CN103620190A - 用于控制内燃机的排气流动的阀门装置 - Google Patents

用于控制内燃机的排气流动的阀门装置 Download PDF

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Abstract

已知一种阀门装置，具有：轴(8)，绕轴线(16)可旋转地安装在构成可通过流体的通道(2)的壳体(2)中；挡板(6)，连接到轴(8)且经由挡板可控制通道(4)流通截面积，挡板(6)包括两个带有第一周界的挠曲刚性支承板(18,20)和布置在支承板(18,20)之间且在各侧带有更大周界的弹性挡板本体(22)。但是这些阀门装置要求大驱动力以确保高密封度。根据本发明，挡板本体(22)外周界和支承板(18,20)外周界之间的距离在轴线(16)区域中最大且在相对于轴线(16)成90°角处最小。因此在接近轴的区域中存在更大弹性。由于短的杠杆臂，在该区域中因此要求更低的转矩用于将挡板压入关闭位置。

Description

用于控制内燃机的排气流动的阀门装置
技术领域
本发明涉及用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，所述阀门装置包括：轴，所述轴绕轴线可旋转地安装在壳体中，该壳体构成流动可从中通过的通道；和挡板，其连接到所述轴，并且经由挡板能够控制通道的流通截面积，所述挡板包括两个挠曲的刚性支承板和弹性挡板本体，所述支承板带有第一周界，所述弹性挡板本体布置在支承板之间并且在各侧上带有更大周界。
背景技术
上述类型的阀门装置能够例如用作排气返回挡板或者排气挡板。具体地，已知将这样的挡板另外用作空气导管中的节流挡板。当将这样的阀门装置用作排气返回挡板时，在一方面要求在挡板的关闭状态下实现最紧固可能的通道的闭合，而在另一方面要求对于容积流量的良好可控性。另外，在热的排气管中获得足够耐热性已经受到关注。
已经存在这样的多部件挡板的各种设计，这些设计旨在改进关闭状态下的密封严密度。
在EP 1 455 124 A1中，例如，公开了一种用于气体或者液体导管的翻板阀，其被偏心地支撑并且由设置在流出侧上的挠曲的刚性元件和设置在流入侧上的弹性弹簧片组成。在壳体中，形成邻接边缘，该邻接边缘在关闭状态下被弹簧片邻接。在这一布置中，弹簧片的一半具有与所述挠曲的刚性元件同样的大小，其中这一半在背离挠曲的刚性元件的方向上被偏压，以便弹簧片在放置在所述邻接边缘上时以张力被压靠于抵接部。弹簧片的另一半大于挠曲的刚性元件，以便这一侧还能够邻接在通道中在相反方向上形成的抵接部。通过挠曲的刚性元件的邻接，限制了弹簧片的可能扭曲。
另外，从EP 1 489 285 A2已知一种翻板阀，其能够用作节流挡板并且由两个支承板和设置在支承板之间的弹性体板制成，所述弹性体板在全部侧上延伸超过支承板的周界，并且在挡板的关闭状态下通过它的外周界邻接通道的内壁。但是，这一挡板并不适合于用在排气区域，因为弹性体不具有需要的耐热性。
在所有已知的设计师中，缺陷在于要求比较高的驱动力以确保阀门装置在关闭状态下的足够密封严密度。
由此，提出了能够以最小可能的驱动力实现最少泄漏的阀门装置。同时，该阀门装置应该能够以不昂贵的方式生产并且具有良好的控制特性。
发明内容
上述目的通过包括在独立权利要求中限定的特征的阀门装置实现。通过这样的事实，即在弹性挡板本体的外周界和支承板的外周界之间的距离在轴线的区域中是最大的并且在相对于所述轴线成90°角的位置处是最小的，使得在其中因为小的杠杆臂而必需施加最大转矩以将挡板本体压靠于壳体壁的与轴接近的区域中，弹性是最大的。结果，通过要施加的压靠力达到紧固闭合，同时将要求施动者的相对小的驱动力。
优选地，在弹性挡板本体的外周界和支承板的外周界之间距离随着相对于轴线和通道中心线的交点的角度增大而减小，从而随着相对轴线的距离增大，实现弹性的连续减小。由此，能够在整个周界上施加连续的压靠力。
根据优选实施方式，通道和挡板本体的横截面为圆形，并且支承板是大致椭圆的或者成形为沿着一个方向扩展的圆形。这些形状能够以容易的方式产生和安装。
另外，如果挡板本体用弹簧钢制成，则是有利的。弹簧钢具有高的耐热性，由此允许其用在排气通道中。
根据特别优选的实施方式，在所述壳体中形成突出部，在挡板的关闭状态下，挡板本体的外缘支撑在突出部上。由此，即使在各个部件的生产和装配工艺中的公差敏感性降低的情况下，也实现了可靠的密封。
优选地，通道的位于相对于挡板的下游的区段和通道的上游区段被相对于彼此径向偏移地布置在轴线的水平上，由此同样对于通道内的突出部的使用实现了相同的流通截面积，使得在打开状态下，在阀门的上游和下游将不会有流动特性的变化。
优选地，轴线将挡板本体划分为第一挡板半体和第二挡板半体，其中第一挡板半体被支撑在突出部的面向流动方向的表面上，而第二挡板半体被支撑在突出部的面向与流动方向相反的方向上的表面上。由此，虽然使用能够以低成本生产的向心状支撑的挡板，也能够在表面上实现圆周支撑用于密封目的。
根据本发明的特别优选实施方式，突出部的所述两个表面的轴向距离小于挡板本体的厚度，以便在挡板本体在通道中的竖立位置中，附加的压靠力借助于挡板本体被施加到表面上，从而导致关闭状态下的增强的密封。主要与接近于所述轴的区域中的更高弹性有关地，以此方式可以实现高程度的无泄漏密封，同时仅需要施加低的驱动力。另外，防止挡板在通道中卡嗒卡嗒地响。
另外，在挡板的关闭状态下，挡板本体相对于径向相邻的通道的内壁具有微小的距离。这使得可以以不同温度引起的膨胀所需的容差来生产组件，由此将确保廉价的生产和装配。另外，依据所述距离，能够在使用小的开度角(opening angles)的情况下实现变化的流动特性。
为使得施加到突出部的表面上的压靠力能够经由挡板本体的边缘真正完全地施加是可能的，支承板完全地设置在突出部的内周界内。由此，施加的压靠力不受限。
由此，产生了这样的阀门装置，通过该阀门装置，在仅需要施加小的转矩的情况下，沿着挡板的整个周界实现了挡板的紧固邻接。挡板能够以廉价的方式生产和安装，因为不必遵守窄的容差。这一阀门装置将既不会楔牢，也不会堵塞。
附图说明
在图中示出了的根据本发明的阀门装置的实施方式，并且将在下面描述。
图1示出了本发明的阀门装置的平面图。
图2示出了根据图1的本发明的阀门装置的侧向截面图。
具体实施方式
根据本发明的阀门装置包括壳体2，在壳体2中形成用于例如排气的流过的通道4。在通道4内，布置有用于控制流通截面积的挡板6，所述挡板由致动器（未示出）控制。为此，致动器连接到轴8，轴8支撑在壳体2中的支撑部位14。
在通道4的两侧，轴8通过在通道4的相对侧上形成在壳体2的壁12中的轴通道10延伸到所述支撑部位14中，通道4由挡板6能够绕其旋转的轴线16分成两个半体。
设置在通道4的内部的挡板6包括两个挠曲的刚性支承板18、20和设置在支承板18、20之间的由弹簧钢形成的弹性挡板本体22。两个支承板18、20和挡板本体22布置在彼此的正上方，并且设置在轴8中的狭槽24中，并且它们通过螺钉26紧固。
在挡板6的关闭状态，挡板本体22的外缘28支撑在形成于壳体2中的突出部30上。挡板6被轴线16划分为第一半体32和第二半体34，所述第一半体32通过其边缘支撑在突出部30的与通道4的下游区段38面对的第一表面36上，而所述第二半体34通过其边缘支撑在突出部30的与通道4的上游区段42面对的第二表面40上。由此，另外使得相对于上游区段42的下游区段38在轴线16的水平处具有径向偏移，以便获得两个通道区段38、42的相同的流通截面积。在通道4的径向相邻的内壁12和挡板本体22的边缘28之间，保持微小距离，因为通过挡板本体22在突出部30上的邻接已经确保了可靠且无泄漏的密封。另一方面，两个支承板18、20仅足够大以使得在关闭状态下，它们的整个表面设置在通道4的下游区段38的而且上游区段42的流通截面积内，从而在径向方向上，支承板18、20在突出部30的表面36、40之前终止。
在所示的实施方式中，突出部30的所述表面36、40的距离小于挡板本体22的厚度，并且从这两个表面36、40到轴线16的轴向距离是相同的，从而在挡板6设置为与轴线16正交的情况下，挡板本体22借助于弹簧力通过其边缘28被压靠于表面36、40，由此进一步增强了关闭状态下的密封严密度。
在本实施方式中，通道4，正如挡板本体22，具有圆形横截面。但是如从图1明显的，支承板18、20大致成形为沿一个方向扩展的圆形，其中椭圆形的最大延长部分形成为与轴线16正交，而最小延长部分存在于轴线16的水平。由此，在弹性挡板本体22的外周界和支承板18、20的外周界之间的距离在轴线16的区域中是最大的，并且在相对于轴线16成90°角处是最小的。另外，随着从轴线16到支承板18、20的端部的距离增大，挡板本体22的未覆盖表面相对于挡板本体22的总表面的份额变得更小。换句话说，根据本发明，随着相对于轴线16和通道中心线的交点的角度逐渐增大，在弹性挡板本体22的外周界和支承板18、20的外周界之间的距离减小，据此挡板6的弹性随着角度增大而降低。
根据以上全部构造，使得挡板6在轴线16的区域中比在远离轴线16的区域中具有更高的弹性。由此，由于在接近中心线的区域中的短的杠杆臂，挡板本体22能够在邻接突出部30的表面36、40时依靠相对小的扭矩而变形，由此在仅要求低的驱动力的情况下实现高的密封紧固。在这一情况中，阀体形成为在整个周界上邻接在表面36、40上，由此使得阀门装置的泄漏最小化。同时，该夹持效应将阻止因发生压力脉动引起的挡板6在通道4中的卡嗒卡嗒地响。通过有针对性地选取挡板本体22的距相邻的通道4的内壁12的距离，还使得可以适应在小迎角范围内的流动特性。与已知设计相比，公差敏感性明显更低，从而能够以低成本生产阀门装置。
应理解，本申请的保护范围不局限于所述的示例性实施方式。关于确切的设计，在所述保护范围内的各种构造上的修改均是可能的，例如涉及到支承板的表面或者具体形状的相互距离。还能够预期以相应方式设计用在非圆形通道中的这种挡板。

Claims (10)

1.一种用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，所述阀门装置包括
轴(8)，所述轴(8)绕轴线(16)可旋转地安装在壳体(2)中，壳体(2)构成流动可从中通过的通道(4)，
挡板(6)，所述挡板(6)连接到所述轴(8)，并且经由所述挡板能够控制所述通道(4)的流通截面积，
所述挡板(6)包括两个挠曲的刚性支承板(18,20)和弹性挡板本体(22)，所述支承板(18,20)带有第一周界，所述弹性挡板本体(22)布置在所述支承板(18,20)之间并且在各侧上带有更大周界，
其特征在于
在所述弹性挡板本体(22)的外周界和所述支承板(18,20)的外周界之间的距离在所述轴线(16)的区域中是最大的并且在相对于所述轴线(16)成90°角的位置处是最小的。
2.根据权利要求1所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
在所述弹性挡板本体(22)的外周界和所述支承板(18,20)的外周界之间的距离随着相对于所述轴线(16)和通道中心线的交点的角度逐渐增大而减小。
3.根据权利要求1或2所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
所述通道(4)和所述挡板本体(22)的横截面是圆形的，而且所述支承板(18,20)是椭圆的或者成形为沿一个方向扩展的圆。
4.根据前述权利要求中任何一个所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
所述挡板本体(22)由耐热弹簧钢制成。
5.根据前述权利要求中任何一个所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
在所述壳体(2)中形成突出部(30)，所述挡板本体(22)的外缘(28)在所述挡板(6)的关闭状态中支撑在所述突出部(30)上。
6.根据权利要求5所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
所述通道(2)的位于相对于所述挡板(6)的下游处的区段(42)以及所述通道(2)的上游区段(38)相对于彼此径向偏移地布置在所述轴线(16)的水平上。
7.根据权利要求6所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
所述轴线(16)将所述挡板本体(22)划分为第一挡板半体(32)和第二挡板半体(34)，其中所述第一挡板半体(32)被支撑在所述突出部(30)的面向流动方向的表面(36)上，而所述第二挡板半体(34)被支撑在所述突出部(30)的面向与所述流动方向相反的方向的表面(40)上。
8.根据权利要求6所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
所述突出部(30)的所述两个表面（36,40）的轴向距离略小于所述挡板本体(22)的厚度。
9.根据前述权利要求中任何一个所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
在所述挡板(6)的关闭状态下，所述挡板本体(22)到径向地邻近的所述通道(2)的壁(12)具有一段距离。
10.根据前述权利要求中任何一个所述的用于控制内燃机的排气流动的阀门装置，
其特征在于
所述支承板(18,20)完全地布置在所述突出部(30)的内周界中。
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