專利名稱：渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的渦輪增壓器，包括用于控制作用在渦輪增壓器的渦輪上的發(fā)動機排氣的體積流的大小的排氣旁通路徑，該旁通路徑設(shè)有旁通閥門裝置，該旁通閥門裝置用于控制被引導(dǎo)穿過旁通路徑的排氣的體積流的大小，旁通閥門裝置包括板狀閥門元件(可選地稱為廢氣門擋板)，所述板狀閥門元件具有設(shè)置在平面中的密封表面和延伸離開密封表面的軸，且板狀閥門元件能夠在打開位置和關(guān)閉位置之間移動；用于閥門元件的閥座，所述閥座包圍排氣通過開ロ，且與閥門元件密封表面相互作用 ；閥門元件支座，所述閥門元件通過其軸連接至閥門元件支座，以能夠至少在垂直于閥門元件密封表面的方向上移動；心軸，所述心軸以可旋轉(zhuǎn)的方式被保持在軸承套中，并且一方面的所述閥門元件支座和另一方面的調(diào)節(jié)桿的第一區(qū)域以旋轉(zhuǎn)固定的方式被布置在所述心軸上，調(diào)節(jié)桿的第一區(qū)域相對于所述心軸橫向地延伸；以及調(diào)節(jié)桿致動元件，所述調(diào)節(jié)桿致動元件連接至調(diào)節(jié)桿的第二區(qū)域，以能夠相對于調(diào)節(jié)桿至少繞與心軸的軸線平行的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)。該渦輪增壓器可以是單渦輪增壓器，但是也可以是多級增壓系統(tǒng)、即包括有多個渦輪增壓器的系統(tǒng)的渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
在開頭處定義的這類渦輪增壓器是已知的，并且在例如W02010/135104A的圖I中或在DE 10 2009 030 520A的圖I中被公開。在開頭處提到的類型的渦輪增壓器中，旁通閥門裝置的組件的制造公差、但最重要的是在運行期間發(fā)生的組件的依時性的溫度變化和不同溫度不可避免地導(dǎo)致在閥門元件和閥門元件支座之間的且同樣在調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件之間發(fā)生游隙。最近已經(jīng)增多地將作用在調(diào)節(jié)桿致動元件上的機電驅(qū)動器用于致動旁通閥門。使用機電驅(qū)動器致動旁通閥門具有能夠明確地、相對精確地設(shè)定在閥門元件的打開位置和關(guān)閉位置之間的每一個中間位置的優(yōu)勢。最重要的，當閥門元件是廢氣門擋板時，所述廢氣門擋板執(zhí)行在其打開位置和其關(guān)閉位置之間的樞轉(zhuǎn)運動，在所述閥門元件即所述廢氣門擋板和閥門元件支座之間的游隙也允許所述廢氣門擋板在即將位于其關(guān)閉位置時適合于閥座并且然后被設(shè)置成以密封的方式抵靠閥座。已發(fā)現(xiàn)在所述廢氣門擋板的某些角位置中，所述游隙使得排氣流導(dǎo)致廢氣門擋板執(zhí)行擺動狀運動，所述擺動狀運動使得當渦輪增壓器以某些發(fā)動機速度運行時產(chǎn)生卡嗒卡嗒的和格登響的噪音。這些是不利的，不僅是因為噪音也因為由格登響導(dǎo)致的磨損的征兆。因此，針對在開頭處提到的類型的渦輪增壓器，WO 2010/135104A提出在閥門元件(廢氣門擋板)和閥門元件支座的連接區(qū)域中使用圓環(huán)形彈簧鋼片狀盤形式的彈簧元件，閥門元件的軸穿過該圓環(huán)形彈簧鋼片狀盤。在該已知旁通閥門裝置中，桿狀閥門元件支座具有孔，所述板狀閥門元件的軸延伸穿過所述孔延伸，且盤狀抵接部附接至所述軸的自由端以固定閥門元件至閥門元件支座。所述圓環(huán)狀彈簧鋼片狀盤具有錐形構(gòu)造，即其具有截頭錐的外形，所述截頭錐具有限定其開ロ的圓形外邊緣和圓形內(nèi)邊緣，所述片狀金屬在所述邊緣之間具有中空的截頭錐的外形且(在橫截面中)整體上是扁平的。在該已知旁通閥門裝置的第一實施例中，彈簧鋼片狀盤布置在板狀閥門元件和閥門元件支座之間，在第二實施例中，彈簧鋼片狀盤布置在閥門元件支座和與至彈簧元件的軸的自由端相附接的盤狀抵接部之間。在所述兩個實施例中，彈簧鋼片狀盤被按壓，其中該彈簧鋼片狀盤的外緣的ー個邊緣抵靠閥門元件支座的平坦區(qū)域并且其內(nèi)緣的ー個邊緣抵靠板狀閥門元件的平坦區(qū)域或者抵靠盤狀抵接部的平坦區(qū)域。已發(fā)現(xiàn)在發(fā)動機運行時在廢氣門擋板的區(qū)域中當時的高溫(排氣溫度)下，彈簧鋼片狀盤的材料趨于發(fā)生蠕變或在其外邊緣和內(nèi)邊緣的區(qū)域中流動，因此在運行期間，彈簧鋼片狀盤顯現(xiàn)相當程度的磨損跡象，這不利地影響到在板狀閥門元件和閥門元件支座之間的連接中的游隙的消除。在開頭處提到的類型的已知旁通閥門裝置中，由于制造公差和/或不可避免的在運行期間的不同組件溫度，在調(diào)節(jié)桿至調(diào)節(jié)桿致動元件的連接中的游隙也是不可避免的，結(jié)果使得在發(fā)動機運動期間，由于所述游隙在該位置處還發(fā)生卡嗒卡嗒的或格登響的噪 音以及磨損跡象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在干，至少最小化或甚至完全消除在開頭處定義的類型的旁通閥門裝置中的這些缺點，并且，為實現(xiàn)此目的，根據(jù)本發(fā)明提出在下列位置中的至少ー個位置處布置基本環(huán)狀彈簧元件(A)在閥門元件和閥門元件支座之間的連接區(qū)域中的第一位置，其中彈簧元件至少幾乎消除了在閥門元件和其支座之間的在閥門元件軸的縱向方向上的游隙，閥門元件軸穿過彈簧元件；(B)在調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件之間的連接區(qū)域中的第二位置，其中彈簧元件至少幾乎消除了在調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件之間的在樞轉(zhuǎn)軸線方向上的游隙，該樞轉(zhuǎn)軸線穿過該彈簧元件，該彈簧元件包括至少ー個具有彎邊部的基本環(huán)狀彈簧鋼片狀盤，彎邊部在環(huán)軸線的方向上具有弾性且包圍環(huán)軸線，并且考慮到彈簧鋼片狀盤的彈簧特性，彎邊部被構(gòu)造且尺寸被設(shè)定使得當渦輪增壓器運行時，前述游隙也至少幾乎被消除。在根據(jù)本發(fā)明的旁通閥門裝置中，彈簧元件根據(jù)本發(fā)明并不設(shè)置成至少ー個彈簧鋼片狀盤的邊緣抵靠旁通閥門裝置的鄰近彈簧元件的組件，如同WO 2010/135104A中公開的彈簧元件的情況，相反，作用在彈簧元件上的壓カ根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的構(gòu)造至少主要地或基本上作用在彈簧元件區(qū)域上，所述彈簧元件區(qū)域在徑向方向上與彈簧元件的徑向外緣和徑向內(nèi)緣間隔開在全彎邊部的情況中，該區(qū)域是全彎邊部的頂點和兩個支腳，在半彎邊部的情況中，該區(qū)域是從半彎邊部至彈簧鋼片狀盤的與半彎邊部相鄰的兩個環(huán)狀區(qū)域的兩個環(huán)狀過渡區(qū)域。如果根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件僅具有單個彈簧鋼片狀盤，那么，根據(jù)本發(fā)明，在全彎邊部的情況中，全彎邊部的彎邊部頂點和兩個彎邊部支腳被壓靠旁通閥門裝置的與彈簧元件相鄰的組件，然而，在半彎邊部的情況中，其到彈簧鋼片狀盤的與所述半彎邊部相鄰的區(qū)域的兩個前述過渡區(qū)域(該過渡區(qū)域也可被稱為彎邊部支腳)被壓靠相鄰的組件。如果彈簧元件包括相鄰彼此的兩個彈簧鋼片狀盤，那么在全彎邊部的情況中，全部的彎邊部頂點或全部的彎邊部支腳被壓靠相鄰的組件，然而在半彎邊部的情況中，兩個半彎邊部的一個“彎邊部支腳”被壓靠相鄰的組件，且兩個其他彎邊部支腳被壓靠于彼此或被壓靠于設(shè)置在彈簧元件的兩個被彎邊的覆蓋板之間的環(huán)狀內(nèi)層。然而在已知的彈簧元件中，彈簧鋼片狀盤的外緣和內(nèi)緣的被按壓邊緣至少基本上不能適應(yīng)相鄰的組件，而彈性彎邊部則具有相對良好的適應(yīng)性，因為彎邊部的區(qū)域沿其周緣在其高度上經(jīng)受不同的變形是相對容易的。如果閥門元件不僅能在該閥門元件的軸的縱向方向上相對于閥門元件支座移動，或如果調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件不僅能在調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件的連接處的樞轉(zhuǎn)軸線的方向上相對于彼此移動，而是如果由于游隙，所述軸的軸線還能夠相對于閥門元件支座傾斜或樞轉(zhuǎn)軸線能夠相對于調(diào)節(jié)桿和/或調(diào)節(jié)桿致動元件傾斜，那么根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件優(yōu)選地被構(gòu)造使得該彈簧元件至少幾乎消除了在前述傾斜移動的范圍內(nèi)存在的軸向游 隙或游隙。最后，本發(fā)明不僅適用于其中閥門元件執(zhí)行在其打開位置和其關(guān)閉位置之間的樞轉(zhuǎn)運動的旁通閥門裝置，而且適用于其中閥門元件執(zhí)行在其打開位置和其關(guān)閉位置之間的直線運動的實施例。前述DE 10 2009 030 520A僅涉及被構(gòu)造成環(huán)狀彈簧元件的密封元件，所述密封元件布置在用于承載廢氣門擋板的心軸的軸承套和附接至所述心軸的調(diào)節(jié)桿之間，以能夠防止排氣從心軸和心軸的軸承套之間的間隙處泄露。彈簧元件由ー個或兩個環(huán)狀片狀金屬盤組成且形成至少ー個弾性密封唇，所述彈性密封唇在關(guān)于心軸軸向預(yù)緊的情況下安裝在軸承套的一個端面和調(diào)節(jié)桿的與該軸承套相反的ー側(cè)之間并且以氣密密封的方式設(shè)置成抵靠軸承套和調(diào)節(jié)桿。然而，在本發(fā)明涉及的旁通閥門裝置的情況中，氣體密封的問題在閥門元件至閥門元件支座的連接區(qū)域中以及在使心軸旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)桿與調(diào)節(jié)桿致動元件之間的連接區(qū)域中均不發(fā)生。最重要的，當根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件布置在前述第一位置中時，在運行期間，彈簧元件暴露至尤其高的溫度，因此，對于安裝在第一位置的彈簧元件，推薦使用彈簧鋼，所述彈簧鋼在該位置處的在運行時的主要溫度下具有用于足夠消除游隙的彈簧特性，即使該彈簧特性低于彈簧鋼的室溫下的彈簧特性。適用于此的彈簧鋼的類型將會在下文中提及，但是特別推薦由鎳基合金制成的彈簧鋼。特別有利的是至少一個彈簧鋼片狀盤的彎邊部被構(gòu)造為半彎邊部，因為半彎邊部具有優(yōu)于全彎邊部的優(yōu)勢在相同的或相似的彎邊部的彈簧硬度的情況下，半彎邊部能夠?qū)崿F(xiàn)彈簧元件(在其環(huán)軸線的方向上的)更大的彈簧行程，另外，設(shè)有半彎邊部的彈簧鋼片狀盤設(shè)置成使得至少大致上僅片狀金屬盤的平坦環(huán)形區(qū)域抵靠與之相鄰的組件。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)有至少ー個半彎邊部的彈簧鋼片狀盤的關(guān)于其軸向彈簧行程和其軸向彈簧剛度的尤其良好特性能夠通過被這樣構(gòu)造的半彎邊部而取得該半彎邊部的在徑向方向上測量的寬度是該半彎邊部的在彈簧元件的軸向方向上測量的高度的倍數(shù)(不必是整數(shù))。特別有利地是該半彎邊部的在彈簧鋼片狀盤的軸的方向上測量的高度與該半彎邊部的在關(guān)于該軸的徑向方向上測量的寬度的比率在1:2和1:7之間，優(yōu)選地在1:4和1:6之間，具體地大約為1:5。
如果閥門元件軸(以具有游隙或不具有游隙的方式)穿過設(shè)置在閥門元件支座中的孔，并且所述閥門元件軸在其自由端設(shè)有抵接部，如在WO 2010/135104A中公開的旁通閥門裝置中的情況，則下面的構(gòu)造具有顯著優(yōu)勢將閥門元件軸穿過的環(huán)形墊圈設(shè)置在抵接部和閥門元件支座之間，并且將安裝在所述第一位置中的彈簧元件布置在抵接部和閥門元件支座之間，優(yōu)選地布置在墊圈和閥門元件支座之間。通過預(yù)備不同厚度的墊圈且通過安裝相應(yīng)厚度的墊圈，在一方面，可容易地補償制造公差，在另一方面，可容易地確定和設(shè)定安裝在第一位置中的彈簧元件的預(yù)緊，這在閥門元件軸被插入至在閥門元件支座中的孔后并且在所述墊圈已經(jīng)被推壓到閥門元件軸上后，在通過某種鉚接過程使閥門元件軸的自由端被加厚從而該自由端形成抵接部且防止閥門元件和墊圈脫離閥門元件支座時是特別有利的。由于該彈簧元件的布置，當關(guān)閉閥門時，作用在閥門元件上的閉合力不需要經(jīng)由彈簧元件傳輸?shù)介y門元件上。因此，彈簧元件僅用于消除游隙而不會被過高的壓カ損壞。安裝在第二位置的彈簧元件有利地布置在調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件之間，因為該兩個組件由此保護彈簧元件免受損壞。如上所述，對于根據(jù)本發(fā)明的至少ー個彈簧鋼片狀盤，鎳基合金尤其良好地適合， 但是更為昂貴的鈷基合金也是可以的。為制造該至少ー個彈簧鋼片狀盤，首先從不具有彈簧鋼特性的金屬片材沖孔形成相應(yīng)的環(huán)形片狀金屬盤，接著通過沖壓形成其最終形狀(包括至少ー個彎邊部)，然后通過熱處理使該金屬片材具有理想的彈簧鋼特性和理想的硬度。


在所附從屬權(quán)利要求，附圖以及下面對于本發(fā)明具體有利實施例的描述中給出了根據(jù)本發(fā)明的旁通閥門裝置的其它有利特征。在圖中圖I以等軸測圖示出了具有閥門元件的渦輪增壓器的渦輪殼體的剖開部分，其中閥門元件被構(gòu)造成廢氣門擋板并包括閥門元件支座；圖2以側(cè)視圖示出了設(shè)有軸的閥門元件，并且以剖視圖示出了渦輪殼體的壁的具有用于閥門元件的閥座的一部分；圖3示出了一組組件的部分剖開側(cè)視圖，該ー組組件由閥門元件、閥門元件支座、以可旋轉(zhuǎn)的方式保持在軸承套中且設(shè)有閥門元件支座的心軸、附接至心軸的調(diào)節(jié)桿、以及以鉸接方式連接至調(diào)節(jié)桿的調(diào)節(jié)桿致動元件構(gòu)成；圖4示出了從圖3中的箭頭A的方向觀看的心軸、閥門元件支座和閥門元件的視圖；圖5示出了從圖4中的箭頭B的方向觀看的圖4中所示的部分的視圖；圖6示出了從圖4中的箭頭C的方向觀看的圖4中所示的部分的視圖，但以截面圖示出了閥門元件支座和墊圈的區(qū)域；圖6A以更大的比例示出了圖6中的細節(jié)D ;圖7A、7B和7C示出了根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的第一實施例，更具體地，示出了根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的第一實施例的平面圖、側(cè)視圖和沿圖7A中的線7C-7C截取的截面圖；圖8A、8B和SC示出了根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的第二實施例，更具體地，示出了根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的第二實施例的平面圖、沿圖8A中的線8B-8B截取的截面圖和沿圖8A中的線8C-8C截取的截面圖；以及圖9A、9B和9C示出了根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的第三實施例，更具體地，示出了根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的第三實施例的平面圖、側(cè)視圖和沿圖9A中的線9C-9C截取的截面圖。
具體實施例方式圖I示出了渦輪殼體10的一部分，用于驅(qū)動排氣渦輪增壓器渦輪(未示出)的排氣流穿過排氣入口 12進入渦輪殼體10中。排氣入口 12與渦輪殼體10中形成的排氣流入路徑14相連。排氣流入路徑14通往渦輪，且在該實施例中構(gòu)造為廢氣門擋板的閥門元件16布置在該排氣流入路徑14中。圖I中僅部分示出并且具有板狀構(gòu)造的閥門元件16能夠以下述方式在排氣流入路徑14中相對于渦輪殼體10移動，以允許在渦輪殼體10的壁中 形成在閥門元件16的左方的排氣通過開ロ(圖I中未示出)被以盡可能氣密的方式完全關(guān)閉-為此目的，圖2中示出的渦輪殼體10的壁IOa設(shè)有包圍排氣通過開ロ 16b的閥座16a，閥座16a也示出在圖2中。如根據(jù)下文將清楚的，在所示出的實施例中，閥門元件16被移動使得閥門元件16不僅能夠完全關(guān)閉排氣通過開ロ 16b，也能夠更大或更小程度地或完全地打開排氣通過開ロ 16b。利用閥門元件16，由在渦輪殼體10中形成的通道(未示出)所形成的用于排氣流的旁通路徑因此能夠被關(guān)閉或部分地或完全地被打開，從而通過用該旁通路徑選擇性地將排氣流部分地或完全地引導(dǎo)出排氣流引入路徑14而以排氣流完全地、部分地或完全不經(jīng)由排氣渦輪增壓器的方式將排氣流引導(dǎo)進入渦輪殼體10。由圖I和圖2可見板狀閥門兀件16具有密封表面16c,所述密封表面16c在該示例中具有圓環(huán)形構(gòu)造，所述密封表面16c設(shè)置在平面中且與對應(yīng)的閥座16a的密封表面相互作用。軸16d形成在板狀閥門元件16上，所述軸16d的軸線在圖2中被標示為16e，且根據(jù)圖2，所述軸16d的自由上端設(shè)有加厚的頭部16f。在該頭部和板狀閥門元件16之間，根據(jù)圖2，軸16d具有上部環(huán)形肩臺16g，且根據(jù)圖2，下部環(huán)形肩臺16h設(shè)置在從所述軸至閥門元件16的過渡區(qū)域處。下面將參照圖3至圖6和圖6A描述包括有閥門元件、承載閥門元件的部分以及使該部分在打開位置和關(guān)閉位置之間移動的部分的ー組部件。軸狀心軸20屬于該部件組，閥門元件支座22形成在軸狀心軸20上，閥門元件支座22以臂的方式橫向地延伸背離包括有軸線20a的心軸20，并且在其長度的主要部分上具有大致矩形的橫截面且因此具有兩個平坦扁面22a和22b。閥門元件支座22在其自由端的近側(cè)具有具體地圓形的孔22c，軸16d穿過該孔22c，使得設(shè)置在從該軸至閥門元件16的過渡區(qū)域處的環(huán)形肩臺16h能夠被支撐在閥門元件支座22的側(cè)面22b上。墊圈24布置在軸16d的頭部16f與閥門元件支座22之間，墊圈24具有兩個端面24a和24b，該兩個端面24a和24b優(yōu)選地整體平坦且平行于彼此,該兩個端面中的端面24b被支承在軸16d的環(huán)形肩臺16g上。根據(jù)本發(fā)明，兩個環(huán)形肩臺16g和16h彼此相距的間距、閥門元件支座22的設(shè)有孔22c的區(qū)域的厚度以及墊圈24的厚度被匹配以便在被定位成通過頭部16f抵靠環(huán)形肩臺16g的墊圈24和被設(shè)置成抵靠環(huán)形肩臺16h的閥門元件支座22之間獲得環(huán)形間隙，第一環(huán)形彈簧元件30布置在該環(huán)形間隙中，軸16d穿過第一環(huán)狀彈簧元件30。在所示的優(yōu)選實施例中，設(shè)置在閥門元件16上的軸16d首先穿過閥門元件支座22的孔22c，由此彈簧元件30以及同樣地環(huán)形墊圈24被推壓到軸16d上，并且墊圈定位成抵靠環(huán)形肩臺16g。軸16d的起始不具有頭部16f的自由端然后通過某種鉚接步驟變形以產(chǎn)生加厚的頭部16f,在加厚頭部16f的成形期間，墊圈24被壓靠于環(huán)形肩臺16g,并且利用加厚的頭部16f，閥門元件16被固定在閥門元件支座22上，并且彈簧元件30以及墊圈24被保持在軸16d上。從圖6中將會清楚，根據(jù)本發(fā)明，彈簧元件30設(shè)置成使得其兩側(cè)抵靠垂直于軸線16e延伸的平坦表面,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述平坦表面由閥門元件支座22的側(cè)面22a和墊圈24的一個端面24b形成。彈簧元件30的設(shè)計和功能將會在下文中描述。如圖3所示，心軸20被軸承套40保持，且安裝在軸承套40內(nèi)，以能夠繞心軸軸線20a旋轉(zhuǎn)。軸承套40固定在渦輪殼體10的壁IOb (圖I中不可見)中。然而，也被認為是 屬于本發(fā)明的范圍的是心軸20被直接保持在被相應(yīng)地構(gòu)造的壁IOb的開口中且被安裝以能夠關(guān)于心軸軸線20a旋轉(zhuǎn)。關(guān)于圖1，必須指出的是其示出了閥門元件支座的實施例，該實施例是與圖4相比的修改例并且在圖I中被標示為22’。此外，圖I示出了閥門元件16的軸16d的自由端的替代結(jié)構(gòu)，為此，形成抵接部的該自由軸端在圖I中被標示為16f’_不同于在圖I中的圖示，該抵接部在實踐中由固定連接到實際的軸的盤例如通過焊接形成。最后，還要提到，圖I示出了閥門元件16在閥門元件支座22’上的布置，該布置并非根據(jù)本發(fā)明。根據(jù)圖3，心軸20的上部穿過調(diào)節(jié)桿42的孔(圖3中不可見)并且至少以旋轉(zhuǎn)固定但優(yōu)選地在心軸軸線20a的方向上不可移位的方式連接至該孔。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉上述連接所需的手段，因此不必要說明。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)狀第二彈簧元件44布置在軸承套40 (但可選地渦輪殼體10的壁IOb)和調(diào)節(jié)桿之間，心軸20穿過環(huán)狀第二彈簧元件44，該環(huán)狀第二彈簧元件44被設(shè)置成一方面抵靠調(diào)節(jié)桿42并且另一方面如圖3所示被設(shè)置成抵靠軸承套40的上端面(但可選地抵靠壁10b)。彈簧元件44抵靠的調(diào)節(jié)桿42的區(qū)域和軸承套40的端面(或壁IOb)的區(qū)域優(yōu)選地被構(gòu)造成使得那些區(qū)域是平坦的且垂直于心軸軸線20a延伸。下面還將描述第二彈簧元件44的設(shè)計和功能。調(diào)節(jié)桿致動元件46接合調(diào)節(jié)桿42，調(diào)節(jié)桿42能夠與心軸20 —起繞心軸軸線20a旋轉(zhuǎn)。在圖3中所示的優(yōu)選實施例中，調(diào)節(jié)桿致動元件46具有臂狀或桿狀構(gòu)造,但是調(diào)節(jié)桿致動元件46也可以具有其他形狀，因為只需要其完成能夠使調(diào)節(jié)桿42繞心軸軸線20樞轉(zhuǎn)的功能。調(diào)節(jié)桿致動元件46鉸接在調(diào)節(jié)桿42上使得調(diào)節(jié)桿致動元件46能夠相對于調(diào)節(jié)桿42至少繞樞轉(zhuǎn)軸線48樞轉(zhuǎn)，樞轉(zhuǎn)軸線48平行于心軸20的軸線20a延伸。球鉸式接頭例如能夠用于在鉸接桿42和調(diào)節(jié)桿致動元件46之間的鉸接連接。在圖3中所示的優(yōu)選實施例中，該鉸接連接由聯(lián)接銷50形成，聯(lián)接銷50的軸線與樞轉(zhuǎn)軸48重合，且聯(lián)接銷50穿過調(diào)節(jié)桿42中的孔并且至少結(jié)合在調(diào)節(jié)桿致動元件46中的孔中。該聯(lián)接銷50能夠例如具體地通過焊接被附接至調(diào)節(jié)桿致動元件46，而聯(lián)接銷50能夠相對于調(diào)節(jié)桿42繞樞轉(zhuǎn)軸48旋轉(zhuǎn)。在該情況中，為將調(diào)節(jié)桿致動元件46固定至調(diào)節(jié)桿42，可以將固定元件附接至聯(lián)接銷50，根據(jù)圖3，該固定元件設(shè)置成抵靠調(diào)節(jié)桿42的上側(cè)且被保持在聯(lián)接銷50上以便在軸向方向上不能位移。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的第三環(huán)狀彈簧元件52布置在調(diào)節(jié)桿42和調(diào)節(jié)桿致動元件46之間，聯(lián)接銷50穿過第三環(huán)狀彈簧元件52的開ロ，且第三環(huán)狀彈簧元件52設(shè)置成一方面抵靠調(diào)節(jié)桿42并且在另一方面抵靠調(diào)節(jié)桿致動元件46。然而?？商娲兀?lián)接銷50穿過的環(huán)形墊圈也能夠被設(shè)置在彈簧元件52和調(diào)節(jié)桿42和/或調(diào)節(jié)桿致動元件46之間。在每ー種情況中，優(yōu)選地將彈簧元件52抵靠的那些表面構(gòu)造成為平坦的且垂直于樞轉(zhuǎn)軸線48延伸。參照圖7A至7C、8A至SC以及9A至9C，現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的三種彈簧元件，該三種彈簧元件中的每ー種能夠被用作第一彈簧元件30、用作第二彈簧元件44和/或用作第三彈簧元件52。然而，圖7和8中所示的彈簧元件的其中一個將優(yōu)選地用作彈簧元件30，圖9A至9C中所示的彈簧元件將優(yōu)選地用作彈簧元件52。就此而論，指出的是彈簧元件44必須在任意情況中實現(xiàn)氣密，以使可能不可避免地穿過在心軸20的周緣和安裝該心軸的組件之間的間隙的排氣不能逸出至如圖3中所示的殼體壁IOb或軸承套40的上端的區(qū)域中的外部。在另一方面，氣密的問題不會發(fā)生在彈簧元件30的安裝位置處或彈簧元件 52的安裝位置處，因此，這兩種彈簧元件的設(shè)計、材料特性和尺寸僅需要被構(gòu)造使得在閥門元件16的軸16d的軸線16e的方向上的游隙或在樞轉(zhuǎn)軸線48的方向上的游隙至少幾乎被這些彈簧元件消除，更具體地，在渦輪增壓器的運行溫度下同樣如此，最重要的是，這對于彈簧元件30具有特別的重要性。鑒于根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的上述安裝位置，所使用的附圖標記30和52未被用于圖7至圖9中的彈簧元件，而是用了其他的附圖標記。在圖7A至7C中示出的根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件60總體具有圓環(huán)形形狀并且具有關(guān)于中心平面的鏡像對稱的構(gòu)造，圖7C中示出了該中心平面且標示為60a。所述彈簧元件60由兩個圓環(huán)形彈簧鋼片狀盤62和64組成且具有中央開ロ 66和垂直于中心平面60a延伸的軸線68。兩個圓環(huán)形彈簧鋼片狀盤62和64中的每ー個均具有徑向外環(huán)區(qū)域70和徑向內(nèi)環(huán)區(qū)域72，徑向外環(huán)區(qū)域70和徑向內(nèi)環(huán)區(qū)域72兩者皆是平坦的且平行于中心平面60a延伸，且每ー個彈簧鋼片狀盤均具有在環(huán)形區(qū)域之間的半彎邊部74。在優(yōu)選實施例中，兩個彈簧鋼片狀盤的兩個徑向外環(huán)區(qū)域70設(shè)置成抵靠彼此。然而，還能夠構(gòu)思到在該兩個徑向外環(huán)區(qū)域之間布置平坦的圓環(huán)形內(nèi)層，該平坦的圓環(huán)形內(nèi)層也由耐高溫鋼片材組成，但與彈簧鋼片狀盤62和64不同，不具有任何彈簧鋼特性。在所示優(yōu)選實施例中，兩個半彎邊部74關(guān)于中心平面60a間隔地面向彼此，使得在安裝狀態(tài)下，彈簧元件60設(shè)置成使得其徑向內(nèi)環(huán)區(qū)域72抵靠相鄰組件的具體地平坦的表面區(qū)域。然而，兩個彈簧鋼片狀盤62和64的具有凹處和/或沿著開ロ 68的邊緣設(shè)有切除部的區(qū)域也能代替徑向內(nèi)環(huán)區(qū)域72?？商娲?，鄰近彈簧元件60的兩個組件也能夠具有用于彈簧元件的支撐區(qū)域，該支撐區(qū)域不圍繞開ロ 68形成連續(xù)平坦表面，而是具有例如在平坦表面區(qū)域之間的凹陷，這僅是因為該彈簧元件的問題，該彈簧元件在其半彎邊部74的范圍內(nèi)以彈性預(yù)緊的方式在其中心軸線68的方向上被徑向地安裝在相鄰組件之間。根據(jù)本發(fā)明，彈簧元件60也能夠被修改使得兩個彈簧鋼片狀盤62和64的徑向內(nèi)環(huán)區(qū)域72被設(shè)置成抵靠彼此或抵靠環(huán)狀內(nèi)層，且兩個彈簧鋼片狀盤的半彎邊部在其間形成徑向向外開放的間隙，使得兩個彈簧鋼片狀盤設(shè)置成使得其徑向外環(huán)區(qū)域70弾性地抵靠相鄰組件，在該情況中，關(guān)于圖7A至7C中所示的實施例，這同樣適用于徑向外環(huán)區(qū)域70和兩個相鄰組件。應(yīng)該提出的是兩個彈簧鋼片狀盤62和62以及可選地設(shè)置的內(nèi)層固定連接至彼此，具體地，通過點焊或本身閉合的周向激光焊縫連接至彼此。圖8A至SC中所示的根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件80僅由具有中央開ロ 84的單個彈簧鋼片狀盤組成，并且與中央開ロ 84相鄰的半彎邊部82在片狀金屬盤中沖壓形成，該半彎邊部82優(yōu)選地以閉合構(gòu)造包圍開ロ 84，但該半彎邊部82例如由于從片狀金屬盤沖孔形成的開ロ或因為彎邊部82的在周向方向上彼此間隔的獨有的段而也可以在周向方向上是中斷的。有利地，半彎邊部82徑向向外地鄰接平坦的環(huán)形區(qū)域，該平坦的環(huán)形區(qū)域垂直于開ロ84的軸線延伸并且用于將片狀金屬盤設(shè)置成以面對面接觸的方式抵靠相鄰組件，該環(huán)形區(qū)域的徑向外緣可以形成片狀金屬盤的外周。然而，特別推薦的是在圖中所示的片狀金屬盤的橫截面形狀中，所述環(huán)形區(qū)域鄰接關(guān)于開ロ 84的軸線傾斜的另ー環(huán)形區(qū)域，即該另ー環(huán)形區(qū)域為錐形環(huán)形區(qū)域，與圖中所示的情況不同的是，該另ー環(huán)形區(qū)域能夠延伸入片狀金屬盤的徑向平坦的第三外部環(huán)形區(qū)域，該第三外部環(huán)形區(qū)域垂直于開ロ 84的軸線延伸，并 且通過該第三外部環(huán)形區(qū)域，片狀金屬盤能夠設(shè)置成以面對面接觸的方式抵靠相鄰組件。如圖8A和8B所示，彈簧元件80在其外周處設(shè)有突出的片狀金屬突出部分86，所述突出部分86向下延伸超過由開ロ 84限定的平面，即在與半彎邊部82突出的方向相反的方向上延伸。根據(jù)本發(fā)明，彈簧元件80具有至少三個片狀金屬突出部分86，該至少三個片狀金屬突出部分86在彈簧元件的周向方向上彼此間隔，并且如在圖6中關(guān)于彈簧元件30所示的，弾性元件通過該至少三個片狀金屬突出部分86在相鄰組件上對中，以能夠使后者關(guān)于墊圈24且因此關(guān)于軸線16e對中。最后，圖9A至9C示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー彈簧元件90，該彈簧元件90同樣僅由單個彈簧鋼片狀盤組成，如果不考慮彈簧元件90的半彎邊部92的彈簧剛度，該單個彈簧鋼片狀盤可以與根據(jù)圖7A至7C的實施例的彈簧鋼片狀盤62和64中的ー個完全相同，半彎邊部92的剛度優(yōu)選地為大于彈簧鋼片狀盤62和64中的一個的半彎邊部74的剛度，以能夠至少幾乎消除并且恰有效地消除軸向游隙，如使用彈簧元件60時的情況。半彎邊部的更大剛度能夠通過半彎邊部的相應(yīng)設(shè)計和/或尺寸設(shè)定和/或彈簧鋼片材的厚度的相應(yīng)設(shè)計和/或尺寸設(shè)定和/或通過使用相應(yīng)的彈簧鋼而取得。就此而論，應(yīng)該注意的是彎邊部的剛度取決于彎邊部寬度，但是，在半彎邊部的情況中，還取決于傾斜延伸的彎邊部區(qū)域的傾角。針對根據(jù)本發(fā)明的彈簧鋼片狀盤的生產(chǎn)，特別推薦由下列鋼合金制成的片材-根據(jù)DIN 59746/DIN EN ISO 9445 的 NiCo20Cr20MoTi (2. 4650)，合金 DIN17744/17750-合金625 (2. 4856)，DIN EN 10095-Waspaloy (2. 4654)(沃斯帕洛伊鎳基耐高溫耐蝕合金)-根據(jù)DIN 59746/DIN EN ISO 9445 的 NiCrl9Fel9Nb5Mo3 (2.4668)最重要的，推薦前述第一種合金用于安裝在與彈簧元件30相同位置中的根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件，特別推薦最后ー種合金用于安裝在與彈簧元件52相同位置中的根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件。而推薦合金625和Waspaloy用于安裝在與彈簧元件30相同位置中的彈簧元件。
在根據(jù)本發(fā)明的旁通閥門裝置中，根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件用于消除游隙而不是用于密封氣體，最重要的是，不是用于密封在能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)的兩個組件之間的氣體。因此，優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件的實施例，其中至少ー個彈簧鋼片狀盤和/或彈簧元件的至少ー個彎邊部比在DE 10 2009 030 520A中公開的密封元件的至少ー個彈性密封唇或附圖3中示出的彈簧元件44具有更大的彈簧硬度。對于根據(jù)本發(fā)明將布置在第一位置和/或第二位置中的根據(jù)本發(fā)明的彈簧元件，因此推薦的是，該彈簧元件被構(gòu)造使得其在安裝狀態(tài)下在該彈簧元件和與之相鄰的組件之間產(chǎn)生如下的壓カ或弾性力，并且具體地是在冷卻狀態(tài)下，即當渦輪增壓器不運行吋。對于待被安裝在彈簧元件30的位置中的根據(jù)本發(fā)明的單層或多層彈簧元件，推 薦在150N和300N之間的范圍內(nèi)的力，尤其推薦在170N和320N之間的力，然而對于待被安裝在與彈簧元件44相同的位置中的彈簧元件，推薦更低的力的范圍，即在50N至150N范圍內(nèi)的力，因為否則由于在該安裝位置處的相對旋轉(zhuǎn)運動，會導(dǎo)致更高的磨損。
權(quán)利要求
1.用于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的渦輪增壓器，包括排氣旁通路徑，該排氣旁通路徑用于控制作用在所述渦輪增壓器的渦輪上的發(fā)動機排氣的體積流的大小，其中，所述旁通路徑設(shè)有旁通閥門裝置，所述旁通閥門裝置用于控制通過所述旁通路徑引導(dǎo)的排氣的體積流的大小，所述旁通閥門裝置包括 -板狀閥門元件，所述板狀閥門元件具有設(shè)置在平面中的密封表面和離開所述密封表面延伸的軸，且所述板狀閥門元件能夠在打開位置和關(guān)閉位置之間移動， -用于所述閥門元件的閥座，所述閥座包圍排氣通過開口，并且與閥門元件密封表面相互作用， -閥門元件支座，所述閥門元件通過所述閥門元件的軸連接至所述閥門元件支座，以便能夠至少在垂直于所述閥門元件密封表面的方向上移動， -心軸，所述心軸以可旋轉(zhuǎn)的方式被保持在軸承套中，并且一方面的所述閥門元件支座和另一方面的調(diào)節(jié)桿的第一區(qū)域以旋轉(zhuǎn)固定的方式被布置在所述心軸上，所述調(diào)節(jié)桿的所述第一區(qū)域相對于所述心軸橫向地延伸，以及 -調(diào)節(jié)桿致動元件，所述調(diào)節(jié)桿致動元件連接至所述調(diào)節(jié)桿的第二區(qū)域，以便能夠相對于所述調(diào)節(jié)桿、至少繞與所述心軸的軸線平行的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)， 其中，基本環(huán)狀的彈簧元件被布置在下列位置中的至少一個位置中 (A)在所述閥門元件和所述閥門元件支座之間的連接區(qū)域中的第一位置，其中所述彈簧元件至少幾乎消除了在所述閥門元件和其支座之間的在閥門元件軸的縱向方向上的游隙， 所述閥門元件軸穿過所述彈簧元件； (B)在所述調(diào)節(jié)桿和所述調(diào)節(jié)桿致動元件之間的連接區(qū)域中的第二位置，其中所述彈簧元件至少幾乎消除了在所述調(diào) 節(jié)桿和所述調(diào)節(jié)桿致動元件之間的在所述樞轉(zhuǎn)軸線的方向上的游隙，所述樞轉(zhuǎn)軸線穿過所述彈簧元件， 其中，所述彈簧元件包括至少一個基本環(huán)狀彈簧鋼片狀盤，所述彈簧鋼片狀盤具有彎邊部，所述彎邊部在環(huán)軸線的方向上具有彈性且包圍所述環(huán)軸線，并且其中，考慮到所述彈簧鋼片狀盤的彈簧特性，所述彎邊部被構(gòu)造且尺寸設(shè)定成使得當所述渦輪增壓器運行時，前述游隙也至少幾乎被消除。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪增壓器，其特征在于至少當所述彈簧元件布置在所述第一位置中時，形成所述彈簧鋼片狀盤的彈簧鋼具有足夠的彈簧特性，以用于當所述渦輪增壓器運行時在該位置處的當時的溫度下消除游隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的渦輪增壓器，其特征在于用于所述彈簧鋼片狀盤的彈簧鋼由鎳基合金構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任意一項所述的渦輪增壓器，其特征在于所述彎邊部是半彎邊部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪增壓器，其特征在于所述彈簧鋼片狀盤僅具有單個彎邊部，所述單個彎邊部設(shè)置在所述盤的徑向內(nèi)環(huán)區(qū)域和徑向外環(huán)區(qū)域之間，且當所述彈簧鋼片狀盤未被擠壓時，這些環(huán)形區(qū)域都設(shè)置在與所述環(huán)軸線垂直的平面中，并且在所述環(huán)軸線的方向上彼此偏置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的渦輪增壓器，其特征在于所述彈簧元件包括兩個彈簧鋼片狀盤，所述兩個彈簧鋼片狀盤的半彎邊部相對于位于所述彈簧鋼片狀盤之間的平面朝相反的方向突出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪增壓器，其特征在于所述兩個環(huán)狀彈簧鋼片狀盤的半彎邊部在所述環(huán)軸線的方向上彼此相反地設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的渦輪增壓器，其特征在于在所述彈簧元件的環(huán)軸線的方向上測量的情況下，所述兩個彈簧鋼片狀盤的設(shè)置在所述半彎邊部的徑向外側(cè)的環(huán)形區(qū)域設(shè)置成比位于所述半彎邊部的徑向內(nèi)側(cè)的環(huán)形區(qū)域彼此更加靠近。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任意一項所述的渦輪增壓器，其特征在于所述彈簧元件具有關(guān)于位于所述兩個彈簧鋼片狀盤之間的平面的鏡像對稱構(gòu)造。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中的任意一項所述的渦輪增壓器，其特征在于所述半彎邊部的在所述彈簧元件的徑向方向上測量的寬度是所述半彎邊部的在所述彈簧元件的軸向方向上測量的高度的倍數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任意一項所述的渦輪增壓器，其特征在于所述閥門元件軸穿過設(shè)置在所述閥門元件支座中的孔，并且在所述閥門元件軸的自由端處設(shè)有抵接部，在所述抵接部和所述閥門元件支座之間設(shè)置環(huán)形墊圈，所述閥門元件軸穿過所述環(huán)形墊圈，并且，安裝在所述第一位置中的所述彈簧元件被布置在所述墊圈和所述閥門元件支座之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任意一項所述的渦輪增壓器，其特征在于安裝在所述第二位置中的所述彈簧元件被布置在所述調(diào)節(jié)桿和所述調(diào)節(jié)桿致動元件之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪增壓器，其中，旁通閥門裝置包括板狀閥門元件；用于閥門元件的閥座；閥門元件支座；心軸；以及以可樞轉(zhuǎn)的方式連接至調(diào)節(jié)桿的第二區(qū)域的調(diào)節(jié)桿致動元件；為避免或至少最小化由游隙引起的噪音，本發(fā)明在下列位置的至少一個中提供環(huán)狀彈簧元件在閥門元件和閥門元件支座之間的連接區(qū)域中的第一位置和/或在調(diào)節(jié)桿和調(diào)節(jié)桿致動元件之間的連接區(qū)域中的第二位置，彈簧元件包括至少一個具有彎邊部的環(huán)狀彈簧鋼片狀盤，彎邊部在環(huán)軸線的方向上具有彈性，并且彎邊部被構(gòu)造且尺寸設(shè)定為使得在閥門元件和其支座之間的游隙或在調(diào)節(jié)桿和其致動元件之間的游隙至少幾乎被消除。
文檔編號F02B37/18GK102828818SQ20121020190
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者維爾納·舍恩胡伯爾, 斯特凡·梅爾 申請人:愛爾鈴克鈴爾股份公司