WO2020119860A1

WO2020119860A1 - Ventileinrichtung für einen abgasturbolader und abgasturbolader

Info

Publication number: WO2020119860A1
Application number: PCT/DE2019/101060
Authority: WO
Inventors: Klaus Sperling; Farhad Haddadian; Hermann Burmester; Manfred GUTHÖRLE
Original assignee: Ihi Charging Systems International Gmbh
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-06-18
Also published as: DE112019006143A5; DE112019006143B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für einen Abgasturbolader (1), welcher einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (4) mit einem Spiralkanal (10) und einer Flut aufweist, welcher einen Umgehungskanal (14) mit einem Durchströmquerschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt (4) drehbar aufgenommenen Turbinenrades (3) umfasst, und/oder mit einem weiteren Spiralkanal und einer weiteren Flut, welcher mit Hilfe einer Trennwand vom Spiralkanal (10) und der Flut durchströmbar getrennt ausgebildet ist, wobei in der Trennwand eine Trennwandöffnung mit einem Durchströmquerschnitt ausgebildet ist, wobei der Durchströmquerschnitt mit Hilfe der Ventileinrichtung (12) schließbar und zu öffnen ist, wobei bei offener Ventileinrichtung (12) diese von Abgas durchströmbar ist, wobei die Ventileinrichtung (12) ein Ventil (30) mit einem Schließkörper (17) mit einer Längsachse (18) und einem Hebelarm (25) aufweist, und wobei der Schließkörper (17) bei geschlossener Ventileinrichtung (12) an einer den Durchströmquerschnitt umgebenden Wand des Umgehungskanals (14) und/oder der Trennwand anliegt, wobei der Schließkörper (17) zum Öffnen und Schließen des Durchströmquerschnitts mit Hilfe eines Hebelarms (25) um eine quer zur Längsachse (18) angeordnete Wellenachse (22) einer Stellwelle (21) schwenkbar ist, wobei der Hebelarm (25) an einem ein Halteelement (26) umfassenden Armträger (36) eines Federelementes (29) anliegt, das bezüglich der Längsachse (18) ausgehend von dem Armträger (36) sich radial einen nach außen erstreckenden Federarm (35; 49; 50) aufweist, der an den Schließkörper (17) anliegend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist zur Schwingungsdämpfung und Rotationsvermeidung des Schließkörpers (17) das Ventil (30) eine Aufnahmeöffnung (38; 51; 52) zur Aufnahme des Federarms (35; 49; 50) im Hebelarm (25) und/oder im Schließkörper (17) auf, wobei, sofern der Hebelarm (25) zur Aufnahme des Federarms (35; 49; 50) ausgebildet ist, der Hebelarm (25) zumindest eine Aufnahmeöffnung (38;51;52) aufweist, und sofern der Schließkörper (17) zur Aufnahme des Federarms (35; 49; 50) ausgebildet ist, der Schließkörper (17) zumindest zwei Aufnahmeöffnungen (38, 51; 52) besitzt.

Description

Ventileinrichtung für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 20.

Die DE 11 2013 002 861 T5 zeigt bereits einen Abgasturbolader mit einer

Turbinengehäusewand, die eine Öffnung aufweist, die mittels einer Ventileinrichtung schließbar und bei offener Ventileinrichtung von Abgas durchströmbar ist, wobei die Ventileinrichtung einen Schließkörper mit einer Längsachse und einem zentralen

Körperarm aufweist, wobei der Schließkörper bei geschlossener Ventileinrichtung an einem die Öffnung umgebenden Ventilsitz anliegt, wobei der Schließkörper zum Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung mittels eines Betätigungsarms um eine quer zur Längsachse angeordnete Schwenkachse schwenkbar ist, wobei der Betätigungsarm an einem den Körperarm umschließenden Armträger einer Feder anliegt, die bezüglich der Längsachse radial außerhalb des Armträgers Anlagezungen aufweist, von denen die erste Anlagezunge in Drehrichtung um die Längsachse elastisch am Schließkörper abgestützt ist und die zweite Anlagezunge derart unter Vorspannung am Schließkörper anliegt, dass Schwingungen des Schließkörpers relativ zum Betätigungsarm gedämpft werden.

Aus der DE 10 2011 076 361 A1 geht ebenfalls ein Abgasturbolader mit einer

Turbinengehäusewand hervor, die eine Öffnung aufweist, die mittels einer

Ventileinrichtung schließbar und bei offener Ventileinrichtung von Abgas durchströmbar ist. Die Ventileinrichtung weist einen Zentrierkragen als Zentrierelement auf, das als Federelement dienen kann, das quer zu einer Längsachse der Ventileinrichtung orientierte Federkräfte auf die Randseiten eines Betätigungsarms übertragen kann. Bei dem

Zentrierelement handelt es sich um ein Blechformteil. Ebenso kann das Zentrierelement auch als Drahtformteil realisiert und als Vorspannfeder ausgestaltet sein.

Die DE 10 2010 043 147 A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einer Ventileinrichtung, die als Wastegate- Ventil oder als Regeldruckklappe ausgebildet ist. Die Ventileinrichtung weist ein federelastisches Spannelement auf. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung für einen

Abgasturbolader zu schaffen, die betriebssicher und geräuscharm ist. Diese Aufgabe wird durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Abgasturboladers mit einer betriebssicheren und geräuscharmen Ventileinrichtung. Diese Aufgabe wird mit einem Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung für einen Abgasturbolader, der einen

durchströmbaren Abgasführungsabschnitt mit einem Spiralkanal und einer Flut aufweist, welcher einen Umgehungskanal mit einem Durchströmquerschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt drehbar aufgenommenen Turbinenrades besitzt, und/oder mit einem weiteren Spiralkanal und einer weiteren Flut, welcher mit Hilfe einer Trennwand vom Spiralkanal und der Flut durchströmbar getrennt ausgebildet ist, wobei in der Trennwand eine Trennwandöffnung mit einem Durchströmquerschnitt ausgebildet ist, und wobei der Durchströmquerschnitt schließbar und zu öffnen ausgebildet ist. Bei offener Ventileinrichtung ist diese von Abgas umströmbar. Die Ventileinrichtung weist ein Ventil mit einem Schließkörper mit einer Längsachse und einem Hebelarm auf. Der

Schließkörper liegt bei geschlossener Ventileinrichtung an einer den

Durchströmquerschnitt umgebenden Wand des Umgehungskanals und/oder der

Trennwand an. Zum Öffnen und Schließen des Durchströmquerschnitts ist der

Schließkörper mit Hilfe eines Hebelarms der Ventileinrichtung um eine quer zur

Längsachse angeordnete Wellenachse einer Stellwelle schwenkbar, wobei der Hebelarm an einem ein Halteelement umfassenden Armträger eines Federelementes anliegt. Das Federelement weist bezüglich der Längsachse einen ausgehend von dem Armträger sich radial nach außen erstreckenden Federarm auf, der an den Schließkörper anliegend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist zur Schwingungsdämpfung und

Rotationsvermeidung des Schließkörpers das Ventil eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Federarms im Hebelarm und/oder im Schließkörper auf, wobei, sofern der Hebelarm zur Aufnahme des Federarms ausgebildet ist, der Hebelarm zumindest eine

Aufnahmeöffnung aufweist, und sofern der Schließkörper zur Aufnahme des Federarms ausgebildet ist, der Schließkörper zumindest zwei Aufnahmeöffnungen besitzt.

Mit Hilfe der Aufnahmeöffnung ist der Federarm bevorzugt formschlüssig arretiert, so dass eine Rotation des Schließkörpers um seine Längsachse unterbunden ist. Des Weiteren dient die Aufnahmeöffnung dazu den Federarm so aufzunehmen, dass eine Vorspannung des Federelementes auf den Schließkörper herbeigeführt ist. Somit ist zusätzlich zur unterbundenen Rotationsbewegung eine Bewegung des Schließkörpers in axialer Richtung entlang seiner Längsachse und eine Kippbewegung um die Längsachse mit Hilfe des Federarmes gedämpft. Sofern der Schließkörper die Aufnahmeöffnung aufweist, sind bevorzugt zumindest zwei Aufnahmeöffnungen auszubilden, damit der Schließkörper sicher gegen ein Verdrehen bzw. eine Rotation und zur sicheren Schwingungsdämpfung befestigt ist. Sofern nur eine Aufnahmeöffnung ausgebildet ist, besteht die Gefahr, dass möglicherweise der darin gelagerte Federarm aufgrund von Wärmeausdehnungen oder aufgrund von Verschmutzung, bspw. Rußablagerungen, nicht mehr gesichert in der Aufnahmeöffnung aufgenommen ist. Bevorzugt sind die Aufnahmeöffnungen, sofern sie im Schließkörper ausgebildet sind, zur Aufnahme von freien Enden des Federarmes vorgesehen, welche eine wesentlich größere Neigung zur Bewegung aufgrund ihres höheren Freiheitsgrades besitzen als von ihnen abgewandt ausgebildete Enden des Federarmes, die mit dem Armträger fest verbunden sind. Daher ist es bei der Anordnung der Aufnahmeöffnung im Flebelarm hinreichend lediglich eine Aufnahmeöffnung auszubilden, die das mit dem Armträger fest verbundene Ende des Federarmes gesichert gegen Rotation und zur Schwindungsdämpfung aufnimmt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Ventileinrichtung kann insbesondere ein Wastegate- Ventil sein. Ebenso kann sie aber auch eine Ventileinrichtung sein, die zum Öffnen und Schließen eines Durchströmquerschnitts einer Trennwandöffnung in einer Trennwand zwischen zwei Fluten benutzt wird. Der dahingehende Schließkörper kann auch im Spiralbereich der Flut vorgesehen sein. Das heißt, das Turbinengehäuse weist zwei nebeneinander angeordnete Fluten auf, die durch eine Trennwand strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Damit dennoch ein Überströmen von der einen Flut in die andere Flut möglich ist, ist die Trennwandöffnung vorgesehen, die mit Hilfe der

Ventileinrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann.

Die Ventileinrichtung kann auch ein sogenanntes Kombiventil sein, das die beiden Funktionen Flutentrennung/-verbindung und Schließen/Öffnen der Wastegate-Öffnung vereint. Bei einem solchen Kombiventil befinden sich alle Schließkörper an einem

Betätigungsarm, wobei bevorzugt der Schließkörper topfformartig ausgebildet ist, wodurch die vorstehend genannten Funktionen mit Hilfe eines einzigen Schließkörpers erfüllt werden können. Die Form und Lage der Anlagezungen zur Herstellung des Punkt- oder Linienkontakts am Schließkörper ist auf die Wirkrichtung des Vektors abgestimmt, um Kraft- und

Temperaturschwankungen zu kompensieren. Die Angaben„Punkt- und

Linienkontakt“ sind als idealisiert anzusehen, da der jeweilige Kontakt der Hertzschen Pressung unterliegt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Federarm Zun gen aufweist, die am Federarm gegenüberliegend angeordnet sind, und die sich an einem am Schließkörper sich ausgehend von einer Fläche erstreckenden Dom abstützen, wobei der Dom zwischen den Zungen angeordnet ist. Durch die gegenüberliegende Positionie rung der Zungen ist der Dom, der sich ausgehend von einer Fläche des Schließkörpers, bevorzugt einer Außenfläche und bevorzugt sich in Richtung der Längsachse, parallel zu dieser erstreckt, zwischen ihnen aufnehmbar, wodurch auf einfache Weise zuverlässig und betriebssicher eine Rotation des Schließkörpers zu verhindern ist.

Weiter ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine zwischen den beiden Zungen am Fe derarm ausgebildete weitere Zunge sich an einer dem Federarm gegenüberliegenden Domfläche abstützend ausgebildet. Hierdurch werden besonders vorteilhaft sowohl oszil lierende Drehschwingungen des Schließkörpers um die Längsachse als auch Axial schwingungen in Richtung der Längsachse gedämpft.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest der Fe derarm abgewinkelt und/oder bogenförmig ausgeführt ist. Durch eine Bogenform lässt sich eine geringe Federrate realisieren. Der Federarm ist eine progressive Federkennlinie erzielend ausgebildet, entsprechend einer auf das Ventil wirkenden Kraft. Das heißt, dass der Federarm eine gekurvte, parabel- oder hyperbelförmig gekrümmte Form ausgebildet aufweisend ist. Ebenso ist ein Querschnitt des Federarms sich über seine Erstreckung verändernd möglich.

Besonders weich lässt sich der Federarm ausgestalten, wenn vorgesehen ist, dass der Bogen so stark gekrümmt ist, dass ein Armendbereich mit der Seite am Schließkörper o- der einem Dom des Schließkörpers anliegt, die der Seite des Armträgers zugeordnet ist, die vom Schließkörper abgewandt ausgebildet ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Armträger des Federelementes in einer Ringnut des Hebelarms aufgenommen, wobei eine von der Ringnut umfasste Öff nung des Hebelarms koaxial mit einer Trägeröffnung des Armträgers ausgebildet ist. So können einerseits sowohl der Hebelarm als auch das Federelement vom Halteelement, welches sich durch die Öffnungen erstreckend ausgebildet werden kann, aufgenommen werden, und andererseits ist mit Hilfe der Ringnut eine gesicherte axiale Positionierung des Federelementes, insbesondere des Armträgers herbeigeführt. Bevorzugt ist die Ringnut den Armträger reibschlüssig aufnehmend oder mit einer Presspassung aufneh mend ausgebildet, wodurch eine Vorspannung des Federelementes erzielbar ist.

Sofern die Ringnut vom Schließkörper abgewandt oder dem Schließkörper zugewandt ausgebildet ist, kann sie auf einfache Weise kostengünstig, bspw. durch ein Fräsverfahren an einer dem Schließkörper abgewandt ausgebildeten Oberfläche des Hebelarms oder an einer vom Schließkörper zugewandt ausgebildeten Oberfläche des Hebelarms einge bracht werden.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die drehfeste Verbindung zwischen dem Hebelarm und dem Armträger hergestellt, indem vorgesehen ist, dass der Armträger drehfest in der Ringnut aufgenommen ist, indem der Armträger und die Ringnut entsprechend komplementär und von der Kreisform abweichend geformt sind.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Armträger ge genüber dem Halteelement drehfest ist, indem die Trägeröffnung des Armträgers und der die Trägeröffnung durchsetzende Bereich des Halteelements eine formschlüssige Welle- Nabe-Verbindung bilden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hebelarm sich in den Hohlraum erstreckend ausgebildet, wobei der Armträger an einem im Hohlraum ausgebildeten Absatz angeordnet ist, und wobei der Federarm in Richtung des Hebelarms sich erstreckend an einer Hohlrauminnenfläche am Übergang der Hohlrauminnenfläche zur Oberfläche sich abstützend ausgebildet ist. Somit ist vorteilhaft der Armträger zwischen dem Hebelarm und dem Schließkörper gehalten zur Herbeiführung einer Vorspannung.

Zur kostengünstigen Herstellung der Aufnahmeöffnung zur Arretierung des Federarms ist diese am Übergang der Hohlrauminnenfläche zur Oberfläche ausgebildet.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Ventileinrichtung sind drei Federarme ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass zwei weitere Federarme am Armträger angeordnet sind, die sich am Schließkörper abstützen. Dadurch kann eine besonders sichere Dämpfung von Bewegungen des Schließkörpers relativ zum Hebelarm, insbesondere um seine Längsachse, erzielt werden, da an unterschiedlichen Stellen des Schließkörpers eine Wirkkraft des Federelementes mit Hilfe seiner Federarme am

Schließkörper anliegt. Somit lassen sich die Kräfte auf mehrere Federarme bzw.

Anlagezungen verteilen, sodass die Spannungen in dem jeweiligen Arm gering sind und die Bruchgefahr auch gering ist.

Vorteilhaft hat sich gezeigt drei Federarme auszubilden, die symmetrisch zur Längsachse angeordnet sind, wobei ein Winkel von 120“zwischen den benachbarten Federarmen ausgebildet ist. Zur Realisierung eines besonders elastischen und betriebssicheren Federelementes ist bevorzugt eine ungerade Anzahl an Federarmen auszubilden, die symmetrisch angeordnet werden. Dadurch kann eine Überbestimmung von auf den Schließkörper wirkenden Kräften, die möglicherweise zu einem Verklemmen führen kann, vermieden werden.

Kostengünstig ist die Aufnahmeöffnung als Ausfräsung ausgeführt. Eine weitere kostengünstige Ausgestaltung ist eine Integration der Aufnahmeöffnung in Form von Taschen in dem als Gussbauteil ausgebildeten Ventil.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zur Herstellung der Vorspannung ein An lagekopf an dem vom Schließkörper abgewandten Ende des Halteelementes axialfest be festigt, wobei der Anlagekopf eine Verbindungsart aufweist, die bei der Montage eine das Federelement vorspannende Verschiebung des Anlagekopfes in Richtung auf den Schließkörper ermöglicht.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, aufweisend einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt mit einem Spiralkanal und einer Flut, und mit einem Umgehungskanal zur Umgehung einer Abgasanströmung eines in einer

Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommenen Turbinenrades, wobei der Umgehungskanal mit Hilfe eines Schließkörpers schließbar und zu öffnen ist und/oder mit einem weiteren Spiralkanal und einer weiteren Flut, welcher mit Hilfe einer Trennwand vom Spiralkanal und der Flut durchströmbar getrennt ausgebildet ist, wobei in der Trennwand ein Durchströmquerschnitt ausgebildet ist, der mit einem Schließkörper verschließbar und zu öffnen ist, wobei der Schließkörper einer Ventileinrichtung zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet.

Der Vorteil ist zusätzlich zur Herbeiführung eines geräuscharmen Abgasturboladers die Herbeiführung eines effizienten und wirkungsgradoptimierten Abgasturboladers, da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung eine in sämtlichen Betriebspunkten gesicherte Öffnung und Schließung des Durchströmquerschnitts des Umgehungskanals und/oder der Trennwand realisiert werden kann, da mit Hilfe des vorgesehenen

Federelementes der Schließkörper keine oder nur geringe Schwingungen aufweist, die bspw. eine Leckage bei geschlossenem Durchströmquerschnitt hervorrufen können. Ebenso ist im geöffneten Zustand des entsprechenden Durchströmquerschnitts der Schließkörper frei oder nahezu frei von Schwingungen, die aufgrund von ihn

umströmendem Abgas und dessen auf ihn wirkenden Abgaskräften entstehen und zu Verwirbelungen und damit zur Wirkungsgradreduzierung des Abgasturboladers führen können.

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 Merkmals kombinationen 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. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einem Querschnitt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein Ventil der erfindungsgemäßen

Ventileinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 in einer Explosionsdarstellung das Ventil gern. Fig. 2,

Fig. 4 in einem Schnitt das Ventil gern. Fig. 2 ohne Federelement,

Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung das Ventil der erfindungsgemäßen

Ventileinrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 in einer Explosionsdarstellung das Ventil gern. Fig. 5,

Fig. 7 in einem Schnitt das Ventil gern. Fig. 5, Fig. 8 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung das Ventil der

erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 in einem Schnitt das Ventil gern. Fig. 8,

Fig. 10 in einer perspektivischen Darstellung das Ventil der erfindungsgemäßen

Ventileinrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 in einem Schnitt XI-XI das Ventil gern. Fig. 10,

Fig. 12 in einer Draufsicht das Ventil gern. Fig. 10,

Fig. 13 in einer perspektivischen Darstellung das Ventil der erfindungsgemäßen

Ventileinrichtung in einem fünten Ausführungsbeispiel,

Fig. 14 in Draufsicht das Ventil gern. Fig. 13,

Fig. 15 in einer perspektivischen Darstellung ein Federelement des Ventils gern.

Fig. 13,

Fig. 16 in einem Schnitt das Ventil der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einem sechsten Ausführungsbeispiel,

Fig. 17 in einer Draufsicht das Ventil der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einem siebten Ausführungsbeispiel,

Fig. 18 in einem Schnitt XVIII - XVIII das Ventil der erfindungsgemäßen

Ventileinrichtung in einem siebten Ausführungsbeispiel,

Fig. 19 in einer perspektivischen Darstellung das Ventil gern. Fig. 17,

Fig. 20 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt eines

Schließkörpers des Ventils gern. Fig. 17,

Fig. 21 in einer Draufsicht das Ventil der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einem achten Ausführungsbeispiel, Fig. 22 in einem Schnitt XXII - XXII das Ventil der erfindungsgemäßen

Ventileinrichtung in einem achten Ausführungsbeispiel,

Fig. 23 in einer perspektivischen Ansicht das Ventil gern. Fig. 21 ,

Fig. 24 in einer Draufsicht das Ventil der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in einem neunten Ausführungsbeispiel,

Fig. 25 in einem Schnitt XXV - XXV das Ventil gern. Fig. 24, und

Fig. 26 beispielhafte Formen eines Federarmes oder einer Zunge des

Federelementes.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 in einem Querschnitt illustriert.

Der Abgasturbolader 1 ist zur Verdichtung von Luft unter Nutzung von Abgasenergie ausgebildet und führt die verdichtete Luft einer Gemischaufbereitungseinrichtung eines nicht näher dargestellten Verbrennungsmotors zu. Der Abgasturbolader 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Innerhalb des Gehäuses 2 sind ein Turbinenrad 3 in einem

Abgasführungsabschnitt 4 des Abgasturboladers 1 und ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad in einem nicht näher dargestellten Luftführungsabschnitt des

Abgasturboladers 1 angeordnet, wobei das Verdichterrad drehfest mit dem Turbinenrad 3 verbunden ist.

Das Turbinenrad 3 rotiert dabei um eine Drehachse 5 unter Verwendung von

Druckenergie eines Abgasstroms 6, der an einem Abgaseinlass 7 mit Hilfe eines Pfeils dargestellt ist. Dabei weist das Turbinenrad 3 mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Turbinenschaufeln 8 auf, die einteilig mit einer Nabe 9 des Turbinenrades 3 ausgebildet sind.

Der Abgasführungsabschnitt 4 weist einen Spiralkanal 10 auf, der durchströmbar mit dem Abgaseinlass 7 verbunden ist, über den das Abgas zum Antrieb des Turbinenrades 3 entlang dessen Turbinenschaufeln 8 zu einer Turbinenaustrittsöffnung 11 geführt wird, die koaxial zur Drehachse 5 des Turbinenrades 3 angeordnet ist. Der Abgaseinlass 7 ist in nicht dargestellter Weise mit einem Abgaskrümmer des

Verbrennungsmotors durchströmbar verbunden. Die Turbinenaustrittsöffnung 11 mündet in ein nicht näher dargestelltes durchströmbares Abgasrohr, welches durchströmbar mit einer Abgasreinigungseinheit in Verbindung steht, die beispielsweise einen Katalysator umfassen kann.

Der Abgasturbolader 1 ist mit einer Ventileinrichtung 12 ausgeführt, die es ermöglicht, dass ein Teil des durch den Abgaseinlass 7 eingeführten Abgases das Turbinenrad 3 umgeht und in einen Austrittskanal 13 des Abgasführungsabschnitts 4, welcher stromab des Turbinenrades 3 ausgebildet ist, geführt wird. Mit der Ventileinrichtung 12 ist somit ein Umgehungskanal 14 mit einem Durchströmungsquerschnitt zum Einstellen eines das Turbinenrad 3 bypassierenden Volumenstroms stufenlos öffenbar oder schließbar, wobei ein effektiver Strömungsquerschnitt variabel einstellbar ist.

Der Umgehungskanal 14 ist im Abgasführungsabschnitt 4 ausgebildet in Form eines Bypasskanals, welcher stromauf des Turbinenrades 3 vom Spiralkanal 10 abzweigend in den Austrittskanal 13 stromab des Turbinenrades 3 einmündend ausgeführt ist. Ebenso könnte der Umgehungskanal 14 auch von einem zwischen dem Abgaseinlass 7 und dem Spiralkanal 10 diese beiden durchströmbar verbindenden Eintrittskanal 15 abzweigend ausgebildet sein.

Der Durchströmungsquerschnitt des Umgehungskanals 14 ist mit Hilfe der

Ventileinrichtung 12 schließbar und bei offener Ventileinrichtung 12 von Abgas durchströmbar, wobei die Ventileinrichtung 12 einen Schließkörper 17 mit einer

Längsachse 18 aufweist.

Zur Betätigung der Ventileinrichtung 12 ist ein nicht näher dargestellter Aktuator vorgesehen, dessen Aktuatorgehäuse mit dem Gehäuse 2 bewegungsfest verbunden ist.

Der Aktuator ist als Linearstellglied ausgeführt, mit dem eine nicht näher dargestellte Druckstange mit Hilfe eines Drehgelenks 19 mit einem Hebel 20 der Ventileinrichtung 12 verbunden ist, wobei der Hebel 20 mit einer Stellwelle 21 der Ventileinrichtung 12 verbunden ist, derart, dass eine Bewegung des Hebels 20 eine Rotation der Stellwelle 21 um ihre Wellenachse 22 herbeiführt. Der Hebel 20 ist an einem ersten Ende 23 der Stellwelle 21 angeordnet. Die Stellwelle 21 ist in einer Hülse 31 , die im

Abgasführungsabschnitt 4 unbewegbar aufgenommen ist, drehbar gelagert. Am vom ersten Ende 23 abgewandt ausgebildeten zweiten Ende 24 der Stellwelle 21 ist ein Hebelarm 25 mit der Stellwelle 21 drehtest verbunden ausgeführt. Der Hebelarm 25 ist an seinem von der Stellwelle 21 abgewandt ausgebildeten Ende den Schließkörper 17 aufnehmend ausgebildet. Hierzu weist der Schließkörper 17 ein zentrales, sich entlang seiner Längsachse 18 erstreckendes Haltelement 26 auf, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines Zylinders ausgeführt ist. Zur Sicherung des

Schließkörpers 17 weist der Hebelarm 25 eine Öffnung 27 auf, durch die sich das

Halteelement 26 entlang der Längsachse 18 erstreckt, wobei ein Sicherungselement 28 den Schließkörper 17 am Hebelarm 25 unverlierbar sichert, wobei - in Richtung der Längsachse 18 betrachtet - der Hebelarm 25 zwischen dem Schließkörper 17 und dem Sicherungselement 28 aufgenommen ist. Somit weist die Ventileinrichtung 12 ein Ventil 30 auf, welches den Schließkörper 17 mit dem Halteelement 26, den Hebelarm 25, die Stellwelle 21 , das Sicherungselement 28 und das Federelement 29 umfasst.

Damit beim Schließen des Umgehungskanals 14 mit Hilfe des Schließkörpers 17 eine gesicherte Abdeckung des Durchströmquerschnitts herbeigeführt werden kann, ist zwischen dem Schließkörper 17 und dem Hebelarm 25 eine minimale Bewegbarkeit zumindest in axialer Richtung entlang der Längsachse 18 frei zu halten. Das heißt mit anderen Worten dass der Schließkörper 17 und der Hebelarm 25 relativ zueinander axial bewegbar ausgebildet sind.

Zur Vermeidung eines Klappern und/oder Rasseln ist ein Federelement 29 die axiale Bewegung dämpfend ausgebildet. Das Federelement 29 ist zusätzlich zur Vermeidung einer Verdrehung des Schließkörpers 17 relativ zum Hebelarm 25 ausgestaltet.

In den Figuren 2 bis 25 sind insbesondere der Schließkörper 17 und das Ventil 30 der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 12 veranschaulicht.

In den Figuren 2 bis 4 ist das Ventil 30 der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 12 in einem ersten Ausführungsbeispiel abgebildet, wobei das Ventil 30 in Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung, in Fig. 3 in einer Explosionsdarstellung und in Fig. 4 in einem Schnitt entlang der Längsachse 18 ohne Federelement 29 illustriert ist.

Am Schließkörper 17 ist an seiner Oberfläche 32, welche von seiner Schließfläche 33 abgewandt ausgebildet ist, ein Dom 34 vorgesehen. Die Schließfläche 33, die vom Hebelarm 25 abgewandt am Schließkörper 17 ausgestaltet ist, ist sich in der

Schließstellung der Ventileinrichtung 12 an einer nicht näher dargestellten Wand des Umgehungskanals 14 anliegend ausgeführt, wobei der Durchströmquerschnitt von der Schließfläche 33 bedeckt ist, damit Abgas nicht den Umgehungskanal 14 durchströmen kann.

Das Federelement 29 weist einen ersten Federarm 35 auf, welcher den Dom 34, der fest mit dem Schließkörper 17 verbunden ist, umgreifend ausgeführt ist. Der erste Federarm 35 ist an einem Armträger 36 aufgenommen und ist sich von diesem in radialer Richtung vom Armträger 36 abwendend erstreckend ausgebildet. Der Armträger 36 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines Ringes ausgebildet und weist eine Trägeröffnung 37 auf zur Aufnahme des Flalteelementes 26. So ist das Federelement 29 unverlierbar mit Hilfe des Sicherungselementes 28 am Ventil 30 aufgenommen. Der Armträger 36 ist in einer Ringnut 62 des Flebelarms 25, welche dem Sicherungselement 28 und dem Flalteelement 26 zugewandt angeordnet ist, aufgenommen.

Zur Vermeidung einer Rotation des Schließkörpers 17 weist das Ventil 30 eine

Aufnahmeöffnung 38 auf. Die Aufnahmeöffnung 38 ist zur Aufnahme des ersten

Federarmes 35 ausgebildet, damit dieser in Umfangsrichtung unbewegbar positioniert ist. Das heißt mit anderen Worten, dass er eine Rotation um die Längsachse 18 vermeidbar positioniert ist. Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel weist der Flebelarm 25 die Aufnahmeöffnung 38 an seinem das Flalteelement 26 umfassenden Flebelarmende 39, welches zur Aufnahme des Flalteelementes 26 ausgebildet ist, auf.

Zur Aufnahme des Flalteelementes 26 ist das Flebelarmende 39 hohlzylinderförmig ausgeführt und weist an seinem von der Oberfläche 32 abgewandten Zylinderende eine das Flalteelement 26 in axialer Richtung entlang der Längsachse 18 begrenzende Ringscheibe 40 auf. Die Aufnahmeöffnung 38 ist dem Dom 34 gegenüberliegend ausgebildet.

Der erste Federarm 35 ist an seinem freien Armende 41 zangenartig ausgestaltet. Das freie Armende 41 weist hierzu eine erste Zunge 42 und eine zweite Zunge 43 auf, die sich in axialer Richtung entlang der Längsachse 18 erstreckend an einer ersten Domwange 44 bzw. an einer zweiten Domwange 45 anliegend ausgebildet sind. Mit Hilfe der Zungen 42, 43, die sich an den Domwangen 44, 45 abstützen, ist der Schließkörper 17 zur Ausübung einer Rotationsbewegung um die Längsachse 18 verhindert. Zur Vermeidung einer axialen Bewegung, insbesondere in Form einer Kippbewegung um die Längsachse 18, weist ein die beiden Zungen 42, 43 aufnehmendes Zungenhalteelement 46 des

Federarmes 35 einen federnden Kontakt mit einer ihm gegenüberliegend ausgebildeten Domfläche 47 des Doms 34 auf. Hierzu ist das Zungenhalteelement 46 elastisch gebogen ausgeführt, wobei sich der Dom 34 über die Domfläche 47 am Zungenhalteelement 46 abstützen kann und somit eine nur minimale Kippbewegung des Schließkörpers 17 möglich ist.

In den Figuren 5 bis 7 ist das Ventil 30 der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 12 in einem zweiten Ausführungsbeispiel abgebildet, wobei das Ventil 30 in Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung, in Fig. 6 in einer Explosionsdarstellung und in Fig. 7 in einem Schnitt entlang der Längsachse 18 illustriert ist.

Der wesentliche Unterschied zum Ventil 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in der Gestaltung des ersten Federarms 35 zu sehen. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist eine dritte Zunge 48 zwischen der ersten Zunge 42 und der zweiten Zunge 43

angeordnet, wobei die dritte Zunge 48 quer zur ersten Zunge 42 und zur zweiten Zunge 43 angeordnet ist und sich die dritte Zunge 48 an der Domfläche 47 abstützend ausgeführt ist. So ergibt sich zusätzlich zur radialen Positionierung des Schließkörpers 17 mit Hilfe der ersten Zunge 42 und der zweiten Zunge 43 eine Verspannung des

Schließkörpers 17 in axialer Richtung zur Vermeidung von axialen Bewegungen und Kippbewegungen.

In den Figuren 8 und 9 ist das Ventil 30 der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 12 in einem dritten Ausführungsbeispiel abgebildet, wobei das Ventil 30 in Fig. 8 in einer Explosionsdarstellung und in Fig. 9 in einem Schnitt entlang der Längsachse 18 illustriert ist. Das Federelement 29 weist zusätzlich zu seinem ersten Federarm 35 einen zweiten Federarm 49 und einen dritten Federarm 50 auf, die über einem Umfang des Armträgers 36 zur Krafteinleitung auf den Schließkörper 17 symmetrisch zur dritten Zunge 48 angeordnet sind. Mit Hilfe der zusätzlichen Federarme 49, 50, die sich symmetrisch auf der Oberfläche 32 abstützen, ist eine zusätzliche Sicherung gegen eine axiale Bewegung des Schließkörpers 17 herbeigeführt.

Der zweite Federarm 49 und der dritte Federarm 50 liegen im Vergleich zum

vorhergehend erläuterten Ausführungsbeispiel nicht mit deren Stirnseiten an der

Oberfläche 32 an. Stattdessen weisen sie in ihren Armendbereichen 60 jeweils eine Hakenform auf. Diese Armendbereiche 60 sind dabei bogenförmig und so stark gekrümmt, dass ihre Stirnflächen von der Oberfläche 32 abgewandt ausgebildet sind, wobei ein gekrümmter Bereich der Federarme 49, 50 an der Oberfläche 32 anliegt. Die beiden an dem ersten Federarm 35 angeordneten Zungen 42, 43 sind ebenfalls bogenförmig. Dabei sind sie so stark gekrümmt, dass Stirnflächen dieser Zungen 42, 43 dem ersten Federarm 35 zugewandt ausgeführt sind, wobei gekrümmte Bereiche der Zungen 42, 43 an den Domwangen 44, 45 anliegen.

Zur sicheren Positionierung des Federelementes 29 weist der Hebelarm 25 eine zweite Aufnahmeöffnung 51 und eine dritte Aufnahmeöffnung 52 auf. Zur zusätzlichen Sicherung des Federelementes 29 ist der Armträger 36 in der Öffnung 27 zu verstemmen.

In den Figuren 10 bis 12 ist das erfindungsgemäße Ventil 30 in einem vierten

Ausführungsbeispiel illustriert, wobei das Ventil 30 in Fig. 10 in einer perspektivischen Darstellung, in Fig. 11 in einem Schnitt entlang der Längsachse 18 und in Fig. 12 in einer Draufsicht dargestellt ist. Das Federelement 29 ist gemäß dem Federelement 29 des Ventils des zweiten Ausführungsbeispiels ausgeführt, wobei zusätzlich der zweite

Federarm 49 und der dritte Federarm 50 wie auch beim Federelement 29 des dritten Ausführungsbeispiels ausgebildet sind.

Der zweite Federarm 49 und der dritte Federarm 50 sind sich radial nach außen vom Armträger 36 erstreckend ausgeführt. In einer radialen Entfernung zur Längsachse 18 sind sie abgewinkelt ausgebildet. In Richtung der kegelförmig ausgebildeten Oberfläche 32, an welcher sie sich mit ihren Stirnflächen abstützend ausgeführt sind. Die radiale Entfernung entspricht nahezu einem Radius des Schließkörpers 17.

Der wesentliche Unterschied zu den genannten Ausführungsbeispielen ist darin zu sehen, dass der Armträger 36 zwischen dem Hebelarm 25 und dem Schließkörper 17

aufgenommen ist, im Vergleich zu den genannten Ausführungsbeispielen, in denen der Armträger 36 zwischen dem Sicherungselement 28 und dem Hebelarm 25 angeordnet ist. Somit kann auf das Sicherungselement 28, bspw. in Form einer Unterlegscheibe, kostengünstig verzichtet werden. Ebenso könnte sie jedoch auch ausgebildet sein.

Der Armträger 36 ist einerseits gegen den Hebelarm 25 und andererseits gegen den Anlagekopf 54 axial gespannt. Mit Hilfe der Zungen 42, 43 wird der Schließkörper 17 gegen Vibrationen und Drehbewegung gesichert.

Zur gesicherten Aufnahme des Federelementes 29 in seiner Ausführung mit drei

Federarmen 35, 49, 50 weist der Hebelarm 25 die drei Aufnahmeöffnungen 38, 51 , 52 an seinem Hebelarmende 39 bevorzugt über seinem Umfang symmetrisch verteilt, an seiner Unterfläche 53, welche dem Armträger 36 zugewandt angeordnet ist, auf. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Halteelement 26 in allen Ausführungsbeispielen in Form einer Nietverbindung ausgebildet ist, damit sämtliche, zwischen einem Anlagekopf 54 des Halteelementes 26 und der Oberfläche 32 ausgebildeten Bauteile des Ventils 30 unverlierbar angeordnet sind. Demgemäß sind die Federarme 35, 49, 50 ebenfalls symmetrisch bezüglich der Längsachse 18 verteilt, wobei zwischen ihnen jeweils ein Winkel von ca. 120° vorliegt.

In den Figuren 13 und 14 ist das erfindungsgemäße Ventil 30 in einem fünften

Ausführungsbeispiel illustriert, wobei das Ventil 30 in Fig. 13 in einer perspektivischen Darstellung, in Fig. 14 in einer Draufsicht dargestellt ist. Das Federelement 29 ist in Fig.

15 in einer perspektivischen Darstellung ersichtlich. Das Federelement 29 ist im

Wesentlichen gemäß dem Federelement 29 des Ventils des vierten Ausführungsbeispiels ausgeführt, wobei der Armträger 36 zwischen dem Anlagekopf 54 und dem Hebelarm 25 angeordnet ist. Da der Armträger 36 des Ventils 30 im fünften Ausführungsbeispiel relativ zur Oberfläche 32 einen höheren Abstand aufweist, sind die Federarme 35, 49, 50 zur sicheren Arretierung länger ausgebildet.

In Fig. 15 ist das Federelement 29 mit Kraftwirkpfeilen 55 illustriert, wobei die

Kraftwirkpfeile 55 jeweils eine auf den Schließkörper 17 wirkende Kraft des

Federelementes 29 veranschaulichen. Somit ist ersichtlich, dass der zweite Federarm 49 und der dritte Federarm 50 sowie die am ersten Federarm 35 ausgebildete dritte Zunge 48 zur Herbeiführung einer axialen Kraft auf den Schließkörper 17 ausgebildet sind, wohingegen die erste Zunge 42 und die zweite Zunge 43 eine jeweils zueinander gerichtete, quer zur axialen Kraft ausgebildete Umfangskraft auf den Schließkörper 17 ausüben.

Damit die genannten Kräfte wirksam und betriebssicher herbeigeführt werden können, sind die Federarme 35, 49, 50 sowie die Zungen 42, 43, 48 elastisch ausgebildet. Dies ist mit Hilfe ihrer Form, die insbesondere gebogen, oder mit anderen Worten gekrümmt ist, realisiert. Des Weiteren erfolgt eine Abstützung der Federarme 35, 49, 50 und Zungen 42, 43, 48 an der Oberfläche 32 und dem Dom 34 beabsichtigt nicht in einem Winkel von 90°. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Wirkkraft der Federarme 35, 49, 50 und Zungen 42, 43, 48 nicht senkrecht auf die Oberfläche 32 und die Domwangen 44, 45 sowie die Domfläche 47 treffen, damit die Elastizität des Federelementes 29 erhalten ist, und eine nötige Wirkkraftkomponente durch die progressive Gestaltung der Federarme 35, 49, 50 wirksam die Vibrationen und damit auch Geräusche dämpft. In Fig. 16 ist in einem Schnitt entlang der Schnittlinie XI-XI das Ventil 30 der

erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 12 in einem sechsten Ausführungsbeispiel abgebildet. Die beiden Federarme 35, 49 stützen sich in den an der Oberfläche 32 ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 38, 51 zur Rotationsverhinderung des Schließkörpers 17 ab. Die Aufnahmeöffnung 38; 51 ist in Form eines Absatzes an der Oberfläche 32 ausgeführt und kann einfach mit Hilfe eines Fräsverfahrens oder, sofern das Ventil in einem Gießverfahren hergestellt wird, bereits im Gussmodell ausgebildet sein. Der Armträger 36 ist zwischen dem Sicherungselement 28 und dem Flebelarm 25 angeordnet. Die Federarme 35, 49 sind unter Ausbildung eines radialen Bewegungsspaltes 57 über ihrer Breite B, wie sie beispielhaft in Fig. 15 gekennzeichnet ist, komplementär zum Flebelarm 25 ausgeführt. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 12 weist in diesem sechsten Ausführungsbeispiel das Ventil 30 aufweisend zwei Aufnahmeöffnungen 38, 51 auf, die zur gesicherten Rotationsvermeidung ausgebildet sind. Ebenso könnten auch drei Aufnahmeöffnungen ausgebildet sein, wobei dann das Federelement 29 drei Federarme aufweist.

Zur Flerbeiführung einer elastischen Punkt- und/oder Linienberührung sind die Federarme 35, 49, 50 und Zungen 42, 43, 48 auf die Wirkrichtung ihres Kraftvektors abgestimmt, damit Kraft- und Temperaturschwankungen kompensiert werden können.

Das in einer Draufsicht illustrierte Ventil 30 in einem siebten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 18 ist insbesondere geeignet zur Flutenverbindung eines mehrflutigen

Abgasführungsabschnitts 4. Ebenso könnte mit ihm sowohl eine Flutenverbindung sowie der Umgehungskanal 14 geöffnet oder geschlossen werden. Das Ventil 30 im siebten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 18 entlang einer Schnittlinie XVI I l-XVI II, in Fig. 19 in einer perspektivischen Darstellung und in Fig. 20 in einer perspektivischen Darstellung eines Ausschnitts des Schließkörpers 17 abgebildet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Armträger 36 in einem Hohlraum 58 des topfförmig ausgeführten Schließkörpers 17 aufgenommen, wobei er zwischen dem in den Hohlraum 58 hineinragend ausgebildeten Hebelarm 25 und dem Schließkörper 17 angeordnet ist.

Im Hohlraum 58 ist ein Absatz 59 ausgeführt, an dem sich der Armträger 36 abstützen kann. Der Armträger 36 weist drei Federarme 35, 49, 50 auf, die gleich ausgebildet sind. Sie erstrecken sich in Richtung der Längsachse 18, wobei ihre Armendbereiche 60 in jeweils einer Aufnahmeöffnung 38, 51 , 52, welche im Schließkörper 17 ausgebildet sind, aufgenommen. Die Aufnahmeöffnungen 38, 51 , 52 sind symmetrisch bezüglich der Längsachse 18 über einem Umfang einer Hohlrauminnenfläche 61 positioniert. Somit sind auch die Federarme 35, 49, 50 symmetrisch am Armträger 36, über dessen Umfang, angeordnet.

Ein weiteres, einen topfartig ausgeführten Schließkörper 17 aufweisendes Ventil 30 ist in den Figuren 21 bis 23 abgebildet, wobei es in Fig. 21 in einer Draufsicht, in Fig. 22 in einem Schnitt XXII - XXII und in Fig. 23 in einer perspektivischen Ansicht illustriert ist.

Es ist im Wesentlichen dem Ventil 30 des siebten Ausführungsbeispiels entsprechend ausgeführt, wobei jedoch das Federelement 29 im vorliegenden achten

Ausführungsbeispiel des Ventils 30 seinen Armträger 36 zwischen dem

Sicherungselement 28 und dem Hebelarm 25 angeordnet aufweisend ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass sich die Federarme 35, 49, 50 ausgehend vom Armträger 36 in Richtung des Hohlraumes 58 erstreckend ausgeführt sind, wobei ihr jeweiliger Armendbereich 60 in den dort ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 38, 51 , 52 zur

Verhinderung einer rotatorischen Bewegung des Schließkörpers 17 in Umfangsrichtung formschlüssig aufgenommen ist. Das heißt mit anderen Worten, dass gegenüberliegende Flächen der Aufnahmeöffnung 38; 51 ; 52 und des Armendbereiches 60 des Federarmes 35; 49; 50 komplementär ausgestaltet sind.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Aufnahmeöffnungen 38, 51 , 52 grundsätzlich zur formschlüssigen Verbindung in Umfangsrichtung mit den Federarmen 35, 49, 50 ausgeführt sind. Des Weiteren sei erwähnt, dass insbesondere der Armträger 36 in Form einer Tellerfeder ausgebildet ist zur insbesondere Steigerung einer Vorspannung. Die Ausführung des Armträgers 36 in Form der Tellerfeder ist nicht auf das achte

Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ist bevorzugt in den anderen

Ausführungsbeispielen ebenfalls einzusetzen. Ebenso könnte auch additiv eine

Tellerfeder zwischen dem Federelement 29 und dem Sicherungselement ausgebildet sein. Ebenso könnte die Tellerfeder in Form eines anderen elastischen Elementes ausgeführt sein.

In den Figuren 24 und 25 ist das Ventil 30 der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 12 in einem neunten Ausführungsbeispiel abgebildet. Das Ventil 30 des neunten

Ausführungsbeispiels entspricht weitestgehend dem Ventil 30 des zweiten

Ausführungsbeispiels, jedoch weist es kein Sicherungselement 28 auf. Dies ist aufgrund von den Armträger 36 in axialer Richtung begrenzenden Sicherungslaschen 56 des Hebelarms 25 kostengünstig entbehrlich. Die Federarme 35, 49, 50 der vorliegend vorgestellten Ausführungsbeispiele liegen derart unter Vorspannung am Schließkörper 17 an, dass Schwingungen des Schließkörpers 17 relativ zum Hebelarm 25 gedämpft werden. Um die Federarme 35, 49, 50 in Drehrichtung um die Längsachse 18 elastisch am Schließkörper 17 abzustützen, greifen die Federarme 35, 49, 50 in Aufnahmeöffnungen 38, 51 , 52 ein, die auf unterschiedliche Weisen hergestellt sein können. Bspw. können sie mit einem Fräsverfahren hergestellt sein.

Um die notwendige Vorspannung aufzubringen, derart, dass die Federarme 35, 49, 50 unter Vorspannung am Schließkörper 17 anliegen, ist der Armträger 36 entgegen der Zeichnung leicht konisch ausgeführt, sodass ein dem Halteelement 26 zugewandt ausgebildeter innerer Randbereich des Armträgers 36 mit Hilfe des Sicherungselementes 28 oder ohne das Sicherungselement 28, je nach Ausführungsbeispiel, am Anlagekopf 54 anliegend ausgebildet ist. Der Einfachheit wegen ist in den Figuren der Armträger 36 eben dargestellt, obwohl er in Wirklichkeit konisch oder gewellt ist, um die notwendige axiale Vorspannung aufzubringen, die ein Klappern der Ventileinrichtung 12 verhindert. An dieser Stelle sei erwähnt, dass der Anlagekopf 54 zwar beispielhaft in Form eines Nietkopfes ausgeführt ist, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Ebenso könnte es sich dabei bspw. um einen Löt- oder Schweiß- oder Stemmkopf oder auch um eine Mutter oder einen Schraubring handeln.

Zur Herbeiführung des federnden Kontaktes insbesondere zwischen den Zungen 42, 43 und den Domwangen 44, 45 ist bevorzugt ein Linienkontakt ausgebildet. Ebenso könnten die Bauteile auch zur Realisierung eines Punktkontaktes ausgeführt sein.

Zur Herstellung der drehfesten, formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem Armträger 36 und dem Halteelement 26 weist der Armträger 36 in einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel seine Trägeröffnung 37 in Form eines Quadrates oder eines Rechtecks auf. Das Halteelement 26 weist entweder vollständig oder nur teilweise zumindest im Bereich des Armträgers 36 eine komplementäre Außengeometrie auf. Es sind jedoch auch beliebige andere drehfeste, formschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen möglich. Beispielsweise kann der Bereich des Halteelementes 26 zur Aufnahme des Armträgers 36 auch ein Keilwellenprofil, ein Polygonprofil, ein Gleichdick oder eine Kerbverzahnung aufweisen, wobei in die Trägeröffnung 37 dann eine entsprechend passende Form eingearbeitet ist.

In Fig. 26 sind beispielhafte Formen des Federarmes 35; 49; 50 abgebildet.

Jeder der Federarme 35, 49, 50 sowie jede der Zungen 42, 43, 48 kann beispielsweise - trapezförmig (links) oder

- im Wesentlichen trapezförmig, jedoch mit einem halbkreisförmigen Ende (Mitte) oder

- rechteckig mit einem halbkreisförmigen Ende (rechts)

ausgeführt sein.

Bei dem im dritten Ausführungsbeispiel vorgestellten Federelement 29 sind sämtliche Federarme 35, 49, 50 und Zungen 42, 43, 48 nach innen gebogen. Es ist bei weiteren Ausführungsbeispielen jedoch auch möglich, einige oder alle Federarme und Zungen radial nach außen zu biegen. Anstelle der Bogenform bzw. der Flakenform können die Anlagezungen auch gerade, halbrund, schräg, rechteckig, quadratisch oder flach ausgeführt sein, wobei der Kontaktbereich linienförmig oder punktförmig sein kann. Mit den Federarmen 49, 50 wird nicht nur die Dämpfung in axialer Richtung erreicht. Überdies wird auch die axiale Position des Federelementes 29 gegenüber dem Schließkörper 17 festgelegt, da die Federarme 49, 50 auch an der konisch ausgebildeten Oberfläche 32 des Schließkörpers 17 anliegen.

Anstelle der gezeigten 120“-Unterteilung der Federarme 35, 49, 50 kann auch eine feinere Unterteilung mit mehr Armen bzw. Verbindungsstegen vorgesehen sein.

Die vorgestellten Federelemente 29 der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch, sofern es sich nicht um topfförmige Schließkörper 17 handelt, weitestgehend

ausgetauscht werden.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen kann die axiale Sicherung durch eine Vernietung, eine Verstemmung oder Löt- oder Schweißpunkte erfolgen. In den Figuren 2 bis 9, 17, 19, 21 bis 23 ist das Ventil 30 ohne entsprechende axiale Sicherung dargestellt.

Das Federelement 29 kann bei sämtlichen Ausführungsbeispielen eine Formgebung aufweisen, die eine progressive Federkennlinie bewirkt. Dazu kann auch der Querschnitt der Federarme oder der Anlagezungen oder des Verbindungsstegs angepasst sein.

Claims

Patentansprüche

1. Ventileinrichtung für einen Abgasturbolader (1 ), welcher einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (4) mit einem Spiralkanal (10) und einer Flut aufweist, welcher einen Umgehungskanal (14) mit einem Durchströmquerschnitt zur Umgehung eines im Abgasführungsabschnitt (4) drehbar aufgenommenen Turbinenrades (3) umfasst, und/oder mit einem weiteren Spiralkanal und einer weiteren Flut, welcher mit Hilfe einer Trennwand vom Spiralkanal (10) und der Flut durchströmbar getrennt ausgebildet ist, wobei in der Trennwand eine

Trennwandöffnung mit einem Durchströmquerschnitt ausgebildet ist, wobei der Durchströmquerschnitt mit Hilfe der Ventileinrichtung (12) schließbar und zu öffnen ist, wobei bei offener Ventileinrichtung (12) diese von Abgas durchströmbar ist, wobei die Ventileinrichtung (12) ein Ventil (30) mit einem Schließkörper (17) mit einer Längsachse (18) und einem Hebelarm (25) aufweist, und wobei der

Schließkörper (17) bei geschlossener Ventileinrichtung (12) an einer den

Durchströmquerschnitt umgebenden Wand des Umgehungskanals (14) und/oder der Trennwand anliegt, wobei der Schließkörper (17) zum Öffnen und Schließen des Durchströmquerschnitts mit Hilfe eines Hebelarms (25) um eine quer zur Längsachse (18) angeordnete Wellenachse (22) einer Stellwelle (21 ) schwenkbar ist, wobei der Hebelarm (25) an einem ein Halteelement (26) umfassenden Armträger (36) eines Federelementes (29) anliegt, das bezüglich der Längsachse (18) ausgehend von dem Armträger (36) sich radial einen nach außen

erstreckenden Federarm (35; 49; 50) aufweist, der an den Schließkörper (17) anliegend ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur Schwingungsdämpfung und Rotationsvermeidung des Schließkörpers (17) das Ventil (30) eine Aufnahmeöffnung (38; 51 ; 52) zur Aufnahme des Federarms (35; 49; 50) im Hebelarm (25) und/oder im Schließkörper (17) aufweist, wobei, sofern der Hebelarm (25) zur Aufnahme des Federarms (35; 49; 50) ausgebildet ist, der Hebelarm (25) zumindest eine Aufnahmeöffnung (38;51 ;52) aufweist, und sofern der Schließkörper (17) zur Aufnahme des Federarms (35; 49; 50) ausgebildet ist, der Schließkörper (17) zumindest zwei Aufnahmeöffnungen (38, 51 ; 52) besitzt.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Federarm (35) Zungen (42, 43) aufweist, die am Federarm (35)

gegenüberliegend angeordnet sind, und die sich an einem am Schließkörper (17) sich ausgehend von einer Fläche (32; 33) erstreckenden Dom (34) abstützen, wobei der Dom (34) zwischen den Zungen (42, 43) angeordnet ist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine zwischen den beiden Zungen (42, 43) am Federarm (35) ausgebildete weitere Zunge (48) sich an einer dem Federarm (35) gegenüberliegenden Domfläche (47) abstützend ausgebildet ist.

4. Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zunge (42; 43; 48) bogenförmig ausgebildet ist, wobei der Bogen so stark gekrümmt ist, dass die Zunge (42; 43; 48) mit der Seite am Schließkörper (17) oder am Dom (34) anliegt, die der Seite des Armträgers (36) zugeordnet ist, die vom Schließkörper (17) abgewandt ist.

5. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Federarm (35; 49; 50) abgewinkelt und/oder bogenförmig ausgeführt ist.

6. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Federarm (35; 49; 50) einen Armendbereich (60) aufweist, der unter

Vorspannung am Schließkörper (17) anliegend ausgebildet ist zur Dämpfung von Schwingungen des Schließkörpers (17) relativ zum Flebelarm (25).

7. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Armträger (36) in einer Ringnut (62) des Flebelarms (25) aufgenommen ist, wobei eine Öffnung (27) des Flebelarms (25) koaxial mit einer Trägeröffnung (37) des Armträgers (36) ausgebildet ist.

8. Ventileinrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ringnut (62) vom Schließkörper (17) abgewandt oder dem Schließkörper (17) zugewandt ausgebildet ist.

9. Ventileinrichtung nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Ringnut (62) die Aufnahmeöffnung (38; 51 ; 52) aufweist.

10. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Armträger (36) drehfest in der Ringnut (62) aufgenommen ist.

1 1. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Armträger (36) gegenüber dem Hebelarm (25) drehfest ist, indem eine Trägeröffnung (37) des Armträgers (36) und der die Trägeröffnung (37) durchsetzende Bereich des Halteelements (26) eine formschlüssige Welle-Nabe- Verbindung bilden.

12. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schließkörper (17) in Form eines Ventiltellers ausgeführt ist.

13. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schließkörper (17) topfformartig einen Hohlraum (58) aufweisend ausgeführt ist, der eine ringförmige Schließfläche (33) aufweist.

14. Ventileinrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Hebelarm (25) sich in den Hohlraum (58) erstreckend ausgebildet ist, wobei der Armträger (36) an einem im Hohlraum (58) ausgebildeten Absatz (59) angeordnet ist, und wobei der Federarm (35; 49; 50) in Richtung des Hebelarms (25) sich erstreckend an einer Hohlrauminnenfläche (61 ) am Übergang der Hohlrauminnenfläche (61 ) zur Oberfläche (32) sich abstützend ausgebildet ist.

15. Ventileinrichtung nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Aufnahmeöffnung (38; 51 ; 52) am Übergang der Hohlrauminnenfläche (61 ) zur Oberfläche (32) ausgebildet ist.

16. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

drei Federarme (35; 49; 50) ausgebildet sind.

17. Ventileinrichtung nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Federarme (35, 49, 50) symmetrisch zur Längsachse (18) ausgebildet sind, wobei ein Winkel von 120“zwischen den benachbarten Federarmen (35, 49, 50) ausgebildet ist.

18. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Aufnahmeöffnung (38; 51 ; 52) als Ausfräsung ausgeführt ist.

19. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur Herstellung der Vorspannung ein Anlagekopf (54) an dem vom Schließkörper (17) abgewandten Ende des Halteelementes (26) axialfest befestigt ist, wobei der Anlagekopf (54) eine Verbindungsart aufweist, die bei der Montage eine das Federelement (29) vorspannende Verschiebung des Anlagekopfes (54) in

Richtung auf den Schließkörper (17) ermöglicht.

20. Abgasturbolader, aufweisend einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt (4) mit einem Spiralkanal (10) und einer Flut, und mit einem Umgehungskanal (14) zur Umgehung einer Abgasanströmung eines in einer Radkammer des

Abgasführungsabschnitts (4) drehbar aufgenommenen Turbinenrades (3), wobei der Umgehungskanal (14) mit Hilfe eines Schließkörpers (17) schließbar und zu öffnen ist und/oder mit einem weiteren Spiralkanal und einer weiteren Flut, welcher mit Hilfe einer Trennwand vom Spiralkanal (10) und der Flut durchströmbar getrennt ausgebildet ist, wobei in der Trennwand ein Durchströmquerschnitt ausgebildet ist, der mit einem Schließkörper (17) verschließbar und zu öffnen ist, wobei der Schließkörper (17) einer Ventileinrichtung (12) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

die Ventileinrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet ist.