CN105723064A - 用于旋转阀的调节组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于旋转阀的调节组件，具有可围绕第一转动轴转动的、设有驱动轮齿部的驱动轮，其用于驱动可围绕基本上平行于第一转动轴走向的第二转动轴转动的、设有从动轮齿部的从动轮，其中，所述齿部在周向方向上分别仅在部分角度范围内延伸。通过所述驱动轮的转动，所述从动轮能够从所述齿部相互配合的第一转动位置被调节到止动位置中，在该止动位置中，该从动轮在驱动轮继续转动的情况下被保持。本发明还涉及具有根据本发明的调节组件的旋转阀。

Description

用于旋转阀的调节组件

技术领域

本发明涉及一种用于旋转阀的调节组件，具有可围绕第一转动轴线转动、设置有驱动轮齿部的驱动轮，该驱动轮用于驱动可围绕第二转动轴线转动、设置有从动轮齿部的从动轮。所述两个转动轴线基本上相互平行地延伸。所述驱动轮齿部和所述从动轮齿部在此在周向方向上分别仅在部分角度范围上延伸。

背景技术

旋转阀可用于调整通过通流口的流体体积流量。为此它具有横截面调节元件，该横截面调节元件根据它的转动位置来释放或关闭用于流体的流入/流出的通流口。为此，所述横截面调节元件本身可以具有开口，该开口在释放位置中与通流口重合并从而释放该通流口，在关闭位置中相对于通流口扭转并从而关闭该通流口。这样的旋转阀尤其使用在内燃机的冷却剂循环回路中，在那里它将多个支路相互独立地或彼此相关地打开和关闭。该旋转阀在必要时可以通过传动装置由驱动单元例如伺服马达来驱动。

特征曲线族控制的冷却剂调节器通常需要两个或者多个具有不同运动过程的旋转阀，这些旋转阀仅由一个驱动单元驱动。在这种情况下，第一旋转阀可以具有驱动轮并且第二旋转阀具有从动轮，从而第一旋转阀的扭转引起第二旋转阀的扭转。驱动轮和从动轮可以通过传动装置相互连接。开头提到的“调节组件”具有驱动轮(主动轮)和可被它通过传动装置驱动的从动轮(被动轮)，其中，在驱动轮和/或从动轮上已连接或可连接旋转阀。

图5中示出传统的调节组件，具有主动轮50和可被其驱动的被动轮51，其中，这些轮分别是旋转阀的部件。主动轮50和被动轮51具有齿部55、56，这些齿部在周向方向上在部分角度范围上延伸。传递齿轮52布置在主动轮50和被动轮51之间并且与两个齿部区段55、56啮合。从图5a中示出的第一转动位置出发，为了在箭头方向上驱动被动轮51，主动轮50能够与作为中间级的传递齿轮52一起在箭头方向上扭转。如果到达了图5b中示出的止动位置，主动轮50在箭头方向上的继续转动不再引起被动轮51在箭头方向上的调节。而是被动轮51由于在主动轮50和传递齿轮52之间起作用的扭转保险而停留在图5b中示出的止动位置。与主动轮50连接的第一旋转阀因而可以和与被动轮51连接的第二旋转阀无关地被调节。

文献DE102009020187A1中描述了具有类似功能方式的调节组件。

文献DE102009010947B3中描述了一种调节组件，在该调节组件中，驱动轮的转动轴线相对于从动轮的转动轴线成角度地走向。该调节组件适合于特殊的空间几何形状，因为在此能够将旋转阀相对彼此非常紧凑并且节省安装空间地布置，但另一方面它特别难维护并且容易发生故障。此外，该调节组件不适合于具有相互平行地走向的转动轴线的常规几何形状。

文献DE102007019064B3示出一种调节组件，在该调节组件中，主动轮的转动轴线与被动轮的转动轴线相重合。传递齿轮从径向外侧与主动轮和被动轮的相互对置的携动元件啮合，以驱动被动轮。

但是在所描述的调节组件中安装和维护费用非常大。此外，尤其在文献DE102007019064B3和DE102009020187A1中描述的调节组件需要较大的安装空间。

发明内容

鉴于所述的问题，本发明的任务是，提供一种用于旋转阀的少维护并且少装配的调节组件，借助该调节组件同时能够特别紧凑地布置旋转阀。

根据本发明，该任务通过开头说明的调节组件的扩展构造解决，其特征基本在于，从动轮能够通过驱动轮的扭转而从第一转动位置被调节到止动位置中，在该第一转动位置，驱动轮齿部和从动轮齿部相互啮合，在该止动位置中，从动轮在驱动轮继续扭转时保持静止。本发明的有利构型在其它的权利要求中描述。

换句话说，驱动轮齿部在第一转动位置中直接啮合到从动轮齿部中，从而根据本发明不需要中间接入用于传递力的传递齿轮。因此，驱动轮从第一转动位置出发在调节方向上(或者顺时针或者逆时针)的扭转直接引起从动轮的扭转，直至在周向方向上到达齿部区段的端部(“过渡位置”)。驱动轮继续扭转导致从动轮进入止动位置，在该止动位置中，从动轮在驱动轮继续扭转的情况下也基本上保持静止不动，因为齿部区段在此时不再相互啮合。当驱动轮从止动位置出发逆着调节方向倒转并且齿部区段又相互啮合时，从动轮才又被调节回到第一转动位置中。

当从动轮位于止动位置中时，驱动轮可以在顺时针方向上和在逆时针方向上扭转一确定的角度范围，而这不造成从动轮被调节。因此，从动轮的止动位置相当于驱动轮的调整区域。

本发明归于这样的认知：传统的调节组件基于传递齿轮而构成二级传动装置。二级传动装置装配复杂并且比根据本发明的“一级传动装置”更需要维护，在该“一级传动装置”中驱动轮直接啮合到从动轮中以调节从动轮。由于一级结构，取消了传递齿轮连同它的转动轴以及该轴在壳体中的支承。因此，除了装配费用外也降低了零件费用。由于少了传递齿轮，与传统解决方案相比还减小了传动装置的结构尺寸。换句话说，所说明的顺序配合(首先扭转，然后使从动轮止动)在没有附加构件的情况下仅由一个齿轮级完成。

根据本发明，对于驱动轮以及从动轮不强制性地理解为常规的齿轮或者类似装置。而是从动轮可以是旋转阀的部件或者是可围绕轴转动的、用于与旋转阀连接的物体的部件，该部件在部分区段上在周向方向上具有齿部(驱动轮齿部)，用于与对应齿部(从动轮齿部)啮合。在图5中示出旋转阀组件的一个例子，其中，驱动轮和从动轮是旋转阀的部件。所述齿部不必强制性地以常规齿轮齿部的形式构成。而是所述齿部可以以任意成型的、径向或者轴向伸出的突出部的形式构成，其构造用于与对应齿部的互补的凹陷配合，从而它们能够在转动时携动该对应齿部的突出部。

然而，为了在齿啮合时减少磨损、发热和噪声产生，应优选避免齿的表面在彼此上滑动。还应保持保证均匀的运动传递，从而不出现齿轮的损坏。如在图1中举例示出的那样，渐开线齿部尽可能好地满足这些条件，因为通过这样的齿形所述表面在彼此上滚动。

在此，齿部的各个齿优选在径向方向上从周面出发按照正齿轮传动装置的方式(一级正齿轮传动装置)伸出。

根据本发明，驱动轮的转动轴线基本上平行于从动轮的转动轴线走向，其中，大约为10°的相互角度仍然被理解为基本上平行。

优选，驱动轮齿部的齿的数量基本上相当于从动轮齿部的齿的数量。在此，齿的数量可以根据需要分别为三个、四个、五个或者更多。

在此已证明符合目的是，驱动轮齿部和/或从动轮齿部在10°到180°之间、优选30°到90°之间、特别优选50°到70°之间、尤其大致60°的圆周角范围上延伸。从动轮的这样的最大扭转角度已被证明是有利的，其中，同时在周向方向还存在足够的空间用于调整区域。

为了在驱动轮继续扭转时阻止从动轮从止动位置出发被调节，从动轮可以具有在周向方向上衔接于从动轮齿部上的止动突起，所述止动突起优选以径向向外伸出的止动爪的形式构造。在止动位置中，止动爪得以贴靠到驱动轮的周面上，从而使从动轮的继续转动被锁止。

优选，止动突起具有凹形弯曲的外表面，该外表面的曲率半径优选基本上相当于驱动轮的凸形周面的曲率半径。由此，当从动轮位于止动位置中时，驱动轮可以在调节方向上被继续转动，而驱动轮的凸形周面沿着止动爪的凹形表面滑动。

关于从动轮在止动位置中的可靠保持方面，驱动轮可以具有在周向方向上衔接于驱动轮齿部上的环形阶梯，该环形阶梯具有凸形的、优选基本上圆形弯曲的周面，该周面的直径优选比驱动轮齿部的齿根圆直径大。止动突起在止动位置中可以贴靠在环形阶梯上。该环形阶梯可以在周向方向上在驱动轮的不存在驱动轮齿部的剩余区域上延伸。这样，当环形阶梯朝向从动轮时，驱动轮位于调整区域中。

对于环形阶梯应理解为轴向或者径向伸出的、至少区段式地环形围绕转动轴线的突出部，该突出部具有在止动位置中朝向从动轮并且优选凸形弯曲的周面。

在此，环形阶梯的外直径基本上相当于驱动轮齿部的齿顶圆直径。这导致从动轮从过渡位置到止动位置以及反过来从过渡位置回到齿部啮合的柔和过渡，因为驱动轮齿部的最后一个齿能够连续地并且无级地过渡到环形阶梯中，使得不会出现与对置的从动轮齿部的倾斜等情况。

关于在周向方向上齿部区段的尺寸和调整区域的尺寸之间的有利比例，已经证实有意义的是，环形阶梯在60°到270°之间、优选120°到220°之间的圆周角度上延伸。替换地，环形阶梯在周向方向上可以在整个没有布置驱动轮齿部的剩余周边上延伸，其中，该剩余周边可达到约300°。

在此，环形阶梯的周面在止动位置中设置用于贴靠在从动轮齿部的齿中的一个上，从而阻止从动轮向着第一转动位置的方向倒转。当从动轮位于止动位置中时，在驱动轮转动时环形阶梯的周面沿着从动轮齿部的齿、优选倒数第二个或者最后一个齿的齿侧面滑动。一方面该倒数第二个(或者最后一个)齿的齿侧面和另一方面衔接于最后一个齿上的止动突起的凹形表面能够一起构成基本上凹形的槽，在止动位置中驱动轮的环形阶梯与该槽嵌接。当环形阶梯嵌入到该槽中时，该槽形成保险装置，用于阻止从动轮从止动位置出发而扭转。

替换地或者附加地，从动轮齿部的齿中的至少一个、优选周向方向上的最后一个齿，在轴向方向上构造得比周向方向上的倒数第二个齿更窄，以便在止动位置中在该齿的后面提供用于接收所述环形阶梯的自由空间。这导致，上述槽不被凹形伸出的最后一个齿中断。

在本发明的特别优选的实施方式中，在止动位置中，环形阶梯的周面一方面贴靠在从动轮的止动突起上并且由此阻止该从动轮继续扭转，另一方面该周面贴靠在从动轮齿部的倒数第二个齿的齿侧面上并且由此阻止该从动轮的倒转，其中，所述最后一个齿优选构造得比倒数第二个齿更窄。

如果驱动轮从调整区域出来在复位方向上(逆着调节方向)旋转并且又到达过渡位置，在该过渡位置环形阶梯终止并且驱动轮齿部开始，则借助从动轮齿部的最后一个齿又建立驱动轮齿部和从动轮齿部之间的啮合并且从动轮能够倒转回到第一转动位置中。

在本发明的替换实施方式中，驱动轮具有第二环形阶梯，该第二环形阶梯具有圆形弯曲的周面，用于贴靠在沿周向方向衔接于所述从动轮齿部上的止动突起上。附加地，从动轮齿部的优选最后一个或倒数第二个齿的齿侧面可以设置用于贴靠在(第一)环形阶梯的周面上。

在这种情况下已经证实符合目的的是，第二环形阶梯的直径比第一环形阶梯的直径小，其中，优选止动突起在径向方向上比从动轮齿部从所述从动轮伸出得更远。第二环形阶梯的周面可以在径向上和轴向上错开地衔接于第一环形阶梯的周面上。优选，内环形阶梯的直径基本上相当于驱动轮齿部的齿根圆直径并且外环形阶梯的直径基本上相当于驱动轮齿部的齿顶圆直径。由此简化驱动轮的制造。

在本发明的替换实施方式中，齿部区域和调整区域在周向方向上的顺序可以调换和/或用于将从动轮从第一转动位置调节到止动位置中的调节方向可以反向。

优选驱动轮能够通过伺服马达以可换向的转动方向被驱动，其中，通过驱动轮的转动方向的换向可以将从动轮从止动位置经过过渡位置调节回到第一转动位置中。视要求而定，驱动轮和从动轮的直径可以不同大小。

根据另一观点，本发明涉及一种旋转阀组件，尤其用于内燃机的具有多个分支的冷却剂循环回路，具有根据本发明的调节组件，其中，驱动轮与旋转阀的第一横截面调节元件连接和/或从动轮与旋转阀的第二横截面调节元件连接。

附图说明

在下文中借助附图详细解释本发明。附图示出：

图1本发明调节组件的第一实施方式，其中，具有处于第一转动位置(图1a)、过渡位置(图1b)和止动位置(图1c)的从动轮，

图2本发明调节组件的第二实施方式从斜前方看(图2a)和从斜后方看(图2b)，分别具有处于第一转动位置的从动轮，

图3本发明调节组件的第二实施方式从斜前方看(图3a)和从斜后方看(图3b)，分别具有处于过渡位置的从动轮，,

图4本发明调节组件的第二实施方式从斜前方看(图4a)和从斜后方看(图4b)，分别具有处于止动位置的从动轮，和

图5现有技术的调节组件。

具体实施方式

图1中示出根据本发明的调节组件100的第一实施方式，该调节组件具有驱动轮10和被该驱动轮10驱动的从动轮20。驱动轮10以可围绕第一转动轴线A转动的方式支承，从动轮20以可围绕第二转动轴线B转动的方式支承，该第二转动轴线平行于第一转动轴线A延伸。驱动轮10具有实施为渐开线齿部的驱动轮齿部12，该驱动轮齿部在大约60°的圆周角范围(α)上延伸，从动轮20具有也实施为渐开线齿部的从动轮齿部22，该从动轮齿部在大约60°的圆周角范围(β)上延伸。驱动轮10可以与驱动单元例如伺服马达连接，该伺服马达能够使驱动轮沿顺时针方向或者沿逆时针方向转动一预给定的角度量。

优选第一旋转阀(未示出)与驱动轮10连接或者与其一件式地实施，优选第二旋转阀(未示出)与从动轮20连接或者与其一件式地实施。

其它类型的齿部和其它圆周角范围同样是可行的。

在从动轮10处于图1a中示出的第一转动位置(起始位置)中时，驱动轮齿部12直接地并且在没有中间接入第二传动级的情况下与从动轮齿部22啮合。当驱动轮10在顺时针方向上转动时，从动轮由于齿啮合而被携动，使得它在逆时针方向上扭转直到图1b中示出的过渡位置中。

驱动轮10沿着它的圆周在齿部区域的延长部上具有环形阶梯30，该环形阶梯具有环形弯曲的周面32，该周面在大于180°的圆周角范围上延伸。当环形阶梯30与从动轮20对置时，驱动轮10位于调整区域内，在该调整区域中，与驱动轮10连接的旋转阀在第二旋转阀保持静止的情况下能够被调节或者说调整。

驱动轮齿部12的最后一个齿16在周向方向U上无中间空隙地过渡到环形阶梯30中，其中，驱动轮齿部12的齿顶圆直径相当于环形阶梯30的外直径，从而在径向方向上在环形阶梯30和齿顶之间不存在阶梯。环形阶梯30的轴向宽度比齿的宽度小，从而环形阶梯30通过贴靠在从动轮齿部22的一个齿上来阻止从动轮20倒转，并且这样起到保持机构作用，如下面还会详细解释的那样。

齿部区段的圆周范围和环形阶梯30的圆周范围可以由具体应用情况得出。

从动轮20沿着它的圆周在齿部区域的延长部上具有止动突起40，该止动突起呈径向向外伸出的止动爪的形式。止动突起40具有凹形弯曲的表面42，当从动轮20被扭转到上述过渡位置中时，该表面朝向驱动轮10。在该过渡位置中(图1b)，从动轮20的止动爪贴靠在环形阶梯30的周面32上，其中，止动突起40的凹形贴靠表面42的曲率半径在量值上相当于环形阶梯30的凸形周面的曲率半径。如果驱动轮10现在继续沿顺时针方向转动，则驱动轮10的最后一个齿16由从动轮齿部22滑出，并且到达在图1c中示出的止动位置。

在止动位置中，驱动轮10的环形阶梯30沿着止动突起40的凹形表面42以及在从动轮齿部22的最后齿间隙中在周向方向U上滑动。由此，驱动轮10能够为了调整功能而施加交替旋转，而从动轮20在止动位置中被止动。

当环形阶梯30贴靠在从动轮齿部22的倒数第二个轮齿24的齿侧面25上时，阻止从动轮20从止动位置倒转出来进入起始位置。相反，从动轮齿部22的最后一个齿26在轴向方向上比倒数第二个齿24构造得窄，从而环形阶梯30在止动位置中能够被接收在最后一个齿26后面的自由空间中。因此，一个凹形槽的底部位于最后一个齿26的后面，环形阶梯30在止动位置中嵌入该凹形槽中。从动轮齿部22的最后一个齿26在此在轴向方向上处于止动爪的起始区段的旁边。

如果驱动轮10沿逆时针方向从调整区域旋转出来并且又到达图1b中示出的过渡位置，则又建立啮合并且从动轮20又能够倒转回到图1a的起始位置中。

由此能够在转动轴线平行的情况下仅由一个传动级在没有附加构件的情况下实现所说明的顺序配合。

在图2至4中示出本发明的替换实施方式，该实施方式基本上相当于上面解释的调节组件100，从而使用相同的附图标记。图2中示出从动轮20的上面解释的第一转动位置，图3中示出过渡位置并且图4中示出止动位置。

根据第二实施方式的调节组件200(如第一实施方式一样)除了第一环形阶梯30外还具有第二环形阶梯35，该第二环形阶梯具有比第一环形阶梯30小的外直径。第二环形阶梯35的周面36在轴向上和在径向上错开地布置在第一环形阶梯30的周面32旁边，其中，该第二环形阶梯的直径基本上相当于驱动轮齿部12的齿根圆直径。

在周向方向U上衔接于从动轮齿部22上的止动突起40在调节组件200中与在调节组件100中不同，在径向上比从动轮齿部22伸出得更远，从而它在过渡位置中(图3)发生贴靠到第二环形阶梯35的周面36上。在图4中示出的止动位置中，止动突起40的凹形弯曲的外表面42紧密地贴靠在第二环形阶梯35的凸形弯曲的周面36上，从而，当第二环形阶梯35的周面36在驱动轮10沿顺时针方向继续转动的情况下沿着止动突起40的凹形表面42滑动时，阻止从动轮20在逆时针方向上继续转动。在此，止动突起40的凹形表面42的曲率半径基本上相当于第二环形阶梯30的周面36的曲率半径。

同时，在止动位置中，从动轮齿部22的最后一个齿26的齿侧面贴靠在第一环形阶梯30上。通过两个环形阶梯30、35与共同形成基本上凹形的槽的最后一个齿26以及止动突起40的共同作用，当驱动轮10在调整区域中旋转时，从动轮20被保持在止动位置中。从动轮20进行向起始位置的倒转(图2)，其方式是，驱动轮10首先被沿逆时针方向转动，直至到达图3中示出的过渡位置并且齿部12、22又相互啮合。从该时刻起，从动轮20离开保持位置并且被驱动轮10携动到起始位置中。

附图标记列表

10驱动轮

12驱动轮齿部

16驱动轮齿部的最后一个齿

20从动轮

22从动轮齿部

24从动轮齿部的倒数第二个齿

25齿侧面

26从动轮齿部的最后一个齿

30(第一)环形阶梯

32(第一)环形阶梯的周面

35第二环形阶梯

36第二环形阶梯的周面

40止动突起

42止动突起的表面

50主动轮

51被动轮

52中间齿轮

55、56齿部

100调节组件

200调节组件

A驱动轮的转动轴线

B从动轮的转动轴线

U周向方向

α驱动轮齿部的圆周角范围

β从动轮齿部的圆周角范围

Claims (14)

1.用于旋转阀的调节组件(100、200)，具有能围绕第一转动轴线(A)转动的、设置有驱动轮齿部(12)的驱动轮(10)，所述驱动轮用于驱动能围绕基本上平行于第一转动轴线(A)延伸的第二转动轴线(B)转动的、设置有从动轮齿部(22)的从动轮(20)，其中，所述齿部(12、22)在周向方向(U)上分别仅在部分角度范围上延伸，其特征在于，通过所述驱动轮(10)的扭转，所述从动轮(20)能够从第一转动位置被调节到止动位置中，在该第一转动位置中，所述齿部(12、22)相互啮合，在该驱动轮(10)继续扭转时该从动轮(20)保持在该止动位置中。

2.根据权利要求1所述的调节组件，其特征在于，所述驱动轮齿部(12)和/或从动轮齿部(22)在10°到180°之间、优选30°到90°之间、尤其是50°到70°之间的圆周角范围(α，β)上延伸。

3.根据以上权利要求之一所述的调节组件,其特征在于，所述从动轮(20)具有在周向方向(U)上衔接于所述从动轮齿部(22)上的止动突起(40)，所述止动突起优选呈径向向外伸出的止动爪的形式，所述止动突起在止动位置中通过贴靠在所述驱动轮(10)上来阻止从动轮的继续扭转。

4.根据权利要求3所述的调节组件，其特征在于，所述止动突起(40)具有凹形弯曲的外表面(42)，该外表面的曲率半径优选基本上相当于所述驱动轮(10)的周面(32)的曲率半径。

5.根据以上权利要求之一所述的调节组件,其特征在于，所述驱动轮(10)具有在周向方向(U)上衔接于所述驱动轮齿部(12)上的环形阶梯(30)，所述环形阶梯具有凸形弯曲的周面(32)，该周面的直径优选比所述驱动轮齿部(12)的齿根圆直径大。

6.根据权利要求5所述的调节组件，其特征在于，所述环形阶梯(30)的外直径基本上相当于所述驱动轮齿部(12)的齿顶圆直径。

7.根据权利要求5或6所述的调节组件，其特征在于，所述环形阶梯(30)在60°到270°之间、优选120°到220°之间的圆周角度上延伸。

8.根据权利要求5至7之一所述的调节组件，其特征在于，所述环形阶梯(30)的周面(32)在止动位置中设置用于贴靠在所述从动轮齿部(22)的齿中的一个齿(24)上，以阻止所述从动轮(20)向着第一转动位置的方向倒转。

9.根据权利要求8所述的调节组件，其特征在于，所述环形阶梯(30)的周面(32)在止动位置中设置用于贴靠在所述从动轮(20)在周向方向(U)上的倒数第二个齿(24)或者最后一个齿(26)的齿侧面(25)上。

10.根据权利要求5至9之一所述的调节组件，其特征在于，所述从动轮齿部(20)的至少一个齿、优选在周向方向(U)上的最后一个齿(26)在轴向方向上构造得比与该齿(26)相邻的齿(25)更窄，以在止动位置中提供用于接收所述环形阶梯(30)的自由空间。

11.根据权利要求5至10之一所述的调节组件，其特征在于，在止动位置中，所述环形阶梯(30)的周面(32)一方面贴靠在所述从动轮的止动突起上并且由此阻止该从动轮的继续扭转，另一方面贴靠在所述从动轮齿部的齿的齿侧面上并且由此阻止该从动轮的倒转。

12.根据权利要求5至10之一所述的调节组件，其特征在于，所述驱动轮(10)具有第二环形阶梯(35)，该第二环形阶梯具有圆形弯曲的周面(36)，用于贴靠在沿周向方向(U)衔接于所述从动轮齿部(22)上的止动突起(40)上。

13.根据权利要求12所述的调节组件，其特征在于，所述第二环形阶梯(35)的直径比所述第一环形阶梯(30)的直径小，并且，优选所述止动突起(40)在径向方向上比所述从动轮齿部(22)从所述从动轮(20)伸出更远。

14.旋转阀组件，尤其用于内燃机的具有多个分支的冷却剂循环回路，具有根据以上权利要求之一所述的调节组件(100、200)，其中，所述驱动轮(10)与第一横截面调节元件连接并且所述从动轮(20)与第二横截面调节元件连接。