CN105074172A - 用于内燃机的活门装置 - Google Patents

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Abstract

已知一种用于内燃机的活门装置，其具有流动壳体(10)，流动通道(12)构造在所述流动壳体(10)内；调节轴(14)；活门体(16)，其在所述流动通道(12)内安置在所述调节轴(14)上；在所述流动壳体(10)中的壳体孔(24)，所述调节轴(14)穿过所述壳体孔(24)向外伸出；固定在所述调节轴(14)上的杠杆(28)；轴套(20)，其布置在所述壳体孔(24)内并且所述调节轴(14)支承在所述轴套(20)内；和密封垫片(46)，其具有至少部分成型为球形的表面(50)，但这种活门装置针对来自外部的喷水和其它污物却通常不能提供足够的保护。因此建议，所述至少部分成型为球形的表面(50)紧密地抵靠着杠杆(28)的后壁(52)。由此以较少的部件产生较好的密封。

Description

用于内燃机的活门装置
本发明涉及一种用于内燃机的活门装置，其具有流动壳体，流动通道构造在所述流动壳体内；调节轴；活门体，其在所述流动通道内安置在所述调节轴上；在所述流动壳体中的壳体孔，所述调节轴穿过所述壳体孔向外伸出；固定在所述调节轴上的杠杆；轴套，其布置在所述壳体孔内并且所述调节轴支承在所述轴套内；和密封垫片，其具有至少部分成型为球形的表面。
这种活门装置例如用作内燃机的废气总成中的废气挡板或废气回流阀。废气包含不允许向外排出的有害物质，从而必须确保沿向外朝促动器方向突伸的轴的可靠密封。这种密封必须在变化的热负荷中随时可靠地发挥作用。附加地，通过活门必须保证非常准确的可操作性，用于满足现代内燃机的有害物质规定。但是，由于来自外部的侵入还是常常导致支承位置的损坏。这导致由于污物侵入或盐分或湿气进入而对轴承区域的腐蚀。
已知不同类型的活门装置，借此尝试确保足够的密封。由此在WO2006/003017A1中建议一种用于机动车的废气设备的活门装置，其中在固定于流动壳体上的轴承壳体内布置有轴套以及弹簧件、密封垫片和轴承圈。轴从轴承壳体向外伸出，轴承壳体在其背离流动壳体的端部上具有环绕的、锥形的颈缩部，轴通过所述颈缩部外伸出，轴承圈通过其相应的锥形的表面通过弹簧力在设有密封垫片的中间垫片的情况下压向该锥形的收紧部。锥形表面的贴靠区域用作轴承壳体和轴承圈之间的滑动面和密封面。由于密封垫片的无间隙的安置造成沿轴从支承区域的溢流。
此外，由US5,630,571已知一种具有支承壳体的废气活门，在轴承壳体中布置有轴套以及球形的密封垫片，密封垫片抵靠着内凹地球形成型的陶瓷片。在从轴承壳体伸出的轴端部上安置有杠杆，轴弹簧贴靠在该杠杆的背面，轴弹簧的反向对置的侧面抵靠着套筒，陶瓷片又贴靠在所述套筒上。通过轴弹簧，挤压在轴上的密封垫片被压向固定的陶瓷片。但是，外侧的套筒由此承受内燃机内的喷水的负荷。
这两种已知的活门密封系统中必须制造具有极高精确度的零件，用于建立足够的密封，因为否则相应成型的表面不会发挥密封作用。来自外界的腐蚀物质向轴承区域内的侵入不能相应可靠地被阻止。此外，需要较多的零件数量，从而造成较高的装配成本。
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于内燃机的活门装置，其中，与热负荷和由此产生的热膨胀无关地建立向外部的可靠的密封，并且避免腐蚀物质从外部侵入。这种密封应尽可能廉价地制造，使得可以舍弃较小的制造公差并保证容易装配。
所述技术问题通过具有独立权利要求的技术特征的活门装置所解决。通过至少部分成型为球形的表面紧密地抵靠着杠杆的后壁，减少了构件的数量并由此简化了装配。杠杆在此首次也作为密封件的一部分使用，方法是使杠杆阻止沿轴的流动。
优选地，所述密封垫片的表面外凸地球形地成型，并且所述杠杆的后壁至少部分内凹地球形地成型或者锥形地成型，其中，所述密封垫片的表面的曲率半径小于所述杠杆的后壁的曲率半径。在备选的实施方式中，所述杠杆的后壁至少部分外凸地球形地成型，并且所述密封垫片的表面内凹地球形地成型，其中，所述密封垫片的表面的曲率半径大于所述杠杆的后壁的曲率半径。两种设计方案使得确保在杠杆和密封垫片之间的环形的线形导引，即便在出现平行度错误时，也能设置这种环形的线形导引。由此，可靠地阻止了气体和湿气通过杠杆和密封垫片之间的间隙侵入。
在此规定，在本发明中，物体的外凸的球形形状应理解为具有部分球形表面的物体，其曲率半径穿过物体延伸，并且物体的内凹的球形形状应理解为具有部分空心球体形状的物体，其曲率半径指向与物体反向对置的一侧。
在此优选地，所述密封垫片相对于所述调节轴可运动地并且径向围绕所述调节轴地布置，从而使得密封垫片可以相对于轴倾斜。这实现了可靠的密封并且同时对所出现的热膨胀不敏感。
优选地，弹簧朝着通道的方向对杠杆连同调节轴进行加载。由此，以简单的方式产生杠杆和密封垫片之间的用于生成密封力所需的压力。
在本发明另外的设计方案中，所述密封垫片通过其球形弯曲的表面挤压轴向反向对置的平坦的表面并且抵靠所述轴套。由此，在轴套和密封垫片之间也产生密封，而无需使用附加的构件。
优选地，所述轴套是碳轴套，其针对由废气引起的热负荷和腐蚀是不敏感的。
为了确保整个轴承和密封单元的压紧，所述轴套通过其与所述密封垫片反向对置的轴向端部抵靠着壳体孔的止挡。由此通过弹簧将整个单元压向该止挡并且由此压紧。
在特别有利的实施方式中，所述调节轴在径向相对轴套位于内侧的区域内成型为凸球形。由此，即便在轴套和调节轴之间出现同心度错误时，在没有内部应力的情况下也确保可靠的支承。
在本发明的另外的设计方案中，所述调节轴和壳体孔在通道和轴套之间分别具有至少一个凸肩。该凸肩作为迷宫式密封件发挥作用并且提高了沿轴的流动阻力，从而明显阻碍了废气向轴承内的侵入。
为了阻止液体或盐分沿轴从外部侵入，所述杠杆与所述调节轴材料接合地环绕地或者形状接合地且密封地连接。这种连接是密封的并且具有较高的使用寿命。
此外有利的是，在所述杠杆上布置有套筒，所述套筒朝所述流动通道的方向延伸。由此，壳体的容纳轴承的区域向外被附加地遮蔽，从而避免了例如与喷水的直接接触。
由此，提供了一种用于内燃机的活门装置，其即便在变化的热负荷下不论向外还是向内均被充分地密封，因为通过规定的结构凭借密封垫片的位置的灵活性补偿了构件和装配公差以及热膨胀、同心度和平行度错误，而不会影响密封效果。这种密封件和轴承的装配同零件的制造一样都是很简单的，从而明显减少了费用。然而，该轴承和密封件却具有非常高的使用寿命。
在以下附图中示出并进一步阐述按照本发明的活门装置的实施例。
附图示出按照本发明的活门装置的侧视剖面图。
按照本发明的活门装置由流动壳体10构成，在其内构造有例如被废气流过的流动通道12。
流动通道12在横截面中通过调节轴14被分隔为两个半部，借助螺栓18将活门体16固定在调节轴14上，其中，也可以通过材料接合进行连接。调节轴14在流动壳体10内通过两个轴套20、22被支承，其中第一轴套20布置在贯通的壳体孔24中，调节轴14穿过该壳体孔从流动壳体10向外突伸，并且第二轴套22布置在与孔24对置的一侧上的被构造在流动壳体10内的盲孔26内。相应地，在相对于流动壳体10的中轴线相对置的侧面上设置有从两侧支承的调节轴14。
在调节轴14的向外突伸的端部上借助材料接合通过环绕的焊接部30固定有用作杠杆28的圆盘，在圆盘的径向端部区域上固定有销栓32，调节轴14可以通过销栓利用未示出的连杆与尤其设计为电动机的促动器相连。通过环绕的焊接部30，没有气体或流体可以在调节轴14和杠杆28之间流动。
壳体孔24设计为阶梯形状并且具有相应三个向外扩大直径的部段34、36、38。具有最小的直径的第一部段34靠近流动通道12并且比调节轴14的直径稍大。从流动通道12向外看，在第一部段34的后面，不仅壳体孔24具有凸肩35，而且调节轴14也具有凸肩40，使得调节轴14以较大的直径进一步向外延伸。调节轴14的这个区域径向地布置在壳体孔24的第二部段36中。凸肩35、40共同构成迷宫式密封，其使得废气沿轴套20的方向的侵入变得困难。
在第二部段36和第三部段38之间构造有用作止挡42的壳体孔24的凸肩。与该止挡轴向相对地贴靠被设计为碳轴套的第一轴套20。第一轴套20通过压配合固定在壳体孔24的第三部段38中，并且环绕和支承调节轴14，该调节轴14在径向相对于轴套20处于内侧的区域44内设计为鼓形。轴套20的相对置的轴向端部沿轴向稍微突伸超出流动壳体10的该支承区域，并且抵靠在以微小的间距径向围绕调节轴14的密封垫片46上，该密封垫片的朝向轴套20的表面48设计为平坦的。
该密封垫片46的轴向相对置的表面50按照本发明在其径向外侧区域内设计为球面弯曲的。球面设计的表面50直接抵靠着杠杆28的后壁52。为了在此在杠杆28的后壁52和密封垫片46之间确保可靠的密封，后壁52同样具有弯曲，然而是内凹的球面弯曲，这在本发明中始终意味着，球形的半径的圆心位于弯曲表面的与杠杆28相对置的一侧上。后壁52的球面设计的区域的曲率半径大于密封垫片46在相对应区域内的曲率半径，这使得杠杆28的后壁52和密封垫片46之间始终存在环形的线形接触。
杠杆28在其外圆周上具有延伸至流动壳体的套筒54，该套筒至少部分径向围绕流动壳体10的支承区域。
此外，在附图中示意地示出弹簧56，其朝流动通道12的方向以弹簧力加载杠杆28。弹簧56是示意性示出的，因为弹簧56的力施加点和弹簧56的设计和布置在一定程度上是可变化的。因此可以设想，弹簧56或者是压力弹簧，或者是拉力弹簧。弹簧56也可以同时用作复位弹簧并且例如通过套筒54作用于杠杆28。
按照本发明，朝向第二轴套22或沿流动通道12的方向产生作用在调节轴14或与该调节轴14固定连接的杠杆28上的力。通过这种在本实施例中由弹簧56施加的力，使得杠杆28的后壁53通过其内凹球形表面压向密封垫片的球形表面50。同时，密封垫片46通过其相对置的轴向端部48压向轴套38的第一轴向端部并且该轴套38又抵靠固定的止挡42。因为调节轴14可以在轴套20中相对于轴线略微倾斜并进而使杠杆28也略微倾斜，并且密封垫片46相对于调节轴14可运动地并且围绕调节轴地安置，所以即便存在轻微的同心度和平行度错误，也能确保密封垫片46始终通过其贴靠面48面状地抵靠轴套20并且线形环绕地抵靠杠杆28的后壁52。由此，没有污水、盐分或其它污物可以从外部侵入轴套20的支承面，因为沿调节轴或在径向外侧都不存在间隙。此外，也没有废气可以从流动通道12向外渗出，因为沿着调节轴14通过与杠杆28的环绕的焊接部还建立有密封并且也避免了废气通过密封垫片的两个密封面48、50径向渗出。当调节轴14与杠杆28通过促动器被转动时，在轴套20和密封垫片46之间产生相对运动，但是在该滑动轴承上没有较大的磨损并且可以由于较大的平面的安置面在密封效果未改变的情况下进行滑动。
如果在运行时出现被忽视的构造和安装误差或者例如由于热负荷而产生热膨胀或者由于使用而产生磨损，则由此在两个方向上始终确保有足够的密封，因为密封垫片的位置和调节轴的位置被相应地匹配。此外，从外侧通过套筒侵入污物变得困难，该套筒避免与污水直接接触。活门装置和其密封件由于较低的磨损而具有较长的使用寿命，并且由于较少的部件数量而简化了组装。
应明确的是，保护范围不局限于所述的活门装置，而是可设想的不同的变型和结构变化。尤其能够以不同的方式施加压力。轴和杠杆之间的连接也可以不同方式地实现。此外，杠杆和密封垫片的两个球形表面也可以相应地沿相反的方向弯曲。

Claims (12)

1.一种用于内燃机的活门装置，其具有
流动壳体(10)，流动通道(12)构造在所述流动壳体(10)内，
调节轴(14)，
活门体(16)，其在所述流动通道(12)内安置在所述调节轴(14)上，
在所述流动壳体(10)中的壳体孔(24)，所述调节轴(14)穿过所述壳体孔(24)向外伸出，
固定在所述调节轴(14)上的杠杆(28)，
轴套(20)，其布置在所述壳体孔(24)内并且所述调节轴(14)支承在所述轴套(20)内，和
密封垫片(46)，其具有至少部分成型为球形的表面(50)，
其特征在于，所述至少部分成型为球形的表面(50)紧密地抵靠着杠杆(28)的后壁(52)。
2.如权利要求1所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述密封垫片(46)的表面(50)外凸地球形地成型，并且所述杠杆(28)的后壁(52)至少部分内凹地球形地成型或者锥形地成型，其中，所述密封垫片(46)的表面(50)的曲率半径小于所述杠杆(28)的后壁(52)的曲率半径。
3.如权利要求1所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述杠杆(28)的后壁(52)至少部分外凸地球形地成型，并且所述密封垫片(46)的表面(50)内凹地球形地成型，其中，所述密封垫片(46)的表面(50)的曲率半径大于所述杠杆(28)的后壁(52)的曲率半径。
4.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述密封垫片(46)相对于所述调节轴(14)可运动地并且径向围绕所述调节轴(14)地布置。
5.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，弹簧(56)朝着所述流动通道(12)的方向对杠杆(28)连同调节轴(14)进行加载。
6.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述密封垫片(46)通过其球形弯曲的表面(50)挤压轴向反向对置的平坦的表面(48)并且面状地抵靠所述轴套(20)。
7.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述轴套(20)是碳轴套。
8.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述轴套(20)通过其与所述密封垫片(46)反向对置的轴向端部抵靠壳体孔(24)的止挡(42)。
9.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述调节轴(14)在径向相对轴套(20)位于内侧的区域(44)内成型为鼓形。
10.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述调节轴(14)和壳体孔(24)在流动通道(12)和轴套(20)之间分别具有至少一个凸肩。
11.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，所述杠杆(28)与所述调节轴(14)材料接合地环绕地或者形状接合地且密封地连接。
12.如前述权利要求之一所述的用于内燃机的活门装置，其特征在于，在所述杠杆(28)上布置有套筒(54)，所述套筒(54)朝所述流动通道(12)的方向延伸。
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