JP2013509524A

JP2013509524A - 作動機構のための作動装置

Info

Publication number: JP2013509524A
Application number: JP2012535713A
Authority: JP
Inventors: ナウミヒャエル
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: EP2494171A1; EP2494171B1; KR20120100960A; JP5631405B2; CN102597463B; US9309813B2; DE102009046209A1; WO2011051047A1; CN102597463A; US20120222504A1

Abstract

内燃機関のガス案内通路内に配置された作動機構（２３）、特に排ガス式ターボチャージャ（１０）内に配置されたバイパスフラップ（２４）に用いられる作動装置であって、電気的な作動モータ（３２）と、作動機構（２３）に連結された作動軸（３４）と、作動モータ（３２）と作動軸（３４）との間に配置された多段式の伝動装置（３３）とが設けられている形式の作動措置が提案される。伝動装置段うちの少なくとも１つの伝動装置段（３５）内で、２つの伝動装置歯車が、エボロイド歯部を介して噛み合っている。

Description

従来技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の内燃機関のガス案内通路内に配置された作動機構、特に排ガス式ターボチャージャ内に配置されたバイパスフラップに用いられる作動装置に関する。

内燃機関に設けられた排ガス式ターボチャージャ内のバイパスフラップに用いられる公知の作動装置（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０５６８９７号明細書）は、電気的な作動モータと、作動軸との間に配置された多段式の伝動装置を有している。この伝動装置は、伝動装置入力段と、非線形の伝動装置出力段と、伝動装置入力段と伝動装置出力段との間に配置された伝動装置中間段とを有している。許容可能な作動時間内でバイパスフラップを調節するための小さな電動モータを可能にする大きな変速比レンジを達成するために、伝動装置中間段は、駆動歯車と、該駆動歯車に噛み合う被駆動歯車とから成っている。この場合、伝動装置中間段の駆動歯車は、伝動装置入力段の被駆動歯車と共に第１の伝動装置軸上に相対回動不能に配置されていて、伝動装置中間段の被駆動歯車は、非線形の伝動装置出力段の駆動セグメントと共に第２の伝動装置軸上に相対回動不能に配置されている。第１の伝動装置軸に対して平行に位置調節された第２の伝動装置軸は、作動軸上に滑り支承された中空軸である。

発明の開示
請求項１の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による作動装置は、大きな変速比レンジを有する多段式の伝動装置の伝動装置段のうちの少なくとも１つの伝動装置段でエボロイド歯部（Evoloidverzahnung）を使用することによって、所望の最大変速比を維持しながら、必要となる伝動装置段の数を減じることができるという利点が得られる。伝動装置段の個数の減少によって、かつエボロイド歯部を備えた互いに噛み合う伝動装置歯車同士の小さな間隔によって、伝動装置のコンパクトな構造形態が得られる。エボロイド歯部により、大きな変速比を実現することができる。この場合、エボロイド歯部を備えた伝動装置歯車は、大きな歯元強度を有していて、これにより、伝動装置の頑丈さに寄与する。

別の請求項に記載された手段によって、請求項１に記載された作動装置の有利な変化形および改良形が可能となる。

本発明の有利な実施形態によれば、別の伝動装置段が、非線形の伝動装置段として形成されている。非線形の伝動装置段は、有利には、エボロイド歯部を有する伝動装置段と、作動軸との間に配置されていてよい。このような非線形の伝動装置段は、エボロイド歯部を有する伝動装置段と相俟って、単に２つの伝動装置段のみで、たとえばｉ＝９０の極めて大きな変速比を達成することができるので、作動装置内で出力の低い、したがって小型の電気的な作動モータを使用することができる。伝動装置のコンパクトな構造形式と、小型の作動モータとによって、全体的に、小さな組込みスペースしか要求しない作動装置が得られる。したがって、本発明による作動装置は、内燃機関の排ガス式ターボチャージャ内のバイパスフラップを作動するために特に適している。なぜならば、内燃機関の排ガス経路内では通常小さな組込みスペースしか使用することができないからである。作動装置のコンパクトな構造形態は、ターボチャージャの近傍に作動装置を配置することを可能にするので、作動軸の旋回運動をターボチャージャのタービンケーシング内のバイパスフラップに伝達するための短いレバー伝動装置しか必要とならない。

以下に本発明を図示された実施形態につき詳しく説明する。

内燃機関の排ガス式ターボチャージャに用いられる、電気的な作動モータと機械的な伝動装置とを備えた作動装置の長手方向断面図である。図１に示した、エボロイド歯部を備えた伝動装置段の部分的な斜視図である。排ガス式ターボチャージャを長手方向断面で部分的に示した概略図である。

図１に長手方向断面図で示された、内燃機関に設けられたガス状の媒体を案内する通路、つまりガス案内通路内に配置された作動機構に用いられる作動装置は、有利には、図３に概略的にかつ部分的に示されているような排ガス式ターボチャージャ１０のために使用される。択一的には、作動装置は、内燃機関の空気吸引管路内の絞りフラップを調節するためにも使用されるか、または排ガス戻し案内弁内のアクチュエータとして機能することができる。

排ガス式ターボチャージャは公知であり、ボッシュ「Kraftfahrttechnisches Taschenbuch（自動車ハンドブック）」ＩＳＢＮ−３−５２８−２３８７６−３、第５３２頁以降に記載されている。排ガス式ターボチャージャ１０は、２つの流体機械、タービン１１およびコンプレッサ１２から成っている。タービン１１とコンプレッサ１２とは、共通の軸１３上に配置されている。タービン１１は、タービンケーシング１４内に配置されたタービンホイール１５を有していて、コンプレッサ１２は、コンプレッサケーシング１６内に配置されたコンプレッサホイール１７を有している。タービンホイール１５は、流入する排ガス１８によって駆動され、かつタービンホイール１５により駆動されるコンプレッサホイール１７は、周辺の新鮮空気１９を吸い込み、過給された新鮮空気２０を内燃機関の燃焼室内に吹き込む。タービンホイール１５から流出する排ガス２１は、タービンケーシング１４から出る。

内燃機関では、大きな回転数レンジのために、有効なトルク設計を達成することができるように、ブースト圧調節器が設けられている。これによって、最大の許容されるブースト圧を維持することができる。この場合、所望のブースト圧は、タービン１１の排ガス側の出力調節により得られる。このためには、タービンケーシング１４内に、バイパス２２が設けられている。このバイパス２２を介して、流入する排ガス１８の一部はタービンホイール１５の傍らを案内されて、流出する排ガス２１と共に直接排出される。バイパス２２は、バイパスフラップ２４の形態の作動機構によって制御される。作動機構２３もしくはバイパスフラップ２４は、レバー機構２５を介して、図１に示された作動装置により操作される。レバー機構２５のうち、図３には二次レバー２５３と、部分的に連結レバー２５２とが示されている。

図１に長手方向の断面で示された作動装置は、ポット形の基体３１１と、該基体３１１を覆うカバー３１２とを有する、２つの部分から成る作動ケーシング３１を有している。カバー３１２には、筒部３１２ａが一体に成形されている。この筒部３１２内には、基体３１１に突入する被駆動軸３６を備えた電気的な作動モータ３２が挿入されている。基体３１１内には、２段式の伝動装置３３が配置されている。この２段式の伝動装置３３を介して、作動モータ３０が作動軸３４を駆動する。基体３１１から突出する作動軸３４は、レバー機構２５の一次レバー２５１に連結されている。

両方の伝動装置段のうち、入力伝動装置段３５は、エボロイド歯部（Evoloid-Verzahnung）を介して噛み合う２つの伝動装置歯車を有している。この場合、一方の伝動装置歯車は、作動モータ３２の被駆動軸３６上に相対回動不能に装着された、エボロイド歯部を備えたピニオン３７であり、他方の伝動装置歯車は、軸３９上に相対回動可能に装着された、歯車軸線に対して傾斜したエボロイド歯部３８１を備えた円筒歯車（Stirnrad）であってよい。図２には、ピニオン３７および円筒歯車３８とが概略的に図示されている。ピニオン３７は、最大で３つのエボロイド歯部３７１を有している。これらのエボロイド歯部３７１は、常にそれぞれ少なくとも１つのエボロイド歯部３７１が、円筒歯車３８に設けられたエボロイド歯部３８１に噛み合っているように傾斜されている。入力伝動装置段３５と作動軸３４との間に配置された出力伝動装置段４０は、広い変速レンジを得るために非線形の伝動装置段として形成されている。出力伝動装置段４０は、作動軸３４を負荷している。非線形の伝動装置出力段４０は、たとえば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０５６８９７号明細書において図示され説明されているように形成されていてよい。非線形の伝動装置出力段４０は、伝動装置入力段３５の円筒歯車により駆動される駆動セグメント４１と、作動軸３４に連結された被駆動セグメント４２とを有している。この被駆動セグメント４２は、該被駆動セグメント４２の外側歯部で転動カム上を転動する。転動カムの転動カム曲率は、セグメント４１，４２の回転領域にわたって常に変化する。

両伝動装置段３５，４０を介して、作動モータ３２の被駆動軸３６の回転が、極めて大きな変速比で作動軸３４に伝達される。作動軸３４は、レバー機構２５の一次レバー２５１を、約１４０°の旋回領域で旋回させ、この場合、最大の旋回後に、タービンケーシング１４内のバイパス２２が閉鎖されている。両伝動装置段３５，４０によって、極めて大きな変速比、たとえばｉ＝９０が実現され得るので、作動軸３４の旋回のために、低出力で小型の作動モータ３２しか必要とならない。この作動モータ３２は、伝動装置変速比を介して十分に高いトルクを形成し、これによって、シールを備えたバイパスフラップ２４を流入する排ガス１８の圧力に抗してストッパ２６に当て付けることができる。ストッパ２６には、バイパス２２が閉じられた場合に、バイパスフラップ２４が当て付けられる。

Claims

内燃機関のガス案内通路内に配置された作動機構（２３）、特に排ガス式ターボチャージャ（１０）内に配置されたバイパスフラップ（２４）に用いられる作動装置であって、電気的な作動モータ（３２）と、作動機構（２３）に連結された作動軸（３４）と、作動モータ（３２）と作動軸（３４）との間に配置された多段式の伝動装置（３３）とが設けられている形式の作動装置において、伝動装置段うちの少なくとも１つの伝動装置段（３５）内で、２つの伝動装置歯車が、エボロイド歯部を介して噛み合っていることを特徴とする、内燃機関のガス案内通路内に配置された作動機構に用いられる作動装置。
前記伝動装置歯車の一方の伝動装置歯車が、作動モータ（３２）の被駆動軸（３６）上に相対回動不能に装着された、エボロイド歯部（３７１）を備えたピニオン（３７）であり、他方の伝動装置歯車が、歯車軸線に対して傾斜させられたエボロイド歯部（３８１）を備える、回転可能に支承された円筒歯車（３８）である、請求項１記載の作動装置。
前記ピニオン（３７）のエボロイド歯部（３７１）の数は、最大で３つである、請求項２記載の作動装置。
エボロイド歯部を有する伝動装置段が、作動モータ（３２）の作動軸（３４）により駆動される入力伝動装置段（３５）を形成している、請求項１から３までのいずれか１項記載の作動装置。
伝動装置（３３）が、非線形の別の伝動装置段を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の作動装置。
前記非線形の伝動装置段が、作動軸（３４）を駆動する出力伝動装置段（４０）を形成している、請求項５記載の作動装置。
作動機構（２３）と作動軸（３４）との連結が、レバー機構（２５）を介して実施されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の作動装置。
基体（３１１）と、該基体（３１１）を閉鎖するカバー（３１２）とを有する２つの部分から成る作動装置ケーシング（３１）が設けられており、伝動装置（３３）が、基体（３１１）内に、該基体（３１１）から作動軸（３４）を突出させた状態で収容されていて、作動モータ（３２）が、カバー（３１２）に一体に成形された筒部（３１２ａ）内に、該筒部（３１２ａ）から被駆動軸（３６）を突出させた状態で収容されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の作動装置。