagert. In dem Verdichtergehäuse 3 befindet sich ein Verdichterrad 7. Das Turbinenrad 5 und das Verdichterrad 7 sind drehfest auf der Welle 6 montiert.
Über einen Turbinengehäuseeintritt 8 wird Abgas eingeleitet. Dieses Abgas strömt auf das Turbinenrad 5 und verlässt die Anordnung über einen Turbinengehäuseaustritt 9. Über das Abgas wird das Turbinenrad 5 in Rotation versetzt. Über die Welle 6 wird somit auch das Verdichterrad 7 in Rotation versetzt. Über das Verdichterrad 7 wird Ladeluft für eine Brennkraftmaschine verdichtet.
In dem Turbinengehäuse 2 ist ein Bypasskanal 16 (auch: Wastegatekanal) ausgebildet. Über diesen Bypasskanal 16 kann das Abgas direkt vom Turbinengehäuseeintritt 8, unter Umgehung des Turbinenrades 5, zum Turbinengehäuseaustritt 9 geführt werden. Der Bypasskanal 16 ist mittels einer Klappenanordnung 10 verschließbar.
Im Detail zeigt 2 den Bypasskanal 16 mit seiner Öffnung 20. Diese Öffnung 20 wird mittels der Klappenanordnung 10 verschlossen.
Die Klappenanordnung 10 umfasst einen Bolzen 17. Auf dem Bolzen 17 steckt ein Hebel 12. Alternativ könnte der Hebel 12 auch integraler Bestandteil des Bolzens 17 sein. Wie 1 zeigt ist der Hebel 12 mit einer Klappenwelle 13 verbunden. Die Klappenwelle 13 ist im Turbinengehäuse 2 drehbar gelagert. Außerhalb des Turbinengehäuses 2 ist die Klappenwelle 13 über eine Regelstange 14 mit einem Aktor 15 verbunden. Über den Aktor 15 kann die Regelstange 14 und somit die Klappenanordnung 10 bewegt werden.
Wie der Halbschnitt in 2 zeigt umfasst die Klappenanordnung 10 eine Dichtscheibe 18. Diese Dichtscheibe 18 sitzt dicht auf der Öffnung 20. Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Dichtscheibe 18 einstückig mit dem Bolzen 17 gefertigt.
Des Weiteren sitzt auf dem Bolzen 17 ein Federteller 11. Der Federteller 11 verschließt ebenfalls die Öffnung 20. Der Hebel 12 und der Federteller 11 sind zwischen einer Zusatzscheibe 19 und der Dichtscheibe 18 eingeklemmt bzw. fixiert. Die Zusatzscheibe 19 kann entweder auf den Bolzen 17 aufgeschraubt, verlötet oder verschweißt sein.
3 zeigt die Klappenanordnung 10 des ersten Ausführungsbeispiels in einem Halbschnitt. Gezeigt ist dabei ein Zustand, in dem die Klappenanordnung 10 geöffnet ist. Dementsprechend ragt die Federscheibe 11 um den eingezeichneten Abstand 21 weiter in Richtung der Öffnung 20 als die Dichtscheibe 18. Dies hat zur Folge, dass beim Schließen der Klappenanordnung 10 der Federteller 11 gespannt wird und somit ein dichtes Aufliegen des Federtellers 11 und der Dichtscheibe 18 auf der Öffnung 20 gewährleistet ist.
Das erste Ausführungsbeispiel zeigt mit der Zusatzscheibe 19 eine sehr günstige und einfach zu montierende Variante für die Klappenanordnung 10. Aufgrund des verwendeten Federtellers 11 kann der Hebel 12 steif mit dem Bolzen 17 verbunden werden. Bei dieser Verbindung ist kein Spiel vonnöten, da etwaige Toleranzen und Verzug durch den Federteller 11 ausgeglichen werden.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist wiederum die Klappenanordnung 10 im Halbschnitt. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Dichtscheibe 18 und der Bolzen 17 zwei separat gefertigte Bauteile, die über eine Schweißverbindung 24 miteinander verbunden sind. Der Federteller 11 ist zwischen einem Absatz 22 des Bolzens 17 und der Dichtscheibe 18 eingeklemmt. Für eine spielfreie Verbindung sorgt eine Distanzscheibe 23.
Der Bolzen 17 weist an seinem Umfang stellenweise eine konvexe Oberfläche auf. Auf dieser konvexen Oberfläche steckt der Hebel 12. Die Zusatzscheibe 19 fixiert im zweiten Ausführungsbeispiel den Hebel 12 auf dem Bolzen 17, wobei hier der Hebel 12 gegenüber dem Bolzen 17 Spiel hat. Durch dieses Spiel und die konvexe Oberfläche wird stets erreicht, dass die Dichtscheibe 18 und der Federteller 11 über ihren gesamten Umfang flächig und somit dicht auf der Öffnung 20 sitzen.
5 zeigt den Abgasturbolader 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist wiederum die Klappenanordnung 10 im Halbschnitt. Im dritten Ausführungsbeispiel ist die Dichtscheibe 18 genauso wie im zweiten Ausführungsbeispiel über die Schweißverbindung 24 mit dem Bolzen 17 verbunden. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel wird im dritten Ausführungsbeispiel keine konvexe Oberfläche am Bolzen 17 verwendet. Der Hebel 12 steckt hier lediglich mit einem Spiel auf dem Bolzen 17. Zur Fixierung des Hebels 14 auf dem Bolzen 17 ist am Bolzen 17 ein weiterer Absatz 25 ausgebildet. Der Hebel 12 sitzt dabei zwischen dem weiteren Absatz 25 und dem Federteller 17, insbesondere der Distanzscheibe 23.
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 5 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Verdichtergehäuse
4: Lagergehäuse
5: Turbinenrad
6: Welle
7: Verdichterrad
8: Turbinengehäuseeintritt
9: Turbinengehäuseaustritt
10: Klappenanordnung
11: Federteller
12: Hebel
13: Klappenwelle
14: Regelstange
15: Aktor
16: Bypasskanal
17: Bolzen
18: Dichtscheibe
19: Zusatzscheibe
20: Öffnung
21: Abstand
22: Absatz
23: Distanzscheibe
24: Schweißverbindung
25: Weiterer Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012012496 [0002]

Claims

Abgasturbolader (1) umfassend – ein Gehäuse (2, 3, 4), – ein im Gehäuse (2) angeordnetes Turbinenrad (5), – ein im Gehäuse (3) angeordnetes Verdichterrad (7), – eine das Turbinenrad (5) mit dem Verdichterrad (7) verbindende Welle (6), – einen im Gehäuse (2, 3, 4) ausgebildeten Bypasskanal (16), der am Turbinenrad (5) oder Verdichterrad (7) vorbei führt, und – eine Klappenanordnung (10) zum Öffnen und Schließen einer Öffnung (20) des Bypasskanals (16), dadurch gekennzeichnet, dass – die Klappenanordnung (10) eine die Öffnung (20) verschließende Dichtscheibe (18) und einen die Öffnung (20) verschließenden Federteller (11) umfasst.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) und die Dichtscheibe (18) beim Verschließen der Öffnung (20) gleichzeitig auf dem Gehäuse (2, 3, 4) aufliegen.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Gehäuse (2, 3, 4) drehbar gelagerte Klappenwelle (13) und einen mit der Klappenwelle (13) verbundenen Hebel (12), wobei die Klappenanordnung (10) einen mit dem Hebel (12) verbundenen oder integral ausgebildeten Bolzen (17) umfasst.
Abgasturbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) auf dem Bolzen (17) steckt.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (18) mit dem Bolzen (17) verschweißt, verlötet oder verschraubt ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11 zwischen einem Absatz (22) des Bolzens (17) und der Dichtscheibe (18) fixiert ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (18) integraler Bestandteil des Bolzens (17) ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) zwischen der Dichtscheibe (18) und einer auf den Bolzen (17) aufgesteckten Zusatzscheibe (19) fixiert ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (17) zumindest teilweise konvex ausgebildet ist, wobei der Hebel (12) auf der konvexen Oberfläche sitzt.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im geöffneten Zustand der Klappenanordnung (10) der Federteller (11) weiter in Richtung der Öffnung (20) ragt als die Dichtscheibe (18).