CN105683531A - 用于内燃机的翻板装置 - Google Patents

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Abstract

已知用于内燃机的翻板装置，其具有在其中形成流动通道(12)的流通壳体(10)、致动轴(14)、在流动通道(12)中布置在致动轴(14)上的翻板体(16)、致动轴(14)通过其向外部突出的在流通壳体(10)中的孔(26)、布置在孔(26)中并且致动轴(14)安装在其中的第一轴承衬套(20)、和径向地围绕致动轴(14)并且具有环形金属膜(50)的密封装置。为了获得更好的密封，即使发生热膨胀，根据本发明，金属膜(50)的径向外部部分(48)被轴向地夹在封闭衬套(38)和肩部(68)之间，形成在流通壳体(10)的孔(26)上的接触面(66)，并且径向内部部分(52)倚靠滑环(56)的径向内部区域(54)，滑环(56)与金属膜(50)的配合面(61)布置为比接触面(66)更靠近流动通道(12)。

Description

用于内燃机的翻板装置
本发明涉及用于内燃机的翻板(flap)装置，其具有在其中形成流动通道的流通壳体(flowhousing)、致动轴、在流动通道中布置在致动轴上的翻板体、致动轴通过其向外部突出的在流通壳体中的孔、布置在孔中并且在其中安装所述致动轴的第一轴承衬套、以及径向地围绕致动轴并且具有环形金属膜的密封装置。
这种翻板装置例如用作在内燃机的废气系统中的废气积累翻板或者废气再循环翻板。废气包含必须不向外泄露的污染物，所以必须确保沿着向外朝着致动器突出的轴的可靠密封。该密封必须随时在变化的热负荷下完美地运行。而且，利用翻板必须获得非常精确的可控性，以便满足用于现代内燃机的排放规定。
已知尝试满足这些目标的不同的翻板装置。在DE202008005992U1中，公开了一种翻板阀，其在两侧上被支承并且旨在供排气系统的热区域中的使用，布置在轴的倾斜肩部上的密封件被弹簧力压靠在壳体的相对的密封面上。同时密封点用于轴向地固定翻板轴。由于翻板被定于通道的中心，以及由于发生热膨胀，因此当翻板闭合时这可能导致翻板在通道中卡住。
而且，从JP07259586中已知一种排气翻板，其中用螺钉固定的薄金属环布置在轴承衬套的后面，该环的外周缘倚靠在周围壳体的侧向定界壁上。当热膨胀发生时，金属环沿着周围侧壁移位。由于小的接触面或者在壳体中随时间形成的划痕，不能长期保证足够的密封。而且，金属环的转动导致磨损增加。
因此，由于未能在热条件改变的情况下提供足够的密封，并且未能同时在无卡住风险的情况下提供翻板的可调节性，已知设计是不利的。
因此，本发明的一个目标在于提供用于内燃机的翻板机构，无论热负荷和由其导致的热膨胀如何，该翻板机构都保证安全密封，并且保证翻板体的平滑运动。与已知设计相比，减小了磨损并且保证了长的使用寿命。
利用具有主权利要求的特征的翻板装置来实现该目标。由于金属膜的径向外部部分被轴向地夹在封闭衬套和肩部之间而形成在流通壳体的孔上的接触面，以及径向内部部分倚靠滑环的径向内部部分的事实，其中该滑环与金属膜的配合面布置为比该接触面更靠近流动通道，因此金属膜一方面在外部部分处实现密封，并且另一方面在该金属膜的径向内部部分处实现密封，其中致动轴的轴向移位不损害该密封效果。该轴的轴向位置不被关于该轴固定地定位的非柔性密封装置所限定，使得由于翻板的转动或热膨胀所引起的轻微移位不能导致翻板卡住。
优选地，密封装置包括安装在致动轴上的轴套，滑环在其与金属膜轴向相对的一侧倚靠轴套。这阻止沿着致动轴的废气流动并且限定了滑环与该轴的相对位置。
在滑环的特别有利的实施例中，滑环在径向内部部分中被球形地弯曲。由此，实现了在任意温度下金属膜在滑环上的平面接触。由于该平面接触而获得了良好的密封效果。即使当该轴在轴承公差内倾斜时，也维持了该密封效果。
在优选的实施例中，封闭衬套是壶形的，其中，封闭衬套的底部具有开口，致动轴通过该开口突出，并且侧壁的轴端倚靠在金属膜上。由此，封闭衬套一方面至少部分地封闭该孔，并且另一方面，其确保了金属膜的紧固。在这点上，通过弯曲周围壳体，封闭衬套可以被压入或被紧固在壳体中。
优选地，接触面在径向地形成在封闭衬套的侧壁内的部分中球形地成形。由此，在金属膜的与滑环相对的一侧上避免了扭结和因此仅为线性的接触。相反，即使弹簧载荷还作用于金属膜上，也获得了具有良好密封性能的平面接触。
在特别有利的实施例中，封闭衬套的侧壁具有凹处，滑环的径向向外延伸的突出部伸入到该凹处中。因此，阻止了在致动器轴的转动运动期间轴套带着滑环，因此阻止了在滑环和封闭衬套之间、以及在滑环和金属膜之间的相对运动，由此显著地减少了磨损。
优选地，第二轴承衬套布置在孔中，该衬套的轴端突出到流动通道中。有利地，压缩弹簧的力迫使翻板体靠着第二轴承衬套或者靠着与第二轴承衬套相邻的止推垫圈。该轴承衬套与翻板体一起用于轴向地固定致动轴，使得该轴向固定不再受密封装置的影响。由此，由于翻板体的外轮廓能够更准确地适应通道，因此能够减少内部泄露。为了利用将致动轴穿过翻板体的这种轴向地固定而进一步减少磨损，该翻板体倚靠在与第二轴承衬套相邻的止推垫圈上。
在本发明的另一实施例中，在流通壳体的与孔相对的一侧中形成盲洞，该盲洞具有第三轴承衬套，在该衬套中支承致动轴。因此，在流通壳体中致动轴在两侧上被支承，使得即使在高的废气气压下也不必然有对轴承衬套的损坏。
而且，如果第三轴承衬套的轴端突出到流动通道中，则这是有利的。借助于在围绕轴承衬套的翻板体上的突出部，能够极大地阻止污物进入第三轴承衬套中，由此延长其使用寿命。
因此，提供了一种用于内燃机的翻板装置，即使在变化的热负荷下，该翻板装置对外部是足够密封的，并且由于部件和组件的公差以及热膨胀被轴向上柔性的金属膜所补偿，因此该翻板装置仅显示可忽略的内部泄露。而且，避免了来自外部的污物的进入。明显减少了在翻板装置处的磨损，因此实现了长的使用寿命。
在附图中图示了本发明的翻板装置的实施例并且将在下文中对其进行描述。
图1是本发明的翻板装置的截面侧视图。
图2示出了图1中所示的本发明的翻板装置的轴密封的放大细节。
本发明的翻板装置由流通壳体10形成，在该流通壳体中提供了例如废气可以流动通过的流动通道12。
在横截面上可见，流动通道12被致动轴14分成两半，借助于螺钉18将翻板体16紧固在该致动轴14上。在流通壳体10中，致动轴14由三个轴承衬套20、22、24支承，其中，前两个轴承衬套20、22布置在致动轴14通过其从流通壳体10向外突出的通孔26中，而第三个轴承衬套24布置于在流通壳体10中与孔26相对的一侧上形成的盲洞28中，该第三轴承衬套24的轴端29延伸入流动通道12中。相应地，在关于流通壳体10的中心轴彼此相对的两侧上获得了致动轴14的两侧支承。
作为柄(lever)的圆盘30安装在致动轴14的向外突出端上，销32被紧固到圆盘的径向端部，该销适于通过杠杆联动装置将致动轴14连接到致动器(本文未图示)，该致动器可以被特别地被设计为电动机。
在圆盘30的与销32相对的一侧上，提供了复位弹簧34，该复位弹簧34具有倚靠于在复位弹簧34上形成的销32上的一端，而相对端倚靠于在致动器的壳体36上形成的止动件上(本文未图示)，该致动器的壳体36围绕流通壳体10的、从流通壳体37延伸到柄30的承载和密封段37，并且作为用于复位弹簧34的引导件和轴向支承件。根据应用，在本身已知的方式中，在组装期间预张拉导致在致动器故障的情况下致动轴14会移动到的限定的故障保护位置。
利用壶形封闭衬套38封闭延伸通过流通壳体10的承载和密封段37的孔26，该壶形封闭衬套38具有在其底部40中形成的开口42，致动轴14通过该开口突出。封闭衬套的从底部开始延伸的侧壁44径向地接触孔26的内壁，并且它们的端46轴向地倚靠在环形金属膜50的径向外部部分48上，而滑环56的球形弯曲的径向内部部分54倚靠在膜的径向内部部分52上。
在轴向相对侧上，滑环56的平面径向外部部分58固定地倚靠在轴套60上，该轴套60被压到致动轴14上并且还布置在封闭衬套38的内部。在一侧上，滑环56具有径向延伸的突出部62，其延伸入在封闭衬套38的侧壁44的轴端46中形成的凹处64中，因此阻止了滑环56转动。这意味着当致动轴14转动时，仅发生滑环56和轴套60之间的相对运动，而滑环56关于金属膜50静止，由此使磨损最小化并且维持组件的密封效果。
如上面解释的，封闭衬套38的侧壁44的轴端46从径向外部部分48中的第一轴向侧倚靠在环形金属膜50上。这样，金属膜50的径向外部部分48被封闭衬套38压靠在轴向接触面66上，该接触面在孔26中由肩部68形成，使得该密封组件布置在孔26的更大直径的部分中。
在其径向外部部分中，接触面66垂直于致动轴的轴线布置并且具有邻接该径向外部部分并且径向向内延伸的部分70，该部分被球形地成形，使得在该部分70中，肩部68通过连续转变形成。
根据本发明，由环形金属膜50、滑环56和轴套60形成的密封装置布置在孔26中，使得与固定的径向外部部分48相比，径向内部部分52朝着流动通道12弯曲。这是通过将轴套60定位在致动轴14上以使得滑环56的球形内部部分54和因此在滑环56的球形部分54和金属膜50的径向内部部分52之间的配合面61朝着流动通道12轴向地突出越过接触面66而实现。由此，在金属膜50处产生弹力。
离开流动通道12并且沿着致动轴14经过轴承衬套20、22的废气，或者穿过滑环56的开口(此处废气被轴套60自身或者被在轴套60和滑环56之间的密封面所阻止)，或者其沿着金属膜50流动(此处要么由在被张拉的金属膜50和滑环56的球形部分54之间充当密封面的配合面61阻止废气在径向内部部分52中流动地更远，要么由倚靠在肩部接触面66上的金属膜50阻止废气在径向外部部分48中流动地更远)。这里，滑环56的球形形状和接触面66的部分70的球形形状阻止金属膜50的扭结。替代地，因为金属膜50能够以平面方式倚靠在相对的部件上而不倚靠在会仅提供线性接触的边缘上，所以在滑环56和金属膜50之间以及在金属膜50和接触面66之间这两处总是形成尽可能宽的密封面。
另一方面，由于柔性金属膜50，这意味着致动轴14可轴向移动至某一角度。因此，密封组件不用于轴向固定致动轴14，并且由此不将翻板体16固定在流动通道12中。
通过第二轴承衬套22的稍微突出到流动通道12中的轴端72并且通过在封闭衬套38和圆盘30之间提供压缩弹簧74实现该轴向固定，其中，致动轴14和由此翻板体16被所述弹簧迫使朝着第二轴承衬套22的该端72。相应地，通过翻板体16和轴承衬套22的端72之间的相互作用提供了致动轴14的轴向固定。
如果在运行中发生了没有被考虑的部件和组件的公差，或者如果例如发生由于变化的热负荷所导致的热膨胀，或者如果因使用而导致磨损，则确保维持足够的密封，这是因为充当密封元件的金属膜的柔性补偿了轴向翘曲。由于由预张拉的金属膜提供的该轴向补偿，即使将翻板体定中心在使通道闭合的位置也不导致密封部件的分离。通过这种将轴的轴向固定与密封的分离，阻止了翻板在翘曲情况中卡住。通过已经布置在从外部看在第一轴承衬套的前面的密封装置，排除了来自外部的污物的进入。由于低磨损，翻板装置及其密封件具有长的使用寿命。
应显而易见的是，保护范围不限于所描述的翻板装置，而各种修改是可能的。例如，可以在静止部件和转动部件之间使用止推垫圈。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的翻板装置，其具有：
流通壳体(10)，在其中形成流动通道(12)，
致动轴(14)，
翻板体(16)，其在所述流动通道(12)中布置在所述致动轴(14)上，
所述流通壳体(10)中的孔(26)，所述致动轴(14)通过该孔向外部突出，
第一轴承衬套(20)，其布置在所述孔(26)中并且所述致动轴(14)安装在该第一轴承衬套中，和
密封装置，其径向地围绕所述致动轴(14)并且具有环形金属膜(50)，
其特征在于：
所述金属膜(50)的径向外部部分(48)被轴向地夹在封闭衬套(38)和肩部(68)之间，形成在所述流通壳体(10)的孔(26)上的接触面(66)，并且径向内部部分(52)倚靠滑环(56)的径向内部部分(54)，所述滑环与所述金属膜(50)的配合面(61)布置为比所述接触面(66)更靠近所述流动通道(12)。
2.权利要求1所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述密封装置包括安装在所述致动轴(14)上的轴套(60)，所述滑环(56)倚靠在所述套上，该滑环的侧部与所述金属膜(50)轴向相对。
3.前述权利要求之一所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述滑环(56)在所述径向内部部分(54)中球形地弯曲。
4.前述权利要求之一所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述封闭衬套(38)是壶形的，所述封闭衬套(38)的底部(40)具有开口(42)，所述致动轴(14)通过所述开口突出并且侧壁(44)的轴端(46)倚靠在所述金属膜(50)上。
5.权利要求4所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述接触面(66)在形成于所述封闭衬套(38)的侧壁(44)内部的区域(70)中球形地成形。
6.权利要求4或5之一所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述封闭衬套(38)的侧壁(44)具有凹处(64)，所述滑环(56)的突出部(62)突出到该凹处中，所述突出部径向向外延伸。
7.前述权利要求之一所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，第二轴承衬套(22)布置在所述孔(26)中，所述衬套的轴端(72)突出到所述流动通道(12)中。
8.权利要求7所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述翻板体(16)通过压缩弹簧(74)的力被张拉为靠着所述第二轴承衬套(22)或者靠着邻接所述第二轴承衬套(22)的止推垫圈。
9.权利要求7或8之一所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，在流通壳体(10)的与所述孔(26)相对的一侧上形成盲洞(28)，第三轴承衬套(24)布置在该盲洞中，所述致动轴(12)被支承在所述衬套中。
10.权利要求7或9之一所述的用于内燃机的翻板装置，其特征在于，所述第三轴承衬套(24)的轴端(29)突出到所述流动通道(12)中。
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