CN103348112A - 调节驱动装置、流量阀、废气涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调节驱动装置（1），其包括：被强制引导的耦合杆（11），所述耦合杆用于对特别是废气涡轮增压器的旁通放气阀的调节元件进行操纵；电动机（3）；和能通过所述电动机（3）来驱动的齿轮传动机构（4），所述齿轮传动机构具有一输出侧的、以能摆动的方式支承的、带有偏心的支承部位（10）的齿部元件（7），所述支承部位与所述耦合杆（11）作用连接以用于对其进行驱动。在此规定，所述耦合杆（11）直接与所述支承部位（10）相连接。此外，本发明涉及一种特别是用于废气涡轮增压器的流量阀。此外，本发明涉及一种特别是用于机动车的废气涡轮增压器。

Description

调节驱动装置、流量阀、废气涡轮增压器

技术领域

本发明涉及一种调节驱动装置，其包括：被强制引导的耦合杆，所述耦合杆用于对特别是用于废气涡轮增压器的旁通放气阀（Waste－Gate－Ventil）的调节元件进行操纵；电动机；和能通过电动机来驱动的齿轮传动机构，所述齿轮传动机构具有一输出侧的、以能摆动的方式支承的、带有偏心的支承部位的齿部元件，所述支承部位与所述耦合杆作用连接以用于对其进行驱动。

此外，本发明涉及一种特别是用于废气涡轮增压器的流量阀，该流量阀具有能通过调节驱动装置来操纵的阀元件，其中所述调节驱动装置具有与所述阀元件相连接的耦合杆。

此外，本发明涉及一种特别是用于机动车的废气涡轮增压器，该废气涡轮增压器具有至少一个能操纵的流量阀、特别是旁通放气阀。

背景技术

开头所述类型的调节驱动装置、流量阀和废气涡轮增压器从现有技术中已知。在现代的内燃机中，使用具有所谓的旁通放气阀的涡轮增压器，其中旁通放气阀设置在废气流中，用于影响废气涡轮增压器的增压压力。为了操纵这种流量阀，通常设置了具有电动机和1至3级的传动机构的调节驱动装置。

除此以外，从德国公开文献DE 10 2007 054 769 A1中得知一种用于双向的调节部件的调节驱动装置。所述调节驱动装置包括电动机，该电动机通过齿轮传动机构来驱动耦合杆。在齿轮传动机构与耦合杆之间的作用连接在此通过肘杆来实现，所述肘杆以铰接的方式将耦合杆与输出侧的、能摆动地支承的齿部元件连接起来，从而耦合杆根据齿部元件的运动沿着其轴向长度来实施纯线性运动。在此不利的是耦合杆与伺服马达之间的间隙，该间隙会导致操控的歪曲。除此以外，通过所述肘杆的机构，效率会由于较高的摩擦力而降低。

发明内容

本发明提出了一种具有权利要求1的特征的调节驱动装置。该调节驱动装置具有这样的优点，即降低了在电动机与耦合杆之间的总间隙，并且在总体上提高了调节驱动装置的效率。为此，按照本发明规定，所述耦合杆直接与能摆动地支承的齿部元件的支承部位相连接。因此省略了通常设置的肘杆，由此省略了支承部位，从而不仅降低了总间隙，而且提高了调节驱动装置的效率。耦合杆直接连接到齿部元件上，这一点使得精确并且可靠地调节例如废气涡轮增压器的流量阀的要调节的元件。除此以外，按本发明的调节驱动装置的设计和制造变得比在现有技术中更简单。

调节驱动装置的按本发明的设计方案引起了，耦合杆不再仅双向地、也就是说仅线性地被引导。换而言之，线性运动与摆动运动相叠加。优选地，调节驱动装置具有壳体，在该壳体中至少基本上布置了电动机和齿轮传动机构，并且该壳体具有用于将耦合杆从壳体中导出的器件。所述壳体不仅用于支承而且用于保护处于其中的组件。因此例如可以考虑，壳体具有用于对齿轮传动机构的齿轮和/或齿部元件进行支承的元件。

因此特别优选地，在壳体中的所述器件包括开口，所述开口允许耦合杆相应于齿部元件的运动进行摆动；以及波纹管，该波纹管包围该开口并且贴靠在调节部件上。波纹管优选密封地与壳体并且与耦合杆相连接，以便防止脏物或者湿气进入到壳体中。通过波纹管的弹性的可变形性，耦合杆侧的端部与耦合杆一起运动，而波纹管没有从耦合杆上或者从壳体上松开。耦合杆被引导穿过壳体中的开口，以便在壳体的内部与齿部元件相连接并且在壳体的外部与调节元件相连接，所述壳体中的开口优选具有长孔状的轮廓，用于能够根据齿部元件的偏心布置的支承部位的移动来实现耦合杆的侧向运动。按照一种优选的改进方案规定，长孔的宽度基本上相当于耦合杆的宽度，从而耦合杆至少沿着垂直于摆动运动的方向由壳体来引导。

优选地，所述耦合杆的配属于齿部元件的端部在一侧在齿部元件上与支承部位相连接。为此，齿部元件有利地在端面上具有轴颈，该轴颈与耦合杆的轴颈接纳部、例如钻孔共同作用。当然也可以考虑，将轴颈设置在耦合杆上，并且设置具有钻孔的齿部元件，从而耦合杆的轴颈插入到齿部元件的钻孔中。

按照一种优选的实施方式规定，配属于齿部元件的端部设计成叉状并且在两侧包围齿部元件，以便在齿部元件的两侧与支承部位相连接。在此优选地，齿部元件在两侧、也就是说在两个端面上分别具有轴颈，所述轴颈有利地平行于齿部元件的摆动轴线延伸。所述轴颈在此彼此对齐地取向并且优选与齿部元件一体构成。替代地也可以考虑，将轴承螺栓装入到齿部元件的穿孔中，以用于形成两侧的支承部位。通过耦合杆的一端部的叉状构造，该耦合杆包围齿部元件，从而其能在两个端面上与相应的轴颈或者轴颈区段接合。通过两侧的耦合，确保了耦合杆的改进的引导以及齿部元件的更为有利的载荷。

按照本发明的一种有利的改进方案规定，所述齿部元件配备有轴，以用于以能摆动的方式支承所述齿部元件。该轴优选与齿部元件一体构成或者设置为单独的构件。优选地，所述轴以能够旋转的方式支承在调节驱动装置的壳体中。替代地，所述轴优选不可相对转动地布置在壳体中并且齿部元件以能够旋转的方式支承在所述轴上。

优选地，所述耦合杆具有用于至少局部地接纳所述轴的凹部或者轮廓。由此可以通过下述方式扩大耦合杆的操纵行程：支承部位在至少一个工作位置中从要调节的元件的方向看布置在齿部元件的轴之后。耦合杆为此优选至少局部设计成弓形，从而该耦合杆由此在第一最终位置中从轴的旁边经过并且齿部元件能够摆动至少180°。由此为耦合杆提供最大可能的操纵行程。

按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述轴设计成曲轴形式，其中所述曲轴形式的轴的一区段由形成偏心的支承部位的轴颈构成。通过曲轴形式的构造，耦合杆的用于接纳轴的凹部或者轮廓的设置成为多余。换而言之，耦合杆可以通过曲轴形状完全笔直地构造在齿部元件上。在这种情况下，耦合杆像连杆一样起作用。齿部元件的曲轴形式的轴在此优选多部分地构成，但是也可以单部分地设置。

按本发明的流量阀的特征在于上面已经描述过的调节驱动装置。所述耦合杆在此分别直接与齿部元件并且与流量阀的阀元件相连接，从而以较小的效率损失和仅细微的间隙确保了直接的力传递。

按本发明的废气涡轮增压器的特征在于一种上面所描述过的流量阀。通过有利的构造，在运行中始终对阀元件进行精确地调节。

附图说明

下面将借助于附图对本发明进行详细解释。附图示出如下：

图1A至1C示出了有利的调节驱动装置的第一种实施例；

图2A至2C示出了有利的调节驱动装置的第二种实施例；和

图3A至3C示出了有利的调节驱动装置的第三种实施例。

具体实施方式

图1A至1C示出了按第一种实施例的调节驱动装置1。该调节驱动装置1在图1A中以透视图，在图1B中以剖面图并且在图1C中以俯视图示出。调节驱动装置1包括壳体2，在该壳体中保持电动机3和齿轮传动机构4。齿轮传动机构4包括输入侧的齿轮5，该齿轮布置在电动机3的输出轴上并且与第一中间齿轮6啮合。第一中间齿轮6具有比输入侧的齿轮5明显多的齿数以及明显大的半径。

由此提供了第一传动级。第一中间齿轮6与第二中间齿轮相连接，所述第二中间齿轮在按图1A的图示中在第一中间齿轮1的下方布置在相同的轴上。因为第二中间齿轮与第一中间齿轮相比具有较小的直径和较少的齿数，所以在按图1A的图示中不能看到该第二中间齿轮，但是在图2A中用附图标记22来表示。第二中间齿轮被第一中间齿轮6遮盖。由此形成第二传动级。第二中间齿轮22与输出侧的齿部元件7相啮合。与此前所描述的齿轮不同的是，所述齿部元件7不设计成齿轮，而是设计成基本上V形的齿扇形段（Zahnsegment），该齿扇形段以能摆动的方式布置在壳体2中。在此特别是如在图1C中示出的那样，齿部元件7的摆动轴线8偏心地、特别是布置在基本上V形成形的齿部元件7的锐角中。齿部元件7沿着外周区段具有齿部9，该齿部与第二中间齿轮22啮合。

齿部元件7在关于摆动轴线8偏心地布置的情况下具有支承部位10，在该支承部位上耦合杆11与齿部元件7相连接。耦合杆11穿过壳体2的壁中向外引导并且在其背向齿部元件7的端部上与要操纵的调节元件、尤其能够操纵的流量阀的阀元件相连接。

在支承部位10上，齿部元件7具有接纳孔12，轴颈13插入到接纳孔中，轴颈固定地与耦合杆11相连接并且基本上垂直于耦合杆11的主纵轴线取向。轴颈13以能旋转的方式保持在接纳孔12中。轴颈13在此优选不可相对转动地保持在耦合杆11的接纳部14中。通过沿耦合杆11的方向的横截面加宽部，轴颈13形成用于齿部元件7的轴向止挡部，其中齿部元件7在接纳孔12的区域中具有环形突起，如最好地在图1B中示出的那样，轴颈13利用其轴向止挡部放置在环形突起上。

齿部元件7的摆动轴线8由轴15构成，该轴至少基本上平行于轴颈13的轴线取向并且该轴支承在壳体2中。在此，该轴15在齿部元件7的两侧以能旋转的方式支承在壳体2中和/或支承在齿部元件的接纳轴15的轴承孔16中。

如可以最好地从图1C中看出的那样，耦合杆11的朝向齿部元件7的端部17具有大致肾状的区段18，在该区段中支承轴颈13。在此，轴颈13、耦合杆11和轴15相互如此布置，使得轴15布置在轴颈13与耦合杆11的主要部分之间，从而从耦合杆11来看轴颈13或者说支承部位10在轴15之后处于齿部元件7上。所述区段18在此具有凹部19，该凹部设计成长孔状，并且如也可从图1B中看出一样，轴15延伸穿过该凹部。在此，凹部19如此沿着其纵向长度弧形地形成，使得在齿部元件7通过齿轮传动机构4来驱动并且围绕着摆动轴线8旋转时，具有凹部19的耦合杆11围绕轴15一同摆动。与从现有技术中已知的调节驱动装置不同的是，耦合杆11不仅进行线性运动，而且由于在支承部位10上直接连接到齿部元件7上也进行侧向摆动或者说偏移。通过凹部19可以进行这种摆动和偏移，尽管支承部位10至少在所示出的工作位置中处于轴15之后。这种构造对于耦合杆11来说能够实现特别大的操纵行程。

为了能实现耦合杆11的摆动运动，壳体2在穿通区域中具有开口，该开口优选设计成长孔状，用于允许耦合杆11侧向运动。优选规定，如在图1A中示出的一样，波纹管20在一端将壳体2的开口包围并且在另一端将耦合杆11包围。在此有利地，波纹管20密封地与耦合杆11并且与壳体2相连接，从而不会有脏物或者湿气通过壳体2的开口进入到壳体内部，并且尽管如此确保了耦合杆11的可摆动性或者说可运动性。优选地，壳体2为此在开口的区域中具有管接件21，该管接件从壳体外壁上突出，并且能弹性变形的波纹管20在其一端部上通过该管接件被推移。

总之，通过按当前的实施例的调节驱动装置1的有利的构造确保了：从电动机3到待调节的调节元件、例如上述阀元件的尤其无间隙的并且由此直接的连接，使得调节元件始终都能非常精确地被调节。此外，调节驱动装置1通过有利的设计方案具有较高的效率，因为与传统的调节驱动装置相比在总体上必须克服更小的摩擦，用于操纵耦合杆11。

图2A至2C示出了调节驱动装置1的第二种实施例，其中此前已知的元件具有相同的附图标记，从而就此而言参照上面的描述。下面基本上要仅对不同之处进行探讨。图2A示出了透视图，图2B示出了剖面图并且图2C示出了俯视图。出于简明原因，在图2A中未示出波纹管20。

在前一种实施例中耦合杆11在一侧以能够摆动的方式布置在齿部元件7上，与前一种实施例不同的是，按照第二种实施例通过耦合杆11在齿部元件7上的两侧的连接提供了调节驱动装置1的更高的稳定性。按照本实施例，耦合杆11的端部17为此设计成叉状并且在两侧包围齿部元件7。

如可最好地从图2B中看出的一样，支承部位10由轴颈构成，该轴颈设计成轴承螺栓23并且延伸穿过耦合杆11的叉状的端部17的两条支臂并且穿过齿部元件7。优选地，轴承螺栓23借助于球节24支承在齿部元件7中，以便能够实现耦合杆关于齿部元件7的倾斜位置并且由此防止夹紧或者说卡住。这种球节优选也设置在其它的实施例中，即使参照相应的实施例未明确地对此进行说明。

与前一种实施例不同的是，端部17没有凹部19，而是具有弓状的、尤其钩状的轮廓25，从而耦合杆11以其端部17围绕着轴15引导，并且在所示出的工作位置中在轴15的后面作用在支承部位10上。

图3A至3C示出了调节驱动装置的第三种实施例，其中相同的元件具有相同的附图标记，从而就此而言又参照上面的描述。下面基本上要对不同之处进行探讨。在此，图3A以透视图示出了齿部元件7和耦合杆11，而图3B和3C则分别示出了剖面图（图3B）和俯视图（图3C）。

按第三种实施例的调节驱动装置1相对于前面的实施例的主要区别在于，支承着齿部元件7的轴15设计成曲轴形式，其中轴的一个区段通过定义支承部位10的轴颈26来构成。

支承元件7具有与其一体地构成的轴颈26，该轴颈平行于摆动轴线8延伸。轴15被划分为多个区段，其中第一区段27与齿部元件7一体构成并且相对于轴颈26指向相反地取向。第二区段由轴颈28构成，并且第三区段29又与所述区段27对齐地延伸。为此又设置了柄元件33。通过支承部位10关于摆动轴线8的上面已经描述的偏心布置，由此获得轴15的曲轴形式的走向。由此可以省略耦合杆11的端部17的特殊造型，从而耦合杆11优选在其端部17上仅具有用于轴颈26的接纳部14并且在其它方面设计成直线的（延伸的）结构。通过轴15的曲轴形式的设计方案来提供一种成本特别低廉的并且首先紧凑的调节驱动装置1。

为了总览，图4以简化的示意图示出了调节驱动装置1的原理结构。此外，图4的原理图示出了传感器30，该传感器检测轴15的旋转运动并且由此检测耦合杆11的位置。为此轴15在其朝向传感器30的端部上设有永磁体31，该永磁体的磁场由传感器30来检测。优选将一个以上的磁体、特别优选将多个磁体设置在一布置在轴15上的圆盘32的外周上，使得传感器30可以精确地确定轴15以及耦合杆11的位置。由于省略了通常常见的肘杆，所以由传感器检测到的数值特别是由于减小的间隙而更加精确并且更加可靠。

Claims (10)

1. 调节驱动装置（1），其包括：被强制引导的耦合杆（11），所述耦合杆用于对调节元件、特别是废气涡轮增压器的旁通放气阀进行操纵；电动机（3）；和能通过所述电动机（3）来驱动的齿轮传动机构（4），所述齿轮传动机构具有一输出侧的、以能摆动的方式支承的、带有偏心的支承部位（10）的齿部元件（7），所述支承部位与所述耦合杆（11）作用连接以用于对其进行驱动，其特征在于，所述耦合杆（11）直接与所述支承部位（10）相连接。

2. 按权利要求1所述的调节驱动装置，其特征在于设置一壳体（2），在所述壳体中至少基本上布置了所述电动机和所述齿轮传动机构（4），并且所述壳体具有用于将所述耦合杆（11）从所述壳体中导出的器件。

3. 按前述权利要求中任一项所述的调节驱动装置，其特征在于，在所述壳体（2）中的所述器件包括开口，所述开口允许所述耦合杆（11）的摆动；以及波纹管（20），所述波纹管包围所述开口并且贴靠在调节部件上。

4. 按前述权利要求中任一项所述的调节驱动装置，其特征在于，所述耦合杆（11）的配属于齿部元件（7）的端部在一侧在所述齿部元件（7）上与所述支承部位（10）相连接。

5. 按前述权利要求中任一项所述的调节驱动装置，其特征在于，所述耦合杆（11）的配属于齿部元件（7）的端部设计成叉状并且在两侧包围所述齿部元件（7），以便在所述齿部元件（7）的两侧与所述支承部位（10）相连接。

6. 按前述权利要求中任一项所述的调节驱动装置，其特征在于，所述齿部元件（7）配备有轴（15），以用于以能摆动的方式支承所述齿部元件。

7. 按前述权利要求中任一项所述的调节驱动装置，其特征在于，所述耦合杆（11）具有用于至少局部地接纳所述轴（15）的轮廓或者凹部。

8. 按前述权利要求中任一项所述的调节驱动装置，其特征在于，所述轴（15）设计成曲轴形式，其中所述曲轴形式的轴（15）的一区段由形成偏心的支承部位（10）的轴颈构成。

9. 特别是用于废气涡轮增压器的流量阀，其具有能通过调节驱动装置（1）来操纵的阀元件，其中所述调节驱动装置具有与所述阀元件相连接的耦合杆（11），其特征在于按前述权利要求中的一项或多项所述的调节驱动装置（1）的构造。

10. 特别是用于机动车的废气涡轮增压器，其具有至少一个能操纵的流量阀、特别是旁通放气阀，其特征在于按权利要求9所述的流量阀的构造。

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