CN102686866B - 转板设备和进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于特别是机动车辆的内燃机的进气系统的转板设备，具有外壳(5)，所述外壳(5)对于所述内燃机的每个汽缸正好具有一个入口管道(6)，并具有转板装置(7)，所述转板装置(7)对于每个入口管道(6)具有转板(8)用于改变流体能通过的各个所述入口管道(6)的横截面。如果各个所述转板(8)被设计为槽形转板，具有弯曲的镫形区域(9)和从所述镫形区域(9)突出的壳体区域(10)；如果各个所述镫形区域(9)具有彼此隔开的两个镫形端部(11)，并且该两个镫形端部(11)关于转板枢转轴(12)共轴布置；如果各个所述转板(8)关于所述转板枢转轴(12)偏心地布置在所述镫形端部(11)之间；如果所述转板装置(7)对于所有转板(8)具有公共的致动轴(13)用于所述转板(8)围绕所述转板枢转轴(12)共同枢转；如果所述致动轴(13)具有用于每个转板(8)的突出部(14)；并且如果各个所述转板(8)与其镫形区域(9)沿关联的突出部(14)布置在所述致动轴(13)上，则能够获得有利的设计。

Description

转板设备和进气系统
技术领域
本发明涉及一种用于特别是机动车辆的内燃机的进气系统的转板设备，具有权利要求1的前序部分的特征。本发明还涉及装备有这种转板设备的进气系统。
背景技术
前序部分中提出的这种类型的转板设备从DE 199 46 861A1中已被知晓。该转板设备具有外壳，该外壳对于内燃机的每个汽缸正好具有一个入口管道。另外，转板设备具有转板装置，该转板装置对于每个入口管道具有转板，用于改变流体能通过的各个所述入口管道的横截面的。
在已知的转板设备中，所有转板一起形成单一片的整合主体，其同时承担致动轴的功能。该转板设备中的单独的转板被构造为蝴蝶型转板，其关于转板枢转轴中心布置。
从EP 0 726 388A1中知晓另一种转板设备，其中用于内燃机每个汽缸的外壳具有两个入口通道，其中所述转板装置具有转板仅用于改变另一个入口管道的流体能通过的横截面。为了所述转板的驱动，提供公共的致动轴，单独的转板被布置在该公共的致动轴上。对此，致动轴对于每个转板具有突出部，各个转板被布置在该突出部上，由此在致动轴与转板之间产生有利的转矩传递。
在已知的转板设备中，转板能被构造为关于转板枢转轴中心布置的蝴蝶型转板，或被构造为关于转板枢转轴偏心地形成的转板，从整合致动轴突出。
发明内容
本发明涉及的问题是：为背景技术中提到类型的转板设备提供指示，或者为装备有改进的或至少一个不同实施例的进气系统提供指示，该不同实施例的区别特别在于以相对高的精度操作转板装置，并且其制造费用相对较低。替代地或另外地，在各个转板的打开位置，对空气流的影响将会被降低。
该问题通过根据本发明的独立权利要求的主题内容解决。有利的实施例为根据从属权利要求的主题内容。
本发明基于将转板设计为槽型转板的总体构思，特征在于弯曲的镫形区域和从该镫形区域突出的壳体区域，其中对于所有转板的致动提供公共的致动轴，其对于每个转板具有位于各自转板的镫形区域中的突出部。单独的转板被布置在公共的致动轴上，公共的致动轴的使用使得对于致动轴和转板能够使用不同的材料。特别地，转板可以由塑料注塑成型，而致动轴可以由金属制成。由此能够实现转板的牢固且可靠的致动。注塑成型的部件可被生产具有紧公差，由此转板设备能具有相对较高的精度地操作。金属的制动轴可以被铸造或锻造或者以特别简单的方式通过线的变形而被生产。致动轴优选被设计为单片、连续的轴，用于转板的突出部被形成至该致动轴中。转板能被生产为使得它们能被夹到致动轴上；替代地，还能够将转板直接注入到致动轴上。转板被注入到公共的致动轴上的这种类型的结构的优点在于：在转板的注入期间能消除在致动轴的生产中产生的由于容差引起的尺度偏离。由此，转板设备具有非常小的偏离。而且，这种复合部件能以特别有利的费用进行生产。
在本发明的有利的进一步发展中，转板能布置在致动轴的阶梯(cascades)上。这里，转板被固定在致动轴上，它们以较小的角度(例如，小于10度或小于5度)相对彼此地旋转。选择转板的这种布置，从而在安装状态下被布置为离致动轴的驱动器最远的转板作为第一个邻接。被布置为离驱动器最近的转板作为最后一个邻接。剩余的转板被布置为在这两个转板之间具有相应的倾斜角度。通过该进一步的发展，确保所有的转板可靠地邻接抵靠进气歧管，且每个转板具有大约相同的预应力。优点在于，防止扭转振动且进气歧管具有改进的声学特性。转板在致动轴上的布置或待提供的倾斜角取决于致动轴的扭转特性。在更刚性的轴的情况下，比更柔性轴的情况需要更小的倾斜角。
根据有利实施例，转板和入口管道可以被彼此协调，从而各个转板在其打开位置与其镫形区域和壳体区域沿各个入口管道的内壁延伸。通过这种类型的构造，转板在其打开位置，不再需要被从流体能通过的各个入口管道的横截面横向的移出。因此，能够减少打开的转板对入口管道的通流(through-flow)的影响。
根据有利的进一步发展，各个入口管道在其内壁上能具有凹部，转板在其打开位置至少部分地进入该凹部中，至少部分位于镫形端部之间。通过这种规定，能再次降低在流动条件下入口管道中的打开的转板或不需要的转板的影响。
根据进一步发展能够实现进一步降低打开的转板的流动影响，其中转板在其打开位置停止，与流动侧的内壁齐平，它的部分进入凹部中。通过这种规定，转板暴露到流体的轮廓与入口管道的内壁邻接，降低打开的转板对入口通道的通流的影响。
根据另一有利实施例，各个转板的壳体区域在转板的打开位置中能配合内壁的轮廓。这种规定对于进一步减少打开的转板与入口管道的流动之间的相互作用做出贡献。
根据有利的进一步发展，能够实现转板与内壁的轮廓的配合，从而壳体区域沿流动方向延伸内壁的轮廓。通过这种方式，打开的转板在壳体区域中不形成流动阻碍，由此再次减少与入口管道中空气运动的相互作用。
根据另一有利实施例，各个壳体区域被对称构造。由此能够特别地实现：在相关联的入口管道内，转板在其关闭位置实现具有不同横截面尺寸的截面，流体能够从该截面通过。此外，通过对称的目标构造，在各个转板的关闭位置中产生漩涡流或湍流是可能的。在此，进一步的发展是特别有利的，其中在各个转板的关闭位置中壳体区域的第一部分与入口管道的壁邻接，同时在各个转板的关闭位置中壳体区域的第二部分与壁隔开。这可以用来产生进入各个汽缸的限定的入流。
本发明的进一步重要的特征和优点将在从属权利要求中、从附图和从参照附图的相关描述中体现。
应该理解的是：在不偏离本发明的范围的情况下，上面提到的和在下文中将进一步详细解释的特征不仅能够在分别指出的组合中使用，而且能够在其他组合中或单独使用。
附图说明
本发明的优选示例实施例被在图中图解，并在下面描述中被进一步详细地解释，其中相同的附图标记指示相同或相似或功能相同的部件。
分别示意性地显示：
图1：转板设备的分解透视图；
图2：转板装置的根据图3中观察方向II的侧视图；
图3：转板装置的根据图2和图4中观察方向III的侧视图；
图4：转板装置的根据图3中观察方向IV的侧视图；
图5：转板设备的在入口管道区域中的截面视图；
图6：与图5中相同的截面视图，但是具有不同的转板位置；
图7：杠杆元件的透视图；
图8：杠杆元件的插入部的透视图；
图9：不同实施例的插入部的侧视图；
图10：致动轴与旋转角度传感器之间的联接区域的透视图；
图11：不同实施例中的转板设备的在前面的区域中的外壳与旋转角度传感器的透视图；
图12：转板设备在转板装置与旋转角度传感器之间的联接区域的高度简化的截面图；
图13：具有转板设备的进气系统的透视图；
图14：在传感器区域替代设计中转板设备的截面图；
图15：根据图14的传感器区域的转板设备的俯视图。
具体实施方式
根据图1至图15，仅在图13中可见的进气系统1包括用于联接到内燃机(在此未显示)的转板设备2，其能被特别布置在机动车辆中。进气系统1用于内燃机的空气供应，该内燃机被构造为活塞发动机并具有数个汽缸。在所示示例中，进气系统1另外具有新鲜空气分配器3，其具有数个入口管4。在此所示的实施例中，转板设备2被设计为中间转板，在安装状态下其被布置在新鲜空气分配器3与内燃机之间。特别地，转板设备2能形成完全预安装单元，能够独立于剩余的进气系统1被预安装。在另一实施例中，进气系统1能被实现为单片部件，其中中间凸缘的功能被整合且转板设备2被直接引入进气系统1的外壳中。
根据另一实施例，中间凸缘还能连接有另外的空气供应单元，例如具有或不具有冷却器的压缩机或空气分配器，并能形成进气系统。
根据图1至图15，转板设备2包括外壳5，其对于内燃机的每个汽缸正好具有一个入口管道6。在所示示例中，外壳5装备有四个入口管道6。转板设备2因此能被构造用于直列四缸发动机或用于V-8汽缸发动机箱。然而，汽缸的数量或者入口管道6的数量在此完全是用于举例。
在特定实施例中，进气歧管中的管道可以为单流，即，每个汽缸能提供单独的管道。在另一实施例中，每个汽缸能提供两个管道，因此，管道被实现为双流管道。单流或双流管道在中间凸缘的延续同样地被构造为单流或双流。在汽缸盖本身，管道可以同样地被实现为单流或双流。在此，汽缸盖中的管道的数量取决于阀的数量。通过单流管道或者相继布置的双流管道的不同组合，能产生特别的流动，例如涡旋流和/或湍流，其使得能够最佳地填充汽缸。
转板设备2另外包括转板装置7。对于每个入口管道6都有单个转板8。转板8用于改变流动能通过的各个入口管道6的横截面。根据图1至图6，转板8在此设计为槽形转板。这种槽形转板8的特征一方面在于弯曲的镫形区域9且另一方面在于从镫形区域9突出的壳体区域10。各个镫形区域9具有彼此隔开的两个镫形端部11，这两个镫形端部11关于转板枢转轴12分别共轴布置。镫形区域9从镫形端部11之间的转板枢转轴12向外突出。通过这些突出部，各个转板8关于转板枢转轴12偏心地布置在镫形端部11之间。
转板装置7对于所有转板8具有公共的致动轴8，通过该致动轴，转板8能关于转板枢转轴12共同枢轴转动。对于每个转板8，致动轴13具有关于转板枢转轴12的突出部14。在这些突出部14的区域中，致动轴13因此关于转板枢转轴12偏心地延伸。在致动轴13上，单个转板8此刻被布置在突出部8的区域中。转板8在致动轴13上的布置在此方便地产生，从而各个转板8与其镫形区域9沿着各个突出部14布置。根据图5和图6，转板8和入口管道6能彼此方便地协调，从而各个转板8在图6中所示的打开位置中与其镫形区域9并与其壳体区域10沿着各个入口管道6的内壁15延伸。各个转板8能在此如此紧密地沿着内壁15延伸，从而在内壁15与壳体区域10之间的转板周围的流动不可能存在或大部分被排除。
在此所示的实施例中，入口管道6在其内壁15上装备有凹部16。后者的尺寸和位置被设置为使得转板8在其打开位置至少部分进入该凹部16中，同时一部分位于镫形端部11之间。在此所示的实施例特别有利，其中转板8和入口管道6彼此协调，从而转板8在其根据图6的打开位置停止，与流入侧的内壁15齐平，它的部分17进入凹部16中。在图5和图6中，流动方向18由箭头指示，其中入口管道6将新鲜空气引导至关联汽缸。如所示，转板8终止，在凹部16的区域中与在流入侧的内壁15齐平。
从图6中还能看出，在这里所示的优选实施例中，壳体区域10在打开位置配合内壁15的轮廓，也就是优选地使得壳体区域10沿箭头方向18延伸内壁15的轮廓。由此，在内壁15与转板8之间产生低阻力转换，由此能够在打开位置将新鲜空气引导到各个汽缸，很大程度上不与转板8相互作用。
单独的转板8基本能独立于致动轴13生产。它们能夹到致动轴13上或以其他方式与致动轴13连接。然而，转板8被注入到致动轴13上的实施例是优选的。这里，致动轴13优选由金属制成，而转板8由塑料注塑成型。在将转板8注入致动轴13时，能补偿例如致动轴13的制造容差。
从图1、图5和图6中特别看出，转板8被注入到致动轴13上，从而致动轴13在其突出部14的区域中仅部分被转板材料围绕。同样地，例如，为了实现转板8或壳体区域10与内壁15的轮廓的高质量的配合，可想到通过转板8的材料围绕突出部14完全注入。
根据图1至图4，致动轴13在每个转板8的两侧能具有直的轴承区域19。方便地，在此，在相邻的转板8之间提供公共的轴承区域19。根据图1、图5和图6，外壳5具有数个轴承20。在这些轴承20中，致动轴13的轴承区域19围绕转板枢转轴12枢轴转动地布置。优选地，这些轴承20在此能被实现为：第一半轴承壳体21被整体地形成在外壳5上而与其互补的第二半轴承壳体22被整体地形成在轴承部分23上，轴承部件23以适当方式安装到壳体5上。例如，这些轴承部件23被插入到构造在外壳5上的相应的轴承部件安装部24中。通过将外壳5紧固到内燃机上，然后自动地带来了轴承部件23在外壳5上的充分固定。同样地，能够将轴承部件23粘到和/或挤到外壳5内，也就是摩擦配合或压配合。
图7显示杠杆元件28，通过该杠杆元件28致动轴13能与图13中可见的调节驱动器42联接。调节驱动器42在此关于转板枢转轴12将扭矩引入到杠杆元件28中，其中杠杆元件28将该扭矩传递到致动轴13。在此所示的实施例特别有利，其中杠杆元件28具有金属插入部29和被注入到插入部29中的塑料主体30。在图7的示例中，插入部29与致动轴31从塑料主体30向外突出。根据图10，杠杆元件28能与该致动轴31和旋转角度传感器32协作，旋转角度传感器32能被特别设计为Hall传感器。旋转角度传感器32能检测致动轴13的相对旋转位置并由此检测转板装置7的相对旋转位置。
在图7的示例中，杠杆元件28具有杠杆臂33，其能例如经由球头34与调节驱动器42联接以引入扭矩。与此匹配，插入部29具有在杠杆臂33内延伸的杠杆臂部分35。杠杆臂部分35能具有在球头34内延伸的成角度的端部分36。与致动部分31相对，插入部29在此具有联接部分37，联接部分37关于致动部分31突出超过塑料主体30，且根据图10联接部分37突出至致动轴13的端部38(其为点划线)中，以便因此能够将扭矩传递到致动轴13。在图10中，为了更好图解插入部29的功能，杠杆元件28的塑料主体30被省略。用于接收联接部分37的槽由49指示。
根据图7，圆形-圆柱形轴承部分39能在塑料主体30上形成，通过该轴承部分39杠杆元件28能被安装在外壳5上，从而能围绕转板枢转轴12旋转。为此，外壳5能装备有以与轴承部分39互补方式形成的轴承安装部40，该轴承安装部能布置在轴承外壳5的前表面上。在图13中所示的实施例中，所述轴承安装部40被另一外壳41隐藏，杠杆元件28被容纳在另一外壳41中且与调节驱动器42发生联接，其通过示例的方式在图13中被指示为压力单元。旋转角度传感器32被安装在该另一外壳41上。
与图8形成对比，图9显示用于实现这种插入部29的不同实施例，其与图8中的插入部的不同在于修改的联接部分37’和双折部分48。尽管在图8中所示的实施例实施例中，联接部分37被设计为平坦的，但是根据图10为了能在致动轴13的前端38处结合到安装槽49中，图9中所示的实施例中的联接部分37’被设计为多侧安装件。以与此互补的方式，致动轴13的前表面的端部38被形成为多边形，例如为正方形。双折部分48将杠杆臂部分35延伸超过联接部分37’并因此改善塑料主体30的扭矩引入。
图11和图12显示不同实施例，其中在图11中为了图解而表示在外壳5外部的致动轴13以旋转固定的方式承载磁载体43。所述磁载体43反过来以旋转固定的方式承载永久磁铁44。磁载体43被方便地布置在致动轴13的前表面的端部38处。在安装状态下，永久磁铁44以自由接触的方式与相应构造的旋转角度传感器32协作，该旋转角度传感器32再次能被特别设计为Hall传感器。在此呈现的实施例特别有利，其中根据图12的外壳5具有在永久磁铁44与旋转角度传感器32之间的壁部分46。换言之，永久磁铁44被布置在外壳5的内部，同时旋转角度传感器32被布置在外壳5外部。由此，在旋转角度传感器32的区域中没有提供外壳5的单独的密封。另外，从图12中能看出磁载体43将永久磁铁44与壁部分46关于转板枢转轴12轴向地隔开，从而在壁部分46与磁载体43或永久磁铁44之间轴向地产生缝47。
在所示实施例中，旋转角度传感器32被特别简单地紧固在外壳5上，即通过夹具装置。为此，外壳侧的夹具元件45能整体地形成在外壳5上，由此，能以相对便宜的方式实现将旋转角度传感器32紧固到外壳5上。
在图14中，图解了传感器区域的替换实施例的截面。图15显示根据图14的传感器区域的俯视图，没有传感器32。与图12中图解的传感器区域形成对比，壁部分46具有壁孔48。该壁孔48布置在传感器32的检测范围的区域中。通过该壁孔48，在永久磁铁44与传感器32的轴端之间不存在密封隔开。通过壁孔48的布置，磁铁44的磁场直接传递到传感器32。因此，用于外壳5或者整个进气系统1的材料为有磁性的或导电的，而不影响磁场。优选地，能使用导电塑料。壁孔48能具有任意期望的几何形状，例如，圆形、椭圆形、矩形或正方形。在本示例实施例中，壁孔48被设计为V形，其中壁孔48在模释放方向变得较大。因此，模释放滑动器能简单的从上部拉出。而且，在本实施例中，传感器32被布置在传感器安装部49中，该传感器安装部49具有圆锥构造的接受空间50和密封区域51。壁孔48被布置在接收空间50的区域中。密封区域51被设计为：使得在此示例实施例中被构造为O形环密封件的密封件52在传感器安装部49与传感器32之间形成密封，因此入口管道6的内部关于外界密封。接收空间50具有比密封区域51小的横截面。因此，在接收空间50与密封区域51之间形成肩部53。壁孔48从该肩部53沿接收空间50的方向延伸。因此，壁孔48能从模简单地移除。在此示例实施例中，根据图2至图4的转板8被整合至入口管道6中。在另外的实施例中，布置的方式仍然包括：转板轴被实现为直线，转板布置在转板轴上，具有或不具有突出区域。当然如上所述，还能提供单流或双流管道的不同组合。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的内燃机的进气系统(1)的阀设备，
具有外壳(5)，所述外壳(5)对于所述内燃机的每个汽缸正好具有一个入口管道(6)；
具有转板装置(7)，所述转板装置(7)对于每个入口管道(6)具有转板(8)用于改变流体能通过的各个所述入口管道(6)的横截面；
其中各个所述转板(8)被设计为槽形转板，具有弯曲的镫形区域(9)和从所述镫形区域(9)突出的壳体区域(10)；
其中各个所述镫形区域(9)具有彼此隔开的两个镫形端部(11)，该两个镫形端部(11)关于转板枢转轴(12)共轴布置；
其中各个所述转板(8)关于所述转板枢转轴(12)偏心地布置在所述镫形端部(11)之间；
其中所述转板装置(7)对于所有转板(8)具有公共的致动轴(13)用于所述转板(8)围绕所述转板枢转轴(12)共同枢转；
其中所述致动轴(13)具有用于每个转板(8)的突出部(14)；
其中各个所述转板(8)与其镫形区域(9)沿关联的突出部(14)布置在所述致动轴(13)上；
其特征在于：
所述致动轴(13)经由杠杆元件(28)与调节驱动器(42)联接；
所述杠杆元件(28)具有金属插入部(29)和注入到所述插入部(29)上的塑料主体(30)，所述进气系统(1)另外具有新鲜空气分配器(3)，其具有数个入口管(4)；
所述杠杆元件(28)具有杠杆臂(33)；
转板(8)由塑料注塑成型，而致动轴(13)由金属制成；
各个所述入口管道(6)在其内壁(15)上具有凹部(16)，所述转板(8)在其打开位置中至少部分进入该凹部(16)中，同时部分位于所述镫形端部(11)之间，其中，所述转板(8)能在其打开位置终止为在流入侧与所述内壁(15)齐平，同时其部分(17)进入所述凹部(16)中；
各个所述转板(8)被注入到所述致动轴(13)上。
2.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
所述转板(8)和所述入口管道(6)彼此协调，从而各个所述转板(8)在其打开位置与其镫形区域(9)和其壳体区域(10)沿各个所述入口管道(6)的内壁(15)延伸。
3.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
各个所述转板(8)在其打开位置中的所述壳体区域(10)与所述内壁(15)的轮廓配合，其中，该配合发生使得所述壳体区域(10)沿流动方向(18)延伸所述内壁(15)的轮廓。
4.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
所述致动轴(13)在每个转板(8)的两侧具有直的轴承区域(19)；
所述外壳(5)具有数个轴承(20)，所述致动轴(13)的所述轴承区域(19)被安装在所述轴承(20)中；
其中，每个轴承(20)具有整体地形成在所述外壳(5)上的第一半轴承壳体(21)和形成在安装到所述壳体(5)的轴承部件(23)上的第二半轴承壳体(22)。
5.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
相邻的转板(8)关于所述转板枢转轴(12)彼此偏移一角度差地布置在所述致动轴(13)上；
其中，对于与用于驱动所述致动轴(13)的调节驱动器(42)邻近定位的转板(8)，随着与所述调节驱动器(42)的距离的增加，所述角度差增加；
其中，所述转板(8)的所述角度差彼此协调，从而相对用于驱动所述致动轴(13)的调节驱动器(42)远侧定位的转板(8)在所述转板(8)打开或关闭时，首先与各个所述入口管道(6)的壁(15；26)邻接，另外的转板(8)随着与所述调节驱动器(42)的距离的增加而相继邻接各个所述入口管道(6)的各个所述壁(15；26)；
其中，相邻转板(8)之间的角度差最大为10°或最大为5°或最大为2°。
6.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
所述插入部(29)从所述塑料主体(30)向外伸出并与旋转角度传感器(32)协作，以检测所述转板装置(7)的旋转位置。
7.如权利要求6所述的阀设备，
其特征在于：
所述塑料主体(30)具有圆形-圆柱形轴承部分(39)，其围绕所述外壳(5)的互补轴承安装部(40)中的所述转板枢转轴(12)可旋转地安装。
8.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
所述致动轴(13)以抵抗扭矩的方式承载磁载体(43)，该磁载体(43)反过来承载与旋转角度传感器(32)协作的永久磁铁(44)，该旋转角度传感器(32)用于检测所述转板装置(7)的旋转位置，其中所述外壳(5)具有在所述永久磁铁(44)与所述旋转角度传感器(32)之间的壁部分(46)。
9.如权利要求1所述的阀设备，
其特征在于：
所述外壳(5)被设计为中间凸缘，其能够被安装在所述内燃机与剩余的所述进气系统(1)之间。
10.一种用于机动车辆的内燃机的新鲜空气供应的进气系统，具有至少一个如权利要求1至9中任一项所述的阀设备。
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