专利名称：用于内燃机的调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于内燃机的调节装置。
背景技术：
这种内燃机调节装置尤其用作用于商用车循环废气流的控制装置，其中，必须提供给商用车发动机的高废气量被精确地控制。在此已知单流道或双流道系统。对于这种调整元件来说，由于高温废气的热敏感性低，所以在很长时间内的普遍做法是，把设置在通道内部的气门液压或气动地操控。由于汽车尾气排放法规越来越严格，精确控制尾气排放量也越来越重要，所以本领域技术人员转而把这种调节装置装备一个电动驱动单元，来应对上述问题。EP1420158A2公开了一种尾气控制装置，其带有一个壳体，在该壳体中形成一个废气循环通道，它由一个气门控制。该气门通过一个电动机的驱动单元驱动并带有一个可用于位置反馈并和磁体磁感应的非接触式传感器。该磁体和双翼气门的从动轴共同旋转。其中，不仅气门，还有驱动单元都设置在一个公共壳体中，在该公共壳体内附加地设置一个一个冷却介质通道，它能温控地切断废气循环通道的电动机。虽然存在位置传感器并能通过传动单元降低废气量，但精确设置循环废气排放量，尤其是当这种调节装置的调节角很小时，还是十分困难的。因为特别是从闭合位置开始的旋转角度差很小时，可使废气流量大幅度改变。JP2003097732AA公开了一种气门阀，其中在两个双翼气门的每一个上形成一个凸起，该凸起在翼面外环周上延伸并且在气门开启状态朝向通道侧壁定向，气门翼在气门闭合状态下抵靠在通道侧壁上。该气门阀能改善废气流量的调节，然而它并不是作为废气循环阀而使用，而是阻止液体中的气泡。GB 2322430A也公开了一个类似结构的气门阀，其中，气门座带有一个和气门凸表面相匹配的凹表面。在气门开启角很小的情况下，通过上述两个气门阀来精确调节进气量是不可能的。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于设计一个调节装置，从而实现在调节角很小时，通道里的气门也可以精确控制进气量。同时尽可能在气门调节角很大时，也能快速调节可循环废气量，使得在气门旋角差小时，对进气量的影响十分小。本实用新型的技术问题通过独立权利要求的特征部分得以解决。通过在所述区域的凸起使得通道内实际开启面积在旋转角同样小时与已知实施方式相比要小，由此可显著改善废气流量的调节，因此轻微的扭转即可小幅度改变废气流量。气门翼相对于从动轴偏心地设置，其中，通过第一气门翼上的凸起的最高凸顶限定出一个与最高凸顶相切的第一平面，通过第二气门翼上的凸起的最高凸顶则限定出一个与最高凸顶相切的第二平面，第
4一平面和第二平面相互平行，由此附加地改善了小开启角范围内的废气流量调节，因为被释放的平面在旋角相同的情况下，通过平面位置相互减小。此外这两个凸起还指向一个第三平面，该第三平面与第一平面和第二平面平行并且穿过从动轴的轴线。尽管气门偏心地布设，当气门在靠近气门轴区域旋转时，依然可有效防止气门和壳体发生碰撞。优选地，气门在其两个轴向边缘区带有围绕从动轴的凸起，该凸起指向壳体内的轴承并在通道内部围绕轴承。由于最大范围避免废气流沿着通道内壁在气门体和轴承之间泄露，从而提升了封闭状态下的气门密闭性。此外还提升了轴承密闭性，因此可使既可以通过轴承沿调节方向又可以通过中间轴承沿可能存在的相邻通道进入的漏气减少。在一个扩展的实施形式中，气门翼的凸起沿环周方向过渡形成一个圆筒段状的曲面，该曲面在气门闭合状态下与通道的内壁贴靠。由于密封段变长，所以间隙区域的阻力变大，因此提升了气门在密闭状态下的密闭性。优选地，调节单元带有一个电子整流式直流发电机和一个与该直流发电机耦合的传动单元，通过该传动单元可至少间接驱动气门的从动轴。因此可以设计一个具有位置反馈功能的电子元件，因为尤其不存在电刷磨损，因此它同时能显著提升调节装置的使用寿命。对此，在另一个扩展的实施方式中，电子整流式直流电动机设置在一个外壳内， 在该外壳内形成至少一个冷却通道，该冷却通道这样地被冷却介质流过，即，由此形成所述直流电动机的强制冷却环流。通过冷却介质的强制冷却环流使得通道内热废气流的温度退耦，因此保护了直流电动机的电子部件在温度超标时不受损。当在直流电动机壳体内设置电子控制设备或电子功率模块的同时，这些电子部件内部的散热也被安全地设置。一个附加的优点在于，即在电子整流式直流电动机的外壳和气流通道的壳体之间布设一个热辐射保护装置，尤其是一个屏蔽板。作为一个附加屏蔽，该屏蔽板能阻挡由废气和高温部件热辐射产生的过热。在另一个优选的实施形式中，调节装置带有一个可用于位置反馈的装置，该装置具有一个和磁体磁感应的非接触式传感器，该磁体布设在其中一个轴的端部。确定传感器最佳安装点要视调节进入装置区域内的热量大小而定。同时也可设计一个不带接触元件的精确位置反馈装置，此外该装置仅会细微磨损。因此可进一步精确调节通道内的废气量并通过使用传感信号对直流发电机整流操控。优选地，传动单元是一个行星齿轮传动装置，该行星齿轮传动装置带有与之相连的耦合传动装置，该耦合传动装置对污染物不敏感。对此，在一个扩展的实施方式中，耦合传动箱的一个缸体的传动杆相对于另一个缸体的传动杆这样布置，使得在传动轴旋转角相同时，从动轴的旋转角在气门运动到闭合位置时变小。当从关闭位置的调节角小时，这种设计更好地控制了废气流量并同时实现了更快区域循环，其中，废气量的调整变化是极其细微的，即在最大开启区域的旋转位置改变。此外有利的是，当调节装置带有两个复位弹簧时，其中第一复位弹簧作用在传动侧，第二复位弹簧作用在从动侧。因此不论是发动机还是变速箱发生故障时，气门都可准确地驶向到故障保障位置。其中，弹簧可以这样地设置，例如在耦合杆断裂时，仅必须提供足够的弹力，使气门和从动轴转向故障保障位置。相反地，两个复位弹簧在发动机故障时这样地工作，即在这种情况下需要附加的复位力，相应地拉回发动机。与单独使用的弹簧相比， 双复位弹簧的整体尺寸的变化是微不足道的。在另一个扩展的优选实施方式中，通道内的气门流入侧形成一个通风孔，该通风孔从通道的内壁出发一直延伸到布设在壳体内的轴承的背面。该通风孔可以减小轴承上的压力降，因此可减少进入轴承的污染物并以此延长轴承的使用寿命。优选地，调节单元的壳体和一个内部形成通道的壳体通过一个支架连接。该支架带有限制在气门开启位置时旋转角的止档。因此不需要在通道内部或者传动单元内部布设止档。优选地，调节装置具有两个相互平行的供废气流过的通道，这两个平行通道分别由一个布设在一个公共从动轴上的废气循环气门控制。它可以精确控制高废气量的准确进气量，尤其是用于商用车范围内的废气进气量。因此，按照本实用新型设计的调节装置带有用于控制高废气量的准确进气量的元件，同时该元件对于温度负荷以及磨损不敏感，因此可保障高使用寿命。
将根据在附图中图示的实施例详细解释本实用新型。各图为图1表示按本实用新型的调节装置的剖面侧视图。图2表示与图1稍微有所改变的按本实用新型的调节装置的剖面图，该剖面图通过带有剖面平面并沿着循环通道穿过从动轴。图3表示按本实用新型设计的调节装置的俯视放大图。图4表示内部布设处于开启位置的气门体的流动通道的剖面侧视图。图5与图4相比，表示相应的内容，其中，气门体处于关闭位置。图6表示可从转动轴向传动轴方向改变旋转角的耦合传动装置的原理草图。图7表示转动轴的旋转角在变量传动比下转向从动轴的图解介绍。
具体实施方式
下文中将基于附图说明本实用新型的优选实施例。图1示出的调节装置由调节单元1组成，该调节单元1通过传动单元2驱动从动轴3，在该调节单元1上布设两个双翼气门4，5。借助气门4，5并通过两个通道6，7来同步调整废气量，其中气门4控制通道6内的废气流，气门5控制通道7内的废气量。所述废气循环通道6，7形成于壳体8内并附加地带有一个横向孔9，在该横向孔9中布设三个轴承10，11，12，其中，从动轴3可旋转地支承。孔9通过一个盖13安装在从动侧端部，在从动轴3的驱动侧通过压入壳体8的一个垫片14来锁住孔眼9。从动轴3从这里继续向外延展到传动侧并可旋转地布设在位于垫片14后面的带台套15中。带台套15借助一个压力弹簧16压向一个介于垫片14和带台套15之间轴向布设的滑动轴套73，由此可以减少所产生的摩擦力和力矩。通过该方法可进一步限制垫片 14后面沿从动轴4无论是轴向还是径向方向上的漏气。压力弹簧16的相对侧紧贴一个缸体17，该缸体17紧紧地固定在从动轴上并带有一个用于连接耦合杆19的万向节18，如图
62和图3所述。在壳体8上旋入一个支架20，通过该支架20机械连接壳体8和调节单元1。在支架20上附加形成了一个没有介绍的凸顶，第一复位弹簧21的端部与凸顶的后面相互接触， 第一复位弹簧21的第二个端部与第二个凸起22的后面相互接触，该第二凸起22沿壳体方向向所述缸体17延伸。复位弹簧21的两个端部这样地加持在两个凸起22后，即复位弹簧21被张紧并且在旋转时从故障保障位置继续绞合，因此在由调节单元1终止运转或者驱动单元2断开所导致的调节力终止施加时，把气门4，5从故障保障位置自动扭回。带有万向节18的缸体17同时构成了驱动单元2的第一部分，它由一个耦合传动装置23和一个行星齿轮传动装置M构成，该行星齿轮传动装置M布设在调节单元1和耦合传动装置23之间。该耦合传动装置23除了缸体17和安装在缸体17上的万向节18以及安装在万向节18上的耦合杆19以外，还由一个第二万向节25组成，该万向节25固定在一个用于驱动从动的第二缸体沈上。缸体沈抗扭地安装在一个轴颈27上，在该轴颈27上抗扭地附加安装一个内齿轮 28，该内齿轮观可以与轴颈27 —体地构建并且共同旋转。该内齿轮28属于所述行星齿轮传动装置M的一部分并与三个设计为双齿轮四的三个齿轮啮合，在这三个齿轮当中较小的齿轮30分别与内齿轮观啮合，较大的齿轮31分别与传动小齿轮32啮合，该传动小齿轮 32压紧在直流发电机34的传动轴33上。行星齿轮传动装置M布设在一个由两部分组成的变速箱35，36中。变速箱部分 35通过螺栓和支架20连接，并且与变速箱部分36固定连接，该变速箱部分36再度与一个锁闭直流电动机的压紧板37连接。在变速箱35，36中容纳有用于储存轴颈27以及双齿轮 29的轴承轴40的球轴承38，39。布设一个围绕所述行星齿轮传动装置M的一个第二复位弹簧41，它和第一复位弹簧同样张紧地布设在处于故障保障位置上的气门4，5。其中，第二复位弹簧的第一端点在位于缸体沈上的凸起后面被加紧，第二端点在位于变速箱35上的凸起后面被加紧。因此可使所述两个复位弹簧21，41遇到故障时，例如直流电动机运转中断或者当耦合杆不连接时，共同或独立地提供气门4，5以及带有驱动单元2的直流电动机34返回正常位置所需的弹力。优选地，直流电动机34设计为一个电子整流式电动机，因此可保障直流电动机的高使用寿命。直流电动机34要么与一外部电子组件构建，要么该电子组件通过某种未介绍过的方法法兰连接在与壳体8相对的直流电动机34外壳的端部。该电子组件内置在所述驱动单元2内也是可设想的。直流电动机34的外壳由靠近锁闭的压紧板37的一个圆筒形的壳体部分32组成， 其中在壳体底座43上装有一个孔44，通过压紧板37最大程度地锁闭该孔眼。通过已知方法在壳体部分42上布设直流电动机的定子和转子。在壳体42上布设有指向径向外侧的隔板45，隔板45螺旋状地朝向整体的直流电动机34延伸，并且通过隔板45移动一个圆筒状壳体部分46，因此在共同构建后在隔板45之间形成了一个供冷却介质循环流动的螺旋状通道47，并由此形成了螺旋状通道47相对于气流通道6，7和高温环境的温度去耦。同时通过上述温度去耦来冷却法兰连接在壳体部分46上的电子组件。从驱动单元2的相对侧通过一个压紧板48锁闭发动机外壳部分42。此外，为了保护电动机在高温下不受损，在壳体8和直流电动机34的壳体37，42，46之间布设一个屏蔽板49。该屏蔽板尤其可以阻止热辐射。从图2附加地可知，在从动轴3前方在气流方向上形成了一个通风孔50，该通风孔 50从通道6，7的内壁51出发一直延伸到处于轴承12和板14之间的背面或者延伸到处于轴承10和孔9锁闭的盖13之间的背面。运用此方法可以通过轴承10，12阻止压力降低， 因此减少从各自通道6，7进入轴承10，12的污染物，借以提升轴承10，12的使用寿命。此外，从图2还可知，轴承10，11，12分别如此地被构造成，即轴承10，11，12很容易进入通道6或者7。但是在这个区域内环形凸起M围绕轴承10，11，12，环形凸起M形成于气门体5的轴向端并且首先在径向沿轴承10，11，12的各自轴向端向端部轴向延伸， 因此可显著地降低通过气门的漏气量，即介于气门4，5和轴承10，11，12之间的，沿着在关闭状态下的通道6，7的内壁51，以及介于从动轴3和轴承10，11，12之间的漏气量。由图3得知耦合传动装置23带有两个缸体17，26。此外还得知支架20，在该支架 20上布设一个止档55，该止档55限制气门4，5在开启方向旋转。正如图2清晰地示出，支架20基本上设计为U形，其中一个下臂56从壳体8向发动机外壳42，46方向靠近。图3示出了耦合传动装置23在气门4，5开启时的位置，也就是缸体17的轮廓阻挡在用于限制调节角的止档55上。相应地，从动装置的缸体17在图3下方区域示出，带有缸体26的传动装置在图3的上方区域示出。在该情况下耦合传动装置这样地设计为，即各自作用的缸体17，26的杠杆设计为同样大，因此通过耦合杆19产生了一个直接的，不转移的叠加运动。当然也能够设想，如图6和图7所示，起作用的活动半径设置为不同大小并且这样地布设耦合杆19，即传动杆 57这样地贴靠传动杆58，与传动杆57作用相同的缸体沈的运动和与从动杆58作用相同的缸体17的运动不属于同一类运动，而是在一个角度范围内，尤其是在传动轴的下方区域可知，传动杆58产生的旋转角要小于从动杆58产生的旋转角。因此可以考虑设计不同的杆装置，其中耦合传动装置既可以设计为曲柄摆杆装置，又可以设计为双震装置。明显地，尤其是当传动杆57在一个介于杆57，58的两个旋转轴之间的一假想连接线的区域内运动时，在从动轴58上有一个明显更小的旋转运动。图7表示因此产生的从动轴55的不同运动。附图标记59示出一个例如像图3所示的通过所述耦合传动装置23传导的叠加运动，其中，传动杆57的各自旋转角都和从动杆58的各自旋转角相同。相反地，附图标记60示出，当杆57，58的相应装置或耦合装置的啮合点相互在边缘区向从动杆58扭转180°运动时，该传动运动不是直线运动，而是在实施例中在大约-80°的角度上明显地在从动轴58上压过曲柄摆杆机构的死点位置，也就是说，从动轴的旋转方向在旋转运动传动时发生改变。正是在该该域内，向从动轴传动的旋转角明显地变小。图4和图5剖面示出了依据本实用新型设计的调节装置的气门4，5中的其中之一。该气门带有朝向从动轴3两侧延伸的第一气门翼61和第二气门翼62。与已知的实施方式相比较，气门带有凸起63，64，其中凸起63形成在气门翼61上， 凸起64形成在气门翼62上。凸起63，64相互相对地指向，此外，各自凸起63，64指向通道 6，7的内壁51，各自气门翼61，62在闭合状态下贴靠在内壁51上。由于凸起63，64在各自气门翼61，62的整体范围上延伸，通过凸起63，64的2最高凸顶65，66限定出第一和第二平面67，68。两个气门翼61，62这样偏心地布设，即凸起 60，61指向第三平面69，该第三平面69与第一平面67和第二平面68平行并且穿过从动轴的轴线。此外，图4和图5还示出了位于气门4，5轴向端的凸起M。明显地，气门4，5通过一个穿过从动轴3的销钉70固定在从动轴3上。其余的连接方式当然也可以设想。气门4，5总体上这样地设计，即气门4，5在通道6，7内形成尽可能小的流动阻力，因此可以避免尖棱形状的气门结构。同时气门4，5的物质流入量要尽可能的小，因此可在两侧形成凸起。图5清楚地示出，气门4，5在其外环周与在通道6，7的内壁51环形地贴靠。此外凸起63，64沿环周方向过渡形成一个圆筒段状的曲面71，因此一个曲面接触相对于内壁51 在闭合状态下贴靠，并基于有效的宽密封面提升通道6，7密封性。显然地，通过实施凸起63，64，当气门4，5从封闭状态轻微旋转时，凸起各自指向相对置的内壁51，因此在穿过第一个旋转角度时也仅释放一个十分小的间隙。通过仅释放这个小间隙可准确控制废气量。因此设计一个坚固的调节装置，该调节装置用于热气流的调节，尤其适用于废气量的调节。该传动装置通过电动机驱动并具有高使用寿命。此外还阐述了用于精确设置废气量的不同种可能性。此外不仅介绍了耦合转动装置23，而且还介绍了气门体4，5的类型。当然还可把一个磁体布设在传动轴33或者轴颈27的任意一端，轴颈27和一个未介绍的非接触式传感器连接。通过该方法可以实现可靠的位置传感，因此在与一个控制单元相应地连接时，按需要设置与之相符的废气量。此外，该传感器当然也可用于整流式直流电动机。基于所述优点使得本实用新型所述的调节装置首先适用于商用车尾气循环中高尾气循环率的调节。应当明确的是，与所述调节装置结构相关的不同结构上的改变也是可设想的，它都落在权利要求书的保护范围内。
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权利要求1.一种用于内燃机的调节装置，其带有-一个壳体，-一个形成于所述壳体中的废气流动通道，-至少一个控制所述通道内部气流的双翼气门，-一个从动轴，在所述从动轴上至少抗扭地布设所述气门，-用于支承所述壳体内的所述从动轴的轴承，-一个可至少间接地使所述从动轴旋转的调节单元，其特征在于，在所述两个气门翼(61，62)的每一个上形成一个凸起(63，64)，该凸起 (63,64)在所述气门翼(61，62)外环周上延伸并且在所述气门(4，5)开启状态时朝向所述通道(6，7)侧壁定向，所述气门翼(61,6 在所述气门(4，幻闭合状态下抵靠在所述通道 (6,7)侧壁上，其中，所述气门翼(61,6 相对于所述从动轴C3)偏心地设置，通过所述第一气门翼(61)上的所述凸起(63)的最高凸顶(65)限定出一个与该最高凸顶(65)相切的第一平面(67)，通过所述第二气门翼(62)上的所述凸起(64)的最高凸顶(66)则限定出一个与最高凸顶(66)相切的第二平面(68)，所述第一平面(67)与所述第二平面(68)相互平行，其中，所述两个凸起(63，64)指向一个第三平面(69)，该第三平面(69)与所述第一平面 (67)和第二平面(68)平行并且穿过所述从动轴(3)的轴线。
2.按照权利要求1所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述气门(4，5)在其两个轴向边缘区带有围绕所述从动轴⑶的凸起64)，该凸起(54)指向所述壳体⑶内的所述轴承(10，11，12)并在所述通道(6，7)内部围绕所述轴承。
3.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述气门翼(61， 62)的所述凸起(63，64)沿环周方向过渡形成一圆筒段状的曲面，该曲面在所述气门(4，5) 闭合状态下与所述通道(6，7)的内壁(51)贴靠。
4.按照权利要求1所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述调节单元带有一个电子整流式直流发电机(34)和一个与该直流发电机(34)耦合的传动单元O)，通过所述传动单元( 可至少间接驱动所述至少一个气门G，5)的所述从动轴(3)。
5.按照权利要求4所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述电子整流式直流发电机(34)设置在一个外壳02，46)内，在该外壳02，46)内形成至少一个冷却通道 (47)，该冷却通道07)这样地被冷却介质流过，即，由此形成所述直流电动机(34)的强制冷却环流。
6.按照权利要求5所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，在所述电子整流式直流电动机(34)的所述外壳02，46)和所述气流通道(6，7)的所述壳体(8)之间布设一个热辐射保护部件，尤其是一个屏蔽板G9)。
7.按照权利要求4-6之一所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述调节装置带有一个可用于位置反馈的装置，该装置具有一个和磁体磁感应的非接触式传感器，该磁体布设在所述从动轴(3)的端部或所述传动单元O)的其中一个轴(27，3 上。
8.按照权利要求4-6之一所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述传动单元 (2)为一个行星齿轮传动装置(M)，该行星齿轮传动装置04)带有与之相连的耦合传动装置(23)。
9.按照权利要求8所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述耦合传动装置(23)的一个缸体06)的传动杆(57)相对于另一个缸体(17)的传动杆(58)这样布置，使得在所述传动轴(3 旋转角相同时，所述从动轴C3)的旋转角在所述气门(4，幻运动到闭合位置时变小。
10.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述调节装置带有两个复位弹簧01，41)，其中，第一个复位弹簧作用在传动侧，第二复位弹簧作用在从动侧。
11.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，一个通风孔(50) 形成于所述通道(6，7)内的所属气门(4，5)流入侧，该通风孔(50)从所述通道(6，7)的内壁(51)出发一直延伸到布设在所述壳体(8)内的所述轴承(10，12)的背面。
12.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述调节单元 (1)或者所述行星齿轮传动装置04)的所述外壳(35，36，37，42，46)和内部至少形成一个通道(6，7)的所述壳体(8)通过一个支架OO)连接，该支架OO)带有限制在所述气门开启位置时所述旋转角的止档(55)。
13.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，其特征在于，所述调节装置具有两个相互平行的供废气流过的通道(6，7)，所述两个平行通道(6，7)分别由一个布设在一个公共从动轴( 上的废气循环气门(4，幻控制。
专利摘要本实用新型涉及一种用于内燃机的调节装置。已知内燃机内的废气流通过气门来调节。其中最常见的问题是，在气门仅轻微开启时，如何精确调节废气流量。为解决上述问题而建议，气门(4，5)设计为双翼并且在每个气门翼(61，62)的两个翼面之一上形成一个凸起(63，64)，该凸起(63，64)在各自翼面外环周上延伸并且在气门开启状态朝向通道(6，7)侧壁定向，气门翼(61，62)在气门(4，5)闭合状态下抵靠在通道(6，7)侧壁上。由此导致在将气门(4，5)从闭合位置轻微扭转出时，所述凸起(63，64)使得在没有所述凸起结构时形成的气门间隙变窄，因而比平常已知的气门得到更小的废气量。
文档编号F02M25/07GK202181967SQ20112011450
公开日2012年4月4日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者安德烈斯.汤尼斯曼, 比约恩.伦特迈斯特, 罗尔夫.拉潘, 马丁.诺沃克 申请人:皮尔伯格有限责任公司