CN104246182A - 一种用于机动车中的阀轴的阀轴承系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车中的阀轴(12)的阀轴承系统，所述阀轴承系统具有径向轴承(26)，所述阀轴承(12)可转动活动地布置在所述径向轴承中，在所述阀轴承布置了阀体(10)；管道壳体(16)，所述管道壳体的流通横截面可通过带有所述阀体(10)的阀轴(12)调节；轴承壳(18)，所述轴承壳沿径向包围所述径向轴承(26)；轴承壳盖(68)，所述轴承壳盖沿轴向封闭所述轴承壳(18)并具有开口(69)；阀轴端(32)从所述轴承壳(18)穿过所述开口伸出；和罩壳(36)，所述罩壳至少区段性地包围所述轴承壳(18)。然而在这种阀轴承系统中的喷淋水可以通过阀轴(12)与径向轴承(26)之间的缝隙沁入。为了避免这种情况，根据本发明规定，在所述轴承壳(18)被所述罩壳(36)包围的区段(37)上在外周侧上设置由环绕槽(70)，其中，从所述轴承壳(18)伸出的阀轴端(32)布置在对置的阀轴端的测地学上相同的高度上，或布置在对置的阀轴端的上方。

Description

一种用于机动车中的阀轴的阀轴承系统
本发明涉及一种用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，所述阀轴承系统具有径向轴承、管道壳体、轴承壳、轴承壳盖和罩壳，布置有阀体的阀轴可转动地布置在所述径向轴承上，所述管道壳体的流通横截面可通过带有阀体的阀轴的旋转被调节，所述轴承壳在径向上包围径向轴承，所述轴承壳盖在轴向上封闭轴承壳并且具有开口，阀轴端通过所述开口从轴承壳伸出，所述罩壳至少区段性地沿径向包围轴承壳。
已知多种在机动车中的阀轴承系统。尤其对于在热负载区域中的阀门来说符合期望的是，在被执行器作用的侧面上实现良好的放热，从而保护尤其电子调节器不过热。有鉴于此，首先在排气阀中使用了阀轴承系统，所述阀轴承系统的轴承向外不是完全布置在封闭的壳体中，而是设计为向外部分打开的。这导致了通过阀轴承传递的热量能通过外部环境至少部分地被排出。
此外，阀轴承系统必须适合于抵消在阀轴或轴承部件内的热膨胀，从而确保阀轴的灵活性。对此还必要的是，最大程度上避免在轴承区域内的阀轴上的沉积物，因而已知多种措施，用于在阀轴轴承上形成尽可能良好的内部和外部密闭性。
这样由文献DE195 26 144A1和文献DE100 06 795A1公开了一种节流阀，所述节流阀的阀轴在其朝向调节器的侧面上通过布置在轴承壳内的径向轴承被支承。为了进行密封，在轴承壳内还额外布置了轴向轴承座圈，所述轴向轴承座圈对应成型地抵靠在阀轴的锥形区段上。通过压力弹簧沿朝向轴向壁的方向预紧阀轴并进而预紧轴区段，使得所述轴向轴承座圈压向封闭轴承壳的轴向壁。弹簧被罩壳包围，所述罩壳一直伸出超过轴承壳的边缘。
此外，由文献DE37 07 904A1已知一种用于排气管道的止回阀阀，所述止回阀阀的轴支承在由陶瓷制成的套筒中，所述套筒具有球顶形的外部轮廓，通过所述外部轮廓被弹簧加载地压在对应成型的轴承壳件中。容纳套筒的轴承壳件借助盖子被最大程度地、然而不完全地封闭。
这种已知的阀轴承系统通过罩壳降低了在运行过程中施加在轴承上的喷淋水的量。然而不能完全避免浸入，因为由于热负载形成了材料的不同膨胀，在轴承壳与罩壳之间必须设有缝隙，从而通过缝隙避免构件的磨损或弯折。然而由此可能会导致喷淋水通过所述缝隙浸入到轴承区域中，沿轴分散，并且还在该处基于热负载而蒸发，从而在轴与轴承之间能够留下可能会造成故障的沉积物。而且，浸入到该区域中的水还可能由于相对较小的缝隙而难以再从该轴承区域中排出，从而遗留在内部。
由此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其中，一方面使尽可能少的喷淋水量施加在轴承系统上，并且另一方面将浸入的水从轴承区域中重新排出，用以避免在轴承区域中的沉积物。
所述技术问题是通过具有独立权利要求的技术特征的、用于机动车中的阀轴的阀轴承系统解决的。
由于在轴承壳的被罩壳包围的区段的外周侧上设计有环绕槽，其中，所述槽从轴承壳突出的阀轴端以与对置的阀轴端测地学上相同的高度布置，或布置在所述对置的阀轴端的上方，从而能够使通过在罩壳与轴承壳之间的缝隙进入轴承区域中的喷淋水被聚集在所述槽中，并通过重力沿槽重新向缝隙回流。这样最大程度地避免了在轴与轴承之间的缝隙中的浸入，这提高了阀轴承系统的使用寿命。
优选地，槽的横截面被设计为不对称的，其中，与连接在第一横截面壁上的、离阀体较远的第二横截面壁相比，离阀体较近布置的第一横截面壁相对于轴承壳的周向壁形成了较小的角。从而可以使喷淋水以较小的偏移并由此以较小的阻力流入槽中，与此同时，沿朝向阀轴端的方向溢流出槽的阻力被提高了。相应地改善了喷淋水的导出。
由此尤其确保了第一横截面壁与周向壁之间的角度小于45°，并且第二横截面壁与周向壁之间的角度大于45°。
在另一有利的设计方式中，在轴承壳中布置了滑动片，所述滑动片包围阀轴并且在轴向上抵靠在阀轴的圆锥形或锥形的区段上，其中，径向轴承在轴向上布置在滑动片与轴承壳盖之间。通过这种布置明显降低了废气沿阀轴向径向轴承的区域的侵入，因为滑动片发挥了在阀轴上的密封件的作用。
此外，在阀轴端上还固定有杆支架，所述杆支架与操作机构相连，从而使调整装置能相对于阀轴保持间隔地布置，这降低了调整装置的热力学负载。
在此尤其要注意的是，杆支架流体密封地固定在阀轴端上，从而避免喷淋水能沿轴穿过杆支架上的开口浸入到轴承的内部。
优选地，罩壳从杆支架开始沿朝向轴承壳的方向延伸，从而不需要额外的密封件，以便避免水沿着轴浸入到罩壳与杆支架之间。
当轴承壳盖形状配合或材料接合地固定在轴承壳上时，得到了对轴承单元的简单装配和固定。
优选地，轴承壳在径向上区段性地被弹簧支座罩壳包围，所述弹簧支座罩壳具有沿径向延伸的环形扩展部，复位弹簧沿轴向抵靠在所述环形扩展部上。由此，一方面可以通过避免将弹簧直接放置在热的管道壳体上而杜绝对弹簧的热力学过载，另一方面可以减小缝隙(喷淋水能穿过所述缝隙而进入轴承壳中)，从而降低主要流向轴承壳的喷淋水的量。
通过弹簧支座罩壳具有至少三个支座结节(Auflagenoppen)，弹簧支座罩壳通过所述支座结节沿轴向抵靠在管道壳体上，从而进一步降低了对复位弹簧的热力学负载，因为通过这种方式降低了接触面积，这明显妨碍了热传导。
在本发明所进行的有利的设计方式中，弹簧支座罩壳具有至少三个支承结节，弹簧支座罩壳利用所述支承结节沿径向抵靠在轴承壳上。通过这种措施还降低了壳体与弹簧支座罩壳以及与复位弹簧之间的热传导，并由此降低了弹簧的热力学负载。
优选地，复位弹簧具有第一弹簧臂(Federschenkel)和设计在复位弹簧的对置端上的第二弹簧臂，所述第一弹簧臂抵靠在管道壳体的止挡上，所述第二弹簧臂抵靠在杆支架的止挡上。这样，在执行器故障时以及在调整规定位置的运行过程中确保活门向紧急位置的复位。
优选地，在管道壳体的与第一轴承壳径向对置的侧面上构成了第二轴承壳，用于支承阀轴的第二径向轴承布置在所述第二轴承壳内。这样形成了双侧的支承，所述双侧支承在密封性良好的情况下在封闭状态下确保了阀的持久的灵活性地转动。
具有这种结构的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统具有较长的使用寿命，因为明显降低了喷淋水向阀轴与轴承之间的缝隙内的浸入。相应减少了水蒸汽在该区域中的沉积物。通过罩壳之间的缝隙所进入的喷淋水被重新导出。
根据附图，在以下描述了作为实施例的、带有根据本发明的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统的废气阀。在附图中：
图1以剖视图方式示出带有根据本发明的阀轴承系统的废气阀的侧视图；
图2以剖视图方式示出根据图1的废气阀的阀轴承系统的局部截图。
在图1中所示的装置由阀体10构成，所述阀体能转动地布置在废气管道14中的阀轴12上，所述废气管道在径向上被管道壳体16限制。
阀轴12在废气管道14的对置侧上穿过管道壳体16向轴承壳18、20延伸，所述轴承壳被焊入管道壳体16的对应开口22、24中。对阀轴12的支承在第一轴承壳18中通过第一径向轴承26实现，并在第二轴承壳20中是通过第二径向轴承28实现。第二轴承壳20通过盖元件30完全从外侧封闭，从而避免水自外向该侧面的浸入。
为了对排气阀进行操作，阀轴12将其阀轴端32从第一轴承壳18中伸出。在该阀轴端32上固定杆支架34，在所述杆支架的对置端上连接有未示出的操作机构，所述操作机构使杆支架34和进而带有阀体10的轴12在操作时绕旋转轴活动。大体呈罐状的杆支架34在阀轴端32上的固定例如是通过铆接或焊接完成的。在此应该注意的是，杆支架34上的中央开口(阀轴端32穿过所述中央开口伸出)相对于阀轴端32密闭地设计，以至于液体不能沿阀轴12通过在杆支架34与阀轴端32之间的缝隙浸入轴承区域中。
罐状的杆支架34在径向上被罩壳36包围，所述罩壳沿朝向管道壳体16的方向延伸，并且沿径向包围轴承壳18的轴向区段37。所述罩壳36同时被用作用于复位弹簧38的导引件，所述复位弹簧包围罩壳36，并将其第一弹簧臂40抵靠在管道壳体16的止挡42上，并将其第二弹簧臂44抵靠在杆支架34的未在截面图中示出的止挡上，从而在阀轴12旋转时使复位弹簧38预紧，并且通过储存在复位弹簧38中的能量进行阀轴12向其初始位置的复位，而不必通过操作机构施加转矩。
复位弹簧38在轴向上利用其第一线圈50抵靠在罩壳36的环形扩展部48上，与此同时，复位弹簧利用其最后一线圈52抵靠在弹簧支座罩壳56的沿径向延伸的环形扩展部54上，所述弹簧支座罩壳沿朝向罩壳36的方向延伸，并导引复位弹簧38的这一区域。在罩壳36与弹簧支座罩壳56之间保留有缝隙58，以便在热膨胀时或在复位弹簧38被挤压时避免两个罩壳36、56的接触，因为这可能会对排气阀的功能性产生不利影响。
弹簧支座罩壳56通过复位弹簧38向管道壳体16挤压，其中为了避免从管道壳体16向弹簧支座罩壳56以及从该处向复位弹簧38的热传导，弹簧支座罩壳56不是平面地而是仅通过若干个支座结节60贴靠在管道壳体16上。通过在弹簧支座罩壳56内部设计支承结节62，弹簧支座罩壳56利用所述支承结节抵靠在轴承壳18上，由此避免了对轴承壳18的过大接触面。这样固定了弹簧支座罩壳56的位置，而无需提供相对于复位弹簧38的过大的热传导面。
复位弹簧38在沿轴向稍微预紧的状态下位于两个罩壳36、56的两个环形扩展部48、54之间，从而使阀轴12通过杆支架34在朝向第一轴承壳18的方向上预紧。阀轴12具有锥形区段64，所述锥形区段在轴承壳18中的较小横截面朝向径向轴承26的方向。滑动片66抵靠在该区段64上，所述滑动片与此相适配地成型，并且相应地通过复位弹簧38预紧地抵靠在阀轴12的区段64上。区段64以及相应的滑动片也可以被设计为球形的。
滑动片66的对置侧抵靠在径向轴承26上，所述径向轴承又通过滑动片66以及区段64和复位弹簧38压向轴承壳盖68，所述轴承壳盖封闭轴承壳18，并在轴承壳18上形状配合地固定在轴承壳18的轴向端上。在轴承壳盖68上设计有开口69，阀轴12穿过所述开口向外伸出。因为阀轴12相对于轴承壳盖68必须是可旋转的，所以在此设有缝隙，穿过缝隙58浸入到轴承壳的区域中的水可以通过所述缝隙沿阀轴12朝径向轴承26的方向流动。
为了避免这种情况，根据本发明，轴承壳18布置在与第二轴承壳20测地学上相同的高度上，或布置在第二轴承壳20上方，在所述轴承壳18的外周侧上设有环绕的槽70，也就是说在区段37中所述环绕的槽被罩壳36径向包围。所述槽70具有两个对置的横截面壁72、74，其中离管道壳体16较近地布置的第一横截面壁72相对于轴承壳18的周向壁76以约为30°角布置，与此同时，离杆支架34较近地布置的第二横截面壁74相对于轴承壳18的周向壁76以约为60°角布置。相应地得到了槽70的不对称的横截面形状。
现在，当对排气阀施加喷淋水时，通过罩壳36和弹簧支座罩壳56避免大部分喷淋水浸入轴承区域中。然而其余的喷淋水通过罩壳36、56之间的缝隙进入轴承壳中，并在沿轴承壳流动。所浸入的水的绝大部分肯定始终沿轴承壳18的周向壁76的路径流动，从而流向阀轴12。然而喷淋水在该路径上流入槽70，并且由于周向壁76相对于槽70的第一横截面壁72的角度较小而在没有较大阻力的条件下朝槽底的方向移动，并聚集在该处。由于相对于第二横截面壁76的角度较大而且由此带来的较高流动阻力，通过槽70避免了在轴12的轴向上沿周向壁76的继续流动。由此，相应于最低的流动阻力和最高的压降，水沿槽70向下流动，并且从槽70的测地学最低的位置上开始滴到罩壳36的内周侧上，并通过缝隙58重新离开轴承区域，而不会抵达阀轴12与轴承壳盖68之间的缝隙处。
这样最大程度地避免了喷淋水沿阀轴12浸入径向轴承26或滑动片66的区域中，并在该处由于热量进行蒸发，并这样使喷淋水中的污染物沉降在阀轴12上，并对阀轴的转动性产生不利影响并导致轴承受损。相应地明显提高了这种阀轴承系统的稳定性和使用寿命。
应该明确的是，保护范围不受所述实施例的限制。尤其可以将本发明应用在带有球形轴承、陶瓷轴承、滚针轴承或滑动轴承、轴向轴承或径向轴承及其多种组合的轴承系统中。在不脱离权利要求的保护范围的情况下当然可以考虑应用在与废气阀不同的情况下。

Claims (14)

1.一种用于机动车中的阀轴(12)的阀轴承系统，所述阀轴承系统具有
径向轴承(26)，所述阀轴(12)能转动地布置在所述径向轴承中，在所述阀轴上布置阀体(10)，
管道壳体(16)，所述管道壳体的流通横截面能通过带有所述阀体(10)的阀轴(12)调节，
轴承壳(18)，所述轴承壳沿径向包围所述径向轴承(26)，
轴承壳盖(68)，所述轴承壳盖沿轴向封闭所述轴承壳(18)并具有开口(69)，阀轴端(32)从所述轴承壳(18)穿过所述开口伸出，和
罩壳(36)，所述罩壳至少区段性地包围所述轴承壳(18)，
其特征在于，在所述轴承壳(18)被所述罩壳(36)包围的区段(37)上在外周侧上设置环绕的槽(70)，其中，从所述轴承壳(18)伸出的阀轴端(32)布置在对置的阀轴端的测地学上相同的高度上，或布置在对置的阀轴端的上方。
2.根据权利要求1所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述槽(70)的横截面被设计为不对称的，其中，与所述槽(70)的连接在第一横截面壁上的、离所述阀体(10)较远地布置的第二横截面壁(74)相比，离所述槽(70)较近地布置的第一横截面壁(72)相对于所述轴承壳(18)的周向壁(76)形成更小的角。
3.根据权利要求2所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，在所述第一横截面壁(72)与所述周向壁(76)之间的角小于45°。
4.根据权利要求2或3所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，在所述第二横截面(74)与所述周向壁(76)之间的角大于45°。
5.根据上述权利要求中任一项所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，在所述轴承壳(18)中布置了滑动片(66)，所述滑动片包围所述阀轴(12)并沿轴向抵靠在所述阀轴(12)的锥形或圆锥形或球缺形的区段(64)上，其中，所述径向轴承(26)沿轴向布置在所述滑动片(66)与所述轴承壳盖(68)之间。
6.根据上述权利要求中任一项所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，在所述阀轴端(32)上固定杆支架(34)，所述杆支架与操作机构相连。
7.根据权利要求6所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述杆支架(34)流体密封地固定在所述阀轴端(32)上。
8.根据权利要求6或7所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述罩壳(36)从所述杆支架(34)开始朝所述轴承壳(18)的方向延伸。
9.根据上述权利要求中任一项所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述轴承壳盖(68)形状配合地或材料接合地固定在所述轴承壳(18)上。
10.根据上述权利要求中任一项所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述轴承壳(18)在径向上被弹簧支座罩壳(56)区段性地包围，所述弹簧支座罩壳具有沿径向延伸的环形扩展部(54)，复位弹簧(38)沿轴向抵靠在所述环形扩展部上。
11.根据权利要求10所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述弹簧支座罩壳(56)具有至少三个支座结节(60)，所述弹簧支座罩壳(56)利用所述支座结节沿轴向抵靠在所述管道壳体(16)上。
12.根据权利要求10或11所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述弹簧支座罩壳(56)具有至少三个支承结节(62)，所述弹簧支座罩壳(56)利用所述支承结节沿径向抵靠在所述轴承壳(18)上。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，所述复位弹簧(38)具有第一弹簧臂(40)和设计在所述复位弹簧(38)的对置端上的第二弹簧臂(44)，所述第一弹簧臂抵靠在所述管道壳体(16)的止挡(42)上，所述第二弹簧臂抵靠在所述杆支架(34)的止挡上。
14.根据上述权利要求中任一项所述的用于机动车中的阀轴的阀轴承系统，其特征在于，在所述管道壳体(16)的沿径向相对于所述第一轴承壳(18)对置的侧面上设计有第二轴承壳(20)，在所述第二轴承壳中布置有用于支承阀轴(12)的第二径向轴承(28)。
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