DE202017105056U1

DE202017105056U1 - Valve flap for a wastegate valve of a turbocharger

Info

Publication number: DE202017105056U1
Application number: DE202017105056.4U
Authority: DE
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: CN208845237U; DE102018213973A1

Abstract

Ventilklappe (10) für ein Wastegate-Ventil eines Turboladers mit einem Ventilteller (100); einer Betätigungseinrichtung (300) mit einem Hebelarm (310), wobei die Betätigungseinrichtung (300) über den Hebelarm (310) mit dem Ventilteller (100) gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kontaktbereich zwischen Hebelarm (310) und Ventilteller (100) eine erste konische Fläche (110) vorgesehen ist.Valve flap (10) for a wastegate valve of a turbocharger with a valve disk (100); an actuating device (300) having a lever arm (310), wherein the actuating device (300) is coupled to the valve disk (100) via the lever arm (310); characterized in that a first conical surface (110) is provided in a contact region between the lever arm (310) and the valve disk (100).

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilklappe für ein Wastegate-Ventil eines Turboladers, ein entsprechendes Wastegate-Ventil sowie einen Turbolader mit einem derartigen Wastegate-Ventil. The present invention relates to a valve flap for a wastegate valve of a turbocharger, a corresponding wastegate valve and a turbocharger with such a wastegate valve.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Immer mehr Fahrzeuge der neueren Generation werden mit Aufladevorrichtungen ausgestattet, um die Anforderungsziele und gesetzliche Auflagen zu erreichen. Bei der Entwicklung von Aufladevorrichtung gilt es sowohl die einzelnen Komponenten als auch das System als Ganzes bezüglich ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz zu optimieren. More and more new generation vehicles are being equipped with charging devices to meet the requirements and regulatory requirements. In developing the charging device, it is important to optimize both the individual components and the system as a whole in terms of their reliability and efficiency.

Bekannte Abgasturbolader weisen eine Turbine mit einem Turbinenrad auf, die vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Ein Verdichter mit einem Verdichterrad, das mit dem Turbinenrad auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, verdichtet die für den Motor angesaugte Frischluft. Dadurch wird die Luft- bzw. Sauerstoffmenge, die der Motor zur Verbrennung zur Verfügung hat erhöht, was wiederum zu einer Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors führt. Um den Betriebsbereich des Abgasturboladers an sich ändernde Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors anpassen zu können, werden Turbinen mit Wastegate-Systemen, die einen Wastegate-Kanal (Bypass-Kanal) öffnen und schließen können, ausgestattet. Known exhaust gas turbochargers have a turbine with a turbine wheel, which is driven by the exhaust gas flow of the internal combustion engine. A compressor with a compressor wheel, which is arranged with the turbine wheel on a common shaft, compresses the sucked for the engine fresh air. As a result, the amount of air or oxygen that the engine has available for combustion is increased, which in turn leads to an increase in power of the internal combustion engine. In order to adapt the operating range of the exhaust gas turbocharger to changing operating ranges of the internal combustion engine, turbines are equipped with wastegate systems that can open and close a wastegate channel (bypass channel).

Um die Funktionalität eines Wastegate-Systems sicherzustellen, gilt es eine Balance zwischen drei primären Anforderungen zu finden. Diese drei Anforderungen setzen sich zusammen aus einer möglichst geringen Leckage von Abgasen durch das geschlossene Wastegate-System, geringem Verschleiß der Komponenten des Wastegate-Systems (vor allem in Kontaktbereichen der einzelnen Komponenten) und einer möglichst geringen Geräuschbildung. Das Design der Ventilklappe des Wastegate-Systems ist für die genannten Anforderungen von hoher Relevanz. Insbesondere bekannte federlose bzw. dämpferlose Ventilklappen erfüllen die gewünschte Balance aus minimaler Leckage und Geräuschentwicklung sowie gleichzeitig geringem Verschleiß noch nicht zufriedenstellend. To ensure the functionality of a wastegate system, it is important to find a balance between three primary requirements. These three requirements are composed of the lowest possible leakage of exhaust gases through the closed wastegate system, low wear of the components of the wastegate system (especially in contact areas of the individual components) and the lowest possible noise. The design of the flap valve of the wastegate system is of high relevance for the mentioned requirements. In particular, known springless or damperless valve flaps meet the desired balance of minimal leakage and noise and at the same time little wear still not satisfactory.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es demnach eine Ventilklappe für ein Wastegate-Ventil bereitzustellen, die zu einer kombinierten Verbesserung der drei oben genannten Anforderungen führt. The aim of the present invention is therefore to provide a valve flap for a wastegate valve, which leads to a combined improvement of the three requirements mentioned above.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilklappe für ein Wastegate-Ventil eines Turboladers gemäß Anspruch 1 sowie gemäß Anspruch 17, ein entsprechendes Wastegate-Ventil gemäß Anspruch 28 sowie einen Turbolader mit einem derartigen Wastegate-Ventil gemäß Anspruch 29. The present invention relates to a valve flap for a wastegate valve of a turbocharger according to claim 1 and according to claim 17, a corresponding wastegate valve according to claim 28 and a turbocharger with such a wastegate valve according to claim 29.

Die erfindungsgemäße Ventilklappe für ein Wastegate-Ventil eines Turboladers umfasst einen Ventilteller und eine Betätigungseinrichtung mit einem Hebelarm, wobei die Betätigungseinrichtung über den Hebelarm mit dem Ventilteller gekoppelt ist. In einem Kontaktbereich zwischen Hebelarm und Ventilteller ist eine erste konische Fläche vorgesehen. Durch die konische Fläche im Kontaktbereich zwischen Hebelarm und Ventilteller kommt es zu einem Linienkontakt zwischen Hebelarm und Ventilteller. Die erste konische Fläche bildet dabei eine erste verschleißaufnehmende Oberfläche. Das heißt, dass es im Betrieb der erfindungsgemäßen Ventilklappe im Bereich der ersten konischen Fläche langsam (aber vorrangig) zu Verschleiß kommt, wodurch aus dem Linienkontakt allmählich ein Flächenkontakt wird. Mit der Zunahme der Kontaktfläche zwischen Hebelarm und Ventilteller verringert sich dann schnell das Fortschreiten des Verschleißes im Kontaktbereich. The valve flap according to the invention for a wastegate valve of a turbocharger comprises a valve disk and an actuating device with a lever arm, wherein the actuating device is coupled via the lever arm with the valve disk. In a contact region between the lever arm and the valve disk, a first conical surface is provided. Due to the conical surface in the contact area between the lever arm and the valve disk, there is a line contact between the lever arm and the valve disk. The first conical surface forms a first wear-absorbing surface. This means that in the operation of the valve flap according to the invention in the region of the first conical surface slowly (but primarily) comes to wear, whereby the line contact gradually becomes a surface contact. As the contact surface between the lever arm and the valve disk increases, the progression of wear in the contact area is rapidly reduced.

In Ausgestaltungen kann die erste konische Fläche mit einem ersten Neigungswinkel nach radial außen abfallen, wobei der erste Neigungswinkel zwischen 1° und 5°, insbesondere zwischen 2° und 4° liegen kann. Bevorzugt kann der Neigungswinkel ungefähr 2,5° sein. In embodiments, the first conical surface may drop radially outward at a first inclination angle, wherein the first inclination angle may be between 1 ° and 5 °, in particular between 2 ° and 4 °. Preferably, the angle of inclination may be about 2.5 °.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die erste konische Fläche ringförmig sein und sich nach außen bis zu einem ersten Durchmesser erstrecken. Außen an die erste konische Fläche kann eine zweite konische Fläche angrenzen, wobei sich die zweite konische Fläche bis zu einem zweiten Durchmesser erstrecken kann. Die zweite konische Fläche kann mit einem zweiten Neigungswinkel nach radial außen abfallen. Die zweite konische Fläche bildet eine zweite verschleißaufnehmende Oberfläche, wobei diese nur beansprucht wird, falls es im Bereich der ersten konischen Fläche aus besonderen Gründen zu übermäßigem Verschleiß kommen sollte. Der zweite Neigungswinkel kann größer sein als der erste Neigungswinkel. Insbesondere kann der zweite Neigungswinkel 0,5° bis 1,5°, bevorzugt ungefähr 1° größer sein als der erste Neigungswinkel. In Ausgestaltungen kann der zweite Neigungswinkel zwischen 2° und 6°, insbesondere zwischen 3° und 5° liegen. Bevorzugt kann der zweite Neigungswinkel ungefähr 3,5° sein. In embodiments that can be combined with all embodiments described so far, the first conical surface may be annular and extend outwardly to a first diameter. On the outside of the first conical surface may adjoin a second conical surface, wherein the second conical surface may extend to a second diameter. The second conical surface may drop radially outward at a second inclination angle. The second conical surface forms a second wear-receiving surface, which is only claimed if it should come in the region of the first conical surface for special reasons to excessive wear. The second inclination angle may be greater than the first inclination angle. In particular, the second inclination angle may be 0.5 ° to 1.5 °, preferably about 1 ° greater than the first inclination angle. In embodiments, the second inclination angle between 2 ° and 6 °, in particular between 3 ° and 5 °. Preferably, the second inclination angle may be about 3.5 °.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann der Ventilteller die erste konische Fläche und optional, falls vorgesehen, die zweite konische Fläche umfassen. Der Ventilteller kann außerdem einen Zapfen aufweisen, der sich durch eine Ausnehmung im Hebelarm hindurch erstreckt. Die erste konische Fläche kann sich von dem Zapfen nach radial außen bis zu dem ersten Durchmesser erstrecken. Da sich die erste konische Fläche von dem Zapfen aus erstreckt, ergibt sich ein Kontaktbereich zwischen Hebelarm und Ventilteller angrenzend an den Zapfen. Dies wirkt sich positiv auf die Kraftübertragung vom Hebelarm auf den Ventilteller aus, die aufgrund der ersten konischen Fläche relativ mittig am Ventilteller erfolgt. Um dies zu garantieren ist der erste Neigungswinkel gerade groß genug, dass selbst bei maximaler Verkippung des Ventiltellers im Hebelarm der Kontakt zwischen Hebelarm und Ventilteller in der Nähe des Zapfens stattfindet. Somit liegt der Angriffspunkt der Schließkraft an dem Ventilteller in einem Bereich in dem der Öffnungskraft des Abgasstroms auf den Ventilteller bestmöglich entgegengewirkt werden kann. Dadurch wird das Risiko reduziert, dass die Ventilklappe im eigentlich geschlossenen Zustand vom Abgasstrom (insbesondere bei pulsierendem Abgasdruck) ungewollt angehoben wird. Das heißt, das Risiko einer Leckage der geschlossenen Ventilklappe wird verringert. Diese Vorteile wirken sich positive auf die Leistungsfähigkeit des gesamten Turboladers und somit die Leistung des mit dem Turbolader gekoppelten Motors aus. In embodiments which can be combined with all embodiments described so far, the valve disk may comprise the first conical surface and optionally, if provided, the second conical surface. The valve disk may also include a pin which extends through a recess in the lever arm. The first conical surface may extend radially outward from the pin to the first diameter. Since the first conical surface extends from the pin, there is a contact area between the lever arm and the valve disk adjacent to the pin. This has a positive effect on the power transmission from the lever arm to the valve disk, which is due to the first conical surface relatively centrally on the valve disk. To guarantee this, the first inclination angle is just large enough that, even with maximum tilting of the valve disk in the lever arm, the contact between the lever arm and the valve disk takes place in the vicinity of the journal. Thus, the point of application of the closing force on the valve disk is in a range in which the opening force of the exhaust gas flow to the valve disk can be counteracted in the best possible way. This reduces the risk that the valve flap in the actually closed state of the exhaust gas flow (in particular pulsating exhaust gas pressure) is raised unintentionally. That is, the risk of leakage of the closed valve flap is reduced. These benefits have a positive effect on the performance of the entire turbocharger and thus the performance of the engine coupled to the turbocharger.

Der kleine und relativ weit innen liegende Kontaktbereich zwischen Hebelarm und Ventilteller wirkt sich außerdem positiv auf das Geräuschverhalten im Betrieb der Ventilklappe aus. The small and relatively far inward contact area between lever arm and valve disc also has a positive effect on the noise behavior during operation of the valve flap.

In einer alternativen Ausgestaltung kann der Hebelarm die erste konische Fläche und optional, falls vorgesehen, die zweite konische Fläche umfassen. Der Ventilteller kann außerdem wiederrum einen Zapfen aufweisen, der sich durch eine Ausnehmung im Hebelarm hindurch erstreckt. Die erste konische Fläche kann sich von der Ausnehmung nach radial außen bis zu dem ersten Durchmesser erstrecken. Hieraus ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der Anordnung der ersten konischen Fläche angrenzend an den Zapfen auf dem Ventilteller. In an alternative embodiment, the lever arm may comprise the first conical surface and optionally, if provided, the second conical surface. The valve disk may also have a pin which extends through a recess in the lever arm. The first conical surface may extend radially outward from the recess to the first diameter. This results in the same advantages as in the arrangement of the first conical surface adjacent to the pin on the valve disk.

In Ausgestaltungen kann außerdem ein Sicherungsring vorgesehen sein, der um ein Ende des Zapfens angeordnet ist, so dass der Hebelarm zwischen dem Sicherungsring und der ersten konischen Fläche angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Sicherungsrings kann ungefähr gleich groß wie der erste Durchmesser der ersten konischen Fläche sein. In embodiments, a locking ring may also be provided, which is arranged around an end of the pin, so that the lever arm between the retaining ring and the first conical surface is arranged. The outer diameter of the locking ring may be approximately equal to the first diameter of the first conical surface.

In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Betätigungseinrichtung außerdem eine Spindel zum Lagern der Betätigungseinrichtung in einem Turbinengehäuse umfassen. Insbesondere kann die Betätigungseinrichtung einstückig oder mehrteilig ausgestaltet sein. In embodiments that can be combined with all the embodiments described so far, the actuating device can also comprise a spindle for supporting the actuating device in a turbine housing. In particular, the actuating device can be designed in one piece or in several parts.

Die Erfindung umfasst außerdem eine Ventilklappe für ein Wastegate-Ventil eines Turboladers mit einem Ventilteller, einer Betätigungseinrichtung mit einem Hebelarm, wobei die Betätigungseinrichtung über den Hebelarm mit dem Ventilteller gekoppelt ist. In einem Kontaktbereich zwischen Hebelarm und Ventilteller ist eine konkave oder konvexe Fläche vorgesehen. Die vorangehend mit Bezug auf die konische Fläche beschriebenen Vorteile gelten entsprechend für die konkave oder konvexe Fläche im Kontaktbereich zwischen Hebelarm und Ventilteller. The invention also comprises a valve flap for a wastegate valve of a turbocharger with a valve disk, an actuating device with a lever arm, wherein the actuating device is coupled via the lever arm with the valve disk. In a contact area between the lever arm and the valve disc a concave or convex surface is provided. The advantages described above with respect to the conical surface apply mutatis mutandis to the concave or convex surface in the contact area between the lever arm and valve disc.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Wastegate-Ventil für einen Turbolader mit einem Ventilsitz, der von einem Gehäuse des Turboladers oder einem in das Gehäuse eingesetzten Einsatz gebildet wird und einer Ventilklappe gemäß irgendeiner der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen. Die Ventilklappe ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Ventilteller auf dem Ventilsitz aufliegt, und mindestens einer zweiten Position, in der der Ventilteller von dem Ventilsitz abgehoben ist, schwenkbar. The invention also includes a wastegate valve for a turbocharger having a valve seat formed by a housing of the turbocharger or an insert inserted into the housing and a valve flap according to any of the above-described embodiments. The valve flap is pivotable between a first position, in which the valve disk rests on the valve seat, and at least one second position, in which the valve disk is lifted off the valve seat.

Die Erfindung umfasst außerdem einen Turbolader mit einer Turbine, die ein Turbinengehäuse umfasst, in dem ein Wastegate-Kanal angeordnet ist. Der Turbolader umfasst außerdem ein vorangehend beschriebenes Wastegate-Ventil, wobei der Ventilsitz von dem Turbinengehäuse oder einem in das Turbinengehäuse eingesetzten Einsatz gebildet wird. The invention also includes a turbocharger with a turbine comprising a turbine housing in which a wastegate channel is arranged. The turbocharger also includes a wastegate valve as described above, wherein the valve seat is formed by the turbine housing or an insert inserted into the turbine housing.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren beschrieben. Further details and features of the invention are described below with reference to the figures.

Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures

1 zeigt einen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilklappe; 1 shows a section of a first embodiment of the valve flap according to the invention;

2 zeigt einen Schnitt des Ventiltellers mit Sicherungsring des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilklappe; 2 shows a section of the valve disk with retaining ring of the first embodiment of the valve flap according to the invention;

3 zeigt einen Schnitt eines Ventiltellers mit Sicherungsring eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilklappe. 3 shows a section of a valve disc with locking ring of a second embodiment of the valve flap according to the invention.

Detaillierte Beschreibung Detailed description

Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Ventilklappe 10 sowie das erfindungsgemäße Wastegate-Ventil und den erfindungsgemäßen Turbolader beschrieben. Im Rahmen dieser Anmeldung beziehen sich radiale Flächen/Ebenen auf Flächen/Ebenen, die im Wesentlichen orthogonal zur Mittelachse 400 des Ventiltellers 100 angeordnet sind. In the following, embodiments of the valve flap according to the invention will be described with reference to the figures 10 as well as the invention Wastegate valve and the turbocharger according to the invention described. In the context of this application, radial surfaces / planes relate to surfaces / planes which are substantially orthogonal to the central axis 400 of the valve disk 100 are arranged.

1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilklappe 10 für ein Wastegate-Ventil eines Turboladers. Die Ventilklappe 10 umfasst einen Ventilteller 100 und eine Betätigungseinrichtung 300 mit einem Hebelarm 310. Die Betätigungseinrichtung 300 ist über den Hebelarm 310 mit dem Ventilteller 100 gekoppelt. In einem Kontaktbereich zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 ist eine erste konische Fläche 110 vorgesehen. Durch die konische Fläche 110 im Kontaktbereich zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 kommt es zu einem Linienkontakt zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100. Die erste konische Fläche 110 bildet dabei eine erste verschleißaufnehmende Oberfläche. Das heißt, dass es im Betrieb der erfindungsgemäßen Ventilklappe 10 im Bereich der ersten konischen Fläche 110 langsam (aber vorrangig) zu Verschleiß kommt, wodurch aus dem Linienkontakt allmählich ein Flächenkontakt wird. Mit der Zunahme der Kontaktfläche zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 verringert sich dann schnell das Fortschreiten des Verschleißes im Kontaktbereich. 1 shows a sectional view of an embodiment of the valve flap according to the invention 10 for a wastegate valve of a turbocharger. The valve flap 10 includes a valve plate 100 and an actuator 300 with a lever arm 310 , The actuating device 300 is over the lever arm 310 with the valve plate 100 coupled. In a contact area between the lever arm 310 and valve plates 100 is a first conical surface 110 intended. Through the conical surface 110 in the contact area between the lever arm 310 and valve plates 100 there is a line contact between the lever arm 310 and valve plates 100 , The first conical surface 110 forms a first wear-absorbing surface. This means that during operation of the valve flap according to the invention 10 in the area of the first conical surface 110 slowly (but predominantly) comes to wear, whereby the line contact gradually becomes a surface contact. With the increase in contact area between lever arm 310 and valve plates 100 then quickly reduces the progression of wear in the contact area.

Die erste konische Fläche 110 ist ringförmig und erstreckt sich nach radial außen bis zu einem ersten Durchmesser d1 (siehe 1 und 2). Die konische Fläche ist also eine zur Achse 400 rotationssymmetrische Fläche. In anderen Worten kann die geometrische Form der konischen Fläche als Mantelfläche eines Drehkegelstumpfs bezeichnet werden. The first conical surface 110 is annular and extends radially outward to a first diameter d1 (see 1 and 2 ). The conical surface is thus one to the axis 400 rotationally symmetric surface. In other words, the geometric shape of the conical surface may be referred to as a lateral surface of a rotary truncated cone.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Ventiltellers 100 aus 3 grenzt außen an die erste konische Fläche 110 eine zweite konische Fläche 120 an. Die zweite konische Fläche erstreckt sich bis zu einem zweiten Durchmesser d2. Die zweite konische Fläche bildet eine zweite verschleißaufnehmende Oberfläche, wobei diese nur beansprucht wird, falls es im Bereich der ersten konischen Fläche 110 aus besonderen Gründen zu übermäßigem Verschleiß kommen sollte. In the embodiment of the valve disk 100 out 3 adjoins the outside of the first conical surface 110 a second conical surface 120 at. The second conical surface extends to a second diameter d2. The second conical surface forms a second wear-receiving surface, which is only claimed if it is in the region of the first conical surface 110 for special reasons should come to excessive wear.

In anderen Worten, die erste konische Fläche 110 und die zweite konische Fläche 120 können jeweils über einen Winkel definiert werden (entspricht dem ersten Neigungswinkeln α1 und dem zweiten Neigungswinkeln α2, vgl. weiter unten), der von der ersten bzw. zweiten konischen Fläche 110, 120 und einer Ebene eingeschlossen wird, die orthogonal zur Mittelachse 400 des Ventiltellers 100 liegt. Eine derartige Ebene ist parallel zu einer Dichtfläche 130 des Ventiltellers 100 angeordnet. Die Dichtfläche 130 des Ventiltellers 100 tritt bei Benutzung der Ventilklappe 10 in einem Turbolader mit einem Ventilsitz des Wastegates in Kontakt, um einen Wastegatekanal zu verschließen. In other words, the first conical surface 110 and the second conical surface 120 can each be defined by an angle (corresponds to the first inclination angle α1 and the second inclination angle α2, see below), that of the first and second conical surface 110 . 120 and a plane orthogonal to the central axis 400 of the valve disk 100 lies. Such a plane is parallel to a sealing surface 130 of the valve disk 100 arranged. The sealing surface 130 of the valve disk 100 occurs when using the valve flap 10 in a turbocharger with a valve seat of the wastegate in contact to close a wastegate channel.

In den Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Ventilklappe 10 der 1 bis 3 umfasst der Ventilteller 100 die erste konische Fläche 110 und optional, wie im Ausführungsbeispiel der 3, die zweite konische Fläche 120. Das heißt, die erste konische Fläche 110 und optional die zweite konische Fläche 120 ist am Ventilteller 100 ausgebildet. Die erste konische Fläche 110 (sowie, falls vorgesehen, die zweite konische Fläche 120) ist auf einer zur Dichtfläche 130 des Ventiltellers 100 gegenüberliegenden Seite des Ventiltellers 100 angeordnet. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die der ersten konischen Fläche 110 (und optional der zweiten konischen Fläche 120) des Ventiltellers 100 gegenüberliegende Seitenfläche 314 des Hebelarms 310 eben und gerade ausgebildet ist. Das heißt die Seitenfläche 314 ist orthogonal zur Mittelachse 400 des Ventiltellers 100 angeordnet ist, wenn der Ventilteller 100 relativ zum Hebelarm 310 nicht verkippt ist. In diesem Fall entspricht die Mittelachse 400 des Ventiltellers der Mittelachse der Ausnehmung 312 im Hebelarm 310 (siehe 1). In the embodiments of the valve flap according to the invention 10 of the 1 to 3 includes the valve plate 100 the first conical surface 110 and optionally, as in the embodiment of 3 , the second conical surface 120 , That is, the first conical surface 110 and optionally the second conical surface 120 is on the valve plate 100 educated. The first conical surface 110 (And, if provided, the second conical surface 120 ) is on one to the sealing surface 130 of the valve disk 100 opposite side of the valve disk 100 arranged. In this case it is envisaged that the first conical surface 110 (and optionally the second conical surface 120 ) of the valve disk 100 opposite side surface 314 the lever arm 310 just and straight is formed. That is the side surface 314 is orthogonal to the central axis 400 of the valve disk 100 is arranged when the valve plate 100 relative to the lever arm 310 not tilted. In this case, the center axis corresponds 400 the valve plate of the central axis of the recess 312 in the lever arm 310 (please refer 1 ).

Bezugnehmend auf 1, weist der Ventilteller 100 außerdem einen Zapfen 140 auf, der sich durch die Ausnehmung 312 im Hebelarm 310 hindurch erstreckt. Der Zapfen 140 kann zum Beispiel rotationssymmetrisch um die Mittelachse 400 angeordnet sein. Die Ausnehmung 312 hat einen minimal größeren Durchmesser als der Zapfen 140 (siehe 1), so dass ein ausreichendes Verkippen des Ventiltellers 100 möglich bleibt. Durch das Ermöglichen des Verkippens wird ein sicheres Verschließen des Wastegatekanals gewährleistet. Außerdem können am Ventilteller 100 ein oder mehrere Sicherungselemente (in den Figuren nicht dargestellt) vorgesehen sein, die ein Verdrehen des Ventiltellers 100 relativ zum Hebelarm 310 (und somit letztendlich auch gegenüber dem Ventilsitz) verhindern. Referring to 1 , points the valve disk 100 also a pin 140 on, passing through the recess 312 in the lever arm 310 extends through. The pin 140 For example, it can be rotationally symmetrical about the central axis 400 be arranged. The recess 312 has a slightly larger diameter than the pin 140 (please refer 1 ), allowing sufficient tilting of the valve disk 100 remains possible. By allowing the tilting a secure closing of the wastegate channel is ensured. Also, on the valve plate 100 one or more securing elements (not shown in the figures) to be provided, which is a rotation of the valve disk 100 relative to the lever arm 310 (and thus ultimately against the valve seat) prevent.

Die erste konische Fläche 110 erstreckt sich von dem Zapfen 140 nach radial außen bis zu dem ersten Durchmesser d1, siehe zum Beispiel 2. Da sich die erste konische Fläche 110 von dem Zapfen 140 aus erstreckt, ergibt sich ein Kontaktbereich (wie oben beschrieben zunächst als Linienkontakt, der sich durch Verschleiß zu einem Flächenkontakt ausbildet) zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 angrenzend an den Zapfen 140. Dies wirkt sich positiv auf die Kraftübertragung vom Hebelarm 310 auf den Ventilteller 100 aus, die aufgrund der ersten konischen Fläche 110 relativ mittig am Ventilteller 100 erfolgt. Um dies zu garantieren ist der erste Neigungswinkel gerade groß genug, dass selbst bei maximaler Verkippung des Ventiltellers 100 im Hebelarm 310 der Kontakt zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 in der Nähe des Zapfens 140 stattfindet. Somit liegt der Angriffspunkt der Schließkraft an dem Ventilteller 100 in einem Bereich in dem der Öffnungskraft des Abgasstroms auf den Ventilteller 100 bestmöglich entgegengewirkt werden kann. Dadurch wird das Risiko reduziert, dass die Ventilklappe 10 im eigentlich geschlossenen Zustand vom Abgasstrom (insbesondere bei pulsierendem Abgasdruck) ungewollt angehoben wird. Das heißt, das Risiko einer Leckage der geschlossenen Ventilklappe 10 wird verringert. Diese Vorteile wirken sich positive auf die Leistungsfähigkeit des gesamten Turboladers und somit die Leistung des mit dem Turbolader gekoppelten Motors aus. The first conical surface 110 extends from the pin 140 radially outward to the first diameter d1, see for example 2 , Because the first conical surface 110 from the journal 140 extends out, results in a contact area (as described above, first as a line contact, which forms by wear to a surface contact) between the lever arm 310 and valve plates 100 adjacent to the pin 140 , This has a positive effect on the power transmission from the lever arm 310 on the valve plate 100 out, due to the first conical surface 110 relatively centered on the valve plate 100 he follows. To guarantee this, the first inclination angle is just big enough, even at maximum tilting of the valve disk 100 in the lever arm 310 the contact between lever arm 310 and valve plates 100 near the pin 140 takes place. Thus, the point of application of the closing force is on the valve disk 100 in a range in which the opening force of the exhaust gas flow to the valve plate 100 can be counteracted in the best possible way. This reduces the risk of the valve flap 10 in the actually closed state of the exhaust stream (in particular pulsating exhaust gas pressure) is raised unintentionally. That is, the risk of leakage of the closed valve flap 10 is reduced. These benefits have a positive effect on the performance of the entire turbocharger and thus the performance of the engine coupled to the turbocharger.

Der kleine und relativ weit innen liegende Kontaktbereich zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 wirkt sich außerdem positiv auf das Geräuschverhalten im Betrieb der Ventilklappe 10 aus. The small and relatively far inside contact area between the lever arm 310 and valve plates 100 also has a positive effect on the noise behavior during operation of the valve flap 10 out.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 1 bis 3 nicht dargestellt ist, kann der Hebelarm 310, und nicht der Ventilteller 100, die erste konische Fläche und optional, falls vorgesehen, die zweite konische Fläche umfassen. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die der ersten konischen Fläche (und optional der zweiten konischen Fläche) des Hebelarms 310 gegenüberliegende Oberfläche des Ventiltellers 100 eben und gerade ausgebildet ist, also orthogonal zur Mittelachse 400 des Ventiltellers 100 angeordnet ist, wenn der Ventilteller 100 relativ zum Hebelarm 310 nicht verkippt ist. Die erste konische Fläche kann sich in diesem Fall am Hebelarm 310 von der Ausnehmung 312 nach radial außen bis zu dem ersten Durchmesser d1 erstrecken. In an alternative embodiment, the in 1 to 3 not shown, the lever arm 310 , and not the valve disk 100 comprising the first conical surface and optionally, if provided, the second conical surface. In this case it is envisaged that the first conical surface (and optionally the second conical surface) of the lever arm 310 opposite surface of the valve disk 100 is flat and straight, ie orthogonal to the central axis 400 of the valve disk 100 is arranged when the valve plate 100 relative to the lever arm 310 not tilted. The first conical surface can be in this case on the lever arm 310 from the recess 312 extend radially outward to the first diameter d1.

Für diese Alternative ergeben sich die gleichen Vorteile bezüglich der Kontaktbereiche, Verringerung des Leckagerisikos und Geräuschverhalten wie für die Ausführungsbeispiele, bei denen der Ventilteller 100 die erste konische Fläche 110 und optional die zweite konische Fläche 120 umfasst und die erste konische Fläche 110 an den Zapfen 140 des Ventiltellers 100 angrenzt. For this alternative, the same advantages arise with respect to the contact areas, reducing the risk of leakage and noise behavior as for the embodiments in which the valve disk 100 the first conical surface 110 and optionally the second conical surface 120 includes and the first conical surface 110 at the cones 140 of the valve disk 100 borders.

Wie 1 bis 3 zu entnehmen, fällt die erste konische Fläche 110 mit einem ersten Neigungswinkel α1 nach radial außen ab. Der erste Neigungswinkel α1 kann zwischen 1° und 5°, insbesondere zwischen 2° und 4° liegen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Neigungswinkel α1 ungefähr 2,5° sein. As 1 to 3 can be seen, the first conical surface falls 110 with a first inclination angle α1 radially outward. The first inclination angle α1 can be between 1 ° and 5 °, in particular between 2 ° and 4 °. In a preferred embodiment, the inclination angle α1 may be about 2.5 °.

Falls vorhanden, kann die zweite konische Fläche 120 mit einem zweiten Neigungswinkel α2 nach radial außen abfallen (siehe 3). Der zweite Neigungswinkel α2 kann größer sein als der erste Neigungswinkel α1. Insbesondere kann der zweite Neigungswinkel α2 um 0,5° bis 1,5°, bevorzugt ungefähr 1° größer sein als der erste Neigungswinkel α1. If present, the second conical surface 120 with a second inclination angle α2 fall radially outward (see 3 ). The second inclination angle α2 may be greater than the first inclination angle α1. In particular, the second inclination angle α2 can be greater by 0.5 ° to 1.5 °, preferably approximately 1 °, than the first inclination angle α1.

Der zweite Neigungswinkel α2 kann zum Beispiel zwischen 2° und 6°, insbesondere zwischen 3° und 5° liegen. Bevorzugt kann der zweite Neigungswinkel α2 ungefähr 3,5° sein. The second inclination angle α2 may be, for example, between 2 ° and 6 °, in particular between 3 ° and 5 °. Preferably, the second inclination angle α2 may be about 3.5 °.

Die vorangehend beschriebenen Details zu den Neigungswinkeln der ersten konischen Fläche 110 und der zweiten konischen Fläche 120 finden in analoger Weise auch Anwendung für die alternative Ausgestaltung der ersten konischen Fläche und der zweiten konischen Fläche am Hebelarm 310 anstatt am Ventilteller 100. The above-described details of the inclination angles of the first conical surface 110 and the second conical surface 120 find in an analogous manner, application for the alternative embodiment of the first conical surface and the second conical surface on the lever arm 310 instead of the valve plate 100 ,

Die erfindungsgemäße Ventilklappe 10 umfasst außerdem einen Sicherungsring 200, der um ein Ende des Zapfens 140 angeordnet ist, so dass der Hebelarm 310 zwischen dem Sicherungsring 200 und der ersten konischen Fläche 110 angeordnet ist (siehe 1). Der Sicherungsring 200 kann zum Beispiel an den Zapfen 140 angeschweißt werden. Andere Befestigungsmöglichkeiten können auch vorgesehen sein, wie zum Beispiel eine Schraubverbindung. Zapfen 140, Aussparung 312 und Sicherungsring 200 dienen zusammen als Befestigungsmittel zwischen Hebelarm 310 (bzw. Betätigungseinrichtung 300) und Ventilteller 100. Der Außendurchmesser d3 des Sicherungsrings 200 kann ungefähr gleich groß sein wie der erste Durchmesser d1 der ersten konischen Fläche 110 (siehe 3). The valve flap according to the invention 10 also includes a locking ring 200 , which is around an end of the pin 140 is arranged so that the lever arm 310 between the circlip 200 and the first conical surface 110 is arranged (see 1 ). The circlip 200 can, for example, on the pin 140 be welded. Other mounting options can also be provided, such as a screw connection. spigot 140 , Recess 312 and circlip 200 together serve as a fastener between the lever arm 310 (or actuator 300 ) and valve disc 100 , The outer diameter d3 of the circlip 200 may be approximately the same size as the first diameter d1 of the first conical surface 110 (please refer 3 ).

Bezugnehmend auf 1, umfasst die Betätigungseinrichtung 300 außerdem eine Spindel 320 zum Lagern der Betätigungseinrichtung 300 in einem Turbinengehäuse. Dabei kann die Betätigungseinrichtung 300 mehrteilig ausgeführt sein. Das heißt, die Spindel 320 und der Hebelarm 310 sind als separate Bauteile ausgeführt, die anschließend miteinander verbunden wurden. Bevorzugt ist die Betätigungseinrichtung 300 jedoch einstückig ausgestaltet. In anderen Worten, die Spindel 320 und der sich daran anschließende Hebelarm 310 sind als ein einziges, integrales Bauteil ausgestaltet. Referring to 1 , Includes the actuator 300 also a spindle 320 for storing the actuator 300 in a turbine housing. In this case, the actuator 300 be executed in several parts. That is, the spindle 320 and the lever arm 310 are designed as separate components, which were then connected to each other. The actuating device is preferred 300 but designed in one piece. In other words, the spindle 320 and the adjoining lever arm 310 are designed as a single, integral component.

Als Alternative zur ersten konischen Fläche 110 und der optionalen zweiten konischen Fläche 120 im Kontaktbereich zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100, kann in diesem Bereich auch eine konkave Fläche oder eine konvexe Fläche vorgesehen sein (in den Figuren nicht dargestellt). Die konkave oder konvexe Fläche kann wiederrum entweder am Ventilteller 100 oder am Hebelarm 310 ausgebildet sein. Die vorangehend beschriebenen Vorteile für die konische(n) Fläche(n) 110, 120 gelten entsprechend auch für die konkave bzw. konvexe Fläche. Die oben beschriebenen weiteren Merkmale der Ventilklappe 10, die sich nicht explizit auf Besonderheiten der konischen Ausgestaltung der Fläche(n) 110, 120 beziehen, können auch mit der Ventilklappe mit konkaver oder konvexer Fläche im Kontaktbereich zwischen Hebelarm 310 und Ventilteller 100 kombiniert werden. As an alternative to the first conical surface 110 and the optional second conical surface 120 in the contact area between the lever arm 310 and valve plates 100 , In this area, a concave surface or a convex surface may be provided (not shown in the figures). The concave or convex surface can turn either on the valve plate 100 or on the lever arm 310 be educated. The above-described advantages for the conical surface (s) 110 . 120 apply accordingly also for the concave or convex surface. The above-described further features of the valve flap 10 that do not explicitly refer to peculiarities of the conical configuration of the area (s) 110 . 120 can also refer to the valve flap with concave or convex surface in the contact area between the lever arm 310 and valve plates 100 be combined.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Wastegate-Ventil für einen Turbolader mit einem Ventilsitz, der von einem Gehäuse des Turboladers oder einem in das Gehäuse eingesetzten Einsatz gebildet wird, und einer Ventilklappe 10 gemäß irgendeiner der vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die Ventilklappe 10 ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Ventilteller 100 auf dem Ventilsitz aufliegt, und mindestens einer zweiten Position, in der der Ventilteller 100 von dem Ventilsitz abgehoben ist, schwenkbar. Dadurch kann ein Wastegate-Kanal durch das Wastegate-Ventil je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden. The invention also includes a wastegate valve for a turbocharger having a valve seat formed by a housing of the turbocharger or an insert inserted into the housing, and a valve flap 10 according to any of the above-described embodiments. The valve flap 10 is between a first position in which the valve plate 100 rests on the valve seat, and at least a second position in which the valve disc 100 is lifted from the valve seat, pivoting. This allows a wastegate channel to be opened or closed by the wastegate valve as needed.

Die Erfindung umfasst außerdem einen Turbolader mit einer Turbine, die ein Turbinengehäuse umfasst, in dem ein Wastegate-Kanal angeordnet ist. Der Turbolader umfasst außerdem ein vorangehend beschriebenes Wastegate-Ventil mit einer erfindungsgemäßen Ventilklappe, wobei der Ventilsitz von dem Turbinengehäuse oder einem in das Turbinengehäuse eingesetzten Einsatz gebildet wird. The invention also includes a turbocharger with a turbine comprising a turbine housing in which a wastegate channel is arranged. The turbocharger also includes a previously described wastegate valve having a valve flap according to the invention, wherein the valve seat is formed by the turbine housing or an insert inserted into the turbine housing.

Claims

Valve flap ( 10 ) for a wastegate valve of a turbocharger with a valve disk ( 100 ); an actuating device ( 300 ) with a lever arm ( 310 ), the actuating device ( 300 ) via the lever arm ( 310 ) with the valve plate ( 100 ) is coupled; characterized in that in a contact area between the lever arm ( 310 ) and valve disc ( 100 ) a first conical surface ( 110 ) is provided.

Valve flap according to claim 1, characterized in that the first conical surface ( 110 ) with a first inclination angle (α ₁ ) falls radially outward, wherein the first inclination angle (α ₁ ) is between 1 ° and 5 °, in particular between 2 ° and 4 °, preferably about 2.5 °.

Valve flap according to claim 1 or claim 2, characterized in that the first conical surface ( 110 ) is annular and extends outwardly to a first diameter (d1).

Valve flap according to claim 3, characterized in that on the outside of the first conical surface ( 110 ) a second conical surface ( 120 ), wherein the second conical surface extends to a second diameter (d2).

Valve flap according to claim 4, characterized in that the second conical surface ( 120 ) drops radially outward at a second inclination angle (α ₂ ).

Valve flap according to claim 5, characterized in that the second inclination angle (α ₂ ) is greater than the first inclination angle (α ₁ ), in particular wherein the second inclination angle (α ₂ ) 0.5 ° to 1.5 °, preferably about 1 ° is greater than the first inclination angle (α ₁ ).

Valve flap according to claim 5 or claim 6, characterized in that the second inclination angle (α ₂ ) is between 2 ° and 6 °, in particular between 3 ° and 5 °, preferably about 3.5 °.

Valve flap according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve disc ( 100 ) the first conical surface ( 110 ) and optionally, if provided, the second conical surface ( 120 ).

Valve flap according to claim 8, characterized in that the valve disc ( 100 ) also a pin ( 140 ), which extends through a recess ( 312 ) in the lever arm ( 310 ) extends therethrough.

Valve flap according to claim 9, characterized in that the first conical surface ( 110 ) of the pin ( 140 ) extends radially outward to the first diameter (d1).

Valve flap according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the lever arm ( 310 ) comprises the first conical surface and optionally, if provided, the second conical surface.

Valve flap according to claim 11, characterized in that the valve disc ( 100 ) also a pin ( 140 ), which extends through a recess ( 312 ) in the lever arm ( 310 ) extends therethrough.

Valve flap according to claim 12, characterized in that the first conical surface of the recess ( 312 ) extends radially outward to the first diameter (d1).

Valve flap according to any one of claims 9, 10, 12 or 13, characterized in that in addition a retaining ring ( 200 ) is provided, which around one end of the pin ( 140 ) is arranged so that the lever arm ( 310 ) between the retaining ring ( 200 ) and the first conical surface ( 110 ) is arranged.

Valve flap according to claim 14, characterized in that the outer diameter (d3) of the securing ring ( 200 ) is approximately the same size as the first diameter (d1) of the first conical surface ( 110 ).

Valve flap according to any one of the preceding claims, characterized in that the actuating device ( 300 ) also a spindle ( 320 ) for storing the actuating device ( 300 ) in a turbine housing, in particular, wherein the actuating device ( 300 ) is configured in one piece or in several parts.

Valve flap ( 10 ) for a wastegate valve of a turbocharger with a valve disk ( 100 ); an actuating device ( 300 ) with a lever arm ( 310 ), the actuating device ( 300 ) via the lever arm ( 310 ) with the valve plate ( 100 ) is coupled; characterized in that in a contact area between the lever arm ( 310 ) and valve disc ( 100 ) a concave or convex surface is provided.

Valve flap according to claim 17, characterized in that the concave or convex surface is annular and extends outwardly to a first diameter (d1).

Valve flap according to claim 17 or claim 18, characterized in that the valve disc ( 100 ) comprises the concave or convex surface.

Valve flap according to claim 19, characterized in that the valve disc ( 100 ) also a pin ( 140 ), which extends through a recess ( 312 ) in the lever arm ( 310 ) extends therethrough.

Valve flap according to claim 20, characterized in that the concave or convex surface of the pin ( 140 ) extends radially outward to the first diameter (d1).

Valve flap according to claim 17 or claim 18, characterized in that the lever arm ( 310 ) comprises the concave or convex surface.

Valve flap according to claim 22, characterized in that the valve disc ( 100 ) also a pin ( 140 ), which extends through a recess ( 312 ) in the lever arm ( 310 ) extends therethrough.

Valve flap according to claim 23, characterized in that the concave or convex surface of the recess ( 312 ) extends radially outward to the first diameter (d1).

Valve flap according to any one of claims 20, 21, 23 or 24, characterized in that in addition a retaining ring ( 200 ) is provided, which around one end of the pin ( 140 ) is arranged so that the lever arm ( 310 ) between the retaining ring ( 200 ) and the concave or convex surface is arranged.

Valve flap according to claim 25, characterized in that the outer diameter (d3) of the securing ring ( 200 ) is approximately equal to the first diameter (d1) of the concave or convex surface.

Valve flap according to any one of claims 17 to 26, characterized in that the actuating device ( 300 ) also a spindle ( 320 ) for storing the actuating device ( 300 ) in a turbine housing, in particular, wherein the actuating device ( 300 ) is configured in one piece or in several parts.

Wastegate valve for a turbocharger with a valve flap ( 10 ) according to any one of the preceding claims, and a valve seat formed by a housing of the turbocharger or an insert inserted into the housing, the valve flap ( 10 ) between a first position in which the valve disc ( 100 ) rests on the valve seat, and at least a second position in which the valve disc ( 100 ) is lifted from the valve seat, is pivotable.

Turbocharger with a turbine comprising a turbine housing in which a wastegate channel is arranged, characterized by a wastegate valve according to claim 28, wherein the valve seat is formed by the turbine housing or an insert inserted into the turbine housing.