EP4476431A1

EP4476431A1 - Regelvorrichtung eines abgasführungsabschnitts eines abgasturboladers

Info

Publication number: EP4476431A1
Application number: EP23704243.7A
Authority: EP
Inventors: Stephan WENIGER; Viktor Dick; Zdenek REIF; Manfred GUTHÖRLE; Nils Brinkert; Jürgen Weeber; Christoph Natkaniec
Original assignee: IHI Charging Systems International GmbH; Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG; IHI Corp
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2024-12-18
Anticipated expiration: 2043-01-31
Also published as: WO2023151749A1; DE102022103039B4; US12312994B2; CN118613639A; US20250059906A1; EP4476431B1; DE102022103039A1; JP2025505011A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung (8) eines Abgasführungsabschnitts (1) eines Abgasturboladers (2), wobei die Regelvorrichtung (8) eine Schließeinrichtung (9) umfassend ein Schließelement (10) und einen Elementhebel (11) aufweist, wobei die Schließeinrichtung (9) um eine Drehachse (19) verschwenkbar ist, und wobei das Schließelement (10) zum Öffnen und Schließen eines ersten Strömungsquerschnitts (13) des Abgasführungsabschnitts (1) ausgebildet ist, wobei der erste Strömungsquerschnitt (13) in einer zwischen einem ersten Spiralkanal (4) des Abgasführungsabschnitts (1) und einem zweiten Spiralkanal (5) des Abgasführungsabschnitts (1) liegenden Trennwand ausgebildet ist, und wobei der Abgasführungsabschnitt (1) einen zweiten Strömungsquerschnitt (17) aufweist, welcher einem im Abgasführungsabschnitt (1) ausgebildeten Umgehungskanal (18) zugeordnet ist, welcher zur Umgehung einer Anströmung eines im Abgasführungsabschnitt (1) ausgebildeten Turbinenrades ausgeführt ist, und wobei das Schließelement (10) einen ersten Elementabschnitt (15) zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts (13) und einen zweiten Elementabschnitt (16) aufweist, welcher zur Schließung des zweiten Strömungsquerschnitts (17) nutzbar ist, und wobei der Elementhebel (11) einen in einen Hohlraum (20) des Schließelementes (10) eingreifend ausgebildeten Armabschnitt (21) aufweist, und wobei der Hohlraum (20) eine Innenfläche (23) und der Armabschnitt (21) eine der Innenfläche (23) gegenüberliegend ausgebildete Außenfläche (24) aufweist. Erfindungsgemäß sind eine Innenmantelfläche (44) der Innenfläche (23) und eine Mantelfläche (31) der Außenfläche (24) unter Aufweisung unterschiedlicher Maße formidentisch ausgeführt, wobei die Mantelfläche (31) zumindest zwei unterschiedliche Mantelabschnitte (32, 33) aufweist.

Description

Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Abgasführungsabschnitte für Abgasturbolader, welche eine Regelvorrichtung zur Regelung eines den Abgasführungsabschnitt durchströmenden Fluids, im Allgemeinen Abgas, aufweisen, sind bekannt. Die Regelvorrichtung ist zum Öffnen und Schließen eines Umgehungskanals im durchströmbaren Abgasführungsabschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar angeordneten Turbinenrades des Abgasführungsabschnitts vorgesehen. Des Weiteren kann mit der Regelvorrichtung eine zwischen zwei Spiralkanälen des Abgasführungsabschnitts ausgebildete Durchströmöffnung geöffnet oder geschlossen werden, damit eine Überströmung des Abgases von einem Spiralkanal in den anderen und vice versa möglich ist.

Mit Hilfe einer derartigen Regelvorrichtung ist es möglich in bestimmten Betriebspunkten des Abgasturboladers, insbesondere in Betriebspunkten, welche große Strömungsmengen aufweisen, das Turbinenrad vollständig oder teilweise zu umgehen, so dass ein effizienter Betrieb des Abgasturboladers ermöglicht ist. Der effiziente Betrieb des Abgasturboladers ist abhängig von einer bestimmten Öffnungscharakteristik der Regelvorrichtung, welche den Erfordernissen eines mit dem Abgasturbolader verbundenen Antriebsaggregates, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, angepasst auszubilden ist.

Die Regelvorrichtung weist mehrere Bauteile auf, welche miteinander verbunden sind, wobei auch relative Bewegungen einzelner Bauteile zueinander möglich sind. So weist ein Schließelement der Regelvorrichtung, welches zum Schließen des Umgehungskanals und/oder der Durchströmöffnung vorgesehen ist, zu einem zur Bewegung des Schließelementes ausgebildeten Hebelarm der Regelvorrichtung, der das Schließelement an einem Ende aufnimmt, eine relativ zum Hebelarm mögliche Bewegbarkeit auf. Diese mögliche Bewegbarkeit ist notwendig, damit bspw. bei einem Verschwenken des Hebelarms mit dem Schließelement ein Verklemmen im Abgasführungsabschnitt vermieden werden kann. Die relative Bewegbarkeit der beiden Bauteile zueinander bedingt im Betrieb des Abgasturboladers einen Verschleiß der Regelvorrichtung, den es zumindest zu reduzieren gilt.

So kann der Offenlegungsschrift DE 10 2017 202 132 A1 eine Regelvorrichtung eines Abgasturboladers entnommen werden, welche ein Schließelement aufweist, das an einem Hebelarm der Regelvorrichtung aufgenommen ist. Der Hebelarm ist in einen Hohlraum des Schließelementes hineinragend ausgeführt. Zur Reduzierung des Verschleißes ist ein Ende des Hebelarms, welches in den Hohlraum hineinragt, abschnittsweise zur Herbeiführung eines Kontaktes mit dem Schließelement ausgeführt. Hierzu weist das Ende des Hebelarms Führungselemente mit Führungsflächen auf, die in Kontakt mit dem Schließelement kommen können.

Der Offenlegungsschrift DE 10 2015 011 256 A1 kann ebenfalls eine Regelvorrichtung eines Abgasturboladers entnommen werden, welche ein Schließelement und einen in das Schließelement hineinragenden Hebelarm aufweist, wobei das Ende des Hebelarms ein konisch und ein zylindrisch ausgebildete Führungselement aufweist, welche zur Herbeiführung eines gleitfähigen Kontaktes ausgebildet sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine verbesserte Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung eines Abgasführungsabschnitts eines Abgasturboladers weist eine Schließeinrichtung umfassend ein Schließelement und einen Elementhebel auf, wobei die Schließeinrichtung um eine Drehachse verschwenkbar ist. Das Schließelement ist zum Öffnen und Schließen eines ersten Strömungsquerschnitts des Abgasführungsabschnitts ausgebildet, wobei der erste Strömungsquerschnitt in einer zwischen einem ersten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts und einem zweiten Spiralkanal des Abgasführungsabschnitts liegenden Trennwand ausgebildet ist. Der Abgasführungsabschnitt weist einen zweiten Strömungsquerschnitt auf, welcher einem im Abgasführungsabschnitt ausgebildeten Umgehungskanal zugeordnet ist, welcher zur Umgehung einer Anströmung eines im Abgasführungsabschnitt ausgebildeten Turbinenrades ausgeführt ist. Das Schließelement weist einen ersten Elementabschnitt zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts und einen zweiten Elementabschnitt auf, welcher zur Schließung des zweiten Strömungsquerschnitts nutzbar ist. Der Elementhebel ist einen in einen Hohlraum des Schließelementes eingreifend ausgebildeten Armabschnitt aufweisend ausgeführt. Der Hohlraum weist eine Innenfläche und der Armabschnitt eine der Innenfläche gegenüberliegend ausgebildete Außenfläche auf. Erfindungsgemäß sind eine Innenmantelfläche der Innenfläche und eine Mantelfläche der Außenfläche unter Aufweisung unterschiedlicher Maße formidentisch ausgeführt, wobei die Mantelfläche zumindest zwei unterschiedliche Mantelabschnitte aufweist.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft eine Relativbewegung zwischen dem Schließelement und dem Elementhebel zu realisieren, damit ein Verkanten oder Verklemmen des Schließelementes im Abgasführungsabschnitt verhindert werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist ein Verschleiß des Elementhebels und/oder des Schließelementes aufgrund der Relativbewegung wesentlich reduziert, da ein Kontakt zwischen dem Elementhebel, insbesondere dem Armabschnitt und dem Schließelement an verschiedenen Stellen des Armabschnitts und des Schließelementes auftreten kann. Das heißt mit anderen Worten, dass einerseits der Kontakt zwischen dem Armabschnitt und dem Schließelement, welcher zur sicheren Funktion der Regelvorrichtung notwendig ist, in jeder Position der Regelvorrichtung vorliegt, dieser jedoch so groß wie nötig ausgebildet werden kann. Des Weiteren ist aufgrund des größenoptimiert ausgebildeten Kontaktes, welcher zu größenoptimiert ausgebildeten Kontaktflächen führt, ebenso eine Geräuschentwicklung reduziert.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist zwischen der Innenfläche und der Außenfläche ein Bewegungsspalt ausgebildet, welcher in Abhängigkeit von einer Position der Regelvorrichtung ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die Innenfläche und die Außenfläche in Abhängigkeit von Betriebspunkten eines mit dem Abgasturbolader verbundenen Antriebsaggregates ausgebildet werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Armabschnitt sich axial und/oder radial an einem Deckelement der Schließeinrichtung abstützend ausgebildet, damit er gesichert im Hohlraum des Schließelementes aufgenommen ist.

Die Innenmantelfläche und die Mantelfläche weisen bevorzugt zumindest einen kegelstumpfförmigen Abschnitt auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Armabschnitt sich entlang der Längsachse ausgehend von seiner Bodenfläche, welche einem Hohlraumboden des Schließelementes gegenüberliegend ausgebildet ist, zumindest bis zu einer Schließfläche des zweiten Elementabschnitts erstreckend ausgebildet, damit eine bevorzugte Dichtheit realisiert werden kann.

Besonders vorteilhaft ist ein erster Übergangsabschnitt, welcher zwischen dem ersten Mantelabschnitt und dem zweiten Mantelabschnitt ausgebildet ist, zur Herbeiführung eines stetigen Verlaufs der Mantelfläche entlang der Längsachse die beiden Mantelabschnitte miteinander verbindend ausgebildet. Damit kann ungehindert ein Abgleiten des Armabschnitts am Schließelement realisiert werden, wobei weiter vorteilhaft der erste Übergangsabschnitt gekrümmt ausgebildet ist. Sofern der Hohlraumboden zumindest an seinem Bodenrand, welcher an den ersten Mantelabschnitt angrenzend ausgebildet ist, eine Nut aufweist, ist ein weiter verbessertes Abgleiten und somit eine weitere Reduzierung des Verschleißes realisierbar.

Der Armabschnitt kann alternativ mit Hilfe eines Stiftes, welcher sich vom Hohlraumboden ausgehend entlang der Längsachse erstreckend ausgebildet ist, gesichert sein.

Insgesamt kann gesagt werden, dass die erfindungsgemäße Regelvorrichtung auch bei hohen Temperaturen verschleißreduziert ausgebildet ist, dass ein Wärmetransport ausgehend von dem Schließelement in den Elementhebel reduziert ist, welcher zu geringeren Bauteiltemperaturen führt. Ebenso ist eine einfache und kostengünstige Herstellung, insbesondere in einem Gießverfahren möglich, aufgrund von einfach ausgebildeten Konturen des Schließelementes und des Elementhebels, insbesondere deren einander kontaktierenden Flächen.

Die topfformartigen Ausbildungen des Schließelementes und des Armabschnitts führen zu einer gewichtsreduzierten Regelvorrichtung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen: Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Schnitt entlang einer Schnittebene durch einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers mit einer Regelvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht eine Schließeinrichtung einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung eines Abgasturboladers in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 in einem Schnitt die Schließeinrichtung gern. Fig. 2,

Fig. 4 in einem weiteren Schnitt die Schließeinrichtung gern. Fig. 2,

Fig. 5 in einer Draufsicht die Schließeinrichtung gern. Fig. 2,

Fig. 6 in einem Schnitt die Schließeinrichtung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 in einer Detailansicht VII die Schließeinrichtung gern. Fig. 6,

Fig. 8 in einer Explosionsdarstellung die erfindungsgemäße Regelvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 9 die erfindungsgemäße Regelvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel.

Ein gemäß Fig. 1 ausgebildeter erfindungsgemäßer durchströmbarer Abgasführungsabschnitt 1 eines Abgasturboladers 2, umfasst einen Eintrittskanal 3 zum Eintritt einer Fluidströmung in den Abgasführungsabschnitt 1 , im Allgemeinen Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 7, einen ersten Spiralkanal 4 und einen zweiten Spiralkanal 5 stromab des Eintrittskanals 3 zur Konditionierung der Strömung und einen nicht näher dargestellten Austrittskanal stromab der Spiralkanäle 4, 5, über weichen das Abgas aus dem Abgasführungsabschnitt 1 gezielt entweichen kann. Zwischen den Spiralkanälen 4, 5 und dem Austrittskanal ist eine nicht näher dargestellte Radkammer ausgebildet, in welcher ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad drehbar aufgenommen ist.

Der Abgasführungsabschnitt 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Abgaskrümmer 6 der Verbrennungskraftmaschine 7 verbunden, so dass das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 7 über den Eintrittskanal 3 in die Spiralkanäle 4, 5 eintreten kann um das Turbinenrad zu beaufschlagen.

Zur Anpassung eines Betriebsverhaltens des Abgasturboladers 2 an die Fluidströmung der Verbrennungskraftmaschine 7, und somit an die Verbrennungskraftmaschine 7, ist im Abgasführungsabschnitt 1 eine Regelvorrichtung 8 zur Trennung und zur Verbindung des ersten Spiralkanals 4 und des zweiten Spiralkanals 5 angeordnet. Die Regelvorrichtung 8 weist eine Schließeinrichtung 9 umfassend ein Schließelement 10 und einen Elementhebel 11 auf, wobei der Elementhebel 11 zur Verschwenkung des Schließelementes 10 um einen Verschwenkwinkel ausgeführt ist.

Zur Trennung und zur Verbindung der beiden Spiralkanäle 4, 5 ist das Schließelement 10 in einer Durchströmöffnung 12, welche die beiden Spiralkanäle 4, 5 miteinander durchströmbar ausgebildet ist, angeordnet.

In einer ersten Position, der Schließposition des Schließelementes 10, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, sind die beiden Spiralkanäle 4, 5 vollständig voneinander getrennt durchströmbar, wobei die Durchströmöffnung 12 mit Hilfe des Schließelementes 10 vollständig geschlossen ist. Das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 7 durchströmt die beiden Spiralkanäle 4, 5, wobei ein erster Teil des Abgases den ersten Spiralkanal 4 und ein zweiter Teil des Abgases den zweiten Spiralkanal 5 durchströmt.

In einer zweiten Position des Schließelementes 10, welche nicht näher abgebildet ist, ist die Durchströmöffnung 12 vollständig geöffnet und Abgas kann aus dem ersten Spiralkanal 4 in den zweiten Spiralkanal 5 überströmen und vice versa. D. h., dass Abgas von dem einen Spiralkanal 4; 5 in den anderen Spiralkanal 5; 4 über die Durchströmöffnung 12, welche einen ersten Strömungsquerschnitt 13 aufweist, überströmen kann.

Das Schließelement 10 ist zwischen der ersten Position und der zweiten Position in weitere Zwischenpositionen zu positionieren, so dass der erste Strömungsquerschnitt 13 einem entsprechenden Bedarfsfall zur Erzielung eines gemäß der durchströmenden Abgasmenge bestmöglichen Wirkungsgrades des Abgasturboladers 2 anpassbar ist.

Zur Herbeiführung einer zu bevorzugenden Öffnung des ersten Strömungsquerschnitts 13 ist das Schließelement 10 eine topfformartige Außenkontur 14 aufweisend ausgestaltet.

Das Schließelement 10 besitzt einen ersten Elementabschnitt 15 zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts 13 und einen zweiten Elementabschnitt 16, welcher zur Schließung eines im Abgasführungsabschnitt 1 ausgebildeten zweiten Strömungsquerschnitts 17 nutzbar ist.

Der zweite Strömungsquerschnitt 17 ist zur Umströmung des Turbinenrades vorgesehen. Das heißt mit anderen Worten, dass das durch den zweiten Strömungsquerschnitt 17 strömende Abgas am Turbinenrad vorbei geleitet wird und das Turbinenrad nicht von diesem durch den zweiten Strömungsquerschnitt 17 strömenden Abgas beaufschlagt wird. Der zweite Strömungsquerschnitt 17 ist in einem Umgehungskanal 18 ausgebildet, welcher auch üblicherweise als so genannter Wastegatekanal bezeichnet wird. Die Schließeinrichtung 9 ist um eine Drehachse 19 verschwenkbar ausgeführt.

Das in den Figuren 2 bis 7 abgebildete Schließelement 10 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 gemäß einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt ebenfalls eine annähernd topfformartige Außenkontur 14, wobei in einem Hohlraum 20 des Schließelementes 10 ein Armabschnitt 21 des Elementhebels 11 , welcher dem Schließelement 10 zugewandt ausgebildet ist, eingreifend angeordnet ist. Die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Schließreinrichtung 9 weist den Armabschnitt 21 ebenfalls topfformartig bzw. topfförmig ausgeführt auf. Der Armabschnitt 21 ist unter Ausbildung eines Bewegungsspaltes 22 in das Schließelement 10 einsetzbar, wobei zwischen einer Innenfläche 23 des Hohlraumes 20 und einer Außenfläche 24 des Armabschnitts 21 der Bewegungsspalt 22 ausgebildet ist.

Die Innenfläche 23 und die Außenfläche 24 sind in Abhängigkeit einer Position der Schließeinrichtung 9 einander abschnittsweise kontaktierend. Das heißt mit anderen Worten, dass in einer Position der Schließeinrichtung 9 ein Teil der Außenfläche 24 einen Teil der Innenfläche 23 kontaktiert, somit zwischen diesen Teilen der Bewegungsspalt 22 gegen Null gehend ausgebildet ist, und zwischen den übrigen Teilen der Innenfläche 23 und der Außenfläche 24 entsprechend groß ausgebildet ist. Welche Teile der Innenfläche 23 nun welche Teile der Außenfläche 24 kontaktieren und in welcher Größe sie und der Bewegungsspalt 22 ausgebildet sind, ist von Position zu Position der Schließreinrichtung 9 verschieden. Somit ist der zwischen der Innenfläche 23 und der Außenfläche 24 liegende Bewegungsspalt 22 in Abhängigkeit von einer Position der Regelvorrichtung 8 ausgebildet.

Das bedeutet weiter, dass die Innenfläche 23 annähernd, jedoch nicht vollständig komplementär zur Außenfläche 24 ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt, sind die Innenfläche 23 und die Außenfläche 24 unter Aufweisung unterschiedlicher Maße formidentisch ausgeführt.

Das Schließelement 10 weist seinen zweiten Elementabschnitt 16 auf, welcher zur Herbeiführung einer Schließung des zweiten Strömungsquerschnitts 17 eine Schließfläche 25 besitzt, die von einer Deckfläche 26 des zweiten Elementabschnitts 16 abgewandt ausgebildet ist.

Der Armabschnitt 21, welcher topfförmig ausgeführt ist, ist sich ausgehend von einem Hohlraumboden 28 des Schließelementes 10 entlang einer Längsachse 27 des Schließelementes 10 zumindest bis zur Schließfläche 25 erstreckend ausgebildet. Vorteilhafterweise ist er sich über die Schließfläche 25 erstreckend ausgeführt.

Zur axialen Sicherung des Armabschnitts 21 in dem Hohlraum 20 ist ein, in diesem Ausführungsbeispiel ringförmiges Deckelement 29 ausgebildet, welches sich, an der Innenfläche 23 am Schließelement 10 befestigt, an diesem abstützt, und eine Abschnittsfläche 30 des Armabschnitts 21 in radialer Richtung zumindest teilweise umfasst, oder mit anderen Worten bedeckt.

Eine Mantelfläche 31 der Außenfläche 24 weist in diesem ersten Ausführungsbeispiel zwei verschieden zueinander ausgebildete Mantelabschnitte auf, einen ersten Mantelabschnitt 32 und einen zweiten Mantelabschnitt 33. Die beiden Mantelabschnitte 32, 33 sind gemäß Mantelflächen von Kegelstümpfen ausgebildet, deren Deckflächen, somit die Flächen kleineren Durchmessers, dem Hohlraumboden 28 zugewandt angeordnet sind. Somit ergibt sich eine Aufweitung der Mantelfläche 31 ausgehend vom Hohlraumboden 28. Eine Bodenfläche 34 der Außenfläche 24, welche dem Hohlraumboden 28 gegenüberliegend angeordnet ist, ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eben ausgebildet. Somit sind eine Innenmantelfläche 44 der Innenfläche 23 und die Mantelfläche 31 der Außenfläche 24 unter Aufweisung unterschiedlicher Maße formidentisch ausgeführt, wobei die Mantelfläche 31 zumindest zwei unterschiedliche Abschnitte, den ersten Mantelabschnitt 32 und den zweiten Mantelabschnitt 33 aufweist.

In Fig. 5 ist in einer Draufsicht die Schließeinrichtung 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abgebildet. Bei einer Verdrehung des Elementhebels 11 in Richtung des Pfeils wird der Bewegungsspalt 22 zwischen dem Hohlraumboden 28 und der Bodenfläche 34 vergrößert, bis maximal ein Anstoßen der Abschnittsfläche 30 am Deckelement 29, wodurch sich der Armabschnitt 21 axial und radial am Deckelement 29 abstützt, herbeigeführt ist, wobei aufgrund eines asymmetrischen Kraftangriffs am Armabschnitt 21 dieser im Hohlraum 20 eine Kippbewegung in Richtung des in Fig. 3 eingezeichneten Bewegungspfeils ausführt. Die Kippbewegung, welche auch als koordinierte Kippbewegung bezeichnet werden kann, da ihr aufgrund der entsprechenden Gestaltung zumindest der Innenfläche 23 und der Außenfläche 24 und bevorzugt der Bodenfläche 34 und/oder des Hohlraumbodens 28, Grenzen gesetzt sind. Das heißt mit anderen Worten, dass zwischen dem Armabschnitt 21 und dem Schließelement 10 eine Relativbewegung realisiert werden kann, welche verschleiß- und geräuscharm ist.

Die maximale Verkippung des Schließelementes 10 relativ zum Armabschnitt 21 soll bevorzugt 1 ,35° nicht übersteigen. Damit diese maximale Verkippung eingehalten werden kann, ist, zusätzlich zur axialen Sicherung des Armabschnitts 21 mit Hilfe des Deckelementes 29, zwischen den Mantelabschnitten 32, 33 ein erster Winkel a ausgebildet, welcher, bezogen auf eine virtuelle Ebene E, welche eine Parallele zur Bodenfläche 34 bildet, bevorzugt einen Wert in einem Wertebereich zwischen 91° und 120° und bevorzugt 95° besitzt.

Ausgehend von der virtuellen Ebene E erstreckt sich der Armabschnitt 21 entlang der Längsachse 27 mindestens über eine erste Länge L1 , welche einem axialen Abstand zwischen der Schließfläche 25 und der virtuellen Ebene E entspricht. Ausgehend von der Bodenfläche 34 erstreckt sich der Armabschnitt 21 entlang der Längsachse 27 bis zur Schließfläche 25 über eine zweite Länge L2, so dass eine axiale Erstreckung des ersten Mantelabschnitts 32 einer Differenz der zweiten Länge L2 und der ersten Länge L1 entspricht.

Das Deckelement 29 ist ausgehend von der Schließfläche 25 mit seiner Unterfläche 41 , welche der Abschnittsfläche 30 gegenüberliegend ausgebildet ist, in einem axialen Abstand mit einer dritten Länge L3 angeordnet, wobei ein weiterer Bewegungsspalt 42 zwischen dem Deckelement 29 und dem Armabschnitt 21 , insbesondere dessen Abschnittsfläche 30 ausgebildet ist, insbesondere sofern die Bodenfläche 34 den Hohlraumboden 28 kontaktiert, wobei jedoch eine vierte Länge L4, über die sich der Armabschnitt 21 ausgehend von der virtuellen Ebene E entlang der Längsachse 27 erstreckt, welche größer ist als die erste Länge L1 und kleiner ist als eine Summe der ersten Länge L1 und der dritten Länge L3. Bevorzugt ist die zweite Länge L2 größer als die erste Länge L1 , welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 80% der zweiten Länge L2 ist.

Der erste Mantelabschnitt 32 ist gegenüber der Bodenfläche 34 unter einem zweiten Winkel ß geneigt ausgebildet, welcher grundsätzlich einen Wert aufweist, der größer ist als der Wert des ersten Winkels a, und bevorzugt in einem Wertebereich zwischen 120° und 150° liegt, weiter bevorzugt einen Wert von 135° aufweist.

Zwischen dem ersten Mantelabschnitt 32 und dem zweiten Mantelabschnitt 33 ist ein erster Übergangsabschnitt 35 ausgebildet, welcher die beiden Mantelabschnitte 32, 33 miteinander verbindet, derart, dass ein stetiger Verlauf der Mantelfläche 31 entlang der Längsachse 27 realisiert ist. Dabei ist der erste Übergangsabschnitt 35 gekrümmt ausgebildet.

Ebenso ist zwischen einem dem ersten Mantelabschnitt 32 gegenüberliegend ausgebildeten ersten Innenflächenabschnitt 36 der Innenmantelfläche 44 und einem dem zweiten Mantelabschnitt 33 gegenüberliegend ausgebildeten zweiten Innenflächenabschnitt 37 der Innenmantelfläche 44 ein zweiter Übergangsabschnitt 38 ausgebildet, welcher gemäß der Formidentität und den unterschiedlichen Maßen der Innenfläche 23 und der Außenfläche 24 dem ersten Übergangsabschnitt 35 angepasst ausgeführt ist.

Zur Realisierung einer weiteren freien Bewegbarkeit des Schließelementes 10 weist der Hohlraumboden 28 zumindest an seinem Bodenrand 39, welcher an den ersten Mantelabschnitt 32 angrenzend ausgebildet ist, eine Nut 40 auf, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form einer Ringnut ausgebildet ist.

In den Figuren 6 bis 8 ist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 8 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel abgebildet. Der Armabschnitt 21 ist mit Hilfe eines Stiftes 43, welcher sich vom Hohlraumboden 28 des Schließelementes 10 ausgehend entlang der Längsachse 27 erstreckend ausgebildet ist, gesichert. In Fig. 7 ist in einer Detailansicht VII die Schließeinrichtung 9 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 im Bereich der Übergangsabschnitte 35, 38 abgebildet. Selbstredend ist die virtuelle Ebene E in axialer Richtung entlang der Längsachse 27 den ersten Übergangsabschnitt 35 schneidend angeordnet.

Es sei erwähnt, dass unter der Mantelfläche 31 zumindest die Mantelfläche des Armabschnitts 21 zu verstehen ist, die sich in axialer Richtung entlang der Längsachse 27 ausgehend von der Bodenfläche 34 über die zweite Länge L2 erstreckend ausgebildet ist. Dies gilt ebenso für die Innenmantelfläche 44. Das heißt mit anderen Worten, dass sich die Mantelflächen 31 , 44 zumindest in axialer Richtung über die zweite Länge L2 an irgendeiner Stelle kontaktieren können.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 ist die Schließfläche 25 bezogen auf die Längsachse 27 geneigt ausgebildet, wie in Fig. 9 illustriert ist. Zur Realisierung einer Leichtbauweise könnte der zweite Elementabschnitt 16 auch hohl oder zumindest teilweise hohl ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 8 umfasst nunmehr eine zwischen dem Schließelement 10 und dem Armabschnitt 21 ausgebildete rotationssymmetrische Fläche, welche eine axiale Krafteinleitung, eine konzentrische Positionierung und einen radialen Anschlag des Schließelementes 10 realisiert. Die Verschleißneigung des Schließelementes 10 und des Armabschnitts 21 , welche infolge von Druckpulsationen im Betrieb des Abgasturboladers 2 auftritt, kann durch eine vereinfacht gesagt konische Führung eliminiert werden. Eine zwischen dem Hohlraumboden 28 und der Bodenfläche 34 ausgebildete axiale Kontaktfläche ist zur Herbeiführung einer schadensfreie Krafteinleitung weiter gegeben. Ein außen liegender Radialanteil einer Gesamtkontaktfläche zwischen dem Schließelement 10 und dem Armabschnitt 21 ist zur Herbeiführung einer reduzierten Beweglichkeit eingeleitet durch Druckpulsationen im Betrieb maßgeblich. Somit wird insgesamt in einer Gesamtkinematik der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 8 die Kraftpulsation minimiert. Bezugszeichenliste

1 Abgasführungsabschnitt

2 Abgasturbolader

3 Eintrittskanal

4 Erster Spiralkanal

5 Zweiter Spiralkanal

6 Abgaskrümmer

7 Verbrennungskraftmaschine

8 Regelvorrichtung

9 Schließeinrichtung

10 Schließelement

11 Elementhebel

12 Durchströmöffnung

13 Erster Strömungsquerschnitt

14 Außenkontur

15 Erster Elementabschnitt

16 Zweiter Elementabschnitt

17 Zweiter Strömungsquerschnitt

18 Umgehungskanal

19 Drehachse

20 Hohlraum

21 Armabschnitt

22 Bewegungsspalt

23 Innenfläche

24 Außenfläche

25 Schließfläche

26 Deckfläche

27 Längsachse

28 Hohlraumboden

29 Deckelement

30 Abschnittsfläche

31 Mantelfläche 2 Erster Mantelabschnitt 3 Zweiter Mantelabschnitt 4 Bodenfläche 5 Erster Übergangsabschnitt6 Erster Innenflächenabschnitt7 Zweiter Innenflächenabschnitt8 Zweiter Übergangsabschnitt9 Bodenrand 0 Nut 1 Unterfläche 2 Weiterer Bewegungsspalt 3 Stift 4 Innenmantelfläche

E Virtuelle Ebene

L1 Erste Länge

L2 Zweite Länge

L3 Dritte Länge

L4 Vierte Länge a Erster Winkel ß Zweiter Winkel

Claims

Patentansprüche Regelvorrichtung (8) eines Abgasführungsabschnitts (1) eines Abgasturboladers (2), wobei die Regelvorrichtung (8) eine Schließeinrichtung (9) umfassend ein Schließelement (10) und einen Elementhebel (11) aufweist, wobei die Schließeinrichtung (9) um eine Drehachse (19) verschwenkbar ist, und wobei das Schließelement (10) zum Öffnen und Schließen eines ersten Strömungsquerschnitts (13) des Abgasführungsabschnitts (1) ausgebildet ist, wobei der erste Strömungsquerschnitt (13) in einer zwischen einem ersten Spiralkanal (4) des Abgasführungsabschnitts (1) und einem zweiten Spiralkanal (5) des Abgasführungsabschnitts (1) liegenden Trennwand ausgebildet ist, und wobei der Abgasführungsabschnitt (1) einen zweiten Strömungsquerschnitt (17) aufweist, welcher einem im Abgasführungsabschnitt (1) ausgebildeten Umgehungskanal (18) zugeordnet ist, welcher zur Umgehung einer Anströmung eines im Abgasführungsabschnitt (1) ausgebildeten Turbinenrades ausgeführt ist, und wobei das Schließelement (10) einen ersten Elementabschnitt (15) zur Schließung des ersten Strömungsquerschnitts (13) und einen zweiten Elementabschnitt (16) aufweist, welcher zur Schließung des zweiten Strömungsquerschnitts (17) nutzbar ist, und wobei der Elementhebel (11) einen in einen Hohlraum (20) des Schließelementes (10) eingreifend ausgebildeten Armabschnitt (21) aufweist, und wobei der Hohlraum (20) eine Innenfläche (23) und der Armabschnitt (21) eine der Innenfläche (23) gegenüberliegend ausgebildete Außenfläche (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenmantelfläche (44) der Innenfläche (23) und eine Mantelfläche (31) der Außenfläche (24) unter Aufweisung unterschiedlicher Maße formidentisch ausgeführt sind, wobei die Mantelfläche (31) zumindest zwei unterschiedliche Mantelabschnitte (32, 33) aufweist. Regelvorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenfläche (23) und der Außenfläche (24) ein Bewegungsspalt (22) ausgebildet ist, welcher in Abhängigkeit von einer Position der Regelvorrichtung (8) ausgebildet ist. Regelvorrichtung (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Armabschnitt (21) sich axial und/oder radial an einem Deckelement (29) der Schließeinrichtung (9) abstützend ausgebildet ist. Regelvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenmantelfläche (44) und die Mantelfläche (31) zumindest einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweisen. Regelvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Armabschnitt (21) sich entlang der Längsachse (27) ausgehend von seiner Bodenfläche (34), welche einem Hohlraumboden (28) des Schließelementes (10) gegenüberliegend ausgebildet ist, zumindest bis zu einer Schließfläche (25) des zweiten Elementabschnitts (16) erstreckend ausgebildet ist. Regelvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Übergangsabschnitt (35), welcher zwischen dem ersten Mantelabschnitt (32) und dem zweiten Mantelabschnitt (33) ausgebildet ist, welcher zur Herbeiführung eines stetigen Verlaufs der Mantelfläche (31) entlang der Längsachse (27) die beiden Mantelabschnitte (32, 33) miteinander verbindend ausgebildet ist. Regelvorrichtung (8) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übergangsabschnitt (35) gekrümmt ausgebildet ist. Regelvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraumboden (28) zumindest an seinem Bodenrand (39), welcher an den ersten Mantelabschnitt (32) angrenzend ausgebildet ist, eine Nut (40) aufweist. Regelvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Armabschnitt (21) topfformartig ausgebildet ist. Regelvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Armabschnitt (21) mit Hilfe eines Stiftes (43), welcher sich vom Hohlraumboden (28) ausgehend entlang der Längsachse (27) erstreckend ausgebildet ist, gesichert ist.