耦联布置结构
技术领域
本发明涉及一种用于排气门的翻板的枢转轴与驱动机构的转动耦联的耦联布置结构。
背景技术
由DE 10 2009 013 815A1已知一种耦联布置结构,其用于翻板驱动装置的驱动轴与排气门的翻板的枢转轴的耦联,所述耦联布置结构包括由线材料等构成的C形的耦联元件。在其通过相应的C支腿提供的耦联区域中,耦联元件嵌接到一方面驱动轴和另一方面枢转轴的配设的空隙中并且因此建立两个构件之间的转动耦联。两个C支腿在耦联状态中沿彼此离开的方向预张紧并且因此对翻板的枢转轴沿离开驱动轴或翻板驱动装置的方向进行加载。
US 6,598,619B2公开一种排气门,其包括以驱动轴形式构成的驱动机构和与此同轴设置的枢转轴。将驱动轴和枢转轴耦联以用于共同的转动运动的耦联布置结构具有盒状构成的耦联元件。
发明内容
本发明的任务是,设置一种用于排气门的翻板的枢转轴与驱动机构的转动耦联的耦联布置结构,所述耦联布置结构在枢转轴与驱动机构良好的热分离时具有提高的抗扭强度。
按照本发明,该任务通过一种耦联布置结构解决,其用于排气门的翻板的围绕枢转轴线转动的枢转轴与驱动机构的转动耦联,所述耦联布置结构具有包括为连接到枢转轴上而构成的第一耦联区域的第一耦联部件和包括构成为连接到驱动机构上而构成的第二耦联区域的第二耦联部件,其中,在耦联状态中,第一耦联部件和第二耦联部件相互处于转动耦联形锁合嵌接中并且沿枢转轴线的方向彼此支承。
通过包括两个彼此嵌接的耦联部件的耦联布置结构的设计,产生驱动机构和枢转轴之间的扭转刚性的连接。这确保在翻板驱动装置的对应的调节运动时翻板的精确的可定位性。此外通过沿枢转轴线的方向彼此支承的耦联部件将沿枢转轴线的方向作用的力施加到枢转轴上,从而枢转轴关于支撑其的翻转管保持在确定的定位中。
为了提供希望的抗扭强度并且也提供轴向的预应力提出,第一耦联部件和第二耦联部件利用板料、优选钢板或钛板构成。板料的使用尤其是也因此是有利的,因为所述板料基于其通常平的或带状的横截面结构提供相对小的横截面积并且因此提供相对大的热阻,另一方面具有相对大的表面,从而从排气门的区域中接收的热量可以有效地排出至环境。
为了可以将两个耦联部件一方面与翻板驱动装置或排气门耦联,另一方面可以提供两个耦联部件之间的形锁合嵌接,提出,第一耦联部件或/和第二耦联部件具有提供其耦联区域的、优选基本上板状的基体区域,并且从基体区域出发并且相对于基体区域折弯地具有至少两个形锁合嵌接区域。
在一种结构上简单可实现的并且要求较少结构空间的设计变型中可以设置为,第一耦联部件或/和第二耦联部件具有两个从基体区域彼此离开地延伸的形锁合嵌接区域。在此,两个形锁合嵌接区域可以相对于枢转轴线沿相反的方向从基体区域离开地延伸。
为了可以在要相互置于形锁合嵌接的形锁合嵌接区域中提供可靠作用的嵌接功能性,提出,在第一耦联部件或/和第二耦联部件上,至少一个形锁合嵌接区域具有至少一个形锁合嵌接空隙,以用于另一个耦联部件的形锁合嵌接区域的形锁合嵌接突出部的形锁合嵌接,或/和在第一耦联部件上或/和在第二耦联部件上,至少一个形锁合嵌接区域具有至少一个形锁合嵌接突出部,以用于形锁合嵌接到另一个耦联部件的形锁合嵌接区域的形锁合嵌接空隙中。
耦联部件的尤其是关于枢转轴线对称的设计可以由此实现,即,第一耦联部件和第二耦联部件中的一个耦联部件在其两个形锁合嵌接区域中分别具有至少一个形锁合嵌接空隙并且第一耦联部件和第二耦联部件中的另一个耦联部件在其两个形锁合嵌接区域中分别具有至少一个形锁合嵌接突出部。
一种设计变型能够实现在接合两个耦联部件以产生形锁合嵌接时高的可变性,其中,第一耦联部件和第二耦联部件在每个形锁合嵌接区域中具有至少一个形锁合嵌接空隙和至少一个形锁合嵌接突出部。在此出于稳定性原因优选设置为,在至少一个形锁合嵌接区域中,所述至少一个形锁合嵌接空隙比所述至少一个形锁合嵌接突出部更靠近耦联部件的基体区域地设置。
彼此基本上相同构造的耦连器部件的使用能够由此实现,即,在第一耦联部件和第二耦联部件上,一个形锁合嵌接区域具有至少一个形锁合嵌接空隙并且另一个形锁合嵌接区域具有至少一个形锁合嵌接突出部。在此,各个耦联部件本身的构造可以在如下情况中简单地保持,即,至少一个具有形锁合嵌接空隙的形锁合嵌接区域不具有形锁合嵌接突出部并且具有至少一个形锁合嵌接突出部的形锁合嵌接区域不具有形锁合嵌接空隙。
此外,可以如下有助于耦联部件的简单的构造,即,每个耦联区域具有唯一的形锁合嵌接空隙或/和唯一的形锁合嵌接突出部。
在一种备选的、尤其是出于稳定性原因并且基于高的对称性特别有利的设计中可以设置为,第一耦联部件或/和第二耦联部件星形地构成有多个相互具有距离地从基体区域离开地延伸的形锁合嵌接区域和在这些形锁合嵌接区域之间形成的形锁合嵌接空隙,以用于相应另一个耦联部件的形锁合嵌接区域的嵌接。
在此,可以为了两个耦联部件彼此简单可建立的并且可靠作用的轴向的支承设置为,形锁合嵌接空隙沿离开基体区域的方向扩大地构成,或/和形锁合嵌接区域沿离开基体区域的方向变细地构成。
按照本发明的耦联布置结构的构造可以由此简单并且低成本地保持,即,两个耦联部件彼此基本上相同地构成。
本发明此外涉及一种排气门,所述排气门尤其是用于内燃机的排气流,其具有翻转管、在翻转管的内部在围绕枢转轴线可转动的枢转轴上支承的翻板以及包括驱动机构的用于枢转轴的枢转驱动装置,此外所述排气门具有将驱动机构和枢转轴耦联以用于围绕枢转轴线的共同的转动的具有在先所述构造的耦联布置结构。
为了可以确保耦联布置结构或其耦联部件一方面到枢转轴上并且另一方面到驱动机构上的稳定的连接,提出,在枢转轴上设置第一配合形锁合耦联成形部并且在耦联布置结构的第一耦联区域上设置与第一配合形锁合耦联成形部处于耦联嵌接中的第一形锁合耦联成形部,并且在驱动机构上设置第二配合形锁合耦联成形部并且在耦联布置结构的第二耦联区域上设置与第二配合形锁合耦联成形部处于耦联嵌接中的第二形锁合耦联成形部,其中,优选至少一个形锁合耦联成形部或配合形锁合耦联成形部具有多边形外轮廓或星形轮廓并且分别配设的配合形锁合耦联成形部或形锁合耦联成形部具有互补的多边形内轮廓或星形轮廓。
在按照本发明构造的排气门中,可以为了提供枢转轴的限定的定位设置为,第一耦联区域朝枢转轴方向预张紧并且第二耦联区域朝驱动机构方向预张紧,优选这样预张紧,使得通过耦联布置结构,枢转轴沿离开驱动机构的方向预张紧。
两个耦联区域的分别朝与所述耦联区域为了共同的转动而耦联的结构组合件枢转轴或驱动机构的方向的在先所述的预张紧可以按照本发明此外用于产生相应的耦联区域和与此要耦联的结构组合件之间的稳定的耦联。为此提出,第一配合形锁合耦联成形部朝驱动机构的方向变细地构成,或/和第二配合形锁合耦联成形部朝枢转轴的方向变细地构成。
附图说明
接着参考附图详细说明本发明。其中:
图1示出包括配设的翻板驱动装置的排气门的侧视图;
图2示出耦联布置结构的第一设计形式的透视图;
图3示出图2的耦联布置结构的侧视图;
图4示出图2的耦联布置结构的耦联部件的俯视图;
图5示出一种备选地设计的耦联布置结构的对应于图2的示图;
图6示出图5的耦联布置结构的侧视图;
图7示出图5的耦联布置结构的耦联部件的俯视图;
图8示出耦联布置结构的一种备选的设计型式的耦联部件的俯视图;
图9示出包括图8的设计型式的耦联部件的耦联布置结构的侧视图;
图10示出一种备选的设计型式的耦联布置结构的透视图;
图11示出图10的耦联布置结构的侧视图;
图12示出图10的耦联布置结构的透视图;
图13在其示图a)、b)、c)和d)中示出用于形锁合耦联成形部或配合形锁合耦联成形部的设计的不同的示例;
图14示出耦联布置结构的与驱动机构或枢转轴耦联的耦联区域的细节图。
具体实施方式
图1在侧视图示出总体以10表示的并且例如在内燃机的排气设备中可使用的排气门,所述排气门包括配设给其的翻板驱动装置12。排气门10具有翻转管14,在翻转管中,总体以16表示的翻板在枢转轴18上围绕枢转轴线A可枢转地支承。翻板16具有两个翻转叶片20、22,所述翻转叶片在翻板16定位在锁定位置上时贴靠在翻转管14的内周上设置的叶片止挡部24、26上。枢转轴18在其两个轴向的端部区域28、30上相对于翻转管14借助相应的轴承装置围绕枢转轴线A可转动或可枢转地支承。在其轴向的第一端部区域28上,枢转轴18借助接着所述的耦联布置结构32与翻板驱动装置12的驱动机构34、例如与驱动轴为了共同的转动而耦联。在该区域中,枢转轴18可以直接或通过与其不可相对转动的构件连接到耦联布置结构32上。
在图2至4中示出耦联布置结构32的第一设计型式。耦联布置结构32具有与枢转轴18为了共同的转动而耦联的第一耦联部件36以及与此结构相同的并且与驱动机构34为了共同的转动而耦联的第二耦联部件38。两个耦联部件36、38由扁平材料或带材料,优选板料、例如钢板(尤其是弹簧钢板)或钛板构造并且通过从板状的板材坯件中分离而提供。
如借助在图4中示出的第一耦联部件36形象地说明的,两个耦联部件36、38的每个在中央的区域中具有板状的基体区域40,其中在耦联部件36的基体区域40中,提供其第一耦联区域42,以用于不可相对转动地连接到枢转轴18上,并且在第二耦联部件38的基体区域40上提供其第二耦联区域44,以用于不可相对转动地连接到驱动机构34上。两个耦联区域42、44中的每个优选具有形锁合耦联成形部46,所述形锁合耦联成形部与枢转轴18或驱动机构34的互补成形的配合形锁合耦联成形部48转动耦联嵌接。如例如在图2和4中可看出的,每个形锁合耦联成形部46可以具有两个例如圆弧状的空隙,配设的配合形锁合耦联成形部48的互补成形的突出部嵌接到所述空隙中。因为两个耦联部件36、38优选彼此结构相同,有利地,在枢转轴18或驱动机构34上设置的配合形锁合耦联成形部48也彼此结构相同地构成。
在基体区域40的彼此关于枢转轴线A相对置的端部区域上,每个耦联部件36、38具有关于基体区域40沿相同的轴向的方向折角的形锁合嵌接区域50、52。形锁合嵌接区域也可以同样如基体区域40基本上平面地构成。在形锁合嵌接区域50中构成狭缝状的形锁合嵌接空隙54,所述形锁合嵌接空隙的纵向延伸基本上正交于整个的耦联部件36或38的纵向延伸。在另一个形锁合嵌接区域52中,构成沿离开基体区域40的方向延伸的形锁合嵌接突出部56。所述形锁合嵌接突出部这样确定,使得其可以插入相应另一个基体件的形锁合嵌接空隙54中。
如图2和4示出的,两个耦联部件36、38在枢转轴18或驱动机构34上这样安装,使得其两个基体区域40彼此基本上平行并且相对于枢转轴线A基本上正交地定向,而两个耦联部件36、38的形锁合嵌接区域50、52朝分别另一个耦联部件38或36延伸地定向。在此在第一耦联部件36的形锁合嵌接区域52上的形锁合嵌接突出部56嵌接到在第二耦联部件38的形锁合嵌接区域50上的形锁合嵌接空隙54中。在第二耦联部件38的形锁合嵌接区域52上的耦联突出部56嵌接到在第一耦联部件36的形锁合嵌接区域50上的形锁合嵌接空隙54中。因为形锁合嵌接突出部56和形锁合嵌接空隙54这样彼此协调,使得它们基本上无间隙地彼此嵌接,所以确保两个耦联部件36、38相互稳定的并且确定的转动耦联。这由此被支持,即,在安装状态中,两个耦联部件36、38以其形锁合嵌接区域50、52沿轴向方向在预应力下彼此贴靠,从而第一耦联部件36通过其在第二耦联部件38上的轴向的支承沿离开驱动机构34或翻板驱动装置12的方向并且朝枢转轴18的方向预张紧。由此轴向的负载施加到枢转轴18上,从而尽管存在将枢转轴18相对于翻转管14可转动地支承的轴承中的不可避免的轴承间隙,所述枢转轴仍保持在限定的轴向定位中。通过两个耦联部件36、38彼此的该轴向的支承或预张紧,同时也确保形锁合耦联成形部46与配合形锁合耦联成形部48的确定的嵌接。
耦联布置结构的一种备选的设计型式在图5至7中示出。其尽量对应于在先参考图2至4所述的设计形式。对应于在先所述构件或区域的构件或区域以相同的附图标记表示。
可看出,在图5至7中示出的设计形式中,同样作为相同部件构成的耦联部件36、38在其形锁合嵌接区域50中构成有沿离开的基体区域40方向敞开的耦联空隙54。这简化了两个耦联部件36、38的轴向的接合的过程,因为所述耦联部件为了建立相应的形锁合嵌接突出部56到配设的形锁合嵌接空隙54中的嵌接仅须轴向彼此相向运动,从而成对彼此配设的形锁合嵌接区域50、52彼此进入轴向的贴靠中。用于将相应的耦联突出部穿入或导入到狭缝状的耦联空隙中的过程在此是不需要的。
耦联布置结构或用于耦联布置结构的耦联部件的另一种备选的设计型式在图8和9中示出。对应于在先所述构件或区域的构件或区域以相同的附图标记附加附标“a”表示。
也在图8和9的耦联布置结构32a中,对于两个耦联部件36a、38a使用相同部件。如在图8中借助耦联部件36a示例性地示出的,这些耦联部件36a、38a也具有例如包括在中央在其中构成的形锁合耦联成形部46a的板状的基体区域40a,所述形锁合耦联成形部用于嵌接枢转轴18a或驱动机构34a的相应的配合形锁合耦联成形部48a。在基体区域40a的彼此相对定向的端部区域上连接有两个形锁合嵌接区域50a或52a。在每个形锁合嵌接区域50a、52a中设置分别一个形锁合嵌接空隙54a和一个形锁合嵌接突出部56a。在此,形锁合嵌接空隙54a可以对应于在先参考图4所述的结构,亦即缝隙状地构成,并且比配设的形锁合嵌接突出部56a稍微更近地处于基体区域40a旁。
在耦联布置结构32a与枢转轴18a和驱动机构34a组装时可以例如这样进行,即,耦联部件36a的形锁合嵌接突出部56a导入耦联部件38a的形锁合嵌接空隙54a中并且更确切地说是这样导入,使得在两个耦联部件36a、38a支承在枢转轴18a或驱动机构34a上的情况下,两个耦联部件36a、38a彼此沿枢转轴线A的方向也在其弹性变形的情况下支承并且由此将枢转轴18a沿离开驱动机构34a的方向预张紧。在此可以例如将两个耦联部件36a、38a彼此组装之后将整个耦联布置结构32a首先与枢转轴18a或驱动机构34a置于转动耦联嵌接中并且然后将这样提供的结构组合件引导到分别另一个结构组合件上并且将配设的耦联部件置于与此的转动耦联嵌接中。
要指出的是,在先所述耦联布置结构或其耦联部件也可以以另一种结构提供。这样例如基体区域可能不是基本上平面,而是弯曲地构成,并且以该曲率过渡到相应的形锁合嵌接区域中,从而例如整个耦联部件也具有曲面状的结构,其中,同样地,形锁合嵌接区域在其上设置的形锁合嵌接突出部或形锁合嵌接空隙的区域中向如下区域弯折,耦联区域在所述区域中设置在驱动机构或枢转轴上。也可以在形锁合嵌接区域中设置例如多个形锁合嵌接空隙并且对应地也设置多个形锁合嵌接突出部,从而可以实现两个耦联部件彼此啮合式的嵌接。
在两个耦联部件不作为相同部件构成的一种设计形式中,可以在耦联部件之一上在两个形锁合嵌接区域中设置形锁合嵌接空隙,例如以及在图7中借助形锁合嵌接空隙54示出的,而在另一个耦联部件上在两个形锁合嵌接区域上设置形锁合嵌接突出部。这样的耦联部件的基本结构对应于在图2-9中示出的结构,例如包括板状的基体区域和在与其对置的端部区域上折弯地离开地延伸的包括形锁合嵌接空隙或形锁合嵌接突出部的形锁合嵌接区域。
示出耦联布置结构的另一种备选的设计型式。对应于在先所述构件或区域的构件或区域以相同的附图标记附加附标“b”表示。
在图10至12的耦联布置结构32b中,两个耦联部件36b、38b作为相同部件构成。每个耦联部件36b、38b具有基本上星状的结构,包括相应的板状或平面地构成的基体区域40b和在其外周区域中的多个从基体区域40b以周向距离相对于枢转轴线A并且相对于基体区域40b弯折地延伸的形锁合嵌接区域58b。沿周向方向在相邻的形锁合嵌接区域58b之间设置相应的形锁合嵌接空隙60b。在组合的状态中,两个耦联部件36b、38b之一的形锁合嵌接区域58b嵌接到另一个耦联部件38b、36b的形锁合嵌接空隙60b中并且在其上沿枢转轴线A的方向支承。也在该设计形式中,其中,两个耦联部件36b、38b优选由弹簧弹性的材料、例如钢板或钛板构造,基于两个耦联部件36b、38b的该弹簧弹性的支承,施加作用到枢转轴18b上的轴向负载,所述轴向负载将枢转轴预张紧到确定的定位中。两个耦联部件36b、38b该彼此嵌接如此简化,即,形锁合嵌接空隙60b沿离开基体区域40b的方向扩大地构成或形锁合嵌接区域58b从基体区域40b变细地构成。基于该结构或基于该相互的嵌接,同时也实现两个耦联部件36b、38b相对于枢转轴线A的定心。
要指出,当然在图10至12中示出的设计形式中,可以提供具有其他数量的形锁合嵌接区域58b或形锁合嵌接空隙60b的两个耦联部件36b、38b。两个耦联部件36b、38b也可以至少在其相应的基体区域40b中构成有与示出的平面的结构不同的、例如碗状地拱形的结构并且对应成拱形地以于是同样地相对于基体区域40b折弯的形锁合嵌接区域58继续延伸(fortsetzen)。
图13在其示图a)至d)中示出在驱动机构34或枢转轴18上设置的配合形锁合耦联成形部48的设计的不同的示例,其当然也可以在图8-12中示出的实施方式中使用。
图13a)的配合形锁合耦联成形部48原则上构成有三角形形式的多边形外轮廓。图13b)也示出多边形外轮廓,在这里以外六边形的形式。要指出的是,当然其他数量的角或边、例如4边形的或5边形的设计也是可能的。
图13c)示出配合形锁合耦联成形部48的星状的设计,其例如可以依赖于要用于TORX螺钉头的扳手的几何结构。要指出,在这样的星状的设计中,向外突出的锯齿的数量可以不同于在图13c)中示出的。
在图13d)中示出一种结构,其例如可以对应于在图5中可看出的结构。配合形锁合耦联成形部48在这里具有两个相邻的并且轴向突出的嵌接区域,所述嵌接区域分别具有半圆状的周向几何结构并且相互具有距离。尤其是与该设计形式关联要指出,配合形锁合耦联成形部48可以包括其他数量的具有其他的几何结构的这种突出部。
配设于分别通过枢转轴18或驱动机构34的轴向的端部区域或在其上要固定的并且因此将其轴向延续的构件的设计提供的相应的配合形锁合耦联成形部48,形锁合耦联成形部46在耦联部件36、38上互补地、亦即作为对应成形的并且确定尺寸的开口构成,所述开口确保相应的配合形锁合耦联成形部48的基本上无间隙的接纳。耦联部件36、38与枢转轴18或驱动机构34的轴向的结合可以一方面如此确保,即,耦连部件36、38以其耦联区域42、44在相应的肩状的径向突出部上在枢转轴18或驱动机构34上轴向支承。附加地为了沿相应另一的方向的轴向固定,可以将例如结合调整垫对相应的耦联部件36或38进行径向搭接并且因此阻止其分离的紧固栓、例如螺栓或铆栓引入枢转轴18或驱动机构34的轴向的端部中。
图14示出用于配合形锁合耦联成形部48的设计的一种特别有利的示例。在这里枢转轴18或驱动机构34的轴向的端部区域朝分别另一个构件变细地、例如圆锥形变细地构成。这可以在配合形锁合耦联成形部48的所有、尤其是参考图13解释的成型中实现。
通过配合形锁合耦联成形部48的该变细的结构可以在考虑两个耦联区域42、44以在先解释的方式通过力F沿彼此离开的方向并且因此朝枢转轴18或驱动机构34预张紧的情况时确保,一方面配合形锁合耦联成形部48可以容易地导入配设的形锁合耦联成形部46中,通过耦联区域42、44预张紧到枢转轴18或驱动机构34上和在变细的区域上的在此产生的轴向的支承,同时确保无间隙的并且因此产生确定的转动耦联的嵌接。可以放弃设置附加的紧固机构,例如螺栓、铆栓和调整垫,通过其可以确保相应的耦联部件36、38与枢转轴18或驱动机构34的轴向固定保持在一起。耦联布置结构32通过其单独的轴向的预应力本身与枢转轴18或驱动机构34保持嵌接或在其间定心。
虽然耦联布置结构32到枢转轴18或驱动机构34上的在先所述连接基于简单的构造和确定的转动耦联是特别有利的,最后要指出,原则上也可以使用其他类型的连接、例如螺纹连接或铆接(优选分别利用多个栓)、焊接、压紧(填缝)等,以用于将耦联布置结构32连接到枢转轴18或/和驱动机构34上。
利用包括两个可置于形锁合嵌接中的耦联部件的耦联布置结构的设计可以在装配时将每个耦联部件首先与配设的结构组合件、亦即排气门或翻板驱动装置组装。此后翻板驱动装置可以连同在其上安装的第二耦联部件移近已经在排气门上装配的第一耦联部件上,以便建立嵌接。接着翻板驱动装置例如通过螺纹连接固定。