CN102052144B - 用于阀舌门的调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于阀舌门(24)的调整装置，尤其是用于增压装置废气阀的阀舌门的调整装置，包括四铰链传动装置(2)，它具有利用调节器(40)间接或直接旋转的第一摆臂(3)，在其自由端上旋转活动地支承传递体(5)，该传递体(5)操纵调整阀舌门(24)的第二摆臂(4)，它在其自由端上同样旋转活动地与传递体(5)连接。本发明建议，设有弹性机构(42，50)，它们在四铰链传动装置(2)的伸展位置(在该位置第一摆臂(3)的纵轴线(12)基本平行于传递体(5)延伸)以夹紧力加载在这个位置调整并关闭在止挡(25)上的阀舌门(24)。

Description

用于阀舌门的调整装置

技术领域

本发明涉及一种具有独立权利要求前序部分所述特征的用于阀舌门(Ventilklappe)的调整装置和尤其是用于增压装置废气阀的阀舌门的调整装置。

背景技术

已知在现代的内燃机增压装置中使用废气涡轮增压器，其涡轮部件为小的废气质量流设计，从而内燃机已经可以在低转速时达到高转矩。为了较大的废气质量流不使废气涡轮增压器过载，使用所谓的废气阀，它控制旁路通道，该旁路通道绕过废气涡轮增压器的涡轮机。该废气阀通常由翻板阀构成，其具有可通过调整装置操纵的阀舌门。已知的调整装置例如使用气动调节器，它使调节杆移动，该调节杆在端部作用于可旋转活动支承的摆臂上，在其上固定一个轴。通过轴的旋转打开或关闭翻板阀。例如由DE 42 43 448 A1已知这种解决方案。

除了气动调节器以外例如由DE 102008 014 609 A1已知使用电动旋转调整器，它们通过四铰链传动装置作用于阀舌门上。与气动调节器相比通过电动旋转调节器可以实现高得多的调整力，其值从200N直到500N。因此在废气涡轮增压器的涡轮机部件中有高压力时可以在废气阀的关闭的阀舌门上达到更高的密封性，因为可以提供更大的关闭力。

发明内容

一个四铰链传动装置具有一个伸展位置，在该位置输入侧的摆臂基本平行于传递体延伸，该传递体也作用于输出侧的摆臂。本发明源自这种考虑，在四铰链传动装置的伸展位置能够有利地非常大地提高作用于阀舌门上的关闭力。但是在伸展位置上输入侧摆臂的略微过旋转已经导致与打开阀舌门相关的输出侧摆臂回摆。此外调整装置零部件的磨损和由于温度引起的膨胀以及容差可能使阀舌门的关闭位置在四铰链传动装置的伸展位置中不能保持足够的密封性。这样设计在现有技术中已知的用于废气涡轮增压器废气阀的阀舌门的调整装置，使得保持与四铰链传动装置的伸展位置较大距离，如果阀舌门位于关闭的位置。但是在与伸展位置较大距离时电动调节器必需持久地施加相对较大的保持力，用于使阀舌门保持在关闭位置，这导致非常高的电流需求。

而按照本发明的具有独立权利要求特征的调整装置的优点是，使四铰链传动装置在关闭阀舌门时调整到伸展位置并且有利地使由伸展位置引起的力增加用于提高关闭的阀舌门的密封性。由此与现有技术已知的解决方案相比(它们具有与四铰链传动装置的伸展位置较大的距离)通过相同的调节器能够明显地提高作用于阀舌门上的关闭力。此外有利地避免由于持久运行产生的磨损引起的逐渐产生的翻板阀不密封性，其中特别有利地无需提高调节器的初始转矩，用于达到对于废气阀密封性足够的关闭力。此外有利地使阀舌门在关闭位置可无制动地调整到止挡上，因为动态转矩峰值在快速移到关闭位置时爱护地衰减，这极大地提高了调整装置的使用寿命。由于弹性机构的缓冲作用无需通过在快达到止挡时制动舌门运动降低调整速度，因此可以简化调节器的触发并且保证迅速且可靠地关闭阀舌门。

按照本发明的调整装置在这里例如用于废气涡轮增压器的废气阀，但是不局限于此。而是按照本发明的调整装置可以在要求提高关闭位置的密封性的所有阀舌门中得到应用。

本发明的有利扩展结构和改进通过在从属权利要求中给出的措施实现。

特别有利的是，所述弹性机构在四铰链传动装置调节到伸展位置期间利用调节器夹紧(gespannt)，只要阀舌门调整到止挡上。在此所述弹性机构在四铰链传动装置的伸展位置上的夹紧力大于或等于阀舌门的最小关闭力，它至少是使阀舌门在关闭位置密封地顶压在止挡上所必需的。该弹性机构在装配调整装置时可以已经具有预紧力，其中一个内部的限制防止通过预紧力加载的弹性机构弹出。最好这样选择预紧力，使弹性机构在阀舌门的整个打开范围中都是刚性的，因为在那里作用于弹性机构上的力明显小于预紧力。在阀舌门关闭时首先使阀舌门达到止挡。通过利用调节器继续加载四铰链传动装置使弹性机构附加于已经存在的预紧力地夹紧或再夹紧。由此引起的夹紧力使阀舌门在关闭位置密封地顶压在止挡上。

特别简单地使所述弹性机构由弹簧元件构成。有利地可以使所述弹性机构位于阀舌门与调节器之间。例如可以设想，使弹性机构在调节器、例如旋转调节器的输出侧与四铰链传动装置的输入侧之间以螺簧的形式连接。

但是特别优选一个实施例，其中所述弹性机构位于传递体上，因为由此使弹性机构位于热的涡轮机外壳外部并且无需涡轮机外壳内部或调节器内部的结构空间。

例如可以使所述弹性机构具有至少一个容纳在传递体上的弹簧罐(Federdose)，其中所述传递体具有两个利用弹簧罐耦联的相互平行的杆部件。这个结构可以特别可靠且成本有利地制成。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且在下面的描述中详细地解释。附图中：

图1示出用于理解本发明的四铰链传动装置在伸展位置以外的示意图，

图2示出用于理解本发明的图1的四铰链传动装置在伸展位置的示意图，

图3示出按照本发明实施例的作用于阀舌门上的关闭力与调节行程的关系，

图4示出调整装置的实施例，具有在拉力下连接在四铰链传动装置传递体上的阀舌门，

图5示出按照本发明的调整装置在内燃机的废气涡轮增压器上的安装位置，

图6示出按照本发明的调整装置的由弹簧罐构成的部件的横截面图，

图7示出图6的弹簧罐的张紧位置，在阀舌门调整到止挡上以后，

图8示出垂直于图6或图7所示视图的弹簧罐横截面图。

具体实施方式

按照本发明的调整装置具有四铰链传动装置2。在图1中简示出四铰链传动装置。该四铰链传动装置具有第一摆臂3，它围绕第一旋转轴线6可旋转地支承。通过支承在旋转轴线6上的输入轴7实现摆臂3的驱动，输入轴抗扭转地与摆臂3连接并且由在图1和图2中未示出的调节器间接或直接加载。该调节器例如是电动旋转调节器。在其背离第一旋转轴线6的自由端上第一摆臂3具有第一旋转铰链11，在其上可旋转地支承传递体5。该传递体5在所示的实施例中杆状地构成，但是也可以通过其它方式构成。通过第一旋转铰链11与第一旋转轴线6的距离定义对于杠杆臂有效的第一摆臂长度17。在图1中通过第一旋转铰链11的中心点并且通过第一旋转轴线6延伸虚线表示的线，它定义第一摆臂3的纵轴线12。传递体5通过远离第一摆臂3的端部支承在第二旋转铰链10上，它支承在第二摆臂4的自由端上。第二摆臂4围绕第二旋转轴线8可旋转地支承。通过第二旋转铰链10与第二旋转轴线8的距离定义对于杠杆臂有效的第二摆臂4长度18。在图1中通过第二旋转铰链10与第二旋转轴线8延伸虚线，它定义第二摆臂4的纵轴线13。因此，围绕第一旋转轴线6可摆动的第一摆臂3、围绕第二旋转轴线可摆动的第二摆臂4和支承在两个旋转铰链10和11上的传递体5这样形成四铰链传动装置2。

在第二旋转轴线8上四铰链传动装置2的输出轴9抗扭转地与第二摆臂4连接。通过输出轴9的旋转，如图4所示，使设置在废气涡轮增压器涡轮部件里面的摆动杠杆23旋转，在其自由端上设置阀舌门24。但是该阀舌门也可以以其它方式通过四铰链传动装置2的第二摆臂4驱动。原则上在传递体5在图1中向左运动时阀舌门可以以拉力或以压力加载。但是在高关闭力时拉力加载在四铰链传动装置的连杆负荷方面是有利的。由此减少连杆弯曲的危险。在图4中示出拉力加载的方案。

图4示出废气涡轮增压器涡轮机外壳30的横截面图。涡轮34支承在轴33上，它在其未示出的另一端部上驱动同样未示出的废气涡轮增压器的压缩轮。废气通过入口31流到涡轮机外壳里面，在那里通过涡轮34膨胀并且通过出口32离开涡轮机外壳32。在入口31与出口32之间设置旁路通道35，它通过废气阀打开和关闭。该废气阀包括阀孔26，它可以利用阀舌门24封闭，其中阀舌门24在关闭位置支撑在涡轮机外壳30的止挡25上。但是该止挡25也可以位于置于涡轮机外壳30里面的嵌件上。如上所述，阀舌门24设置在摆杆23上，它由四铰链传动装置2的输出轴9驱动。如同在图4中看到的那样，通过传递体5上的拉力(当传递体在图5中在箭头方向上运动时)通过摆杆23的旋转施加关闭力到阀舌门24上。但是也能够这样设计调整装置，使阀舌门在有作用于传递体5上的压力时关闭，如果传递体在图5中以箭头方向相反的方向运动的时候。

此外如图1所示，通过第一旋转轴线6和第二旋转轴线8占据平面14。第一摆臂3的纵轴线12与平面14之间的角度定义第一摆臂3的旋转角15。第二摆臂4的纵轴线13与第一旋转铰链11与第二旋转铰链10之间沿着传递体5的连接线之间的角度定义调整角16。第一旋转铰链11在垂直于平面14方向上在平面14的投影与旋转轴线6具有距离，该距离定义调节行程19。在图1中所示的位置例如可以定义调节行程19的零点。当然能够实现各种其它校准。在图1中所示的位置中纵轴线12与传递体5之间的调节角27例如约为40°。从属的调整角16例如约为90°，由此使由传递体5传递的力直角地作用于第二摆臂4上。在这个位置按照本发明的调整装置的阀舌门24最好挡在止挡25上。通过接着建立关闭力使阀舌门24以还要详细描述的方式顶压止挡25。

图3示出按照本发明的调整装置的调节行程19与阀舌门24上的关闭力之间的关系。在图3中在左纵坐标21上以N标出关闭力。在水平坐标20上以mm标出调节行程19。右纵坐标示出旋转调节器的电流消耗刻度。曲线a表示在没有过热危险的电动旋转调节器40的最大许用持久供电时的关闭力变化。曲线b表示旋转调节器满供电时的关闭力变化，满供电只对于短时间是允许的，用以避免电动旋转调节器的由于电动旋转调节器的DC电动机的热负荷和/或损失功率引起的过热。曲线c表示电动旋转调节器的相对电流消耗。

在图3中例如4mm的调节行程对应于在图1中所示的调整装置位置，在该位置阀舌门24正好挡在止挡25上。在调节行程从4mm的位置通过第一摆臂3在图1中向右的旋转加大时，使关闭力迅速降低并且打开阀舌门24。在调节行程在图3中的0mm刻度方向上通过第一摆臂3在图1中向左旋转而减小时，使四铰链传动装置调整到伸展位置。如果第一摆臂3过旋转超过伸展位置(则在图3中调节行程为负刻度)，则将再打开阀舌门24。由此使调整装置在所示的实施例中保留例如4mm的最大备用行程，用于使四铰链传动装置调整到伸展位置。尤其如同在图3中清楚看到的那样，关闭力的曲线a在4mm时示出大跃变，它对应于关闭力的剧烈升高。这意味着，在阀舌门在图3的4mm调节行程时达到止挡25以后，通过四铰链传动装置继续调节到伸展位置直到图3中的0mm刻度，能够使关闭力以大于150％升高。

图2示出四铰链传动装置25的伸展位置。该伸展位置由此定义，使纵轴线12基本平行于第一旋转铰链11与第二旋转铰链10之间沿着传递体5的连接线延伸。基本平行意味着这种关系，使第一摆臂3的纵轴线12与传递体5之间的调节角27位于-15°至15°之间。在图2中通过附图标记28表示与调节角27互补的角。在图2中所示的位置，调节行程在图3中约为0mm。调节行程的零位当然是任意的并且在这里所示的值只用于理解本发明。如上所述，由图1至图3的视图中可以看出，从在图1所示的旋转角15开始(以该角度阀舌门24挡在止挡25上)对于调节行程19保留例如4mm的备用行程，用于使四铰链传动装置2旋转到伸展位置。按照本发明利用这个备用行程，使弹性机构42，50以夹紧力加载，如同还要详细解释的那样。但是还要先解释弹性机构42，50的构造实施例。

图5示出按照本发明的调整装置的实施例，其中弹性机构由设置在传递体5上的弹簧罐42构成，它是弹簧蓄能器。该弹簧罐42连接在两体的传递体5之间。在图5中可以看到调节器40，它最好由电动旋转调节器构成。当然也能够使第一摆臂3集成到调节器4的外壳里面，由此仅仅使传递体5从调节器外壳引出来。第一摆臂3可在调节器外壳内部以不同的方式并且也在中间连接其它传动部件(即间接地)的情况下以转矩加载。在这种情况下从调节器外壳伸出来传递体5表面上看像能直线运动的调节体一样起作用。而这个实施例只是要表面上唤起直线调节器的印象，该调节器驱动传递体5，因此还是通过旋转调节器至少间接加载的四铰链传动装置。这个实施例由按照本发明的解决方案明确地一起被包括，据此四铰链传动装置具有由调节器可旋转的第一摆臂。

用于加载弹簧蓄能器的短时间的高转矩通过电动旋转调节器达到是毫无问题的，因为旋转调节器一般可以短时间地以大电流加载。第二摆臂4在输出侧作用于输出轴9，它伸到涡轮机外壳30的内室里面，用于在那里操纵阀舌门。

在图6和7中示出弹簧罐42的构造的实施例。在所示的实施例中传递体5由两体的杆件构成。与第二旋转铰链10连接的第一杆件51在其面对弹簧罐42的端部上具有活塞43，它可移动地嵌入到以盖部件45封闭的、最好圆柱形的杯件44里面。为此该盖部件45具有用于第一杆件51的容纳孔。该杯件44在面对弹簧罐42的端部上设置与第一旋转铰链11连接的第二杆件52。该活塞43通过至少一个弹簧元件50支承在杯件44底部上并且在弹簧罐42的非加载状态通过所述至少一个弹簧元件50的预紧力顶压盖部件45的内侧面。该盖部件45是一个限制，它防止弹簧罐弹出。该盖部件45最好可以旋入到杯件44里面，因此对于活塞43的止挡可以调整确定的位置。这样调整所述至少一个弹簧元件50的预紧力，从而在阀舌门的整个打开范围里面当阀舌门不靠在止挡25上的时候，使弹性机构犹如是刚性的，因为在那里作用于弹簧罐42上的力小于弹簧罐的预紧力。

此外在所示的实施例中在活塞43上构成四个圆柱形凸起46，它们由四个螺簧部件50包围。当然可以应用弹簧元件的数量并且例如只具有一个弹簧元件。弹簧罐42的构造也可以变化。

不言而喻，在图5至8中所示的实施例中仅仅示出本发明的优选实施例。也可以设想其它实施例，其中弹性机构不由弹簧罐构成。也无需使弹性机构设置在传递体5上。例如也能够使弹性机构以螺簧的形式构成，它连接在旋转调节器40与四铰链传动装置的输入轴7之间。但是在图5至图8所示的实施例可特别简单地制成并且能够实现调整装置的高度可靠性。

在操纵调整装置时从在图1所示的位置开始，在该位置阀舌门24正好靠在止挡25上，四铰链传动装置2继续调节到在图2所示的伸展位置。在此使用例如4mm的备用行程，用于使弹簧罐42弹簧蓄能器加载，即，使活塞43以行程53在图7中向右运动并且使弹簧元件52相应地夹紧或者再夹紧。这个夹紧力(预紧力和在达到止挡25上以后附加建立的夹紧力的总和)作用于阀舌门上，它由此被顶压在关闭位置。因为四铰链传动装置在伸展位置施加非常大的关闭力(图3中的曲线a)，由此在弹簧罐中建立非常大的夹紧力。不言而喻，必需通过电动调节器施加用于加载弹簧罐的力。借助于上述的图3中的曲线b可以看出，电动旋转调节器40可以毫无问题地短时间施加大的作用力，用于加载弹簧蓄能器。

此外在四铰链传动装置可能略微过旋转时或者在磨损引起的误差变化时使阀舌门通过弹簧蓄能器的作用可靠地顶压在关闭位置上。在此弹簧蓄能器在四铰链传动装置2的伸展位置上的夹紧力大于或等于阀舌门24的最小关闭力，它是至少使阀舌门在关闭位置上密封地顶压在止挡25上所必需的力。但是也能够且有意义的是，使阀舌门以附加的力储备加载。图3中的曲线a示出，阀舌门24通过调节到四铰链传动装置的伸展位置以明显更大的关闭力加载(在图3中在4mm刻度上突变)。

在图2的伸展位置所述传递体5最终基本平行于第一摆臂3的纵轴线设置，由此为了使阀舌门24保持在关闭位置通过旋转调节器与现有技术不同不再需要大的力。这一点通过降低旋转调节器的电流消耗借助于图3中在4mm刻度与0mm刻度之间的曲线3表示。当然，在伸展位置在传递体5与摆臂3之间的杠杆臂变得非常小或者为零，因此作用于传递体5上的复位力(它通过加载的弹簧罐持久地不仅作用于阀舌门上而且作用于传递体上)基本支承在输入轴的轴承上，但是不旋转地加载摆臂，因此可以有利地减少电动旋转调节器的供电。

Claims (12)

1.用于阀舌门（24）的调整装置，所述调整装置包括四铰链传动装置（2），所述四铰链传动装置具有可利用调节器（40）间接或直接旋转的第一摆臂（3），在所述第一摆臂的自由端上可旋转运动地支承传递体（5），该传递体（5）操纵调节阀舌门（24）的第二摆臂（4），所述第二摆臂在其自由端上同样可旋转运动地与传递体（5）连接，其中第二摆臂（4）的纵轴线（13）与传递体（5）之间的角度限定了调整角（16），并且所述调整角（16）在所述阀舌门（24）挡在止挡（25）上的位置中时大约为90°，并且设有弹性机构（42，50），所述弹性机构在四铰链传动装置（2）的伸展位置以夹紧力加载在这个位置调整到止挡（25）上并关闭的阀舌门（24），在所述伸展位置中第一摆臂（3）的纵轴线（12）基本平行于传递体（5）延伸，其中所述弹性机构（42，50）在四铰链传动装置（2）调节到伸展位置期间利用调节器（40）张紧，只要阀舌门（24）调整到止挡（25）上。

2.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述阀舌门（24）是增压装置的废气阀的阀舌门。

3.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述调节器（40）是电动调节器。

4.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述弹性机构（42，50）起到缓冲机构的作用，所述弹性机构缓冲在阀舌门关闭时阀舌门（24）在止挡（25）上的碰撞。

5.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述弹性机构的在四铰链传动装置（2）的伸展位置上作用于阀舌门（24）上的夹紧力大于或等于阀舌门（24）的最小关闭力，所述最小关闭力至少是使阀舌门在关闭位置密封地顶压在止挡（25）上所必需的。

6.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述弹性机构（42，50）包括弹簧元件（50）。

7.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述弹性机构（42，50）位于传递体（5）上。

8.如权利要求7所述的调整装置，其特征在于，所述弹性机构（42，50）具有至少一个容纳在传递体（5）上的弹簧罐（42）。

9.如权利要求8所述的调整装置，其特征在于，所述传递体（5）具有两个利用弹簧罐（42）耦联的相互平行的杆部件（51，52）。

10.如权利要求9所述的调整装置，其特征在于，第一杆部件（51）在其面对弹簧罐（42）的端部上具有活塞（43），所述活塞克服至少一个弹簧元件（50）的力可移动地嵌入到通过盖部件（45）封闭的杯件（44）里面，该杯件（44）设置在第二杆部件（52）的面对弹簧罐（42）的端部上，其中该活塞（43）通过至少一个弹簧元件（50）支承在杯件（44）底部上。

11.如权利要求10所述的调整装置，其特征在于，所述杯件（44）在阀舌门（24）不调整在止挡（25）上的位置通过至少一个具有预紧力的弹簧元件（50）的夹紧力顶压在盖部件（45）的内侧面。

12.如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述调节器（40）是旋转调节器。