用于内燃机增压系统的装置的制作方法

本发明涉及一种用于内燃机增压系统的装置。尤其说明了一种安装在连接至内燃机空气管道中的密封装置。

发明背景

当前的技术水平说明了用于内燃机增压，尤其是机动车内燃机增压的一种或者多种增压器的用途。对此，该增压器既可以通过电动方式进行驱动，也可以是废气涡轮增压器的组成部件。根据不同增压器的结构，在抽吸系统中需要不同的阀门。专利说明DE 102 45 336 A1说明了一种密封装置的上述结构。

发明概要

上述发明的任务在于，对一种用于内燃机增压系统的装置进行说明，该装置生产成本低廉，且可以终身免维护进行工作。尤其是，该装置的密封装置可以无摩擦地进行打开和关闭，且密封性能良好。

上述任务通过独立权利要求的特征加以解决。附属的权利要求说明了本发明有利的实施形式。

上述任务通过一种用于内燃机增压系统的装置加以解决。该装置包含一个外壳。在该外壳中，辅助增压器的旁通管道与连接至内燃机的空气管道相连。旁通管道从辅助增压器连接至空气管道。在本发明中，空气管道从空气过滤器连接至进气歧管。尤其是进气歧管前的管道段也被称作“进气管”。如细部图所示，在空气管道中存在一优选的主增压器。主增压器逆流向上的管道段被称作进气管道。主增压器逆流向下的管道段被称作主 增压空气管道。辅助管道要么连接至主增压空气管道，要么连接至进气管道。

此外，本装置还包含一种自行调节密封装置，尤其是密封盖。该密封装置安装在外壳中，用于对空气管道进行密封，即对主增压空气管道或者进气管道逆向于其开口进行密封。该密封装置在安装在外壳中时应使得密封装置可围绕一旋转轴进行摆动。“旋转轴”在本发明中是指几何旋转轴。构成旋转轴的实际部件在一种有利的实施形式中被称作“轴”。

此外，本装置还包含一个安装在外壳中的弹簧。该弹簧设计成可以沿闭合方向向密封装置施加压力。通过该弹簧确保，只要密封装置无打开压力，则该密封装置紧贴在密封座上。如果辅助管道中的压力高于空气管道中的压力，则密封装置被压紧在密封座上，空气管道被密封。该弹簧一方面确保，密封装置在无压力状态下始终处于正确的位置，即位于密封座上，另一方面，该弹簧可以避免密封装置发出有干扰的啪嗒声，因为通过该弹簧可以确定一规定的位置。

根据本发明，此处涉及一种自行调节密封装置，因为该密封装置仅通过弹簧和压力情况进行移动。密封装置以及以可旋转移动的方式安装在密封装置上的元件和弹簧均包裹在外壳中。无元件从外壳中向外伸出。其优点在于，不需要密封圈。同时可以形成一个紧凑的包裹在外壳中的结构。不管是在外壳内部还是外部，均不存在用于移动密封装置的主动调节机构。

优先规定，弹簧为绕线式扭转弹簧。扭转弹簧为螺旋状。扭转弹簧的轴和密封装置的旋转轴同轴。扭转弹簧优先由钢丝制成。通过扭转弹簧可以确保该结构成本低廉。同时，扭转弹簧还可以确保密封装置可终身免维护地进行工作。

该扭转弹簧优选具有螺旋形的形状，同时扭转弹簧沿轴向进行作用。通过扭转弹簧的单个线圈并非相互紧贴，而是相互间隔一定距离可以实现上述要求。因此，扭转弹簧优选具有两个功能：根据其第一种功能，扭转弹簧沿旋转方向对密封装置施加压力。根据其第二种功能，扭转弹簧沿轴向对密封装置施加压力。通过轴向施加压力可以避免密封装置在轴向的间 隙，从而可以始终确保其在轴向的限位。

在轴的至少一个轴向限位处可以构成摩擦力特别小的支撑状态。尤其是轴的下部轴向限位处。在该轴向限位处可以安排一个球体(i)、在外壳或者轴上设计一个榫舌(ii)或者在外壳或者轴上设计一个尖部(iii)。球体、榫舌或者尖部用于确保轴的居中，同时用于确保在外壳上形成非常小的支撑面。由此可以实现轴在轴向限位过程中形成非常小的摩擦力矩。

如上文所述，扭转弹簧优选用作压紧弹簧。该压紧弹簧将密封装置和轴通过球体、榫舌或者尖部压紧在具有较小轴向摩擦力的限位处。

此外，优先设计有用于以可旋转移动方式对轴进行支撑的第一轴承部件。该第一轴承部件优选位于摩擦力较小的限位处，即轴的下端。在轴和第一轴承部件之间优选构成一个滑动轴承。

第一轴承部件优选通过一弹性元件固定在外壳中。该弹性元件优选为包裹旋转轴的O形环。

下部轴承部件的弹性支撑可以确保相对于外壳轴承支撑圆度的轴承间隙圆度。同时，弹性元件可以确保形成轴的阻尼。此外，轴通过弹性元件进行延长，这可以改善密封装置在密封座上的支撑状态。由此可以形成更佳的密封性。

此外，优先设计有用于以可旋转移动方式对轴进行支撑的第二轴承部件。尤其是，第二轴承部件位于轴的上部末端。扭转弹簧安排在第二轴承部件和密封装置之间的轴上。第二轴承部件优选以合适的形状插入外壳中。这可以实现简单且成本低廉地进行安装，因为密封装置、轴、扭转弹簧和轴承部件可以作为一个整体单元插入外壳中。

比较有利的方式是，扭转弹簧具有两个支脚。其中的一个支脚直接支撑在第二轴承部件上。对此，比较有利的方式是，在第二轴承部件上设有一个开孔。支脚插入该开孔中。

扭转弹簧相对的另一个支脚优选支撑在密封装置上。

优先使得密封装置具有一个碟状物和一个固定区域。该碟状物和固定区域可以整体，也可以分成两个不同的部件进行生产。固定区域以不可旋 转的方式和轴相连。尤其是固定区域为一相对较薄的钢板，优选为0.2至1mm的钢板。

固定区域优选相对于碟状物成某个角度α进行弯曲。该角度α优选介于10至45°之间，特别优选介于20至40°之间。上述弯曲和由此形成的弹性灵活性可以改善密封装置在密封座上的支撑。

此外，优先规定，在密封装置，尤其是碟状物上安排一个密封圈。该密封圈优选完全包裹密封装置的圆周。比较有利的方式是，该密封圈使用人造橡胶通过碟状物注塑进行生产。特别优先使用硅橡胶(VMQ)、氟硅(FVMQ)和/或低温氟碳橡胶(GLT)作为密封圈材料。对此必须考虑，该材料不仅在高温下，而且在非常低的温度下均可以确保足够的灵活性以及良好的密封性。例如，在逆向于废气涡轮增压机使用密封装置时，温度相对较低，但此处也必须确保密封材料具有足够的灵活性。

辅助增压器优选具有一个用于驱动辅助增压器叶轮的电机。尤其可以规定，逆向于密封装置分岔至辅助增压器的低压端。辅助增压器的低压端沿密封装置的气流方向连接至空气管道。因此此处为辅助增压器的旁通密封装置。

此外优先设有一主增压器。主增压器为废气涡轮增压机的组成部件。主增压器的主增压器叶轮既可以逆向于密封装置的气流方向，也可以沿着密封装置的气流方向进行安排，且对空气管道中的空气进行压缩。

优先规定，在逆向于辅助增压器的旁通管道中安排至少一个消音器，和/或在顺流于辅助增压器的旁通管道中安排至少一个消音器，和/或在逆向于主增压器的空气管道中安排至少一个消音器，和/或在顺流于主增压器的空气管道中安排至少一个消音器。

附图简述

上述发明的其他细节、优点和特征见根据附图的下列实施示例说明。

其中：

图1示出了根据本发明和内燃机相连的按照实施示例的第一种结构示 意图，

图2示出了根据本发明和内燃机相连的按照实施示例的第二种结构示意图，

图3示出了根据本发明按照实施示例的装置，

图4示出了根据本发明按照实施示例带打开盖板的装置，

图5示出了根据本发明按照实施示例带闭合盖板的装置，

图6示出了根据本发明按照实施示例带打开密封装置的装置，

图7、7a和7b示出了根据本发明的装置按照实施示例的密封结构的爆炸图，

图8、9示出了根据本发明的装置按照实施示例的密封装置，

图10示出了根据本发明的装置按照实施示例的扭转弹簧。

具体实施方式

在下文中将根据图1和2对两种不同的结构30进行说明。在结构30中，根据本发明的装置1被安排在不同的位置。

图1示出了机动车内燃机31和进气歧管32。从空气滤清器37开始，空气管道5经过空气量测量仪38和增压空气冷却器36连接至进气歧管32。在增压空气冷却器36和进气歧管32之间安排有扼流阀53。主增压器34将空气管道5划分为进气管道61和主增压空气管道60。

在主增压空气管道60的分岔50处连接有辅助增压器33。旁通管道6(辅助增压器33的压力端)从辅助增压器33返回至主增压空气管道60。

在分岔50和旁通管道6的流入口54之间的旁通处安排有根据本发明的装置1。在所示的示例中，辅助增压器33包含通过电机47驱动的辅助增压器叶轮46。

逆向于辅助增压器33安装有废气涡轮增压器35。废气涡轮增压器35包含主增压器34。主增压器34具有主增压器叶轮48。主增压器叶轮48 通过涡轮49进行驱动。

辅助增压器33和主增压器34位于增压空气冷却器36和空气量测量仪38之间。

废气管段41从内燃机31连接至废气涡轮增压器35的涡轮49。废气管段41从废气涡轮增压器35经由柴油颗粒过滤器39连接至其他的废气装置。

沿着柴油颗粒过滤器39的气流方向，从废气管段41分岔出低压废气回流管道43。该低压废气回流管道经过废气冷却器40连接至逆向于主增压器34的进气管道61中。在流入口处，在低压废气回流管道43中设有一可调节阀门51。

此外，废气管段41逆向于涡轮49分岔出高压废气回流管道42。该高压废气回流管道经过扼流阀53连接至主增压空气管道60中。在高压废气回流管道42中设有另一个可调节阀门51。

在图2中，其辅助增压器叶轮46以电动方式进行驱动的辅助增压器33与废弃涡轮增压器35的气流方向相反。对此，根据本发明的装置1安排在空气管道5包裹辅助增压器33的部分(旁通)：在进气管道61的分岔50处连接有辅助增压器33。旁通管道6(辅助增压器33的压力端)从辅助增压器33返回至进气管道61。在其他方面，根据图2的结构30和根据图1的结构30相同。

在图1和2中示出了旁通管道6中的消音器45。该消音器可以在不同的位置以及以不同的数量用于旁通管道6和空气管道5中。

尤其可以规定安装宽频消音器，以便主要对6kHz以上的高频噪音进行消除。

图3示出了装置1的细部。装置1包含一个外壳2。外壳2由外壳本体3和对外壳本体3进行封闭的盖子4组成。尤其是，外壳本体3和盖子4可以由塑料进行生产。为了确保盖子4可以密封封闭，盖子4优选和外壳本体3粘贴或者焊接在一起。

外壳2构成空气管道5的管道段，尤其是主增压空气管道60(根据图 1)或者进气管道61(根据图2)的管道段在盖子4区域形成旁通管道6在空气管道5中的流入口54。

图4示出了无盖子4的装置1。根据附图所示，在流入口54区域设有密封结构7。该密封结构7包含密封装置8。密封装置8也被称作盖罩8。根据图4，密封装置8关闭，并对空气管道5的旁通管道进行封闭。如图1或2所示，空气管道5的管道段为一旁通管道。与之对应，密封装置8也被称作旁通密封装置。

图5和6示出了装置1的截面图。根据图5，密封装置8关闭。如果图1中所示的增压器33活动，同时废气涡轮增压器35不产生或者仅产生非常小的压力，在密封闭合密封装置8时，弹簧21(见图7)的超压可以加以辅助。由此可以确保，增压空气沿正确的方向，即向内燃机31进行输送。密封装置8根据弹簧21的弹力以及逆流55和顺流56于密封装置8的压力比进行移动。

图6示出了处于打开位置的密封装置8。如果废气涡轮增压器35相应地生成较高的压力，密封装置8打开。

图7以爆炸图的形式示出了密封结构7的详细构造。所有在图7中所示的部件安排在外壳2中，因此通过外壳2进行包裹。无部件从外壳2向外伸出。此外，不存在用于移动密封结构7的主动调节机构。

根据图7，密封装置8以可围绕旋转轴14旋转移动的方式进行安排。为了形成该旋转移动结构使用轴13。密封装置8和轴13固定相连。轴13再次以可旋转移动的方式支撑在外壳2上。密封装置8包含一个碟状物9、一个密封圈10和一个带突起12的固定区域11。旁通管道6成尖角连接至空气管道5(根据图1的主增压空气管道60或者根据图2的进气管道61)。轴13位于该尖角处，即位于旁通管道6和空气管道5之间。

由诸如塑料或者金属制成的碟状物9在整个圆周上具有注塑密封圈10。朝向轴13，密封装置8具有固定区域11。固定区域11由钢板制成。在轴13远离碟状物9的一侧，固定区域11通过突起12伸出轴13。

在密封装置7的下端设有第一轴承部件15。在第一轴承部件15中以 可旋转移动的方式连接轴13的下部末端。

第一轴承部件15被O形环16(弹性元件)包裹。由此，第一轴承部件15弹性支撑在外壳2上。在第一轴承部件15和固定区域11之间，间隔套18插入轴13上。

轴13的下部轴线限位块57位于球体17上。球体17确保轴13以较低的摩擦支撑在外壳2上。

根据图7a，可以不使用球体17，而是在轴13的末端使用榫舌58作为轴向限位块57。根据图7b，可以不使用球体17，而是在轴13的末端使用尖部59作为轴向限位块57。榫舌58和尖部59可以额外或者备选在外壳本体3中形成摩擦力较小的轴向限位块57。

在上端，轴13以可旋转移动的方式连接在第二轴承部件19上。第二轴承部件19以合适的形状插入外壳2中。通过和外壳2匹配的形状，第二轴承部件19相对于旋转轴14固定进行安排。第二轴承部件19具有一个形式为开孔的支脚支撑装置20。

在第二轴承部件19和固定区域11之间，由钢丝卷绕成的弹簧21插入轴13上。

弹簧21主要由扭转弹簧构成，相应具有两个与旋转轴14平行延伸的支脚22。上部支脚22插入第二轴承部件19的支脚支撑装置20中。下部支脚22位于密封装置8的突起12处。对于其他结构而言，下部支脚22例如可以位于轴13和碟状物9之间的固定区域11处。重要的是，在安排弹簧21时饮食的密封装置8沿闭合方向进行旋转。

除了作为扭转弹簧的功能，弹簧21也用作旋转轴14沿轴向的压紧弹簧。图10示出了弹簧21的细部。根据图10，弹簧21的单个线圈通过自由空间23相互间隔一定距离。通过该自由空间23，弹簧21也用作轴向的压紧弹簧。

通过该压紧弹簧功能可以确保，密封装置被固定在规定的轴向位置。这可以确保良好的轴向定位，由此避免轴向的晃动和振动。此外，压紧弹簧功能也可以对密封装置8的密封性提供支持，因为密封装置8和轴13 通过弹簧21固定在轴向的最终位置。由此可以形成密封装置8在轴向的最佳位置，这可以进一步优化密封圈10和外壳2密封座之间的密封功能。

图8和9以两种不同的视图示出了密封装置8的详细构造。密封装置8在其圆周上具有半径R1、R2和R3。该半径R1、R2和R3根据空气管道5或者空气管道5密封座的几何形状进行设计。半径R1和R2优选介于5至20mm之间。半径R3优选介于10至40mm之间。

平行于旋转轴14进行测量，固定区域11具有固定高度H1。整个密封装置8具有密封装置高度H2。固定高度H1优选最高为密封装置高度H2的90％，特别优选最高为密封装置高度的80％。通过构成足够小的固定区域11，两个轴承部件15、19和弹簧21之间具有足够的空间，整个密封结构7不会高于密封装置高度H2。

此外，图8示出了安装在碟状物9上的密封圈的密封圈宽度H3。密封圈宽度H3优选至少为密封装置高度H2的5％，尤其是至少为密封装置高度的10％，特别优选至少为密封装置高度的20％，从而提供足够的密封面。

图9示出了密封装置8的侧面视图。对此示出了固定区域11的钢板厚度D1。此外，图9示出了碟状物9的密封装置厚度D2。钢板厚度D1优选最高为密封装置厚度D2的70％，特别优选最高为密封装置厚度的60％。尤其是，钢板厚度D2介于0.2至1mm之间。

固定区域11以角度α相对于碟状物9进行弯曲。由于相应较小的钢板厚度D1以及其弯曲状态可以形成碟状物9的弹性灵活性，因而可以实现更好地紧贴密封座，因为可以对角度偏移进行补偿。该弯曲优选以3至10mm的半径R4进行实施。

参考标号列表

1 装置

2 外壳

3 外壳本体

4 盖子

5 空气管道

6 旁通管道

7 密封结构

8 密封装置

9 碟状物

10 密封圈

11 固定区域

12 突起

13 轴

14 旋转轴

15 第一轴承部件

16 O形环

17 球体

18 间隔套

19 第二轴承部件

20 支脚支撑装置

21 弹簧

22 支脚

23 自由空间

30 结构

31 内燃机

32 进气歧管

33 辅助增压器

34 主增压器

35 废气涡轮增压器

36 增压空气冷却器

37 空气过滤器

38 空气量测量仪

39 颗粒过滤器

40 废气冷却器

41 废气管道段

42 高压废气回流管道

43 低压废气回流管道

45 消音器

46 辅助增压器叶轮

47 电机

48 主增压器叶轮

49 涡轮

50 分岔

53 扼流圈

54 流入口

55 逆流

56 顺流

57 轴向限位块

58 榫舌

59 尖部

60 主空气管道

61 进气管道

H1 固定高度

H2 密封装置高度

H3 密封圈宽度

R1-R4 半径

D1 钢板厚度

D2 密封装置厚度

α 角度