用于廢氣門或可變截面渦輪裝置的致動(dòng)器以及致動(dòng)器在可變截面渦輪裝置中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種致動(dòng)器，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和用于把旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為挺桿（22）的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的螺紋元件（18），所述挺桿與廢氣渦輪增壓器的鉸接的廢氣門（34）和/或可變截面渦輪裝置連接，挺桿（22）和/或位于挺桿（22）和螺紋元件（18）之間的軸（40）容置在至少一個(gè)導(dǎo)塊（24,42）內(nèi)，導(dǎo)塊包括至少一個(gè)薄片（46）并使得挺桿在至少一個(gè)方向（A）上的輕微傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，挺桿在薄片和挺桿（22）和/或軸（40）上加寬部分（44,48）之間形成移動(dòng)?？上氲桨ㄐD(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和把旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器（12）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為挺桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的螺紋元件從而致動(dòng)廢氣渦輪增壓器的可變截面渦輪裝置的致動(dòng)器的應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】用于廢氣門或可變截面渦輪裝置的致動(dòng)器以及致動(dòng)器在可變截面渦輪裝置中的應(yīng)用
[0001 ] 本發(fā)明為申請(qǐng)?zhí)?011102305528的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于廢氣門或可變截面渦輪裝置的致動(dòng)器以及致動(dòng)器在廢氣渦輪增壓器的可變截面渦輪裝置中的應(yīng)用。
[0003]通常，廢氣渦輪增壓器具有稱作廢氣門的部件，這樣，在特定情況下，熱廢氣不會(huì)傳到渦輪增壓器的渦輪處，從而相應(yīng)地調(diào)節(jié)增壓。并且，廢氣門比如可用于轉(zhuǎn)移走熱廢氣，從而對(duì)催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行加熱并減少排放的污染物。而且，廢氣渦輪增壓器的特性可通過(guò)調(diào)節(jié)可變截面渦輪裝置來(lái)調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，現(xiàn)有的氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)用作這方面的致動(dòng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的致動(dòng)器以及致動(dòng)器在廢氣渦輪增壓器的可變截面渦輪裝置中的有利應(yīng)用。
[0006]首先，權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器解決了該問(wèn)題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器首先可通過(guò)插入合適的傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)螺紋元件旋轉(zhuǎn)。挺桿與螺紋元件配合并與其以如下的方式嚙合，即螺紋元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為挺桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。挺桿依次與廢氣渦輪增壓器的鉸接的廢氣門和/或可變截面渦輪裝置連接。因此，挺桿產(chǎn)生的行程比如用來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉廢氣門。
[0008]與鉸接的廢氣門或可變截面渦輪裝置連接的挺桿和/或位于挺桿與螺紋元件之間的軸容置在至少一個(gè)導(dǎo)塊內(nèi)，該導(dǎo)塊包括至少一個(gè)薄片并使得挺桿在至少一個(gè)方向上的輕微傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該挺桿在薄片和挺桿和/或軸上加寬部分之間形成移動(dòng)。換句話說(shuō)，導(dǎo)塊具有一個(gè)或多個(gè)薄片，還有至少一個(gè)設(shè)置在挺桿和/或軸上的加寬部分。這種加寬部分可引導(dǎo)在兩個(gè)薄片之間，和/或薄片可容置在兩個(gè)加寬部分之間。在導(dǎo)塊/容置器的區(qū)域內(nèi)具有移動(dòng)，即:可動(dòng)性，這樣，挺桿可至少輕微傾斜或樞轉(zhuǎn)。
[0009]在這方面，需要注意的是，上述伺服驅(qū)動(dòng)器的操作原理目前已主要用于閥芯平移的情況，換句話說(shuō)，在挺桿閥內(nèi)，廢氣門通常在其致動(dòng)的過(guò)程中樞轉(zhuǎn)或擺動(dòng)開(kāi)并關(guān)上。因此，與朝向廢氣門的廢氣門合適的連桿連接的挺桿的端點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)。上述方法有利地使得挺桿相應(yīng)至少輕微的偏轉(zhuǎn)。因此，把螺紋元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)的挺桿與螺紋元件嚙合的點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是作為轉(zhuǎn)動(dòng)基點(diǎn)。從而體現(xiàn)出鉸接的廢氣門的操作原理有利的兼容性。在兩個(gè)方向上可能形成的偏轉(zhuǎn)比如可以是2mm左右和/或±3°左右。該原理首先可利用挺桿在導(dǎo)向襯套中移動(dòng)。但是，由于通過(guò)耦合廢氣門或可變截面渦輪裝置來(lái)限定閥側(cè)面上挺桿的端點(diǎn)，因此這種導(dǎo)向襯套并不是必需的。這樣，可在挺桿上去掉導(dǎo)向襯套，而在此可很簡(jiǎn)單地設(shè)置波紋管。另外，可在挺桿和螺紋元件之間的區(qū)域，特別是在挺桿上安裝的軸的區(qū)域?qū)νU進(jìn)行引導(dǎo)，并在挺桿上優(yōu)選設(shè)置與螺紋元件配合的輥?zhàn)?。軸和/或挺桿比如可通過(guò)合適的臺(tái)階，凹部，突出部等與平移導(dǎo)塊上的互補(bǔ)輪廓配合。如下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可產(chǎn)生軸向和/或徑向引導(dǎo)并在各個(gè)方向上移動(dòng)，從而使得發(fā)生上述傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0010]上述致動(dòng)器的好處是其操作原理在多個(gè)方面都進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，但是目前只用在廢氣再循環(huán)閥中。在這方面，特別有利的是其耐熱性，特定應(yīng)用中行程的完好適應(yīng)性，較大的致動(dòng)力產(chǎn)生，包括可實(shí)現(xiàn)非線性力特性，總體的低摩擦和低磨損設(shè)計(jì)，以及在新應(yīng)用中可使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的個(gè)別零件和組件。另外，在本發(fā)明的方面，可使用多種節(jié)約成本的方法，比如，與廢氣再循環(huán)閥使用相比，可去掉復(fù)位彈簧，如廢氣再循環(huán)閥所需可靠密封的情況那樣等特定的密封也不用設(shè)置，與再循環(huán)的非常熱的廢氣相比溫度較低的特定的點(diǎn)可使用更節(jié)約成本的材料。根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器還可用于所有線性可調(diào)節(jié)的控制元件，并因此特別是可替換氣動(dòng)和/或真空致動(dòng)器或類似的致動(dòng)器。特別是，可通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器提高控制質(zhì)量。
[0011]就根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的詳細(xì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，可參考以該
【申請(qǐng)人】名義的歐洲專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)?08165906.2和專利EP1526271A1，其就伺服驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)所公開(kāi)的內(nèi)容全部并入本申請(qǐng)的主題中。上述專利申請(qǐng)所述的所有方法還優(yōu)選用于本申請(qǐng)的致動(dòng)器中。大約I Omm到12mm的行程，特別是I Imm左右已被證實(shí)對(duì)于廢氣門的使用是有利的。另外，用于廢氣門的截面條件比如可以是開(kāi)啟角度為20°到25°，特別是22°左右。挺桿(也可稱為支桿)的位置比如可優(yōu)選通過(guò)非常精確的非接觸式傳感器來(lái)檢測(cè)，比如:霍爾傳感器。
[0012]附加的權(quán)利要求書對(duì)根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的優(yōu)選改進(jìn)進(jìn)行了描述。
[0013]螺紋元件優(yōu)選具有至少兩個(gè)螺距不同的區(qū)域，這樣，有利的是，可實(shí)現(xiàn)非線性力特性。比如，在開(kāi)始測(cè)試階段，在角度為80°到120°，特別是100°左右的范圍內(nèi)，螺距為3mm到4mm，優(yōu)選3.5mm到4mm，這被證實(shí)是有利的。這種相對(duì)較小的螺距意味著在開(kāi)啟操作的初始階段產(chǎn)生非常大的致動(dòng)力。這之后接著是螺距為1mm到12mm，特別是Ilmm左右的角度大約為360°的區(qū)域。
[0014]如果挺桿相對(duì)螺紋元件的軸傾斜，或如優(yōu)選的情況，在與螺紋元件的有效表面基本垂直的方向上在挺桿和螺紋元件之間產(chǎn)生嚙合，則帶來(lái)的好處是施加給挺桿的力不會(huì)引起螺紋元件的意外旋轉(zhuǎn)。
[0015]另外，對(duì)于防止摩擦，經(jīng)驗(yàn)證，如果挺桿通過(guò)至少一個(gè)輥?zhàn)优c螺紋元件配合是有利于防止摩擦的產(chǎn)生。輥?zhàn)觾?yōu)選為冠狀的，這樣，有利的是，可以繞輥?zhàn)拥妮S以及與其垂直的方向上產(chǎn)生傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，輥?zhàn)佑米髑蛐谓宇^是有利的。
[0016]本發(fā)明還涉及包括旋轉(zhuǎn)元件和螺紋元件的致動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器的新應(yīng)用以把螺紋元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為挺桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而致動(dòng)廢氣渦輪增壓器的可變截面渦輪裝置。因此，如上所述，可使用本新申請(qǐng)的各種優(yōu)點(diǎn)。
[0017]需要指出的是，上文以及下文所述的所有方法還可以有利的方式用于其它平移的控制元件的致動(dòng)器，比如:閥挺桿，其閥側(cè)面上的端點(diǎn)的位置已經(jīng)限定，并且，在這方面，本發(fā)明并不限于渦輪增壓器領(lǐng)域的致動(dòng)器，比如，在廢氣再循環(huán)閥或另外的閥也可以體現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的透視截面圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的包括與其相連的廢氣門的致動(dòng)器的透視圖；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的詳細(xì)視圖；和圖4為根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器第二實(shí)施例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]從圖1清楚可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器10具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器12，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)如圖所示通過(guò)合適的傳動(dòng)裝置傳遞到稱為螺紋元件18的部件，傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)齒輪14和齒輪16。實(shí)質(zhì)上是螺桿，也可以稱為“蝸桿”。螺桿在與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器12容置的同一殼體內(nèi)有利地引導(dǎo)并支撐。從而可有利的去掉單獨(dú)的軸承。如圖所示，螺紋元件18具有大約一個(gè)半螺紋并與可旋轉(zhuǎn)安裝在位于挺桿22上端的軸40上的輥?zhàn)?0配合。從圖中清楚可見(jiàn)，螺紋元件18旋轉(zhuǎn)引起挺桿22直線移動(dòng)，S卩，基于圖1準(zhǔn)線的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖1的致動(dòng)器特別適用于鉸接的廢氣門的致動(dòng)。比如，齒輪16由特殊材料制成，優(yōu)選合適的塑料或金屬。復(fù)位彈簧可去掉。與廢氣再循環(huán)閥的致動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器相比，無(wú)需密封螺紋元件18上方(根據(jù)圖1的準(zhǔn)線)的滾珠軸承。也不用在輥?zhàn)?0附近設(shè)置襯套。挺桿22的導(dǎo)向襯套24的材質(zhì)可以是塑料，并通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)易的墊圈26密封朝向廢氣門的導(dǎo)向襯套24的端部。另外，可在墊圈和/或?qū)蛞r套24設(shè)置波紋管(參看圖3和圖4)。
[0020]圖1還示出了位于軸40區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)塊42，輥?zhàn)?0支撐在軸上。軸40在與輥?zhàn)?0相對(duì)的端部設(shè)置有加寬部分44，從而形成蘑菇形。導(dǎo)塊42在上方區(qū)域(根據(jù)圖1的表示)設(shè)置有在平移軸方向上延伸的薄片，即，與挺桿22基本平行，薄片在加寬部分44和由挺桿22連接部而產(chǎn)生的額外加寬部分48之間的區(qū)域延伸。由于另一薄片(圖1的剖視圖)與薄片46相對(duì)設(shè)置，因此形成軸向和徑向的引導(dǎo)(相對(duì)軸40)。需要額外說(shuō)明的是，導(dǎo)塊42可整個(gè)由塑料制成。另夕卜，挺桿22可延伸直到形成加寬部分48的套管狀的輪軸，這就不需要圖1所示的處于加寬部分48和挺桿22之間的基本為反L型(L的鏡像)連接件。
[0021]圖2為挺桿22與連桿28的連接示意圖，連桿28通過(guò)軸30與另一連桿32連接，鉸接的廢氣門34安裝在連桿32上。上述由連桿28，32，廢氣門34以及輪軸30組成的配置繞旋轉(zhuǎn)軸36樞轉(zhuǎn)或鉸接。實(shí)質(zhì)上就是朝向廢氣門34的挺桿22的端點(diǎn)38在橫向上至少輕微地移動(dòng)，8卩，根據(jù)圖2的準(zhǔn)線與其縱向延伸和上下移動(dòng)基本垂直的方向。該移動(dòng)可有利地通過(guò)朝廢氣門34變寬的導(dǎo)向襯套24合適的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)向襯套24特別是可以橢圓形的方式變寬。比如在輕微傾斜運(yùn)動(dòng)±3°的情況下，輥?zhàn)?0用作樞軸是有好處的(參看圖1)。
[0022]圖3詳細(xì)示出了導(dǎo)塊42。另外，非常明顯的是，薄片46和相鄰的加寬部分44，48之間的比如零點(diǎn)幾毫米，特別是零點(diǎn)三毫米左右的移動(dòng)是有利的，從而可在箭頭A所示的方向上傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。另外，也可以通過(guò)圖3中額外所示的輥?zhàn)?0的優(yōu)選地冠狀輪廓來(lái)實(shí)現(xiàn)傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于軸40本身用作傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸，因此其區(qū)域內(nèi)的徑向移動(dòng)并不是必需的。需要額外說(shuō)明的是，由于傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是繞實(shí)軸40區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖3的橫軸，因此輥?zhàn)?0通常用作球形接頭。另外，對(duì)應(yīng)的自由度可通過(guò)密封殼體的波紋管50來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而用實(shí)施例中圖1所示的移動(dòng)來(lái)替換導(dǎo)向襯套24。圖3還示出了閥挺桿20通過(guò)用作輪軸的加寬部分48與軸40直接連接，從而在圖1所示的加寬部分48和挺桿22之間可去掉連接件。
[0023]圖4所示的實(shí)施例基本上與上述實(shí)施例對(duì)應(yīng)。但是，在該實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器12以下面的方式對(duì)齊，即，其旋轉(zhuǎn)軸垂直于閥挺桿22延伸。因此，齒輪16(參看圖1)在其下側(cè)(朝向挺桿22)設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器12的小齒輪52配合的環(huán)形輪齒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.致動(dòng)器(10)，包括:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(12)和用于把旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(12)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為挺桿(22)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的螺紋元件(18)，所述挺桿與廢氣渦輪增壓器的鉸接的廢氣門(34)和/或可變截面渦輪裝置連接， 其特征在于，挺桿(22)和/或位于挺桿(22)和螺紋元件(18)之間的軸(40)容置在至少一個(gè)導(dǎo)塊(24，42)內(nèi)，所述導(dǎo)塊包括至少一個(gè)薄片(46)并使得挺桿在至少一個(gè)方向(A)上的輕微傾斜或樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并在薄片和挺桿(22)和/或軸(40)上加寬部分(44，48)之間形成移動(dòng)，挺桿(22)通過(guò)至少一個(gè)冠狀輥?zhàn)?20)與螺紋元件(18)配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器， 其特征在于，螺紋元件(18)具有至少兩個(gè)螺距不同的區(qū)域。3.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器， 其特征在于，挺桿(22)相對(duì)螺紋元件(18)的軸傾斜。
【文檔編號(hào)】F01L1/14GK105952523SQ201610268021
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2011年8月12日
【發(fā)明人】伯恩哈德·克利普費(fèi)爾, 克里斯托夫·蒂里, 亞瑟·雅尼克
【申請(qǐng)人】漢拿偉世通空調(diào)有限公司