DE202013010503U1 - Steuerdose - Google Patents

Abstract

Steuerdose (1)
– mit einem Gehäuse (2), das einen Druckmittelanschluss (8) aufweist, und das mittels einer gasdichten Membran (3) in eine erste Kammer (4), an die ein Steuerdruck (P) anlegbar ist, und eine zweite Kammer (5) unterteilt ist, in der eine die Membran (3) vorspannende Feder (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
– dass im Gehäuse (2) eine dritte Kammer (7) zur Druckwellendämpfung angeordnet ist, die mit dem Druckmittelanschluss (8) versehen ist, und die über zumindestens eine Drossel (9, 10) mit der zweiten Kammer (5) in Strömungsverbindung steht, wobei die Drossel (9, 10) in einer Trennwand (11) zwischen der zweiten Kammer (5) und der dritten Kammer (7) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Steuerdose, insbesondere für eine Regeleinrichtung eines Abgasturboladers, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Eine derartige Steuerdose ist aus der EP 1 491 754 A1 bekannt. Die Steuerdose ist beispielsweise für das Öffnen und Schließen eines Bypassventils eines Abgasturboladers geeignet. Die Steuerdose gemäß dem Stand der Technik weist hierfür zwei Kammern auf, die durch eine Membran gasdicht getrennt sind. Bei dieser bekannten Steuerdose tritt Verschleiß aufgrund nicht erwünschter Vibrationen einer mit der Membran verbundenen Regelstange aufgrund von Steuerdruckpulsationen auf. Zur Regelung des Steuerdosenüberdrucks ist es bekannt, Ventile zu verwenden, die den Steuerdosenüberdruck mit einem sogenannten PWM-Signal (Pulsweitenmodulationssignal) regeln. Bekannte, preisgünstige Ventile dieser Art arbeiten mit einem PWM-Signal in einem Frequenzbereich von 20 Hz bis 40 Hz. Der entstehende pulsierte Druck in der Steuerdose führt zu einer Vibration der Regelstange, was zu dem erwähnten Verschleiß einer Regeleinrichtung, wie beispielsweise einem Wastegate-System, insbesondere im Bereich zwischen der Spindel und der Buchse und dem Führungsstück eines derartigen Systems, führt.
• Eine Lösung zur Behebung des Problems der Pulsationen ist die Verwendung einer zusätzlichen separaten Kammer mit einem Volumen von ca. 70 ccm vor der Steuerdose und eine Drosselung des Druckanschlusses. Diese Lösung ist jedoch zum Einen aufwändig, platzraubend, und im Übrigen führt sie zu keinem befriedigenden Ergebnis, was im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergeben haben.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerdose der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die ein optimiertes Regelverhalten unter Vermeidung zusätzlicher Bauteile ermöglicht.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
• Durch die Integrierung einer dritten Kammer im Gehäuse der Steuerdose ergibt sich zunächst der Vorteil eines kompakten, Bauraum sparenden Designs, bei dem zusätzliche Druckanschlüsse, wie sie im Stand der Technik erforderlich sind, vermieden werden können.
• Durch das Vorsehen zumindestens einer Drossel in einer Trennwand zwischen der dritten Kammer und der mit dem Druckmittel beaufschlagten benachbarten Kammer ist es möglich, die Druckwellen zu dämpfen, was zu einer Vibrationsdämpfung der Regelstange führt, und somit Verschleiß vermeidet.
• Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
• Darin zeigt:
• 1A eine schematisch vereinfachte Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Steuerdose,
• 1B einen ungedämpften Druckverlauf des in die Steuerdose eingeleiteten Druckmittels, und
• 1C eine der 1B entsprechende Darstellung der gedämpften Druckwellen.
• 1A zeigt eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerdose 1, die ein Gehäuse 2 aufweist. Im Gehäuse 2 ist eine erste Kammer 4 angeordnet, die von einer zweiten Kammer 5 über eine gasdichte Membran 3 getrennt ist. In der zweiten Kammer 5 ist eine die Membran 3 vorspannende Druckfeder 6 angeordnet. Ferner ist eine Regelstange 12 vorgesehen, die mit der Membran 3 kraftübertragend verbunden ist.
• Wie 1A ferner verdeutlicht, ist im Gehäuse 2 eine dritte Kammer 7 angeordnet, die mit einem Druckmittelanschluss 8 zur Zuführung eines Druckmittels, wie beispielsweise Druckluft, versehen ist. Die dritte Kammer 7 dient zur Druckwellendämpfung, wobei die Kammer 7 über eine Trennwand 11 von der ersten Kammer 4 getrennt ist.
• Wie 1A verdeutlicht, ist in der Trennwand 11 zumindestens eine Drossel, im dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel beispielsweise zwei Drosseln 9 und 10 angeordnet.
• Wie in 1A dargestellt ist, wird der Kammer 7 Druckmittel, beispielsweise mit einer PWM-Frequenz zugeführt, die in der Kammer 7 durch die Wellen DW symbolisiert sind und deren Druckverlauf in 1B dargestellt ist.
• Nach dem Durchlauf der Druckwelle DW durch die Kammer 7 und durch die beiden Drosseln 9 und 10 ergeben sich gedämpfte Druckwellen DWG1 und DWG2, deren Druckwellenverlauf in 1C dargestellt ist. Aus einem Vergleich der 1B und 1C ergibt sich die Dämpfungswirkung, die dazu führt, dass Vibrationen der Regelstange 12 zumindestens gedämpft, wenn nicht gar gänzlich eliminiert werden, um die eingangs erläuterte günstigere Verschleißcharakteristik der erfindungsgemäßen Steuerdose 1 zu erreichen.
• Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit zur Ergänzung der Offenbarung auf die Darstellung der 1A bis 1C Bezug genommen.
• Bezugszeichenliste

1

Steuerdose

2

Gehäuse

3

Membran

4

erste Kammer

5

zweite Kammer

6

Feder

7

dritte Kammer

8

Druckmittelanschluss

9, 10

Drosseln oder Blenden

11

Trennwand

12

Regelstange

DW

ungedämpfte Druckwelle

DWG1 und DWG2

gedämpfte Druckwellen

P

Druck

t

Zeit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• EP 1491754 A1 [0002]

Claims (4)

1. Steuerdose (1) – mit einem Gehäuse (2), das einen Druckmittelanschluss (8) aufweist, und das mittels einer gasdichten Membran (3) in eine erste Kammer (4), an die ein Steuerdruck (P) anlegbar ist, und eine zweite Kammer (5) unterteilt ist, in der eine die Membran (3) vorspannende Feder (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass im Gehäuse (2) eine dritte Kammer (7) zur Druckwellendämpfung angeordnet ist, die mit dem Druckmittelanschluss (8) versehen ist, und die über zumindestens eine Drossel (9, 10) mit der zweiten Kammer (5) in Strömungsverbindung steht, wobei die Drossel (9, 10) in einer Trennwand (11) zwischen der zweiten Kammer (5) und der dritten Kammer (7) angeordnet ist.
2. Steuerdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drosseln (9, 10) in der Trennwand (11) angeordnet sind.
3. Steuerdose nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelstange (11) mit der Membran (3) kraftübertragend verbunden ist.
4. Steuerdose nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Drosseln (9, 10) in der Trennwand (11) angeordnet sind.

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