CN102828817B - 用于排气涡轮增压器的排气流控制元件的致动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于排气涡轮增压器的排气流控制元件的致动装置，心轴延伸穿过通过涡轮壳体的壁的通道、以可旋转方式安装在通道内且固定连接至邻近涡轮壳体的调节元件；为了心轴引入部分的可靠且成本有效的密封，在涡轮壳体和调节元件之间安装密封件，密封件在心轴轴线的方向上具有弹性且被预紧，并且密封件包括至少一个被构造为弹性片状金属环且心轴从中穿过的密封盘，片状金属环利用至少一个环形半卷边部的卷边支脚在心轴轴线的方向上以密封方式被压靠相对于调节元件固定的抵接表面和相对于涡轮壳体固定的抵接表面，且密封件与抵接表面以及至少心轴一起限定空间，该空间除了至少在心轴和涡轮壳体之间的间隙以外被以气密的方式密封。

Description

用于排气涡轮增压器的排气流控制元件的致动装置

技术领域

本发明涉及一种用于排气流控制元件的致动装置，所述排气流控制元件布置在内燃机的排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径中。

背景技术

在通过具有大的排气体积流量（每单位时间）的排气涡轮增压器增压的内燃机中，为能够避免在涡轮增压器的涡轮区域中形成过大压力，排气涡轮增压器的涡轮的排气流入路径设有所谓的废气门挡板的形式的排气流控制元件，以将排气流部分地或甚至全部地引导通过涡轮。然而，除单级增压器系统的废气门挡板外，前述排气流控制元件也可以是用于多级增压器系统的第二级或每一个更后级的调节挡板。在具有可变涡轮叶片（VTG）的排气涡轮增压器中，可枢转的气流导向元件能够设置在涡轮的排气流入路径中。因此，前述排气流控制元件被认为是废气门挡板、调节挡板或这样的流动引导元件。

在例如WO2010/135104A（图1）中公开了废气门挡板，在美国专利4,893,474(图4)、5,146,753（图3A和图3B）以及5,172,552（图4）中也公开了废气门挡板。

排气流控制元件通常通过与控制元件相连的心轴被调节。延伸穿过通道的心轴以可旋转的方式安装在通道内且固定连接至与位于涡轮壳体外部且邻近壳体的调节元件，该通道透过涡轮壳体的壁。调节元件通常是能够绕心轴轴线枢转并且例如被气动致动器致动的臂或杠杆。

通过该致动装置，心轴的从涡轮壳体的壁穿过的引入部分的密封会是有问题的，因为在排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径中的排气承受着高压。如果如已知的该致动装置中的一些的情况，该引入部分没有被完全密封，则取决于引擎的运行状态，这会导致或多或少大部分的并且有时甚至非常大部分的流进涡轮壳体中的排气从涡轮壳体漏泄，这不仅对于排放是不利的，而且还导致涡轮增压器的性能的损失。

因此，在上述类型的已知致动装置中，心轴的从涡轮壳体的壁穿过的引入部分通过类活塞环的密封件被封闭，该密封构成相对复杂且因此相对昂贵的措施。

在US7,644,583B2（图5和图6）中公开了用于心轴的从涡轮壳体的壁穿过的引入部分的不同密封。在该已知结构中，心轴以可旋转的方式安装在固定在涡轮壳体中的衬套中，且位于心轴的外周和衬套的内周之间的间隙被具有锥形截面的碟形弹簧密封，该碟形弹簧具有用于穿过该碟形弹簧的心轴的通道的中央开口、在衬套的端面和相对于调节元件固定的抵接部的端面之间通过轴向预张紧被夹持、并且以其径向外周缘缘抵靠衬套的端面并且其径向内周缘缘抵靠相对于调节元件固定的抵接部的端面的情况下被弹性地布置。该碟形弹簧的基本原理导致碟形弹簧在其外周处以及在其中央开口的边缘处具有刚性边缘，这导致这样的风险：当待被密封的区域在涡轮增压器的运行期间暴露至热排气时，这些刚性轮缘并不是设置成抵靠邻近的密封表面以便总体上有效地密封，即并不是抵靠衬套的端面和相对于调节元件固定的支柱的端面。

DE102009030520A1（图2和图3）公开了在衬套和调节元件之间的区域中的另外的轴向密封件，心轴安装在衬套内。在第一实施例中（图2），设有片状金属环，该片状金属环具有近似杯状结构，并且该杯状构造带有心轴从中穿过的中央开口和圆筒形外周区域，如在在调节元件上形成且面向衬套的挡圈的环形圆筒外周区域那样，该圆筒形外周区域与心轴轴线共轴。杯形片状金属环的弹性基部设有半弯边部，半弯边部以与心轴轴线同心的方式延伸，并且在半弯边部和片状金属环的中央开口之间，片状金属环的基部形成圆环状密封区，该圆环形密封区如衬套的端面上的圆环形抵接表面那样被设置在垂直于心轴轴线的平面内并且设置成以面对面接触的方式和在心轴轴线的方向上弹性地抵靠衬套的抵接表面。片状金属环的外周区域与调节元件挡圈的外周区域形成密封点且被焊接至或以一些其它方式固定连接至该挡圈。因为第二密封点，即片状金属环的围绕片状金属环的中央开口且径向地设置在半弯边部内的圆环形密封区和针对在衬套端面上的密封区设置的圆环环状抵接表面从心轴周缘分离某一距离，由此片状金属环的外周区域必须连接至调节元件的挡圈，从而在该连接处可靠地提供有永久密封，以当涡轮增压器运行时阻止热排气的通过，在实际情况中，这意味着该连接需要在其内闭合的圆环形焊缝，该焊缝总体上是永久气密的，这使得片状金属环的安装相对复杂且增加了装置的制造成本。

在DE102009030520A1中公开的两个实施例中的第二实施例（图3）与上文中的实施例的不同之处只在于密封件由两个杯形片状金属环而组成，其中面向调节元件的一个片状金属环插入到面向衬套的另外一个片状金属环中且包括半弯边部，该半弯边部与面对衬套的片状金属环的半弯边部相比相对于心轴轴线在相反方向上突出，使得两个片状金属环的两个内周区域之间包括间隙，该间隙在朝向心轴圆周的方向上开放并且相对于心轴轴线在径向方向上向外逐渐变小。在面向调节元件的片状金属环的半弯边部和中央开口之间的圆环形密封区以面对面接触且在心轴轴线方向上弹性的方式设置成抵靠调节元件挡圈的抵接表面。抵接表面设置在垂直于心轴轴线的平面内、以圆环的形状包围心轴且从心轴圆周隔开一定距离。为了使该已知结构能够履行其密封功能，有必要使至少插入彼此中的两个片状金属环的两个外周区域在整个周围以气密的方式彼此连接，使得来自心轴外周和衬套内周之间的环形间隙的热排气不会导致气体从装置处泄露。因此，该第二实施例具有与上文中的第一实施例可相比较的缺陷，并且为了完整的目的，应该提及的是：两个杯状片状金属环的基部设置成在其半弯边部外侧径向地直接抵靠彼此。

发明内容

本发明的目的在于为起始提及类型的致动装置创造一种密封装置，该密封装置用于在使排气流控制元件移动的心轴或保持心轴的涡轮壳体与用以致动心轴并且与心轴相连的调节元件之间的区域，该密封装置关于其制造和组装比在DE102009030520A1中公开的和在上文中所述的密封装置更简单且更成本有效。

从DE102009030520A1结合其图2所公开的构造出发，即从用于布置在内燃机的排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径内的排气流控制元件的致动装置出发，致动装置包括：心轴，所述心轴连接至控制元件，且延伸穿过从涡轮壳体的壁穿过的通道，心轴以能够旋转的方式安装在通道内，且被固定连接至位于涡轮壳体外部且邻近涡轮壳体的调节元件；密封件，心轴穿过所述密封件，并且所述密封件布置在第一抵接表面和第二抵接表面之间，第一抵接表面相对于调节元件固定，第二抵接表面位于涡轮壳体外部、相对于涡轮壳体固定且面对调节元件，并且两个抵接表面每个均形成接触表面，心轴轴线穿过接触表面并且接触表面作用为密封点，密封件的包围心轴轴线的密封区以密封的方式与这些接触表面相互作用，且密封件仅具有单个片状金属环，该单个片状金属环包围心轴轴线且由在心轴轴线的方向上是弹性的，片状金属环具有至少一个偏置部，该至少一个偏置部包围心轴轴线，且形成半弯边部，使得在偏置部的任一侧相对于心轴轴线在径向方向上设置的片状金属环的环形区域在心轴轴线的方向上彼此偏置，为完成该设定目的，建议密封装置被构造成使得第一抵接表面面向涡轮壳体，并且心轴以气密的方式连接至调节元件，两个接触表面在心轴轴线的方向上面向彼此，但是两个接触表面相对于心轴轴线在径向方向上彼此偏置，密封件的通过环形片状金属环区域形成的密封区在心轴轴线的方向上设置成弹性地抵靠抵接表面/接触表面，并且两个抵接表面/接触表面与密封件以及至少心轴一起形成且限定空间，该空间除了至少在心轴和涡轮壳体的壁之间的间隙以外被以气密的方式密封。为能够使通过环状密封环区域形成的密封件的密封区被设置成总是以弹性且密封的方式可靠地抵靠抵接表面，片状金属环由在密封件的工作温度（通常，至少大约500°C和大约小于650°C）下具有弹簧钢类弹簧特性（因此，大约对应典型片状弹簧钢的弹簧特性，但在本文相关的高工作温度下不再具有任何弹簧特性）的金属制成。优选这样的实施例，其中片状金属环由镍基合金制成的金属片形成，该金属片经受过热处理并且由此硬化以获得所需的弹簧特性。还可以考虑将例如钴基合金作为替代物，但是钴基合金比镍基合金显著地更加昂贵。利用相应的至少一个半弯边部或偏置部的设计（也可以设有两个半弯边部，该两个半弯边部一起形成一个完整弯边部），片状金属环优选地在每一情况中、在从片状金属环的偏置部或弯边部到相邻的环状区域的过渡区处形成在片状金属环和两个接触表面/抵接表面之间（相对于密封线的表面）具有高压的密封线，即具有所谓的弯边部支脚。特别有利的是，密封件或片状金属的两个密封区设置成仅通过这些密封线以密封方式设置抵靠接触表面/抵接表面。

取决于根据本发明的密封装置的详细设计，调节元件或设置在该调节元件上的部分也能有助于形成和限制上述待被密封的空间。

本发明带来这样的优点：设计了通过仅单个片状金属环形成的密封件，并且该密封件能够能够以非常简单的方式制造和组装，并且片状金属环设置成在心轴轴线的方向上通过轴向预紧以可靠密封的方式沿整个周向抵靠两个接触表面/抵接表面，从而能够舍弃具有已知结构的气密焊连接并且避免上述碟形弹簧带来的问题。

具体地优选这样的实施例，其中片状金属环仅具有单个偏置部并且因此仅具有一个半弯边部，则片状金属环由于弯边部的相对低的弹簧硬度而在心轴轴线的方向上具有相对大的弹簧行程。如果上文中所述的片状金属环被设计成使得片状金属环在安装状态下形成具有高的比表面压力的密封线，则与仅具有表面接触相比，获得了更加可靠的永久密封。

在根据本发明的致动装置的特别有利的实施例中，心轴以可旋转的方式安装在穿过涡轮壳体的壁的衬套内并且固定在衬套中。优选这样的实施例，其中衬套以气密的方式接界涡轮壳体的壁。在具有衬套的实施例中，相对于涡轮壳体固定的抵接表面/接触表面能够设置在衬套上，更具体地，优选地设置在衬套的面向调节元件的端面上。然而，相对于涡轮壳体固定的抵接表面/接触表面也能够形成在涡轮壳体本身上，在后者的情况中，衬套的外周和涡轮壳体之间的间隙不必是气密的。

当相对于调节元件固定的抵接表面形成在调节元件本身上时，获得尤其简单的构造。

原则上，抵接表面能够是具有（相对于心轴轴线的）圆锥或阶梯设计，因此片状金属环的密封区必须具有相应的形状，但这是更简单的，因此，优选的是在沿着心轴轴线（且包围心轴轴线）的部分内的抵接表面为扁平或平滑结构且优选地垂直于心轴轴线延伸。

能够以如下方式构造片状金属环的半弯边部而获得片状金属环关于其轴向弹簧行程和其轴向弹簧刚度方面的特别良好的特性：使得偏置部的在心轴轴线方向上测量的高度与偏置部的在相对于心轴轴线的径向方向上测量的宽度的比率处于1:2和1:7之间，优选地在1:4和1:6之间，并且具体地大约1:5。

考虑到根据本发明的致动装置的密封件在运行期间受到的影响（高温和热排气），建议至少在片状金属环的密封区的区域中向片状金属环提供涂层，该涂层降低滑动摩擦和/或摩擦磨损。具体地，该涂层至少大致由氮化硼或烧结青铜组成。

在具有安装有心轴的衬套的致动装置中，在衬套的端面可能存在非常少的空间能够用于密封目的，因此优选地是用不在衬套上的而是在涡轮壳体上的密封件来提供密封。如果设置在涡轮壳体上并且与调节元件的密封件干涉的密封表面的轴向间距和/或结构的轴向公差较大，那么利用仅单个片状金属盘实现的密封会是有问题的，因为通常主要在相对于心轴轴线的径向方向上的有限空间使得片状金属环的半弯边部必需非常陡或使得偏置部在轴向方向上必需相对地大，这可能产生不希望地大的片状金属环的弹簧刚度。

因此，对于该情况，建议修改本发明的基本原理，使得密封件具有两个片状金属环，该两个片状金属环包围心轴且根据本发明来构造，该两个片状金属环在心轴轴线的方向上彼此邻近，但是在该两个片状金属环之间布置有环状间隔元件，片状金属环以密封方式与环状间隔元件相互作用。通过使用具有不同厚度的间隔元件，也可以在不需要不同片状金属环的情况下利用密封件将不同的轴向间距桥接。

从DE102009030520A1的图3中公开的结构出发，即从用于布置在内燃机的排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径内的排气流控制元件的致动装置出发，致动装置包括：心轴，所述心轴连接至控制元件，且延伸穿过从涡轮壳体的壁穿过的通道，心轴以能够旋转的方式安装在通道内，且被固定连接至位于涡轮壳体外部且邻近涡轮壳体的调节元件；密封件，心轴穿过所述密封件，并且所述密封件布置在第一抵接表面和第二抵接表面之间，第一抵接表面相对于调节元件固定，第二抵接表面位于涡轮壳体外部、相对于涡轮壳体固定且面对调节元件，并且两个抵接表面每个均形成接触表面，心轴轴线穿过接触表面并且接触表面作用为密封点，密封件的包围心轴轴线的密封区以密封的方式与这些接触表面相互作用，且密封件具有包围心轴轴线的两个片状金属环，该两个片状金属环中的每一个具有一个偏置部，该一个偏置部包围心轴轴线且形成半弯边部使得在偏置部的任一侧相对于心轴轴线在径向方向上设置的片状金属环的环形区域在心轴轴线的方向上彼此偏置，则该设定目的能够根据本发明通过如下方式实现：第一抵接表面面向涡轮壳体，第二抵接表面形成在涡轮壳体上，并且心轴以气密的方式连接至调节元件，两个抵接表面/接触表面在心轴轴线的方向上面向彼此，密封件在两个片状金属环之间包括环形间隔元件，片状金属环通过在片状金属环的偏置部的一侧上相对于心轴轴线在径向上设置的它们的环形区域中的第一环形区域与环形间隔元件以密封方式相互作用，片状金属环的另外的第二环形区域设置成弹性地抵靠抵接表面/接触表面，并且两个抵接表面/接触表面与密封件以及至少心轴一起形成且限定空间，该空间除了至少在心轴和涡轮壳体的壁之间的间隙以外被以气密的方式密封。

在其它方面，上文中关于根据本发明的具有仅单个片状金属环的致动装置的所述内容适用于该修改例。

为了最简单的可能的单次组装，片状金属环和间隔元件通常连接在一起。该连接可以通过点焊完成，因为片状金属环由于他们的偏置也以密封方式与间隔元件相互作用，因此不需要气密的圆环形焊缝。然而，两个片状金属环和间隔元件能够以不同的方式机械地连结在一起，具体地通过将一个片状金属环的边缘区域制成凸缘，使得该凸缘区域接合在间隔元件和另一片状金属环上方并且因此该三个部分被保持在一起。

根据本发明的致动装置的修改的优选实施例的特征在于：与涡轮壳体相互作用的密封件的密封区和相对于调节元件固定的抵接表面位于片状金属环的如下区域中：所述区域由于偏转部而在心轴方向上相对于彼此具有增大的距离。在本发明的优选实施例中，与涡轮壳体相互作用的两个片状金属环的密封区以及相对于调节元件固定的抵接表面接界在片状金属环的中央开口上，但是，横截面图中，密封件也能够在径向方向上向外开放使得相关的两个密封区接界在片状金属环的外周上。

在根据本发明的致动装置的优选实施例中，片状金属环或片状金属环的至少一个在其心轴穿过的开口的边缘处包括对中元件，该对中元件朝向心轴轴线突出以使密封件相对于心轴轴线对中。因为关于片状金属环或多个片状金属环相对于心轴或衬套的对中的一些公差是可接受的，对中元件不必要设置成抵靠心轴周缘或衬套周边但能够以在对中元件和心轴或衬套之间具有一些径向游隙的情况下接收心轴或衬套。然而，优选这样的实施例，其中对中元件由突起形成，所述突起在心轴轴线的方向上是柔性的并且设置成弹性抵靠心轴周缘或衬套周缘。对中元件可以是小的圆化凸头形式，该圆化凸头在片状金属环或多个片状金属环被冲压时已经产生。另外，在具有两个片状金属环的根据本发明的致动装置的实施例中，这些片状金属环中的仅一个片状金属环包括对中元件是足够的。

附图说明

在根据本发明的致动装置的具体有利实施例的以下描述和附图中给出更多本发明的特征、优点和细节。在图中：

图1A以等轴测图示出了具有废气门或调节挡板的涡轮壳体的剖开部分，该废气门或调节挡板包括致动装置，其中示出了致动装置的心轴和心轴调节元件；

图1B示出了通过图1A中所示的全体的区域的剖面，其中示出了心轴的安装、心轴轴线位于剖切平面中并且心轴的穿过涡轮壳体的引入部分的密封未根据本发明进行构造；

图2A示出了根据本发明的致动装置的第一实施例的与图1B近似对应的图；

图2B以更大的比例示出了图2A中的由B表示的细节；

图3A示出了根据本发明的致动装置的第二实施例的与图2A对应的图；

图3B示出了该第二实施例的与图2B对应的图；

图4A示出了根据本发明的致动装置的第三实施方式的与图2A对应的图；

图4B示出了该第三实施例的与图2B对应的图；

图4C示出了通过第三实施例中使用的密封件的一半的剖面，其中剖切平面包含密封件的直径和轴线；

图4D示出了从密封件轴线的方向上观看的在第三实施例中使用的密封件的视图；

图5A示出了具有对中元件的根据本发明的片状金属环的轴向图；以及

图5B示出了该片状金属环的侧视图。

具体实施方式

图1A示出了涡轮壳体10的一部分，用于驱动排气涡轮增压器涡轮（未示出）的排气流通过排气入口12进入涡轮壳体10中。排气入口12与涡轮壳体10中形成的排气流入路径14相连。排气流入路径14通往涡轮，且在本示例中构造成废气门挡板的排气流控制元件16布置在排气流入路径14中。在图1A中仅部分示出的该板状的控制元件16能够在排气流入路径14中相对于涡轮壳体10以下述方式移动，以完全将在涡轮壳体10的壁中形成的排气出口（图1A中未示出）相对于控制元件16的左方完全封闭-为此目的，涡轮壳体10围绕前述排气出口形成有以阀构件的方式起作用的用于控制元件16的座部-或以在更大或更小程度上或者完全地打开排气出口。利用排气流控制元件16，排气流的旁路通道（未示出）因此能够被关闭或者被部分地或完全地打开，以引导进入涡轮壳体10的排气流完全地、部分地或完全不通过排气涡轮增压器涡轮。

总体上标示为18的心轴用于致动排气流控制元件16，心轴18通过轴状构造部分（图1A中未示出）穿过涡轮壳体10的壁，并且通过弯曲部分（图1A中示出）承载着固定附接至心轴18的控制元件16。通过使心轴18相对于涡轮壳体10旋转，控制元件16因此能够沿着圆弧形路径移动，即在控制元件16关闭排气出口的关闭位置和控制元件16打开排气出口的打开位置之间移动。

最后，图1A还示出了具有杆状或臂状构造的心轴调节元件20，心轴调节元件20固定至心轴18的在涡轮壳体10外部的轴状部分，因此，心轴调节元件20能够通过致动器（未示出）绕轴状心轴部分的轴线枢转，由此心轴18在涡轮壳体10中旋转。

图1B示出了心轴18的穿过涡轮壳体10的引入部分的一种构造，该构造是未根据本发明的构造。如图所示，心轴18的轴状部分18a以可旋转的方式安装在衬套22内，且O形环或活塞环24用以密封在心轴部分18a的外周与衬套24的内周之间的环形间隙。为能够使轴状心轴部分18a不能在衬套22中在轴向方向上移动，心轴18在其外周处具有止推环18b（优选地在根据本发明的致动装置中也设有该止推环18b），根据图1B，止推环18b设置成抵靠衬套22的右端面，且固定至心轴18的调节元件20设置成抵靠衬套22的另一端面。

现在将参照图2A至图4D在下文中描述根据本发明的致动装置的三个优选实施例，并且尽可能地，在这些图中使用与图1A和图1B中相同的附图标记。

图2A和图2B在这些附图中已经示出的范围内示出了涡轮壳体10的部分侧视图和部分剖视图。在剖视图中示出的涡轮壳体的部分标示为10′。衬套22以过盈配合布置在以剖视图形式示出的涡轮壳体部分10′中。为取得这种效果，衬套能够被压入到涡轮壳体中，或过盈配合能够通过将衬套22插入到被加热的涡轮壳体中从而在温度均衡后获得冷缩配合而实现。根据本发明，在该实施例中，该构造在任何情况中在衬套22的外周和涡轮壳体10之间的交界面处应该是气密的。

根据本发明，心轴18的穿过涡轮壳体10的引入部分在涡轮壳体10的外部在引入部分的端部处通过密封件30被密封，如同在本发明的所有其它实施例中一样，密封件30组成在轴方向上起作用且被按压的密封件，并且在根据图2A和2B的实施例中，密封件30是由镍基合金制成的单个片状金属环，该片状金属环能耐受运行期间在密封点处普遍的相对高的温度（小于650°C，但至少大约500°C），即根据本发明，该片状金属环既不改变其弹簧特性也不发生蠕变。该片状金属环30近似是板状、具有心轴部分18a从中穿过的中央开口30a、与心轴部分18a的轴线18′同心地布置、具有相对于轴线18′旋转对称的构造，并且根据本发明，该片状金属环30具有通过中间环形区域30d彼此连结的内环形区域30b和外环形区域30c。

根据本发明，内环形区域30b和外环形区域30c具有扁平构造、设置在垂直于心轴轴线18′的平面内并且在轴向上彼此偏置，然而中环区域30d在截面中沿着轴线18′以相对于两个其它的环形区域倾斜的方式延伸，使得片状金属环30形成为半弯边部，该半弯边部从轴线18′的方向看具有圆环形状并且使得片状金属环30形成在轴线18′的方向上具有弹性的组件。

根据本发明，该结构使得片状金属环30在安装状态下被弹性地预紧，并且其弯边部支脚即从半弯边部至环形区域30b和30c的过渡区域被设置成一方面以气密密封的方式根据附图抵靠衬套22的左端面并且在另一方面抵靠调节元件20。

心轴部分18a不仅以固定的方式也以气密的方式连接至调节元件20。在所示的实施例中，心轴部分18a接合在调节元件20中的开口20a中并且以气密方式焊接至该开口或者以气密方式被压入调节元件20中的开口中。因此，根据本发明，通过心轴部分18a、调节元件20、衬套22以及片状金属环30限定和限界的空间32，除了在心轴部分18a的外周和衬套22的内周之间的环形间隙以外，被以气密的方式密封。

根据本发明，片状金属环30在其两个主表面处并且至少在其弯边部支脚处设有涂层，通过该涂层降低了滑动摩擦和/或摩擦磨损，且该涂层优选地是氮化硼涂层或烧结青铜涂层。

在下文中将仅在根据图3A和3B的第二优选实施例与根据图2A和2B的实施例不同的范围内描述该第二优选实施例，因此，在图3A和3B中尽可能地使用与在图2A和2B中相同的附图标记。

在根据图3A和3B的第二优选实施例中，在衬套22和涡轮壳体10之间的接触表面处的结构不一定要是气密的，因为一方面根据附图，密封件或片状金属环30被设置成以密封的方式抵靠壳体部分10′的左端面并且另一方面被设置成抵靠调节元件20。与根据图2A和2B的实施例的另一个差别是：在根据图3A和3B的第二优选实施例中，片状金属环30能够预装配在涡轮壳体10上。为此目的，片状金属环30与凹槽40中的周缘区域接合，该凹槽40由壳体区域10′与其余的涡轮壳体10一起形成。然而，除了上述的区别外，两个实施例在其构造和功能上是相同的。

现在将参照图4A至4D说明根据本发明的致动装置的第三优选实施例。这些与根据图3A和3B的实施例不同的地方仅在于密封件的布置和设计。因此，在图4A至4D中尽可能地使用与在其它图中相同的附图标记，并且在下文中将仅在第三实施例与根据第二实施例的差异的范围内描述第三优选实施例。

将首先参照图4C和4D说明根据本发明的密封件的结构和设计，该密封件被整体上标示为50。

密封件50由支撑环52以及两个片状金属环54和56组成，支撑环52用作间隔元件，两个片状金属环54和56由镍基合金制成且分别布置在支撑环的任意一侧上。同样由耐高温金属组成的支撑环52具有矩形横截面，并且不考虑在图中所示的实施例中密封件50具有关于中央平面58的镜面对称构造的情况，该两个片状金属环54和56中的每一个至少大致地以与第一或第二实施例的片状金属环30相同的方式被设计，其中中央平面58垂直于轴线18′延伸，轴线18′在密封件的安装状态下是轴状心轴部分18a的轴线。然而，密封件不必要具有关于中央平面的镜面对称构造；相反，如果为了密封件可用空间的原因，两个片状金属环能够在设计上不同，这是有利的或甚至是必须的。

片状金属环54和56每个均能够通过环形焊缝连接至支撑环52，该环状焊缝本身是闭合的并且因此是气密的。然而，将会在下文中明确的，在两个片状金属环和支撑环之间的连接不必要是气密的，并且因此该连接足够以不同的方式例如以机械方式将片状金属环和支撑环彼此连接，或取代环形焊缝以附接在图4D中已经标示为60的短的焊接部或点状焊接部。

密封件50被设计和安装使得：密封件50的片状金属环54和56的其中一个设置成在轴向方向上以弹性和预拉伸的方式并且还以密封的方式抵靠调节元件20，并且另外一个片状金属环设置成在轴向方向上以弹性和预拉伸的方式并且还以密封的方式抵靠涡轮壳体的端面，更具体地根据图4B，利用它们的径向内弯边部支脚抵靠涡轮壳体的端面。通过片状金属环的径向外弯边部支脚，片状金属环54和56设置成在轴向方向上以弹性和预拉伸的方式并且还以密封的方式抵靠支撑环52。

如根据图4A和4B将会清楚的，在第三实施例中，密封件50被保持在由涡轮壳体10形成的凹槽70内，并且密封件50的周缘区域接合在该凹槽中，使得在该第三实施例中，密封件也能够被预装配在涡轮壳体上。

从图4B也将清楚的是：在该实施例中，在衬套22的外周和涡轮壳体或壳体部分10′之间的环形间隙不必要是气密的，因为根据图4B，密封件50设置成以气密密封的方式抵靠壳体部分10′的左端面。

原理上，关于具有由两个弯边的片状金属环和在该两个片状金属环之间布置的间隔元件或支撑环制成的密封件的实施例，应注意以下内容：尽管图4A和4B示出了径向地向内开放的密封件50，但根据本发明，该密封件也可被构造使得该密封件径向地向外开放。由此，两个片状金属环和间隔元件或支撑环在密封件的内周区域中彼此连接，使得两个片状金属环在密封件的外周区域中彼此隔开最大距离。在该实施例中，径向外弯边部支脚然后设置成在轴向上弹性地且预张紧地且以密封的方式抵靠相对于调节元件固定的第一抵接表面和相对于涡轮壳体固定且面向调节元件的第二抵接表面。最重要的，在该实施例中，建议两个片状金属环的至少一个在其内周处设置朝心轴轴线突出的对中元件，通过该对中元件，密封件相对于心轴轴线对中，将在下文中参照图5A和图5B说明该对中元件。

所有三个实施例均具有这样的优势：在密封件在轴向方向上承受预张力的安装状态下，形成在轴向方向上起作用的弹簧元件的片状金属环防止被固定连接至调节元件20的心轴18的轴向游隙。

最后，应该注意的是：片状金属环30或片状金属环54和56首先由不具有弹簧钢特性的金属片材冲孔制成，然后通过冲压形成片状金属环的最终形状，之后通过热处理使片状金属具有弹簧钢性以及理想的硬度。

在图5A和5B中示出了根据图2A和2B的第一实施例的片状金属环30的修改实施例。该片状金属环已经被标示为30″。该片状金属环30″仅由于对中元件70而不同于第一实施例的片状金属环30，在所示的片状金属环30″的优选构造中，对中元件70在朝心轴轴线18′的方向上突出的片状金属凸头的形式，该对中元件70在片状金属环的冲孔期间在片状金属环的内周处被制成。原理上，对中元件70能够在其间以小的径向游隙接收心轴部分18a的外周（类似于根据图2A和2B的第一实施例）或衬套22的外周（类似于根据图3A和3B的第二实施例），因为对于片状金属环关于心轴轴线18′的对中，一些公差通常是可接受的。但是，在图5A和5B中所示的实施例构造为使得：在片状金属环30″的装配后，片状金属环30″的对中元件70设置成在关于心轴轴线18′的径向上弹性地抵靠心轴部分18a的外周或衬套22的外周，因此，对中元件70在心轴轴线18′的方向上从由片状金属环30″限定的平面稍微弯出，如在图5B中可以看到的那样。

Claims (51)

1.致动装置，该致动装置用于排气流控制元件，该排气流控制元件布置在内燃机的排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径中，所述致动装置包括：心轴，所述心轴连接至所述控制元件，且延伸穿过通道，该通道穿过涡轮壳体的壁，所述心轴以可旋转的方式被安装在所述通道中，且被固定地连接至位于所述涡轮壳体的外部且邻近所述壳体的调节元件；密封件，所述心轴穿过所述密封件，并且所述密封件布置在第一抵接表面和第二抵接表面之间，所述第一抵接表面相对于所述调节元件固定，所述第二抵接表面位于所述涡轮壳体的外部、相对于所述涡轮壳体固定且面对所述调节元件，并且所述两个抵接表面每个均形成接触表面，心轴轴线穿过所述接触表面并且所述接触表面用做密封点，所述密封件的包围所述心轴轴线的密封区以密封的方式与这些接触表面相互作用，且所述密封件仅具有单个片状金属环，该片状金属环包围所述心轴轴线，且由在所述密封件的工作温度下具有弹簧钢类的弹簧特性的金属制成，所述片状金属环具有至少一个偏置部，所述至少一个偏置部包围所述心轴轴线，且形成半弯边部使得在所述偏置部的任一侧相对于所述心轴轴线在径向方向上设置的所述片状金属环的环形区域在所述心轴轴线的方向上彼此偏置，其特征在于，所述第一抵接表面面向所述涡轮壳体，并且所述心轴以气密的方式连接至所述调节元件，所述两个接触表面在所述心轴轴线的方向上彼此面对，但是所述两个接触表面相对于所述心轴轴线在径向方向上彼此偏置，通过环形片状金属环区域形成的所述密封件的密封区在所述心轴轴线的方向上设置成弹性地抵靠所述接触表面，并且所述两个接触表面与所述密封件以及至少所述心轴一起形成和限定空间，所述空间除了至少在所述心轴和所述涡轮壳体的壁之间的间隙以外被以气密的方式密封。

2.根据权利要求1所述的致动装置，其特征在于：所述空间还由所述调节元件限定。

3.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：在每一种情况下，所述片状金属环在从所述偏置部到所述环形区域中的过渡区域处形成在所述片状金属环和所述两个接触表面之间具有高压力的密封线。

4.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述心轴以可旋转的方式被安装在衬套中，所述衬套穿过所述涡轮壳体的壁。

5.根据权利要求4所述的致动装置，其特征在于：所述衬套以气密的方式和所述涡轮壳体的所述壁接界。

6.根据权利要求4所述的致动装置，其特征在于：所述第二抵接表面形成在所述衬套上。

7.根据权利要求4所述的致动装置，其特征在于：所述第二抵接表面形成在所述衬套的面向所述调节元件的端面上。

8.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述第二抵接表面形成在所述涡轮壳体上。

9.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述第一抵接表面形成在所述调节元件上。

10.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述接触表面在沿着所述心轴轴线的剖面中具有扁平和平滑的构造。

11.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述接触表面和所述密封区垂直于所述心轴轴线延伸。

12.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述接触表面和所述密封区以及所述片状金属环的所述偏置部关于所述心轴轴线同心地形成和布置。

13.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述偏置部的在所述心轴轴线的方向上测量的高度与所述偏置部的在关于所述心轴轴线的径向方向上测量的宽度的比率在1:2和1:7之间。

14.根据权利要求13所述的致动装置，其特征在于：所述比率在1:4和1:6之间。

15.根据权利要求13所述的致动装置，其特征在于：所述比率为大约1:5。

16.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环至少在其密封区的区域中设有涂层，所述涂层降低滑动摩擦和/或摩擦磨损。

17.根据权利要求16所述的致动装置，其特征在于：所述涂层至少大致由氮化硼或烧结青铜构成。

18.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环由对于所述密封件的工作温度耐久的材料构成。

19.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环由镍基合金形成。

20.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述排气流控制元件是废气门挡板。

21.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述排气流控制元件是多级排气涡轮增压器系统的调节挡板。

22.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述排气流控制元件是用于具有可变涡轮几何形状的排气涡轮增压器涡轮的流动引导元件。

23.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环在所述心轴穿过的开口的边缘处包括对中元件，所述对中元件朝向所述心轴轴线突出。

24.根据权利要求23所述的致动装置，其特征在于：所述对中元件由突起形成，所述突起在所述心轴轴线的方向上是柔性的，且弹性地抵靠所述心轴的周缘或所述衬套的周缘。

25.致动装置，该致动装置用于排气流控制元件，该排气流控制元件布置在内燃机的排气涡轮增压器涡轮的排气流入路径中，所述致动装置包括：心轴，所述心轴连接至所述控制元件，且延伸穿过通道，该通道穿过涡轮壳体的壁，所述心轴以可旋转的方式被安装在所述通道中，且被固定地连接至位于所述涡轮壳体的外部且邻近所述壳体的调节元件；密封件，所述心轴穿过所述密封件，并且所述密封件布置在第一抵接表面和第二抵接表面之间，所述第一抵接表面相对于所述调节元件固定，所述第二抵接表面位于所述涡轮壳体的外部、相对于所述涡轮壳体固定且面对所述调节元件，并且所述两个抵接表面每个均形成接触表面，心轴轴线穿过所述接触表面并且所述接触表面用做密封点，所述密封件的包围所述心轴轴线的密封区以密封的方式与这些接触表面相互作用，且所述密封件具有两个片状金属环，所述两个片状金属环包围所述心轴轴线，且由在所述密封件的工作温度下具有弹簧钢类的弹簧特性的金属制成，并且所述两个片状金属环中的每一个具有一个偏置部，所述偏置部包围所述心轴轴线，且形成半弯边部使得在所述偏置部的任一侧相对于所述心轴轴线在径向方向上设置的所述片状金属环的环形区域在所述心轴轴线的方向上彼此偏置，其特征在于，所述第一抵接表面面向所述涡轮壳体，所述第二抵接表面形成在所述涡轮壳体上，并且所述心轴以气密的方式连接至所述调节元件，并且，所述两个接触表面在所述心轴轴线的方向上彼此面对，并且，所述密封件在所述两个片状金属环之间包括环形间隔元件，所述片状金属环通过在所述片状金属环的所述偏置部的一侧上相对于所述心轴轴线在径向方向上设置的所述片状金属环的环形区域中的第一环形区域与所述环形间隔元件以密封方式相互作用，并且，所述片状金属环的另外的第二环形区域设置成弹性地抵靠所述接触表面，并且，所述两个接触表面与所述密封件以及至少所述心轴一起形成和限定空间，所述空间除了至少在所述心轴和所述涡轮壳体的壁之间的间隙以外被以气密的方式密封。

26.根据权利要求25所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环的所述第一环形区域设置成弹性地抵靠所述间隔元件。

27.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述两个片状金属环的偏置部在所述心轴轴线的方向上离开所述间隔元件延伸。

28.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环的所述第一环形区域和所述间隔元件被相互连接。

29.根据权利要求28所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环的所述第一环形区域和所述间隔元件被相互焊接。

30.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述空间还由所述调节元件限定。

31.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：每一个片状金属环在从所述偏置部到所述第二环形区域中的过渡区域处形成在所述片状金属环和相邻的接触表面之间具有高压力的密封线。

32.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：每一个片状金属环在从所述偏置部到所述第一环形区域中的过渡区域处形成在所述片状金属环和所述间隔元件之间具有高压力的密封线。

33.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述心轴以可旋转的方式安装在衬套中，所述衬套穿过所述涡轮壳体的壁。

34.根据权利要求33所述的致动装置，其特征在于：所述衬套以气密的方式与所述涡轮壳体的壁接界。

35.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述第一抵接表面形成在所述调节元件上。

36.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述接触表面在沿着所述心轴轴线的剖面中具有扁平和平滑的构造。

37.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述接触表面和所述密封区垂直于所述心轴轴线延伸。

38.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述接触表面和所述密封区以及所述片状金属环的所述偏置部关于所述心轴轴线同心地形成和布置。

39.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述偏置部的在所述心轴轴线的方向上测量的高度与所述偏置部的在关于所述心轴轴线的径向方向上测量的宽度的比率在1:2和1:7之间。

40.根据权利要求39所述的致动装置，其特征在于：所述比率在1:4和1:6之间。

41.根据权利要求39所述的致动装置，其特征在于：所述比率为大约1:5。

42.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环中的至少一个片状金属环至少在其密封区的区域中设有涂层，所述涂层降低滑动摩擦和/或摩擦磨损。

43.根据权利要求42所述的致动装置，其特征在于：所述涂层至少大致由氮化硼或烧结青铜构成。

44.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环由对于所述密封件的工作温度耐久的材料构成。

45.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环由镍基合金形成。

46.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述片状金属环中的至少一个片状金属环在所述心轴穿过的开口的边缘处包括对中元件，所述对中元件朝向所述心轴轴线突出。

47.根据权利要求46所述的致动装置，其特征在于：所述对中元件由突起形成，所述突起在所述心轴轴线的方向上是柔性的，且设置成弹性地抵靠所述心轴的周缘或所述衬套的周缘。

48.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述密封件的密封区位于所述片状金属环的由于所述偏置部而彼此之间在所述心轴轴线的方向上的距离增大的那些区域中。

49.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述排气流控制元件是废气门挡板。

50.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述排气流控制元件是多级排气涡轮增压器系统的调节挡板。

51.根据权利要求25或26所述的致动装置，其特征在于：所述排气流控制元件是用于具有可变涡轮几何形状的排气涡轮增压器涡轮的流动引导元件。