CN106168160A - 阀设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制旁通器(24)的阀设备，例如废气涡轮增压器的涡轮(12)，其具有：阀盘(32)，其用于打开以及关闭被阀座(34)围绕的所述涡轮(12)的旁通开口(28)；芯轴(62)，其突出在所述阀盘(32)的后侧(54)；以及调节杆(36)，其用于枢转所述阀盘(32)，所述调节杆(36)连接所述阀盘(32)的所述芯轴(62)，其中，所述调节杆(36)具有通口(64)，通口(64)被所述芯轴(62)穿透，并且其中，所述通口被所述调节杆(36)的内表面(68)径向限制(64)。本发明的特征在于，至少一个弹簧元件(72)布置在通口(64)中，所述弹簧元件使所述芯轴(62)经受径向力。

Description

阀设备
技术领域
本发明涉及一种权利要求1前序部分的用于控制旁通器的阀设备，例如废气涡轮增压器的涡轮，该阀设备具有：阀盘，其用于打开以及关闭被阀座围绕的涡轮的旁通开口；芯轴，其突出在阀盘的后侧；以及调节杆，其用于枢转阀盘，调节杆与阀盘的芯轴连接。本发明进一步涉及具有这种阀设备的增压设备以及用于组装这种阀设备的方法。
背景技术
在用于内燃机的增压设备中，例如废气涡轮增压器，所谓的废气栅阀用来调整功率，为了防止如果废气气流包含太多能量的话发生至废气涡轮增压器的任何可能的破坏，所述废气栅阀控制围绕废气涡轮增压器的叶轮的旁通器。通常使用提升阀，为了打开或者关闭旁通开口，提升阀的阀盘被调节杆枢转。为了应付汽车中在实施期间的温度改变和温度梯度，阀盘和调节杆之间的连接具有一些游隙，因而允许阀盘适当地毗连阀座。但是，这导致例如阀盘会移动，因而当旁通阀打开时在调节杆中发出咯吱声。从现有技术公知的是，在轴向方向上预压阀盘保持阀盘在端部位置。
这种实施例的劣势为，如果由于热膨胀导致的弯曲需要由调节杆和阀盘之间的作用抵消，那么力必须被弹簧克服。结果，关闭旁通阀所需的致动力较高。
例如这种阀设备公知于DE102010043147A1。通过弹簧-弹性张力元件将阀盘相对于调节杆在轴向方向上被预张紧，由此阀盘固定在调节杆上的预定位置。
具有废气栅阀的涡轮增压器公知于WO2010/135104A2，其中，通过盘簧将阀盘在轴向方向上被预张紧抵靠调节杆。
WO2014/011468还公开了具有废气栅阀的废气涡轮增压器，在该废气涡轮增压器中依靠环形弹簧元件将阀盘被预张紧抵靠调节杆。
用于废气涡轮增压器的阀设备公知于DE102011076361A1，该阀设备具有定心元件，定心元件将阀盘的芯轴定心在调节杆的通口中。
最终DE102012101322还公开了一种具有废气栅阀的废气涡轮增压器，废气栅阀中设置了盘簧以相对于调节杆轴向预压阀盘。
发明内容
本发明的目的是提供改进的或者至少不同的阀设备的实施例，该实施例尤其特征在于节约成本和简单生产。
本发明基于的总体构思是，依靠弹簧元件增加阀盘和调节杆之间的摩擦，取代在轴向方向上预压阀盘，因此能够防止在调节杆的通口内阀盘发出咯吱声。因此，使芯轴经受径向力的至少一个弹簧元件布置在通口中。芯轴经受的径向力创建阀盘的芯轴和调节杆的通口之间的摩擦接合。该摩擦接合防止阀盘在调节杆中自由移动，因而防止恼人的噪声，诸如咯吱声或者哒哒声。还增加了阀设备的服务寿命。同时，为了抵消各个部件温度-相关的膨胀，弹簧元件能够使阀盘的位置、尤其能够使阀盘的芯轴适应调节杆的通口，因而允许在任何时间密封闭合旁通开口。
在说明书和随附权利要求书中术语“径向”和“轴向”指的是调节杆的通口的轴线，其尤其以圆形方式设计。
有利的选择提供了至少一个弹簧元件，其至少局部径向延伸在调节杆的内表面和芯轴之间。当弹簧元件在调节杆的内表面和芯轴之间径向延伸时，允许弹簧元件被支撑在内表面以及芯轴上，因而在芯轴上施加径向力。
另一有利的选择提供了具有弹簧段的弹簧元件，弹簧段在形成在芯轴和调节杆之间的环形间隙内延伸并且以这种弯曲的方式被设计成使得当芯轴位于通口中时其被拉紧，以及提供了具有至少一个抓握段的至少一个弹簧元件，抓握段相对于弹簧段以一角度延伸。这允许在通口内芯轴的拉紧非常易于实现。此外，抓握段允许弹簧元件被固定至调节杆并且不滑动。
特别有利的选择提供了在大致轴向方向上延伸的弹簧段。这允许弹簧元件的弹簧段在芯轴和调节杆的内部之间的环形间隙中延伸，因而在芯轴上施加径向力。在说明书和随附权利要求书中“在轴向方向上大致延伸”意思是相关元件的主要延伸在轴向方向上。尤其，在轴向方向上的延伸大于在径向方向上的延伸。
有利方案提供了以凸形或者凹形弯折方式设计的弹簧段。这允许环形间隙内的弹簧段通过弹簧段的曲率改变其径向膨胀，因此弹簧段充当弹簧并且因而能够使芯轴经受径向力。
另一有利方案提供了如果芯轴位于通口中紧靠芯轴的弹簧段。从而消除通口中芯轴的径向游隙，以及还产生芯轴和通口之间的摩擦接合。
特别有利的方案提供了紧靠调节杆的内部的弹簧段。从而为了使芯轴经受径向力，弹簧段能够支撑在调节杆的内部上。
有利的变型提供了在大致径向方向上延伸的抓握部分。这允许抓握段接合在通口的边缘后方，例如，因而限制弹簧元件的轴向迁移率，使得弹簧元件仍定位在通口中。在说明书和随附权利要求中“沿径向方向大致延伸”意思是相关元件的主要延伸在径向方向上。沿径向方向的延伸尤其大于在轴向方向上的延伸。
进一步有利的变型提供了在围绕通口的调节杆的前侧，紧靠调节杆的抓握部分。因而抓握段防止弹簧元件完全滑动至通口或者甚至滑动通过通口因而掉出环形间隙。
特别有利的变型提供了具有两个抓握部分的至少一个弹簧元件，该弹簧元件在相对于彼此远距离定位的所述弹簧段的端部并入弹簧段。由于弹簧元件具有两个抓握部分，因此所述抓握部分能够保留在弹簧元件中，甚至更好地保留在通口中。尤其能够提供的是，弹簧元件的两个抓握部分紧靠调节杆的对置前侧。从而防止通过纯粹的轴向移动从通口移除弹簧元件的可能性。如果芯轴布置在通口中，那么弹簧元件不再能够被径向移动，因而防止弹簧元件掉出通口。
另一特别有利的变型提供的是，至少一个弹簧元件设计为板材金属形状部分。这种板材金属形状部分能够易于生产，因而导致节约成本的方案。
有利的选择提供了至少一个弹簧元件以C形弯曲的方式设计，因而允许易于形成两个抓握段以及凸形弹簧段。
另一有利的选择提供了具有多个、例如三个弹簧元件的阀设备，弹簧元件以均匀分布方式布置在通口中，因而允许更好地实现芯轴在通口内的定心，能够使芯轴的应力和磨损降低。
特别有利的选择提供了具有至少一个凹槽的调节杆，至少一个弹簧元件布置于所述凹槽中。调节杆的通口内供应凹槽允许甚至更好地定位弹簧元件，因而尤其防止弹簧元件在周向方向上滑动。
有利的方案提供了，凹槽延伸在轴向方向上调节杆的内表面上，所述凹槽在围绕通口的前表面上从内表面传递至前表面。这允许弹簧元件的弹簧段和抓握部分运行在凹槽内，因而确保能够特别好地定位弹簧元件。
另一有利的方案提供了在凹槽的一部分中的抓握部分，其延伸在调节杆的前侧中，紧靠调节杆。因而抓握段允许弹簧元件在通口内定位在轴向方向上。
特别有利的方案提供了以环形方式设计的至少一个弹簧元件，其中，弹簧段和至少一个抓握部分每个以环形方式设计，因而允许实现在芯轴上特别均匀地分配径向力。
有利变型提供了至少一个弹簧元件关于阀盘和调节杆是单独部件。例如，这允许功能以及成本优化材料用于芯轴、调节杆和弹簧元件。
特别有利的变型提供了，芯轴在外部具有扁平区域，当芯轴布置在通口中时，至少一个弹簧元件紧靠芯轴。以这种方式，相对于调节杆能够实现阀盘的抗旋转防护。
上述目的还通过增压设备解决，尤其通过按照上述说明书具有阀设备的废气涡轮增压器解决。因而在该方案中参考前述描述，阀设备的优势传递至增压设备。
此外，按照前述描述，上述目的的实现是通过用于安装阀设备的方法，其中，至少一个弹簧元件初始插入通口中，然后芯轴被引导至通口。这允许调节杆与弹簧元件一起以简单的方式被预安装，并且阀盘的芯轴仅需要插入通口中。因而，例如，要求盘簧的没有反作用的张力旨在施加轴向力。因而阀设备的安装被简化。
依靠附图，本发明的进一步重要的特征及优势得自于权利要求、附图以及关联的附图的示意性描述。
应理解的是，先前陈述的以及下文仍将解释的特征不仅能够以特定组合使用，而且能够以其他组合或者单独使用，这并不超出本发明的框架件。
附图说明
本发明的优选示范实施例图示于附图并且在以下说明中将更详细地解释，其中，类似附图标记涉及相同或者类似或者功能相同的部件。
附图示意地在每个情况下示出了：
图1是极大地简化了的具有废气栅阀的增压设备的示意图，
图2是根据图1用于增压设备的阀设备的截面图，
图3是根据图2的阀设备的调节杆的立体图，
图4是根据图2的阀设备的阀盘的顶视图，
图5是根据第二实施例阀设备的调节杆的立体图，
图6是在阀盘的芯轴的区域中根据图5通过阀设备的截面图，
图7是根据第三实施例阀设备的调节杆的立体图，以及
图8是在阀盘的芯轴的区域中在图7中阀设备的截面图。
具体实施方式
增压设备10图示于图1，尤其废气涡轮增压器，用于增压内燃机。增压设备10包括：具有叶轮14的涡轮器12和具有压缩机轮18的压缩机16，其经由驱动轴20非可旋转地连接叶轮14。叶轮14经由废气气流22被驱动。经由驱动轴20的连接还驱动压缩机轮18，因此废气气流22中的能量能够用于压缩新鲜空气并且供给新鲜空气至内燃机。增压设备还包括围绕涡轮器12的旁通器24。这允许废气气流22绕过涡轮器12，因此后者不被废气气流驱动。例如，如果废气气流22的能量太大，那么因而必定将破坏叶轮14和/或增压设备1。
为了控制旁通器24的通流，提供了废气栅阀26。为了该目的，废气栅阀26打开以及关闭旁通开口28，使得如果旁通开口28关闭，废气气流22能够流过或者不能够流过旁通器24。
废气栅阀26包括具有阀盘和阀座34的阀设备30，阀设备30环绕旁通开口28。在关闭位置，阀盘32依靠在阀座34上，因而关闭旁通开口28，并且意味着没有废气气流22能够流过旁通器24。在打开位置，阀盘32从阀座34被提升，因而打开旁通开口28，并且允许废气气流22的一部分流过旁通器24并且围绕涡轮器12。阀盘32能够在打开和关闭位置之间枢转。为此，阀盘32保持在调节杆36上。
调节杆36又由致动设备38驱动。所述致动设备38包括：纺锤40，调节杆36保留在纺锤40上；杆臂42，其还保留在纺锤40上，所述纺锤40经由杆臂42能够绕纺锤轴线48旋转；以及致动杆44，其联接杆臂42和定位驱动器46，因此纺锤40能够经由伺服驱动器46旋转。纺锤40的旋转允许调节杆绕纺锤轴线48枢转。这引起阀盘32也绕纺锤轴线48枢转，尤其在打开和关闭位置之间。
如图2和图4所示，例如，阀盘32具有前侧50，密封表面52布置于前侧50上，并且密封表面52在关闭位置中紧靠阀座34，因而关闭旁通开口28。例如，密封表面是圆的，尤其设计为环形，阀座34相应地以互补方式设计。因此，阀盘32的前侧50优选以环形方式设计。
阀盘32具有背离前侧50的后侧54，例如，所述后侧54成圆锥形运行在外部区域56。段58进一步向内位于径向方向上，段58从用于调节杆36的邻接表面60分离圆锥形外部区域56。所述邻接区域60是大致平面环形表面，调节杆36经由邻接区域60能够在阀盘32上施加轴向力，以将所述阀盘32按压在阀座34中。
邻接表面60环绕芯轴62，芯轴62从邻接表面60轴向向外延伸。尤其，芯轴62与前侧50和/或密封表面和邻接表面60同中心布置。
芯轴62具有径向向外的外表面66。所述外表面66具有至少一个扁平区域70，例如，弹簧元件72能够紧靠扁平区域70。芯轴62接合通过调节杆36的通口64。此处，从而芯轴62的外表面66紧靠调节杆36，尤其利用内表面68，内表面68径向限制通口64。环形间隙78形成在芯轴62的外表面66和调节杆36的内表面68之间。
芯轴62具有头部74，安全圈76保留在头部74上，安全圈76径向突出超出芯轴62的外表面66，因而防止芯轴能够滑出调节杆36的通口64。因而阀盘32保留在调节杆36的通口64中。因而阀盘32具有一些径向以及一些轴向游隙。这还允许阀盘32通过调节杆36从阀座34被提升至打开位置。
调节杆36保留在纺锤40上，因而能够绕纺锤轴线48枢转。正如图3中的例子示出的，调节杆36的通口64相对于纺锤轴线48偏心地布置，因而尤其通过纺锤40绕纺锤轴线48的旋转允许阀盘32从阀座34被提升。
调节杆36具有两个前表面80，两个前表面80围绕通口64并且相对于彼此大致平行运行。内表面68径向限制通口64。通口64优选以圆形方式设计。
调节杆进一步包括凹槽82，凹槽82在内表面68上轴向延伸，在过渡处继续运行至每个前表面80以及在前表面80内径向运行。从而凹槽82延伸越过内表面68的整个轴向高度，而所述凹槽82在前表面80内仅局部延伸，尤其沿径向方向优选小于内表面68的轴向高度的长度。
弹簧元件72以这种方式布置，使得其在芯轴62上施加径向力。这引起芯轴62和调节杆36之间的摩擦接合，尤其在芯轴62的外表面66和调节杆36的内表面68之间。只要克服摩擦接合的摩擦力，使得在轴向以及径向游隙的框架内，芯轴62因而阀盘32与调节杆36之间能够在轴向以及径向方向上相对移动。不过，摩擦接合防止在调节杆36中阀盘32的任何未受控制的咯吱声。弹簧元件的预压允许具体地适应径向力因而适应摩擦接合的摩擦力，因而允许实现期望效应。
正如图2中的例子示出的，弹簧元件72布置于芯轴62和调节杆36之间，例如布置在环形间隙78中。如果弹簧元件72以这种方式布置，那么为了经由芯轴62的外表面66传递径向力至芯轴62，所述弹簧元件72能够有利地支撑在调节杆36的内表面68上。因而芯轴靠着调节杆36的内表面68的对置侧被按压，因而在那里创建摩擦接合。
弹簧元件72具有弹簧段84，弹簧段84随着环形间隙78延伸并且被弯曲。尤其，弹簧段84是凸形弯曲的，即弹簧段84在弹簧段84的轴向中心伸出，比在靠近调节杆36的前表面80的轴向边缘处进一步超出内表面68。
作为替换，弹簧段84还能够以凹形方式设计，即弹簧段84在弹簧段84的轴向中心伸出，比在靠近前表面80的轴向边缘区域中较少超出调节杆36的内表面68。
弹簧段84的曲率允许后者在环形间隙内降低其径向延伸，在该环形间隙中曲率是直的，因而引起弹簧段84的弹簧状导管。
此外，弹簧元件72具有两个抓握部分86，它们相对于弹簧段84以角度运行。在弹簧段84的轴向端部，所述弹簧段84传递至两个抓握部分86，两个抓握部分86从那里径向向外延伸，因而以这种方式包围调节杆36，使得抓握部分86紧靠两个前表面80，因而引起弹簧元件72的轴向位置被抓握部分86确定。弹簧元件72不能够易于掉出通口64。
弹簧元件72还布置在凹槽82中，因此弹簧元件72定位在通口64的周向方向上。在与弹簧元件72紧靠的阀盘的芯轴62的扁平区域70的交互作用中，因而这导致阀盘相对于调节杆36的抗旋转防护。
弹簧元件72优选构造为板材金属形状部分，因而能够节约成本地生产以及具有优等性质。
当安装阀设备时，尤其当安装阀盘在调节杆36上时，至少一个弹簧元件72初始插入调节杆36的通口64中。至少一个弹簧元件72尤其以这种方式插入凹槽82中而使得抓握段86从轴向方向紧靠调节杆36的前表面80，因而夹紧弹簧元件72至调节杆36。
这允许弹簧元件72非常易于定位，而不用担心弹簧元件72掉出。
一旦弹簧元件72已经装配至调节杆36，阀盘32的芯轴62插入调节杆36的通口64中。随后安全圈76装配至芯轴62的头部74，因此所述芯轴62不能够再次滑出通口64。
根据本发明图5和图6示出的阀设备30的第二实施例与图1至图4示出的阀设备30的第一实施例的不同之处在于，阀设备30包括三个以大致规则间隔布置于周向方向上的弹簧元件72。
因而弹簧元件72的径向力更均匀地分布在芯轴62上，因此阀盘32更好地定心在通口64中。因而出现的摩擦接合创建在芯轴62和弹簧元件72之间。
图7示出了弹簧元件72的例子，以凹形弯曲的方式运行在环形间隙78内。
而且，图6和图7示出的阀设备的第二实施例与图1至图4示出的阀设备30的第一实施例的构造和功能一致，在此方案中已经参考前述描述。
图7和图8示出的阀设备30的第三实施例与图1至图4示出的阀设备的第一实施例的不同之处在于，弹簧元件72不受限于构造在周向方向上，而是环形设计。因而弹簧元件72具仅有一个抓握部分86，该抓握部分86紧靠背离阀盘32的前侧50的调节杆36的前表面80。
可替换地，弹簧元件72还能够插入调节杆36的支撑表面60和前表面80之间。
而且，图7和图8示出的阀设备的第三实施例与图1至图4示出的阀设备30的第一实施例的构造和功能一致，在此方案中已经参考前述描述。

Claims (15)

1.一种用于控制旁通器(24)的阀设备，例如废气涡轮增压器的涡轮(12)，其具有：
-阀盘(32)，其用于打开以及关闭被阀座(34)围绕的所述涡轮(12)的旁通开口(28)，
-芯轴(62)，其突出在所述阀盘(32)的后侧(54)，以及
-调节杆(36)，其用于枢转所述阀盘(32)，所述调节杆(36)连接所述阀盘(32)的所述芯轴(62)，其中，所述调节杆(36)具有通口(64)，所述通口(64)被所述芯轴(62)穿透，并且其中，所述通口被所述调节杆(36)的内表面(68)径向限制(64)，其特征在于，
至少一个弹簧元件(72)布置在通口(64)中，所述弹簧元件使所述芯轴(62)经受径向力。
2.根据权利要求1所述的阀设备，其特征在于，
-所述弹簧元件(72)具有弹簧段(84)，所述弹簧段(84)延伸在形成在所述芯轴(62)和所述调节杆(36)之间的环形间隙(78)内，并且具有这种弯曲的构造，使得如果所述芯轴(62)位于通口(64)中其被按压，以及
-所述至少一个弹簧元件(72)具有至少一个抓握部分(86)，至少一个所述抓握部分(86)相对于所述弹簧段(84)以一角度延伸。
3.根据权利要求2所述的阀设备，其特征在于，
所述弹簧段(84)在大致轴向方向上延伸。
4.根据权利要求2或者3所述的阀设备，其特征在于，
所述弹簧段(84)以凹形弯曲的或者凸形弯曲的方式设计。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的阀设备，其特征在于，
当所述芯轴(62)位于通口(64)中时，所述弹簧段(84)紧靠所述芯轴(62)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的阀设备，其特征在于，
所述抓握段(86)在大致径向方向上延伸。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的阀设备，其特征在于，
围绕所述调节杆(36)的所述通口(64)的前表面(80)上的所述抓握部分(86)紧靠所述调节杆(36)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的阀设备，其特征在于，
至少一个所述弹簧元件(72)设计为板材金属形状部分。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的阀设备，其特征在于，
至少一个所述弹簧元件(72)以C形弯曲的方式构造。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的阀设备，其特征在于，
所述调节杆(36)具有至少一个凹槽(82)，至少一个所述弹簧元件(72)布置于至少一个所述凹槽(82)中。
11.根据权利要求10所述的阀设备，其特征在于，
所述调节杆(36)的所述内表面(68)上的所述凹槽(82)在轴向方向上延伸，并且所述凹槽(82)从所述内表面(68)在围绕所述通口(64)的所述前表面(80)上合并至所述前表面(80)。
12.根据权利要求2至8中任一项所述的阀设备，其特征在于，
所述至少一个弹簧元件(72)以环形方式设计，其中，所述弹簧段(84)和所述至少一个抓握部分(86)每个以环形方式设计。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的阀设备，其特征在于，
至少一个所述弹簧元件(72)关于所述阀盘(32)和所述调节杆(36)是单独部件。
14.一种增压设备，尤其废气涡轮增压器，具有根据权利要求1至13中任一项所述的阀设备(30)。
15.一种用于组装根据权利要求1至13中任一项所述的阀设备(30)的方法，其中，至少一个所述弹簧元件(72)初始插入通口(64)中，所述芯轴(62)随后被引导至所述通口(64)。
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