WO2019030120A1

WO2019030120A1 - Ventileinrichtung für eine turbine eines abgasturboladers, sowie turbine für einen abgasturbolader

Info

Publication number: WO2019030120A1
Application number: PCT/EP2018/071050
Authority: WO
Inventors: Oliver Grabherr
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2019-02-14
Also published as: CN110869593A; CN110869593B; US11300042B2; DE102017213940B4; DE102017213940A1; US20200173353A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung (1) für eine Turbine eines Abgasturboladers, mit einem Ventilelement (2) zum zumindest teilweisen fluidischen Versperren einer Umgehungsleitung, über welche ein Turbinenrad der Turbine von Abgas zu umgehen ist, mit einem mit dem Ventilelement (2) gelenkig gekoppelten Betätigungsarm (6), über welchen das Ventilelement (2) verschwenkbar ist, und mit wenigstens einem Federelement (10), über welches das Ventilelement (2) an dem Betätigungsarm (6) abgestützt ist, wobei das Ventilelement (2) wenigstens eine unebene Abstützfläche (16) aufweist, über welche das Federelement (10) an dem Ventilelement (2) abgestützt ist.

Description

Ventileinrichtung für eine Turbine eines Abgasturboladers, sowie Turbine für einen

Abgasturbolader

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für eine Turbine eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Turbine für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.

Eine solche Ventileinrichtung für eine Turbine eines Abgasturboladers sowie eine solche Turbine für einen Abgasturbolader sind beispielsweise bereits aus der

DE 10 2015 108 284 A1 bekannt. Die Ventileinrichtung weist dabei ein Ventilelement zum zumindest teilweisen fluidischen Versperren einer Umgehungsleitung auf, über welche ein Turbinenrad der Turbine von Abgas zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass Abgas, welches die Umgehungsleitung durchströmt, das Turbinenrad umgeht und demzufolge das Turbinenrad nicht antreibt. Insbesondere wird das Ventilelement beziehungsweise die Ventileinrichtung genutzt, um eine Menge des die Umgehungsleitung durchströmenden Abgases einzustellen, wodurch beispielsweise ein Ladedruck des Abgasturboladers eingestellt, insbesondere geregelt, werden kann. Die Ventileinrichtung wird dabei auch als Wastegate oder Wastegate- Ventil bezeichnet.

Die Ventileinrichtung weist ferner einen gelenkig mit dem Ventilelement gekoppelten Betätigungsarm auf, über welchen das Ventilelement verschwenkbar ist. Au ßerdem ist wenigstens ein Federelement vorgesehen, über welches das Ventilelement an dem Betätigungsarm abgestützt ist.

Eine solche Ventileinrichtung ist auch bereits aus der US 2015/0147162 A1 bekannt.

Des Weiteren offenbart die DE 20 2007 019 447 U1 einen Turbolader, mit einem

Turbinengehäuse, das eine Regeleinrichtung zum Verändern einer eine Turbine durchströmenden Abgasmenge aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung und eine Turbine mit einer besonders hohen Robustheit zu schaffen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Turbine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für eine Turbine eines Abgasturboladers, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine. Die Ventileinrichtung weist ein Ventilelement auf, welches beispielsweise zumindest im Wesentlichen tellerartig beziehungsweise tellerförmig und somit beispielsweise als Tellerventil ausgebildet ist. Das Ventilelement wird beispielsweise auch als Klappe, Wastegate-Klappe oder Bypass- Klappe bezeichnet. Die Ventileinrichtung wird beispielsweise als Wastegate oder Wastegate-Ventil bezeichnet.

Über die Umgehungsleitung ist ein Turbinenrad der Turbine von Abgas zu umgehen. Dies bedeutet insbesondere, dass Abgas, welches die Umgehungsleitung durchströmt, das Turbinenrad umgeht und demzufolge des Turbinenrad nicht antreibt. Die

Umgehungsleitung wird auch als Bypass, Bypass-Kanal oder Wastegate-Kanal bezeichnet. Insbesondere wird das Ventilelement beziehungsweise die Ventileinrichtung insgesamt genutzt, um eine die Umgehungsleitung durchströmende Menge des Abgases einzustellen, wodurch beispielsweise ein Ladedruck des Abgasturboladers eingestellt, insbesondere geregelt, werden kann.

Dabei weist die Ventileinrichtung des Weiteren einen gelenkig mit dem Ventilelement gekoppelten Betätigungsarm auf, über welchen das Ventilelement verschwenkbar ist. Unter dem Merkmal, dass der Betätigungsarm gelenkig mit dem Ventilelement gekoppelt ist, kann insbesondere verstanden werden, dass der Betätigungsarm und das

Ventilelement relativ zueinander, insbesondere in gewissen beziehungsweise

vorgebbaren Grenzen, bewegbar sind, während das Ventilelement mit dem

Betätigungsarm verbunden beziehungsweise an dem Betätigungsarm gehalten ist. Durch die Möglichkeit, das Ventilelement relativ zu dem Betätigungsarm zu bewegen, können beispielsweise, insbesondere fertigungsbedingte, Toleranzen ausgeglichen werden, sodass beispielsweise die Umgehungsleitung bedarfsgerecht freigegeben und versperrt werden kann. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, das Ventilelement über den Betätigungsarm zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung zu verschwenken, das heißt zu bewegen. In der Schließstellung ist mittels des

Ventilelements beispielsweise zumindest ein Teil der Umgehungsleitung fluidisch versperrt, wobei das Ventilelement in der Offenstellung zumindest einen Teil freigibt. Um das Ventilelement über den Betätigungsarm zu verschwenken, wird beispielsweise der Betätigungsarm, insbesondere mittels eines Aktors wie beispielsweise eines elektrischen Linear- oder Rotationsstellers oder einer Druckdose, insbesondere einer Unterdruckdose, betätigt und dabei beispielsweise verschwenkt.

Die Ventileinrichtung weist ferner wenigstens ein Federelement auf, über welches das Ventilelement an dem Betätigungsarm abgestützt ist. Das Federelement ist

beispielsweise vorgespannt und weist somit eine Vorspannung auf, sodass das

Federelement beispielsweise eine Federkraft bereitstellt, welche beispielsweise auf das Ventilelement wirkt. Mittels dieser Federkraft kann beispielsweise das Ventilelement in wenigstens einer Ausgangslage, insbesondere relativ zu dem Betätigungsarm, gehalten werden, sodass beispielsweise in der Schließstellung zumindest der Teil der

Umgehungsleitung mittels des Ventilelements sicher fluidisch versperrt werden kann.

Um nun eine besonders hohe Robustheit der Ventileinrichtung zu realisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ventilelement wenigstens eine unebene

Abstützfläche aufweist, über welche das Federelement an dem Ventilelement abgestützt ist. Unter dem Merkmal, dass die Abstützfläche uneben ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die Abstützfläche bewusst beziehungsweise gezielt uneben ausgebildet ist und somit ein von einer ebenen Form unterschiedliche, unebene Form aufweist, wodurch eine besonders hohe Robustheit geschaffen werden kann.

Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, den auch als Wastegate-Arm bezeichneten Betätigungsarm einstückig mit dem beispielsweise auch als Wastegate-Teller bezeichneten Ventilelement auszugestalten, wodurch beispielsweise ein sogenanntes Monoblock-Ventil, welches auch als Monoblock- Wastegate bezeichnet wird, geschaffen ist. Jedoch hat sich eine mehrteilige

Ausgestaltung, bei welcher der Betätigungsarm und das Ventilelement als separat voneinander ausgebildete und gelenkig miteinander verbundene Komponenten ausgebildet sind, als vorteilhaft gezeigt, da hierdurch - wie zuvor beschrieben - das Ventilelement derart mit dem Betätigungsarm verbunden werden kann, dass das

Ventilelement relativ zu dem Betätigungsarm bewegbar ist beziehungsweise umgekehrt. Durch diese relative Bewegbarkeit ist es möglich, Toleranzen wie beispielsweise

Fertigungs- und Lagetoleranzen auszugleichen, wodurch beispielsweise das

Ventilelement in seiner Schließstellung definiert auf einem korrespondierenden Ventilsitz sitzen kann, um dadurch zumindest den Teil der Umgehungsleitung oder die

Umgehungsleitung vollständig versperren zu können. Durch die beschriebene mehrteilige Ausgestaltung ist beispielsweise ein mehrteiliges Wastegate geschaffen, welches das Ventilelement und den Betätigungsarm als gelenkig miteinander verbundene und dadurch relativ zueinander bewegbare Bauteile umfasst. Es wurde jedoch gefunden, dass bei der mehrteiligen Ausgestaltung das Ventilelement und der Betätigungsarm zu Schwingungen angeregt werden können, sodass es

beispielsweise in bestimmten Betriebspunkten und Lastzuständen zu akustischen

Geräuschen in Form von Rasseln, Klappern und/oder Schwirren oder zu erhöhtem Materialverschleiß kommen kann. Um einer solchen Entstehung von unerwünschten, übermäßigen Geräuschen oder Bauteilverschleiß entgegenzuwirken, kommt das

Federelement zum Einsatz, welches beispielsweise als Tellerfeder ausgestaltet ist. Das Federelement kann in unterschiedlichen Bauformen und/oder geometrischen

Ausprägungen vorliegen und beispielsweise übermäßige Relativbewegungen zwischen dem Ventil und dem Betätigungsarm und daraus resultierende, übermäßige Geräusche vermeiden.

Bei herkömmlichen Ventileinrichtungen wurde jedoch der Nachteil identifiziert, dass das Federelement zusätzlich zu seiner auch als Einbauvorspannung bezeichneten

Vorspannung während eines Betriebs der Turbine durch relative Bewegungen zwischen dem Ventilelement und dem Betätigungsarm beispielsweise dann, wenn das

Ventilelement relativ zu dem Betätigungsarm ausgelenkt wird, verformt wird.

Üblicherweise ist das Federelement filigran ausgestaltet und erreicht lagebedingt hohe Temperaturen, sodass das Federelement bei herkömmlichen Ventileinrichtungen zum Ausglühen neigt. In der Folge kann es zu Vorspannverlusten und schließlich zu einer reduzierten Wirksamkeit oder gar zum Ausfall des Federelements kommen. Dies kann dadurch verstärkt werden, dass das Federelement durch relative Bewegungen zwischen dem Ventilelement und dem Betätigungsarm plastifiziert, das heißt nicht oder nicht nur elastisch, sondern plastisch verformt wird.

Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ermöglicht es nun, die zuvor genannten

Nachteile und Probleme, insbesondere sowohl die Entstehung von unerwünschten Geräuschen, als auch eine übermäßige Belastung des Federelements und insbesondere unerwünschte plastische Verformungen des Federelements zu vermeiden. Mit anderen Worten können durch die unebene Ausgestaltung der Abstützfläche übermäßige, auf das Federelement wirkende Belastungen und in der Folge unerwünschte plastische

Verformungen des Federelements vermieden werden, sodass das Federelement in seiner Einbaulage seine Vorspannung auch über eine hohe Lebensdauer hinweg beibehält. Ferner kann die Wahrscheinlichkeit, dass es während eines Betriebs der Turbine zu plastischen Verformungen des Federelements kommt, besonders gering gehalten werden, sodass das Federelement seine gewünschte Funktionalität auch über eine hohe Lebensdauer der Turbine hinweg beibehält. Mit anderen Worten wurde gefunden, dass sich die Erfindung dadurch auszeichnet, dass das Federelement über seine Vorspannung in der Einbaulage hinaus nicht beispielsweise aufgrund strukturdynamischer und/oder thermomechanischer Belastung zusätzlich durch übermäßige Deformation und

Plastifizierung belastet und geschädigt wird, welche üblicherweise aus einer Auslenkung des Ventilelements relativ zum Betätigungsarm herrühren kann. In der Folge ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Ventileinrichtungen robuster und somit über die Lebensdauer akustisch und in Bezug auf Bauteilverschleiß unauffällig.

Der Erfindung liegt insbesondere die Idee zugrunde, eine Geometrie des Ventilelements so zu gestalten, dass das Federelement über seine Vorspannung in seiner Einbaulage hinaus sowie über während des Betriebs der Turbine auf das Federelement wirkende strukturdynamische und thermomechanische Belastung hinaus keine weitere

belastungsrelevante, insbesondere plastifizierende Verformung erfährt, wenn es beispielsweise betriebsbedingt zu einer relativen Bewegung zwischen dem Ventilelement und dem Betätigungsarm kommt. Dies ist erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die Abstützfläche uneben ausgestaltet ist. Mit anderen Worten wird das Federelement nicht über seine Vorspannung hinaus gespannt, wenn das Ventilelement relativ zu dem Betätigungsarm bewegt wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Abstützfläche des Ventilelements uneben ist und dabei eine von einer konischen Form beziehungsweise von einem Kegel oder Kegelstumpf unterschiedliche Form aufweist.

Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn sich beispielsweise die Abstützfläche des Ventilelements in Umfangsrichtung des Ventilelements vollständig umlaufend, das heißt vollständig geschlossen erstreckt, sodass die Abstützfläche beispielsweise ein geschlossener Ring ist beziehungsweise die Form eines

geschlossenen Rings aufweist.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Abstützfläche auf einer zumindest in einem Teilbereich des Federelements zugewandten Seite, insbesondere Rückseite, des Ventilelements angeordnet ist. Bei der genannten Seite, insbesondere Rückseite, handelt es sich beispielsweise um eine Seite des Ventilelements, die dem Betätigungsarm zugewandt ist beziehungsweise zu dem Betätigungsarm zeigt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte und insbesondere belastungsarme Abstützung realisiert werden, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass es zu unerwünschten Verformungen, insbesondere plastischen Verformungen, des Federelements kommt, besonders gering gehalten werden kann.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Federelement die Abstützfläche direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Hierdurch können übermäßige, insbesondere plastische, Verformung des Federelements besonders gut vermieden werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Abstützfläche gewölbt ist. Eine solche gewölbte Ausgestaltung der Abstützfläche ermöglicht eine besonders vorteilhafte Abstützung des Ventilelements über das Federelement an dem Betätigungsarm.

Gleichzeitig können unerwünschte beziehungsweise übermäßige, insbesondere plastische, Verformungen des Federelements vermieden werden, sodass eine besonders hohe Robustheit dargestellt werden kann.

Dabei hat es sich als besonders gezeigt, wenn die Abstützfläche konvex, das heißt beispielsweise zu dem Federelement hin beziehungsweise nach außen gewölbt ist, wodurch übermäßige Belastungen besonders gut vermieden werden können.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Federelement wenigstens eine unebene zweite Abstützfläche auf, über welche das Federelement an der ersten Abstützfläche abgestützt ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte

Abstützung des Ventilelements an dem Federelement beziehungsweise umgekehrt geschaffen werden, sodass übermäßige Belastungen und daraus resultierende, unerwünschte Verformungen des Federelements vermieden werden können über eine hohe Lebensdauer erzielt werden kann.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zweite Abstützfläche gewölbt, insbesondere konkav oder konvex, ist, sodass beispielsweise die zweite

Abstützfläche von der ersten Abstützfläche weg beziehungsweise nach innen gewölbt ist. Hierdurch kann eine besonders hohe Robustheit dargestellt werden.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Abstützflächen hinsichtlich ihrer jeweiligen Formen aneinander angepasst sind. Hierdurch können beispielsweise lokale Belastungsspitzen vermieden werden, da beispielsweise ungünstige Linien- oder punktförmige Kontakte zwischen den Abstützflächen vermieden werden können. Unter dem Merkmal, dass die Abstützflächen hinsichtlich ihrer jeweiligen Formen aneinander angepasst sind, kann insbesondere verstanden werden, dass beispielsweise die erste Abstützfläche eine Positivkontur aufweist, wobei die zweite Abstützfläche eine mit der Positivkontur korrespondierende, an die Positivkontur angepasste Negativkontur aufweist.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine. Die Turbine umfasst eine

Ventileinrichtung, insbesondere eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung. Dabei weist die Ventileinrichtung ein Ventilelement zum zumindest teilweisen fluidischen Versperren einer Umgehungsleitung auf, über welche ein Turbinenrad der Turbine von Abgas zu umgehen ist. Des Weiteren weist die Ventileinrichtung einen gelenkig mit dem Ventilelement gekoppelten Betätigungsarm auf, über welchen das Ventilelement verschwenkbar ist. Außerdem umfasst die Ventileinrichtung wenigstens ein Federelement, über welches das Ventilelement an dem Betätigungsarm abgestützt ist.

Um nun eine besonders hohe Robustheit der Ventileinrichtung und somit der Turbine insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das

Ventilelement wenigstens eine unebene Abstützfläche aufweist, über welche das

Federelement an dem Ventilelement abgestützt ist. Vorteile und vorteilhafte

Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Draufsicht einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung, mit einem Ventilelement, mit einem gelenkig mit dem Ventilelement gekoppelten Betätigungsarm und mit einem Federelement, über welches das Ventilelement an dem Betätigungsarm abgestützt ist, wobei das Ventilelement eine unebene Abstützfläche aufweist, über welche das Federelement an dem

Ventilelement abgestützt ist, und wobei in Fig. 1 eine Ausgangslage des Ventilelements gezeigt ist; und Fig. 2 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene

Draufsicht der Ventileinrichtung, wobei in Fig. 2 eine von der

Ausgangslage unterschiedliche Bewegungslage des Ventilelements gezeigt ist.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Draufsicht eine Ventileinrichtung 1 für eine Turbine eines Abgasturboladers, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise

Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welches insbesondere als Kraftwagen und dabei als Personenkraftwagen ausgebildet und mittels des

Antriebsstrangs, insbesondere mittels der Verbrennungskraftmaschine, antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei beispielsweise wenigstens eine insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, in welchem während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Aus diesen

Verbrennungsvorgängen resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine, welche mittels eines Abgasstrangs der Verbrennungskraftmaschine aus dem Brennraum abgeführt wird. Dabei ist die Turbine in dem Abgastrakt angeordnet und demzufolge von dem Abgas durchströmbar und antreibbar. Hierzu umfasst die Turbine ein in den Figuren nicht gezeigtes Turbinengehäuse mit einem Aufnahmeraum, in welchem zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, ein in den Figuren nicht gezeigtes Turbinenrad der Turbine drehbar aufgenommen ist. Somit kann sich das Turbinenrad relativ zu dem Turbinengehäuse drehen. Das Turbinengehäuse ist von dem Abgas durchströmbar, wobei das das Turbinengehäuse durchströmende Abgas mittels des Turbinengehäuses zu dem Aufnahmeraum und somit zu dem Turbinenrad strömen kann. Hierdurch wird das Turbinenrad von dem Abgas angetrieben.

Die Turbine beziehungsweise der Abgasturbolader weist wenigstens einen

Umgehungskanal auf, welcher von zumindest einem Teil des Abgases durchströmbar ist. Über den Umgehungskanal ist das Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen. Dies bedeutet, dass das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinenrad durchströmt und demzufolge nicht antreibt. Dabei weist die Ventileinrichtung 1 ein Ventilelement 2 auf, welches beispielsweise zumindest im Wesentlichen tellerartig beziehungsweise tellerförmig und somit

beispielsweise als Tellerventil ausgebildet ist. Hierzu umfasst das Ventilelement 2 beispielsweise einen Ventilteller 3 und einen mit dem Ventilteller 3 verbundenen Schaft 4, welcher beispielsweise einstückig mit dem Ventilteller 3 ausgebildet ist. Das Ventilelement 2 ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Turbinengehäuse bewegbar, insbesondere verschwenkbar. In der Schließstellung ist durch das Ventilelement 2, insbesondere durch den Ventilteller 3, zumindest ein Teil des Umgehungskanals fluidisch versperrt, insbesondere ist der Umgehungskanal zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, mittels des Ventilelements 2, insbesondere mittels des Ventiltellers 3, in der Schließstellung fluidisch versperrt. In der Offenstellung gibt das Ventilelement 2 zumindest einen Teil des Umgehungskanals frei, sodass Abgas durch den Teil strömen kann. Durch Verschwenken des Ventilelements 2 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung kann beispielsweise eine den Umgehungskanal durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden, wodurch beispielsweise ein Ladedruck des Abgasturboladers eingestellt, insbesondere geregelt, werden kann. In der Schließstellung sitzt das Ventilelement 2, insbesondere der Ventilteller 3, beispielsweise auf einem korrespondierenden Ventilsitz, wodurch zumindest der Teil des

Umgehungskanals fluidisch versperrt ist. Beispielsweise berührt dabei eine insbesondere zumindest im Wesentlichen ringförmige Dichtfläche 5 des Ventilelements 2, insbesondere des Ventiltellers 3, den korrespondierenden Ventilsitz.

Die Ventileinrichtung 1 umfasst ferner einen Betätigungsarm 6, welcher um eine

Schwenkachse relativ zu dem Turbinengehäuse verschwenkbar ist. Dabei ist das

Ventilelement 2 gelenkig mit dem Betätigungsarm 6 gekoppelt, sodass das Ventilelement 2 über den Betätigungsarm 6, das heißt durch Verschwenken des Betätigungsarms 6 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung verschwenkbar ist. Mit anderen Worten, um das Ventilelement 2 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung zu verschwenken, wird dabei der Betätigungsarm 6 verschwenkt. Hierzu ist beispielsweise ein in den Figuren nicht dargestellter Aktor wie beispielsweise ein elektrischen Linearoder Rotationssteiler oder eine Druckdose, insbesondere eine Unterdruckdose, vorgesehen, mittels welchem der Betätigungsarm 6 und über diesen das Ventilelement 2 verschwenkt werden können.

Unter der gelenkigen Kopplung des Ventilelements 2 mit dem Betätigungsarm 6 ist insbesondere zu verstehen, dass das Ventilelement 2 - während es mit dem

Betätigungsarm 6 verbunden ist - relativ zu dem Betätigungsarm 6 bewegt, insbesondere verschwenkt, werden kann. Um das Ventilelement 2 mit dem Betätigungsarm 6 zu koppeln, weist der Betätigungsarm 6 beispielsweise eine Durchgangsöffnung 7 auf, welche von dem Schaft 4 durchdrungen ist. Auf einer dem Ventilteller 3 abgewandten Seite 8 des Betätigungsarms 6 ist ein beispielsweise als Ring ausgebildetes

Verbindungselement 9 angeordnet, mittels welchem das Ventilelement 2 an dem

Betätigungsarm 6 gehalten ist.

Die Ventileinrichtung 1 umfasst ferner ein Federelement 10, welches auch einfach als Feder bezeichnet wird. Das Federelement 10 ist auf einer der Seite 8 abgewandten und somit dem Ventilteller 3 zugewandten Seite 1 1 des Betätigungsarms 6 angeordnet, wobei das Federelement 10 zwischen dem Betätigungsarm 6 und dem Ventilteller 3 angeordnet ist. Insbesondere ist das Federelement 10 zwischen dem Betätigungsarm 6,

insbesondere der Seite 1 1 , und einer dem Betätigungsarm 6 zugewandten und auch als Rückseite bezeichneten Seite 12 des Ventiltellers 3 angeordnet.

Aus Fig. 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass das Ventilelement 2 über das

Federelement 10 an dem Betätigungsarm 6 abgestützt, insbesondere gefedert abgestützt, ist. Fig. 1 zeigt eine Ausgangslage des Ventilelements 2, wobei in Fig. 2 eine von der Ausgangslage unterschiedliche Bewegungslage des Ventilelements 2 gezeigt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangslage nehmen das Ventilelement 2 und das

Federelement 10 eine jeweilige Einbaulage ein. In der Ausgangslage beziehungsweise in der Einbaulage ist beispielsweise das Federelement 10 elastisch verformt und dadurch vorgespannt, sodass das Federelement 10 in der Ausgangslage beziehungsweise in der Einbaulage eine Vorspannung aufweist und demzufolge beispielsweise eine auf das Ventilelement 2 wirkende Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Ventilelement in der Ausgangslage relativ zu dem Betätigungsarm 6 gehalten wird. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Federelement 10 den Betätigungsarm 6 und/oder das Ventilelement 2 direkt berührt beziehungsweise kontaktiert.

Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist die Ventileinrichtung 1 nun derart gestaltet, dass, wenn beispielsweise das Ventilelement 2 relativ zu dem Betätigungsarm 6 bewegt und hierdurch aus der Ausgangslage in die in Fig. 2 gezeigte Bewegungslage bewegt wird, das Federelement 10 gegenüber der Ausgangslage nicht stärker elastisch verformt und somit nicht über die Vorspannung hinaus gespannt wird. Dadurch stellt das Federelement 10 beispielsweise in der Ausgangslage und in der Bewegungslage die zumindest im Wesentlichen gleiche Federkraft bereit, welche auf das Ventilelement 2 und den Betätigungsarm 6 wirkt. Um dies und dadurch eine besonders hohe Robustheit der Ventileinrichtung 1 und somit der Turbine insgesamt realisieren zu können, weist das Ventilelement 2 wenigstens eine Abstützfläche 16 auf, über welche das Federelement 10 an dem Ventilelement 2 abgestützt ist, wobei die Abstützfläche 16 uneben ist. Bei dem in Fig. 1 und 2

veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Abstützfläche 16 uneben und weist dabei eine von einer konischen Form unterschiedliche Form auf. Insbesondere ist die

Abstützfläche 16 beispielsweise zumindest im Wesentlichen kugelig beziehungsweise kugelförmig oder parabolförmig oder ballig ausgebildet. Die Abstützfläche 16 ist dabei auf einer zumindest einem Teilbereich 13 des Federelements 10 zugewandten Seite 14 des Ventilelements 2 angeordnet, wobei in dem in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Abstützfläche 16 auf der Rückseite (Seite 12) des Ventiltellers 3 angeordnet ist.

Außerdem ist es bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Federelement 10 die Abstützfläche 16 direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Au ßerdem ist die Abstützfläche 16 gewölbt und dabei konvex ausgebildet, sodass die Abstützfläche 16 zu dem Federelement 10 hin gewölbt ist.

Durch diese Ausgestaltung der Abstützfläche 16 ist eine Geometrie des Ventilelements 2, insbesondere der Abstützfläche 16, geschaffen, derart, dass das Federelement 10 über seine in der Einbaulage vorgesehene Vorspannung und über eine während eines

Betriebs der Turbine auf das Federelement 10 wirkende und beispielsweise durch das Abgas bewirkte gasdynamsiche und thermische Belastung hinaus keine weitere belastungsrelevante, insbesondere plastifizierende Verformung erfährt, wenn es beispielsweise betriebsbedingt zu einer Relativbewegung zwischen dem Ventilelement 2 und dem Betätigungsarm 6 kommt. Mit anderen Worten wird die Feder über ihre

Vorspannung in der Einbaulage und die thermische Belastung im Betrieb hinaus nicht zusätzlich durch Deformation und Plastifizierung belastet und geschädigt, wenn das Ventilelement 2 relativ zu dem Betätigungsarm 6 bewegt wird.

Durch diese Ausbildung des Ventilelements 2, insbesondere der Abstützfläche 16, ist das Federelement 10 sowohl in der Ausgangslage als auch in der Bewegungslage sowie in allen anderen Bewegungslagen, in die das Ventilelement 2 relativ zu dem Betätigungsarm 6 bewegt werden kann, zumindest im Wesentlichen gleich elastisch verformt und stellt somit die zumindest im Wesentlichen gleiche Federkraft bereit, sodass es durch

Bewegen des Ventilelements 2 aus der Ausgangslage heraus nicht zu einer weiteren elastischen Verformung und auch nicht zu einer plastischen Verformung des Federelements 10 kommt, sondern das Federelement 10 weist beispielsweise sowohl in der Ausgangslage als auch in den Bewegungslagen seine Vorspannung auf und stellt die Federkraft bereit!

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Federelement 10 eine zweite

Abstützfläche 15 aufweist, über welche das Federelement 10 an der ersten Abstützfläche 16 und somit an dem Ventilelement 2 abgestützt ist. Dabei ist vorzugsweise die zweite Abstützfläche 15 uneben ausgebildet, wobei vorzugsweise die zweite Abstützfläche 15 die erste Abstützfläche 16 direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Insbesondere ist es denkbar, dass die zweite Abstützfläche 15 gewölbt, insbesondere konkav oder konvex, ist. Ferner ist es mögliche, dass die zweite Abstützfläche 15 eben ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Abstützflächen 16 und 15 hinsichtlich ihrer jeweiligen Formen aneinander angepasst sind, sodass beispielsweise die Abstützfläche

15 hinsichtlich ihrer Wölbung an die genannte Wölbung der Abstützfläche 16 angepasst ist beziehungsweise umgekehrt. Hierdurch kann eine besonders hohe Robustheit geschaffen werden. Au ßerdem ist es möglich, dass die zweite Abstützfläche 15 als konvexe Sicke ausgebildet ist, die dann der ersten Abstützfläche 16 entgegengesetzt ist und statt einer Flächenberührung nur eine Linienberührung mit der ersten Abstützfläche

16 aufweist.

Vorzugsweise kontaktieren beziehungsweise berühren sich die Abstützflächen 15 und 16 direkt. Ferner ist es vorgesehen, dass die Abstützfläche 15 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Teilbereich 13 angeordnet ist beziehungsweise durch diesen gebildet ist, sodass die Abstützflächen 15 und 16 einander zugewandt sind und sich somit direkt berühren können.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Abstützflächen 15 und 16 beispielsweise in Umfangsrichtung des Federelements 10 beziehungsweise des Ventilelements 2 vollständig geschlossen sind beziehungsweise vollständig geschlossen umlaufen und somit beispielsweise ringförmig ausgebildet sind. Dabei bildet beispielsweise die

Abstützfläche 15 einen Aufnahmebereich oder Aufnahmeraum, in welchem die

Abstützfläche 16 aufgenommen ist, sodass beispielsweise die Abstützfläche 15 auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet ist, in Richtung derer das Ventilelement 2 über die Abstützfläche 16 an dem Federelement 10 beziehungsweise an der Abstützfläche 16 abgestützt ist. Bezugszeichenliste

1 Ventileinrichtung

2 Ventilelement

3 Ventilteller

4 Schaft

5 Dichtfläche

6 Betätigungsarm

7 Durchgangsöffnung

8 Seite

9 Verbindungselement

10 Federelement

1 1 Seite

12 Seite

13 Teilbereich

14 Seite

15 zweite Abstützfläche

16 erste Abstützfläche

Claims

Patentansprüche

1 . Ventileinrichtung (1 ) für eine Turbine eines Abgasturboladers, mit einem

Ventilelement (2) zum zumindest teilweisen fluidischen Versperren einer

Umgehungsleitung, über welche ein Turbinenrad der Turbine von Abgas zu umgehen ist, mit einem mit dem Ventilelement (2) gelenkig gekoppelten

Betätigungsarm (6), über welchen das Ventilelement (2) verschwenkbar ist, und mit wenigstens einem Federelement (10), über welches das Ventilelement (2) an dem Betätigungsarm (6) abgestützt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Ventilelement (2) wenigstens eine unebene Abstützfläche (16) aufweist, über welche das Federelement (10) an dem Ventilelement (2) abgestützt ist.

2. Ventileinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstützfläche (16) auf einer zumindest einem Teilbereich (13) des

Federelements (10) zugewandten Seite (14) des Ventilelements (2) angeordnet ist.

3. Ventileinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Federelement (10) die Abstützfläche (16) direkt berührt.

4. Ventileinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstützfläche (16) gewölbt ist.

5. Ventileinrichtung (1 ) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstützfläche (16) konvex ist.

6. Ventileinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Federelement (10) wenigstens eine unebene oder ebene zweite Abstützfläche (15) aufweist, über welche das Federelement (10) an der ersten Abstützfläche (16) abgestützt ist.

7. Ventileinrichtung (1 ) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Abstützfläche (15) die erste Abstützfläche (16) direkt berührt.

8. Ventileinrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Abstützfläche (15) gewölbt, insbesondere konkav oder konvex, ist.

9. Ventileinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abstützflächen (15, 16) hinsichtlich ihrer jeweiligen Formen aneinander angepasst sind.

10. Turbine für einen Abgasturbolader, mit einer Ventileinrichtung (1 ), welche aufweist:

- ein Ventilelement (2) zum zumindest teilweisen fluidischen Versperren einer Umgehungsleitung, über welche ein Turbinenrad der Turbine von Abgas zu umgehen ist;

- einen mit dem Ventilelement (2) gelenkig gekoppelten Betätigungsarm (6), über welchen das Ventilelement (2) verschwenkbar ist; und

- wenigstens ein Federelement (10), über welches das Ventilelement (2) an dem Betätigungsarm (6) abgestützt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass