CN108884751B - 用于涡轮增压器的阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮增压器的排气旁通路径的阀装置，该阀装置具有：板状的阀元件，该阀元件能够在关闭位置和打开位置之间移动，并且该阀元件具有轴，该轴连接到阀元件支座，用于在轴的方向上的受限移动；芯轴，该芯轴被可旋转地保持，阀元件支座固定地连接到该芯轴；阀座，该阀座用于阀元件，该阀座围绕排气贯通开口；以及弹簧元件，该弹簧元件为环形金属片材，具有由阀元件的轴延伸穿过的开口、外环区域、内环区域，以及在外环区域和内环区域之间的环形过渡区域，内环区域相对于外环区域轴向偏移并且与弹簧元件的开口邻接；弹簧元件的过渡区域的宽度能够围绕弹簧元件的开口变化，使得阀元件能够尽可能容易地适配于阀座。

Description

用于涡轮增压器的阀装置

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮增压器的排气旁通路径的阀装置，并且具有：平面或板状的阀元件，该阀元件在其一侧上具有密封表面，并且在其另一侧上具有保持阀元件的轴，并且该阀元件可在关闭位置和打开位置之间移动；还有阀元件支座，阀元件通过其轴被连接到阀元件支座上，但是仍然能够在垂直于阀元件的密封表面的方向上相对于阀元件支座在受限的范围内移动；此外还有芯轴，该芯轴被保持(特别是，保持在涡轮增压器壳壁中)以能够绕芯轴纵向轴线旋转并且被固定地连接到阀元件支座，使得阀元件可以通过芯轴的旋转而在其关闭位置和打开位置之间移动；围绕排气贯通开口的阀座，该阀座被以固定方式保持，特别是被保持在涡轮增压器的壳体中，并且在阀元件的关闭位置中，阀元件的密封表面通过密封压力以至少大致气密的方式抵靠在该阀座上；以及最后，大致环形的、特别是板状的弹簧元件，该弹簧元件由至少大致耐排气温度的金属片材制成，所述弹簧元件具有开口，阀元件的轴延伸穿过该开口。

背景技术

在这种阀装置的工作期间，阀元件通过芯轴的旋转从其打开位置移动到其关闭位置，反之亦然，并且在这样做时，阀元件的密封表面绕芯轴纵向轴线枢转(倾斜)，更具体地说，是在枢转角范围内枢转，枢转角范围的极限由阀元件的打开和关闭位置限定(这里，枢转角范围限定了一枢转角平面，该枢转角平面垂直于芯轴纵向轴线并且垂直于阀元件的密封表面的平面，并且阀元件的轴的纵向轴线位于该枢转角平面中)。关于弹簧元件的开口的轴线，并且从该轴线的方向上看时，弹簧元件具有(邻接弹簧元件的开口的)径向外环区域和径向内环区域并且在它们之间还具有环形过渡区域，使得在弹簧元件的开口的轴线方向上，径向外环区域相对于径向内环区域偏移，借此，使得可以通过弹簧元件而至少大部分地消除阀元件和阀元件支座之间的(在阀元件的轴的纵向方向上的)游隙。

这种阀装置由DE 10 2012 101 322A1以爱尔铃克铃尔股份公司的名义公开，并且从所述文献可以推断出该阀装置及其在涡轮增压器中的安置的进一步细节。

在涡轮增压器工作期间，在任何工作状态下并且因此也在涡轮增压器的任何工作温度下必须能够可靠地关闭涡轮增压器的排气旁通路径，这并非完全没有其问题，因为为阀元件设置的阀座通常被形成在暴露于显着的温度波动的、涡轮机壳体的内壁中，并且因为由芯轴借助于阀元件支座所保持的阀元件在其打开位置和其关闭位置之间进行枢转运动，使得由于在涡轮增压器工作期间发生的显着的温度波动，而且由于不可避免的制造公差，不能假设当排气旁通路径关闭时，阀元件的密封表面以其整个面(entire area)同时地置靠于阀座上。还需要上述的弹簧元件，使得阀元件的密封表面可以始终适配于阀座的密封表面，并且在阀元件的关闭位置，阀元件的密封表面通过排气旁通路径所必需的密封压力而被压靠在阀座上；由于阀元件的必需的适配性，其轴将通常带有一定的游隙地延伸穿过弹簧元件的开口。

如将在下文描述的，在涡轮增压器工作期间，由安装的弹簧元件施加到阀元件上的力一定不能太大，因为在阀元件的一些角位置，所述阀元件可被排气气流激发而进行类似振动的运动，这在涡轮增压器工作期间会导致咔嗒声和嘎嘎声的噪音，不仅由于噪音而且由于由嘎嘎声引起的磨损，这种现象是不利的。

因为，为了关闭排气旁通路径，阀元件的密封表面的整个区域必须布置为以密封方式置抵靠在阀座上(也就是说阀元件必须能够适配阀座)，出于上述原因，为了这一目的可能需要弹簧元件的分区地(zonally)不同的形变，并且因为利用市场上可用于芯轴旋转的驱动系统只能施加受限的力或扭矩，所以弹簧元件不得施加特别大的抵抗阀元件与阀座的适配的力。另一方面，弹簧元件应该在最大可能程度上阻尼阀元件的上述的类似振动的运动，并且即使在一段长时间的工作之后，即在一定的老化之后，弹簧元件也应该尽可能完全消除阀元件和阀元件支座之间的游隙；这些是对弹簧元件的要求，该要求与当阀元件适配于阀座时对最小施力的要求相冲突。在这方面应注意到以下内容：

关于上述类型的阀装置，以上已经提及的文献DE 10 2012 101 322A1描述了一种圆环形金属片材弹簧元件，该弹簧元件具有在弹簧元件的平面图中同样为圆环形的半凹部，该半凹部是在各情况下的径向外部圆环形环状区域和径向内部圆环形环状区域之间的过渡区域，所述半凹部的凹部高度等于径向内环区域相对于径向外环区域的轴向偏移。就该弹簧元件来说，轴向刚度或弹簧硬度越大，则半凹部的凹部高度越高，其中，由于涡轮增压器在其废气旁通阀的区域中的高工作温度，弹簧元件的高度尺寸主要在第一形变周期期间影响到所述弹簧元件的形变行为(这里，形变周期被理解为意指当废气旁通阀从其打开位置移入其关闭位置并且再次返回其打开位置时的弹簧元件的形变)。然而，在涡轮增压器中的废气旁通阀区中，可用于弹簧元件的安装空间通常受到严格限制，更具体地说，在弹簧元件的轴向方向以及径向方向上受到限制。

本发明所解决的问题是提出一种在引言中限定的阀装置，该阀装置能够避免或至少最小化现有技术的缺点中的至少一些缺点。

发明内容

从前言中限定的这种阀装置出发，为了解决所述问题，根据本发明提出以如下方式形成弹簧元件，使得该弹簧元件的关于在弹簧元件的轴向上定向的压力的刚性不是在各处恒定，而是在各处不同，使得当阀元件枢转到其关闭位置时，阀元件的密封表面以最小的施力适配于阀座，其中在最大量的工作时间内，阀元件仍被保护以至少免受明显的类似振动的移动影响。

本发明还涉及一种如在阀装置的引言中所限定的用于涡轮增压器的废气旁通阀的弹簧元件，并且根据本发明的弹簧元件的特征同样在于，弹簧元件的关于在弹簧元件的轴向上定向的压力的刚性不是在各处恒定，而是按照上述限定的方式在各处不同。

根据本发明的阀装置被有利地构造成使得：弹簧元件以相对于阀元件支座至少基本不可旋转的方式被保持在阀元件的轴上，并且当环形过渡区域在各处具有至少基本相同的(在弹簧元件的开口的轴线的方向上测量的)高度时，该过渡区域具有至少一个在其中过渡区域具有其最大宽度的第一纵向部分(相比于该至少一个第一纵向部分之外的纵向部分)。如果由此弹簧元件被保持在阀装置中，使得当阀元件处于其关闭位置时，弹簧元件的过渡区域的如上限定的第一纵向部分(在处于阀元件关闭位置的阀元件的轴的纵向上)与阀座的、阀元件的密封表面在阀元件接近其关闭位置时起始地借助第一密封表面区域置靠的区域相对，则需要最小施力用于阀元件对于阀座的适配。由此，弹簧元件的过渡区域的上述的第一纵向部分也与阀元件的密封表面的上述的第一区域相对。

在以上参考以下事实时：(当阀元件处于其关闭位置时)，弹簧元件的过渡区域的第一纵向部分(具有最大宽度)与阀元件的密封表面的、起始地置靠于阀座的第一密封表面区域相对，这不是旨在排除阀元件的密封表面的第一密封表面区域相对于弹簧元件的过渡区域的第一纵向部分(横向于阀元件的轴的轴线)偏移的情况。

因此，根据本发明的阀装置的优选实施例的特征在于：由阀元件的枢转移动限定的枢转角平面延伸穿过弹簧元件的过渡区域的上文限定的第一纵向部分，特别是，其被布置成关于所述平面至少基本对称。

原则上，弹簧元件的开口不必要必须位于环形或板状的弹簧元件的中心；相反，也可以偏心地布置该开口，并且除了圆形形式，该开口也可以具有细长形式，特别是椭圆形式，以便在弹簧元件的圆形外边缘的情况下，也给弹簧元件的过渡区域设置围绕开口变化的宽度。

优选地，弹簧元件被构造成使得其过渡区域包括具有最大宽度的两个第一纵向部分，该两个第一纵向部分关于弹簧元件的开口的轴线彼此相对，这对于弹簧元件的形变行为或其功能也是有利的。

特别是，弹簧元件被构造成使得：从弹簧元件的开口的轴线的方向上看时，开口具有细长形状，该细长形状带有关于开口的轴线彼此相对的两个纵向端部区域，所述纵向端部区域关于弹簧元件的开口在径向方向上与弹簧元件的过渡区域的两个第一纵向部分(最大宽度)相邻(除了弹簧元件的布置在两者之间的径向内环区域)。

由于涡轮增压器中的用于弹簧元件的通常受限的安装条件，弹簧元件有利地具有半凹部，该半凹部的侧面由弹簧元件的过渡区域形成-在贯穿弹簧元件的横截面中，半凹部有两个凹部脚，凹部脚通过已知的凹部侧面相互连接。在该接合处应注意到的是，在环形弹簧元件的平面图中，(关于弹簧元件的开口的轴线沿径向方向测量)半凹部与已知的全凹部相比需要的空间更小。

如已经提到的，本发明还涉及一种用于涡轮增压器的废气旁通阀的弹簧元件，更具体地说，是这种如已在本发明要改进的阀装置的引言中所限定的那样，通常以板状方式形成的弹簧元件。

从以上关于根据本发明的阀装置的细节中可以清楚的，弹簧元件的过渡区域由围绕弹簧元件的开口的半凹部形成，并且该半凹部包含过渡到弹簧元件的径向外环区域中的径向外凹部脚、过渡到弹簧元件的径向内环区域中的径向内凹部脚以及将两个凹部脚彼此连接的凹部侧面，该弹簧元件的特征在于，从弹簧元件的开口的轴线的方向上看时，弹簧元件的过渡区域的宽度围绕弹簧元件的开口发生变化，使得过渡区域具有关于弹簧元件的开口彼此相对的具有最大平均宽度的两个第一纵向部分，以及在这两个第一纵向部分之间的，在弹簧元件的开口的两侧中的每一侧上的具有最小平均宽度的第二纵向部分，并且其特征在于，相对于弹簧元件的开口的轴线，凹部侧面在过渡区域的第一纵向部分中与在第二纵向部分中相比更大程度地倾斜(其中半凹部围绕弹簧元件的开口具有至少基本恒定的高度)。

附图说明

根据所附权利要求以及附图和/或附图的以下描述，本发明的其它特征、细节和优点将变得清楚。在附图中：

图1：在正等轴测图中示出了带有阀元件的涡轮增压器的涡轮机壳体的剖视部分，阀元件与阀元件支座一起组成废气旁通阀；

图2：在侧视图中示出了装有轴的阀元件，并且在截面图中示出了带有用于阀元件的阀座的、涡轮机壳体的壳壁的部分；

图3：示出了组件的局部剖开的侧视图，该组件包括阀元件、阀元件支座、以可旋转方式保持在轴承衬套中并且设有阀元件支座的芯轴，固定到所述芯轴的调节杆，以及以铰接方式连接到所述调节杆的调节杆致动元件；

图4：示出了沿图3中箭头A的方向来看的芯轴、阀元件支座以及阀元件的视图；

图5：示出了沿图4中箭头B的方向来看的图4所示部件的视图；

图6：沿图4中箭头C的方向来看的图4所示部件的视图，然而，其中阀元件支座和垫圈的区域已在截面图中示出；

图6A：更大比例的、图6中的细节D；

图7：根据本发明的弹簧元件的优选实施例的平面图；

图8：沿图7中的线8-8截得的该弹簧元件的截面；

图9：类似于图4的、根据本发明的阀装置的优选实施例的组件的视图，其中该组件包括芯轴、阀元件支座，以及图7所示的根据本发明的弹簧元件；

图10：示出了沿图9中的线10-10线截得的截面；以及

图11：贯穿根据本发明的阀装置的组件的第二实施例的截面图，其对应于图10的截面图，其中图11还示出了根据本发明的弹簧元件的又一个特别有利的实施例，并且可见在图10中未示出的阀元件支座的区域。

图1至图6以及6A与DE 10 2012 101 322A1中的图1至6以及6A大致相同，因此，本发明的特征在其中并不明显。但是，附图1至图6以及6A以及其以下描述用以帮助理解本发明。

具体实施方式

图1示出了涡轮机壳体10的一部分，用来驱动未示出的排气涡轮增压器涡轮机(未示出)的排气流通过排气进口12进入该涡轮机壳体10中。所述排气进口与在涡轮机壳体10中形成的排气流入路径14相连，该排气流入路径通向涡轮机，并且在该实施例中被构造为废气旁通阀的阀元件16被布置在排气流入路径中。在图1中仅部分地示出的该板状构造的阀元件16，能够以下述方式在排气流入路径14中相对于涡轮机壳体10移动，以实现排气贯通开口(图1中未示出)，该排气贯通开口形成在阀元件16的左侧的涡轮机壳体10的壳壁中，将会完全闭合并且采用尽可能气密的方式-为此目的，图2中所示的涡轮机壳体10的壳壁10a设有也在图2中示出的、围绕排气贯通开口16b的阀座16a。如从以下内容将清楚的，在所示的实施例中，移动阀元件16使得该阀元件16不仅能够完全关闭，而且能够更大或更小程度地打开或者完全打开排气贯通开口16b。因此通过阀元件16，由形成在涡轮机壳体10中的通道(图1未示出)形成的用于排气气流的旁通路径能够关闭或者部分地或完全地打开，以便通过可选地将排气气流部分地或完全地经由旁通路径引出排气流入路径14，将进入涡轮机壳体10的排气气流引导为完全地、部分地或根本不经过排气涡轮增压器的涡轮机。然而，图2中所示的排气贯通开口16b构成旁通路径的起点。

从图1和图2中能够看出，板状的阀元件16具有在此情况下为圆环形构造的密封表面16c，该密封表面16c位于一平面内并且与阀座16a的相应的密封表面16a’配合。在板状阀元件16上形成轴16d，其轴线在图2中用16e表示，并且根据图2，轴16的自由上端设有加厚轴头16f。在该轴头和板状阀元件16之间，轴16d根据图2具有上环形轴肩16g，并且根据图2，在从轴到阀元件16的过渡处设有下环形轴肩16h。

下面将参照图3至图6以及图6A描述包括阀元件、承载阀元件的部件以及使阀元件在打开位置和关闭位置之间移动的部件的组件。

轴式芯轴20属于该组件，在该芯轴20上形成有阀元件支座22，该阀元件支座22以臂的方式背离含有轴线20a的芯轴20沿横向延伸，并且在其长度的主要部分上具有大致矩形的横截面，并且因此具有两个平坦的侧面。阀元件支座22在接近其自由端处具有孔，特别是圆孔，轴16d穿过该孔，使得能够在阀元件支座22的侧面22b上支承设置在从该轴到阀元件16的过渡处的下环形轴肩16h。

在轴16d的轴头16f和阀元件支座22之间布置垫圈24，该垫圈24具有两个端面24a和24b，优选地，两个端面24a和24b是整体上平坦且彼此平行，其中一个端面被支承在轴16d的环形轴肩16g上。两个环形轴肩16g和16h彼此之间的间隔、阀元件支座22的设有孔22c的区域的厚度以及垫圈24的厚度是相匹配的，以便获得在由轴头16f定位的置靠于环形轴肩16g的垫圈24和邻靠环形轴肩16h的阀元件支座22之间的环形间隙，环形弹簧元件30被布置在该环形间隙中，轴16d穿过该环形弹簧元件30。

在所示的实施例中，设置在阀元件16上的轴16d首先穿过阀元件支座22的孔22c，其中弹簧元件30和同样为环形的垫圈24被推到轴16d上，并且垫圈被定位成抵靠环形轴肩16g。然后，起初尚未具有轴头16f的、轴16d的自由端通过一种铆接过程而变形，以便制造加厚的轴头16f，在轴头16f的形成期间，垫圈24被压靠于环形轴肩16g，并且借助于轴头16f，将阀元件16固定在阀元件支座22上，并且将弹簧元件30和垫圈24保持在轴16d上。

从图6中可以清楚地看出，弹簧元件30通过其两个侧面紧靠垂直于轴线16e延伸的平坦表面，所述平坦表面由阀元件支座22的侧面22a和垫圈24的端面24b形成。弹簧元件30的构造和功能将在下文描述。

如图3所示，芯轴20由轴承衬套40保持并且被安装在轴承衬套40中，以便能够绕芯轴20的轴线20a旋转。轴承衬套40被固定到涡轮机壳体10的壳壁10b(图1中可见)中，然而，也可以将芯轴20直接布置在壳壁10b的相应地成形的开口中，并且以能够绕芯轴的轴线20a旋转的方式安装芯轴20。

关于图1，还必须指出的是，它示出了阀元件支座的实施例，该实施例与图4相比被修改，并且在图1中被标记为22'；此外，图1示出了阀元件16的轴16d的自由端的可替代的构造，因此，形成抵接部的该自由轴端在图1中被标记为16f'-与图1中所示的相反，在实际中，该抵接部由例如通过焊接而固定地连接到真实轴上的圆盘形成。最后，提到的事实是，图1示出了阀元件16在阀元件支座22'上的另一种装置。

根据图3，芯轴20的上端穿过调节杆42的孔(图3中不可见)，并且至少以不可旋转方式连接到调节杆42，且优选地也不能够在芯轴的轴线20a的方向上移动。本领域的技术人员熟悉为此所需的技术手段，因此，这不需要解释。

调节杆致动元件46接合调节杆42，调节杆42能够与芯轴20一起绕芯轴的轴线20a旋转，并且在图3所示的实施例中，调节杆致动元件呈臂或杆的形式，但它也可以具有不同的形状，因为它仅需要实现能够使调节杆42绕芯轴20的轴线20a枢转的功能。调节杆致动元件46被铰接在调节杆42上，使得调节杆致动元件46能够相对于调节杆42至少绕枢转轴线48枢转，该枢转轴线48平行于芯轴20的轴线20a延伸。

图2示出了阀元件16处于其关闭位置，在该关闭位置中，阀元件16以其圆环形的密封表面16c(具体参见图1)抵靠阀座16a的同样为圆环形的密封表面16a'(见图2)。如从图5中可以看出的，阀元件16通过芯轴20绕芯轴的轴线20a旋转而枢转，并且基于图5示出了阀元件16处于其打开位置的阀元件16的假设，阀元件16通过芯轴20的旋转而根据图5中所示的箭头S从其打开位置枢转到其关闭位置，更具体地说，阀元件16在一枢转角范围内枢转，该枢转角度范围的范围极限由阀元件的打开位置和关闭位置限定，所述枢转角范围限定了枢转角平面，该枢转角平面与图5的绘图平面相一致、垂直于芯轴的轴线20a并且垂直于阀门元件的密封表面16c的平面，并且当图6和图6A中所示的由金属片材制成的环形弹簧元件在其开口周围的各处都具有相同的高度时，阀元件的轴16d的纵向轴线16e位于该枢转角平面中，在安装之前(并且也对于如图6和6A中所示的安装状态)，阀元件的轴16d延伸穿过环形弹簧元件的开口，阀元件16以其环形轴肩16h围绕并且置靠于阀元件支座22的平坦侧面22b，并且垫圈24的朝向阀元件支座22的平坦端面以及阀元件支座的两个平坦侧面22a、22b彼此平行地延伸-换句话说，这意味着当阀元件16处于其打开位置时，如在仍待讨论的、根据本发明的弹簧元件的优选实施例中的情况，弹簧元件30的两个接触面位于彼此平行的平面中，其中所述弹簧元件通过该两个接触面抵靠用于弹簧元件的两个相邻的抵接面。

下面将参照图7和图8描述根据本发明的弹簧元件的优选实施例。

优选地，弹簧元件60通过冲压和压纹工艺由金属片材制成，其材料即使在流入涡轮增压器的排气的最高温度下，至少仍然具有足以实现弹簧元件的功能的弹簧弹性特性。从图7中可以看出，弹簧元件60具有圆形外边缘，但是它也可以具有其它合适形状，特别是具有椭圆形或多边形的形状。此外，弹簧元件60设有弹簧元件的开口62，因此具有环形构造。优选地，弹簧元件的开口62具有细长、特别是椭圆形的形状，并且优选地，弹簧元件的开口62的中心位于弹簧元件60的中心；然而，弹簧元件的开口也可以是圆形开口。弹簧元件的开口的最小直径的尺寸应确定为使得当弹簧元件处于组装状态时，弹簧元件的开口的最小直径仅极微地大于位于弹簧元件的开口中的轴区域中的阀元件的轴16d的直径；如果该轴区域具有与圆形横截面不同的横截面，则弹簧元件的开口的最小直径必须适配于阀元件的轴的直径区域，该阀元件的轴在弹簧元件的开口最小直径的区域中最靠近弹簧元件的开口的边缘。

在图7中所示的弹簧元件60的平面图中，所述弹簧元件具有径向外环区域64，径向内环区域66，以及在这些环状区域之间的环形过渡区域68，其中，从图8中可以看出，当弹簧元件尚未处于安装状态时，也就是说(在弹簧元件的轴线60a的方向上)尚未暴露于任何压力下时，两个环状区域64和66位于彼此平行并且垂直于弹簧元件的轴线60a的平面中。

从图8中可以看出，过渡区域68由半凹部形成，该半凹部通过径向外凹部脚68a过渡到径向外环区域64中，并且通过径向内凹部脚68b过渡到径向内环区域66中。在图8中，在弹簧元件的轴线60a的方向上测量的、半凹部的高度用H表示，而过渡区域68的宽度用B表示。

无论其横截面形状如何，在任何情况下，弹簧元件的过渡区域必须被构造成使得当弹簧元件被安装上或承受轴向压力时，弹簧元件的径向外环区域和径向内环区域能够弹簧弹性地(在弹簧元件的轴线的方向上)接近彼此。

除了由材料特性和金属片材厚度决定之外，全凹部或半凹部的刚度还由凹部宽度与凹部高度的比例决定：如果凹部的高度在各处相同，则凹部的刚性越小，凹部的宽度越大。根据本发明，弹簧元件的过渡区域围绕弹簧元件的开口现在不具有恒定宽度；相反，过渡区域的径向宽度且因此过渡区域的刚度围绕弹簧元件的开口而变化，使得过渡区域具有至少一个第一纵向部分，在该第一纵向部分中，过渡区域具有其最大宽度，特别是，具有其最大平均宽度。在如图7和图8中所示的弹簧元件60的情况下，过渡区域68包括具有这种最大平均宽度的两个第一纵向部分70以及在这些第一纵向部分70之间的具有最小平均宽度的两个第二纵向部分72，在弹簧元件的平面图中，该两个第一纵向部分70关于弹簧元件的轴线60a(在根据图7的水平方向上)彼此相对。因此，优选地，弹簧元件60被构造成使得相对于根据图7的弹簧元件的水平直径线或图7中的线8-8以及弹簧元件的轴线60a，每个纵向部分70在大约90°的角度上扩展，其角平分线由水平直径线构成，并且使得每个第二纵向部分72同样地在大约90°的角度上扩展，其角平分线由延伸穿过根据图7的弹簧元件的轴线60a的竖直线构成。

因此，弹簧元件60在第一纵向部分70的区域中比在第二纵向部分72中更易弯，也就是说，弹簧元件60相对于垂直于图7的绘图平面的压力具有更低的刚度，因为过渡区域68、也就是半凹部的侧面，相对于弹簧元件的轴线60a在第一纵向部分70中比在第二纵向部分72中更大程度地倾斜；这里，在每种情况下，倾斜度应被理解为意指所论的纵向部分的倾斜角度的平均值，因为沿着每一个这些纵向部分的过渡区域的宽度不是恒定的，而是连续地减小或增加(见图7)。过渡区域68的倾斜角度也应被理解为意指与弹簧元件的轴线60a(在过渡区域的考察点处)形成过渡区域68的锐角，更具体地说，是在弹簧元件的横截面中的锐角。

根据本发明的弹簧元件的优选实施例的特征在于以下尺寸比例中的至少一个：

最大凹部宽度与最小凹部宽度的比例为约1.5至2.5，并且优选地为约2；

平均凹部宽度与平均凹部直径的比例为0.1至0.2，优选地为约0.15；

凹部高度与平均凹部宽度的比例为0.3至0.5，并且优选地为约0.4；

在带有细长弹簧元件的开口的弹簧元件的情况下，最小开口直径与最大开口直径的比例为0.5至1.0，特别是为0.6至0.9，并且优选地为0.7至0.8。

在弹簧元件的平面图中测得的径向外环区域和径向内环区域的径向宽度可以围绕弹簧元件的开口近似恒定，但也可以变化，因为这些宽度仅依赖于在根据本发明的阀装置中可用于弹簧元件的安装空间以及阀元件的轴的尺寸。然而，在根据本发明的弹簧元件的情况下，优选地，径向外环区域64和径向内环区域66分别具有至少基本恒定的宽度，其中径向外环区域的宽度与径向内环区域的宽度大致相同，其中优选地，该宽度与弹簧元件60的外直径的比例为0.03至0.05，特别是为约0.04。

特别是，推荐由以下合金制成的金属片材用于制造根据本发明的弹簧元件：

镍基合金和钼基合金；

耐高温的γ'相硬化金属，

优选地，

NiCo20Cr20MoTi(材料编号2.4650)，符合DIN 59746/DIN EN ISO 9445标准的DIN17744/17750合金；

625合金(材料编号2.4856)，DIN EN 10095；

263合金(材料编号2.4850)，DIN EN 10095；

沃斯帕洛伊合金(材料编号2.4654)；

符合DIN 59746/DIN EN ISO 9445标准的NiCrl9Fel9Nb5Mo3(材料编号2.4668)。

通常，推荐在使用温度下保持室温下的起始值的至少4％至7％的蠕变断裂强度的金属作为材料。

下面参照图9和图10说明包含图7和图8中所示的弹簧元件60的根据本发明的阀装置的优选实施例的重要部件。除了弹簧元件60及其元件的参考标记之外，尽可能地在图9和图10中使用与在图1至图6以及图6A中使用的相同的参考标记，但该参考标记增加了100，因为，例如，与图1至图6以及6A中所示的阀装置相比，在图9和图10中所示的实施例中，芯轴和阀元件支座被构造得略有不同。

图9在侧视图中示出了芯轴120和阀元件支座122，芯轴120对应于芯轴20，但被构造得略有不同，该芯轴120意图能够绕其纵向轴线120a旋转地被安装在涡轮机壳体(未示出)中；所述阀元件支座122同样地被构造得略有不同，该阀元件支座122被固定到芯轴上，并且以臂的性质背离芯轴120或芯轴轴线120a延伸，并且类似地，如在图1至图6中所示的关于阀元件16和芯轴20的已知阀装置的情况，该阀元件支座122承载阀元件116。

图9示出了阀元件116的平面图，更具体地说是，示出了背对其密封表面的背侧的平面图，因此在图9中，阀元件的轴116d是可见的，该阀元件的轴延伸穿过弹簧元件60的弹簧元件的开口62。

图9示出了在阀元件的轴116d的自由端已设有对应于轴头16f的抵接部之前的阀元件的轴116d。

根据图10，阀元件的轴116d延伸穿过阀元件支座122中的开口112c，该开口可具有类似于阀元件的轴的圆形横截面；然后，阀元件的轴在阀元件支座的开口中的(在横向于轴的轴线的方向上的)游隙允许并限定了阀元件能够相对于阀元件支座倾斜的最大角度。实际上，

图10中所示的阀元件支座122具有开口122c，开口122c的直径远大于安置在该开口中的阀元件的轴116d的区域的外径，然而，阀元件支座的开口也能够适配于该轴的直径，以便将阀元件的轴以居中方式有游隙地安装在阀元件支座的该开口中。

阀元件116通过其环形轴肩116h的环形面抵靠在阀元件支座122的平坦侧面122b上，优选地，与环形轴肩116h的环形面类似地，该平坦侧面122b在与轴的轴线116e垂直的平面中延伸。弹簧元件60通过其径向内环区域66抵靠在阀元件支座122的平坦侧面122a上，并且通过其径向外环区域64抵靠在圆盘124的平坦侧面上，其中这两个平坦侧面也位于与轴的轴线116e垂直的平面中。通过锥形自由端区域，阀元件的轴116d延伸穿过圆盘124中的中心开口，为此目的，(在上述部件的组装之后)阀元件的轴116d的自由端区域设有抵接部116f，该抵接部116f具有类似于环形圆盘的形状，被牢固地附接到阀元件的轴116d，并且其功能对应于图1至图6中所示的已知阀装置的轴头16f。

上述部件的尺寸应被确定且抵接部116s应被定位成使得：弹簧元件60在(沿轴的轴线116e的方向的)一定的预应力下，在阀元件支座122和圆盘124之间被夹紧。

还值得提到的是，弹簧元件60可以沿着其开口62的边缘设有多个凸起，这些凸起在径向方向上向内突出并且在弹簧元件的开口的周向上彼此间隔开，所述凸起抵靠在阀元件的轴116d的外缘上，因此使弹簧元件在阀元件116上居中；附加地或替代地，弹簧元件60也可以在其外缘处设有沿周向彼此间隔开的凸起，这些凸起沿轴向方向被弯曲使得它们抵靠在圆盘124的外缘，以便因此使弹簧元件60在圆盘124上居中，并且/或者以便因此使圆盘124相对于轴轴线116e居中。

在图9和图10所示的阀装置中，如果芯轴120绕其纵向轴线120a旋转，并且因此与图2中所示的阀座16a配合的阀元件116从其打开位置移动到其关闭位置，那么阀元件116围绕芯轴轴线120a进行枢转运动，并且通过这样做，阀元件116首先通过其密封表面116a的第一密封表面区域置靠在阀座16a(见图2)的密封表面16a'上，因为就在触靠阀座16a的密封表面16a'之前，阀元件116进行枢转运动并且其密封表面116c也不平行于密封表面16a'地延伸；此外，就在阀元件116的关闭位置之前，根据本发明的阀装置的部件的制造公差和在涡轮增压器工作期间发生的不同的热膨胀已经导致阀元件116的密封表面116c也可以相对于阀座16a的密封表面16a'倾斜，即使仅略微倾斜。

从图9中可以看出，根据图9右侧所示，并且从垂直于阀轴116d的纵向轴线116e的方向上来看，阀元件的密封表面116c的、就在阀元件的关闭位置之前被置靠在阀座16a的密封表面16a'上的区域位于弹簧元件60的过渡区域68或半凹部的第一纵向部分70的后面，即使相对于轴线116e径向向外略微偏移。因此，特别是由于凹部的纵向部分70的刚度较低，在阀元件至少基本以气密方式被压靠在阀座16a上之前，需要较小的力以使阀元件的密封表面116c适配于阀座16a的密封表面16a'。

然而，根据本发明的弹簧元件的这一优点预先假定了所述弹簧元件相对于阀元件支座至少基本不可旋转地被安装在阀元件的轴上，以便至少基本固定纵向部分70的角位置(此处参考的是弹簧元件被保持在阀元件的轴上的事实，这应被理解为仅意味着弹簧元件被保持为使得阀元件的轴延伸穿过弹簧元件，但不必是阀元件的轴必须负责固定弹簧元件以防止旋转)。

为了防止弹簧元件60相对于阀元件支座122旋转，本领域的技术人员可以使用多种手段：特别是，可以通过点焊将弹簧元件的径向内环区域66的部位(point)连接到阀元件载体122；可以通过压纹对径向内环区域66的部位提供结节状或肋状凸起，该凸起与在阀元件支座122的平坦侧面122a中的相应的凹口接合；并且/或者可以如图11中所示地构造根据本发明的阀装置，在下文中描述该阀装置。

除了以下差异之外，图11与图10基本相同，因此仅需要描述这些差异：

图11中所示的根据本发明的弹簧元件60'与图7至图10中所示的弹簧元件60的不同之处在于，多个金属舌片61在弹簧元件的周向上彼此间隔并沿轴向弯曲，并且阀元件支座122的开口122c不具有圆形横截面，至少在其与弹簧元件60'相邻的轴向端部区域中不具有圆形横截面。

至少在该端部区域中，开口122c具有细长横截面形状，特别是椭圆形的横截面形状，并且弹簧元件60'设有至少两个金属舌片61，该至少两个金属舌片61关于弹簧元件的轴线彼此相对，并且在弹簧元件的周向方向上被布置为使得它们在开口的相对点处与阀元件支座122的开口122c接合，在该相对点处，至少该开口区域具有其最大直径。从图11和图9的比较可以看出，这两个金属舌片61被布置在弹簧元件60’的关于弹簧元件的轴线60a(见图7)的外周角位置中，其中，过渡区域68的第二纵向部分72也被布置成使得通过金属舌片61固定了(在根据图9的右侧的)弹簧元件的第一纵向部分70的正确位置。

然而，从图11中可以看出，也能够采用其它替代的可能方案来固定弹簧元件60'以防止旋转：两个金属舌片61可以相对于图11中所示的实施例径向向外略微偏移，并且阀元件支座122的开口122c的壁可以设有与金属舌片61的形状适配的凹口，当弹簧元件60'被安装到阀元件支座122上时，所述金属舌片与所述凹口接合；每个金属舌片61也可以通过压纹设有径向向外定向的凸起，特别是，该凸起为结节状或肋状，并且阀元件支座122的开口122c的壁可以设有相应地被塑形和布置的凹口，这些凸起接合在该凹口中(在这些凸起的结节状或类似构造的情况下，该凸起也可以用于将弹簧元件60'沿轴向固定到阀元件支座122上)。

还应提到的是，为了简单起见，在图11中，省略了图10中所示的圆盘124和在那儿示出的抵接部116f。

Claims (11)

1.一种用于涡轮增压器的排气旁通路径的阀装置，所述阀装置具有：

板状的阀元件(116)，所述阀元件(116)具有位于一个平面中的密封表面(116c)和背离所述密封表面延伸的轴(116d)，并且所述阀元件能够在关闭位置和打开位置之间移动；

阀元件支座(122)，所述阀元件借助于所述阀元件的轴被连接到所述阀元件支座(122)，但在垂直于所述阀元件的密封表面的方向上，所述阀元件能够相对于所述阀元件支座在受限的范围内移动；

芯轴(120)，所述芯轴(120)被保持为能够绕芯轴纵向轴线(120a)旋转并被固定地连接到所述阀元件支座，使得所述阀元件能够通过所述芯轴的旋转而在所述阀元件的关闭位置和所述阀元件的打开位置之间移动；

阀座(16a)，所述阀座(16a)围绕排气贯通开口(16b)，在所述阀元件的关闭位置中，所述阀元件的密封表面以一密封压力以至少大致气密的方式抵靠在所述阀座上；以及

大致环形的弹簧元件(60；60')，所述弹簧元件(60；60')由金属片材制成并且具有开口(62)，所述阀元件的轴延伸穿过所述开口(62)，

其中，

借助于所述阀元件支座，所述阀元件被保持为使得：从所述芯轴纵向轴线的方向上看时，通过旋转所述芯轴，由所述阀元件的密封表面限定的平面能够绕所述芯轴纵向轴线在一枢转角范围内枢转，所述枢转角范围的范围界限由所述阀元件的关闭位置和打开位置限定，并且所述枢转角范围限定了一枢转角平面，所述枢转角平面垂直于所述芯轴纵向轴线并且垂直于所述阀元件的密封表面的平面延伸，所述阀元件的轴的纵向轴线(116e)位于所述枢转角平面中；并且

关于所述弹簧元件的开口的轴线(60a)并且在该轴线的方向上看时，所述弹簧元件具有径向外环区域(64)、与所述弹簧元件的开口邻接的径向内环区域(66)以及在所述径向外环区域和所述径向内环区域之间的环形过渡区域(68)，使得所述径向外环区域在所述弹簧元件的开口的轴线的方向上相对于所述径向内环区域偏移，使得在所述阀元件和所述阀元件支座之间的在所述阀元件的轴的纵向轴线的方向上的游隙被所述弹簧元件至少大部分地消除，

其特征在于，所述弹簧元件(60；60')以相对于所述阀元件支座(122)至少大致不能够旋转的方式被保持在所述阀元件的轴(116d)上，并且，相对于所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)并且在轴向方向上看时，所述弹簧元件的过渡区域(68)的径向宽度且因此所述过渡区域的相对于沿所述弹簧元件的开口的轴线的方向定向的压力的刚度围绕所述弹簧元件的开口变化，并且

所述过渡区域具有两个第一纵向部分(70)，所述两个第一纵向部分(70)关于所述弹簧元件的开口的轴线彼此相对，并且在所述两个第一纵向部分(70)中所述过渡区域具有其最大宽度，并且所述枢转角平面延伸穿过所述过渡区域的、关于所述平面至少大致对称地布置的各个第一纵向部分。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，在所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)的方向上看时，该开口具有带有两个纵向端部区域的细长形状，所述两个纵向端部区域布置为关于所述开口的轴线彼此相对，并且，所述弹簧元件的过渡区域(68)具有带有最小宽度的两个第二纵向部分(72)，所述两个第二纵向部分(72)被布置在所述弹簧元件的过渡区域的所述两个第一纵向部分(70)之间，除了所述弹簧元件的布置其间的径向内环区域(66)外，所述第二纵向部分被布置成与所述弹簧元件的开口的两个纵向端部区域相邻。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，其中，所述弹簧元件(60)具有半凹部，所述半凹部的侧面由所述弹簧元件的过渡区域(68)形成。

4.根据权利要求3所述的阀装置，其中，所述半凹部的侧面在所述弹簧元件的过渡区域(68)的两个第一纵向部分(70)中比在所述弹簧元件的过渡区域的其它纵向部分中相对于所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)更大程度地倾斜。

5.根据权利要求1所述的阀装置，其中，所述径向内环区域(66)和所述径向外环区域(64)是至少大致平坦的。

6.根据权利要求5所述的阀装置，其中，所述径向内环区域(66)和所述径向外环区域(64)位于与所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)垂直的平面中。

7.根据权利要求1所述的阀装置，其中，在垂直于所述阀元件的密封表面(116c)的方向上看时，所述阀元件(116)和所述弹簧元件(60)具有圆形外缘，所述弹簧元件的径向外环区域(64)具有圆环的形式，所述弹簧元件的开口(62)具有椭圆的形式，并且与所述弹簧元件的开口邻接的所述弹簧元件的径向内环区域(66)在各处具有相同的宽度。

8.一种用于根据权利要求1所述的用于涡轮增压器的排气旁通路径的阀装置的弹簧元件(60)，所述弹簧元件(60)是大致板状的并且由金属片材制成并且设有中心开口(62)，其中，关于所述弹簧元件的开口的轴线(60a)并且在该轴线的方向上看时，所述弹簧元件具有圆形外缘、径向外环区域(64)、与所述弹簧元件的开口邻接的径向内环区域(66)以及在所述径向外环区域和所述径向内环区域之间的环形过渡区域(68)，使得所述径向外环区域在所述弹簧元件的开口的轴线的方向上相对于所述径向内环区域偏移，并且其中所述径向内环区域(66)和所述径向外环区域(64)是至少大致平坦的，并且位于与所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)垂直的平面中，并且其中所述过渡区域由半凹部形成，所述半凹部围绕所述弹簧元件的开口，并且具有过渡到所述径向外环区域中的径向外凹部脚(68a)、过渡到所述径向内环区域中的径向内凹部脚(68b)以及将两个凹部脚彼此连接的凹部侧面，

其特征在于，在所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)的方向上看时，所述弹簧元件的过渡区域(68)的宽度围绕所述弹簧元件的开口变化，使得所述过渡区域具有关于所述弹簧元件的开口彼此相对地布置的、具有最大平均宽度的两个第一纵向部分(70)，并且在这两个第一纵向部分之间，具有同样地关于所述弹簧元件的开口彼此相对地布置的、具有最小平均宽度的两个第二纵向部分(72)，

所述凹部侧面在所述过渡区域的第一纵向部分中比在所述第二纵向部分中相对于所述弹簧元件的开口的轴线更大程度地倾斜。

9.根据权利要求8所述的弹簧元件，其中，在包含所述弹簧元件的开口(62)的轴线(60a)的、贯穿所述弹簧元件的每个横截面中，所述凹部侧面相对于所述弹簧元件的开口的轴线倾斜，使得所述径向外凹部脚(68a)与所述径向内凹部脚(68b)相比具有距所述开口的轴线的更大的间距。

10.根据权利要求8或9所述的弹簧元件，其中，所述径向外环区域(64)具有圆环的形式，所述弹簧元件的开口(62)具有椭圆的形式，并且与所述弹簧元件的开口邻接的所述径向内环区域(66)在各处具有相同的宽度。

11.根据权利要求10所述的弹簧元件，其中，所述弹簧元件的椭圆形的开口(62)具有两个纵向端部区域，除了所述弹簧元件的布置在其间的径向内环区域(66)外，所述两个纵向端部区域与所述两个第二纵向部分(72)相邻。

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