專利名稱：調(diào)節(jié)裝置以及廢氣渦輪增壓機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)裝置、尤其是橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置用于將總轉(zhuǎn)矩提供到所述調(diào)節(jié)裝置的、耦合到驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)軸上。此外，本發(fā)明涉及一種廢氣渦輪增壓機(jī)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知開頭所述類型的調(diào)節(jié)裝置。例如，其使用在機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域中并且在此尤其配屬于至少一個(gè)橫截面調(diào)節(jié)部件。所述橫截面調(diào)節(jié)部件例如是廢氣渦輪增壓機(jī)的廢氣門。具有這樣一種廢氣門的廢氣渦輪增壓機(jī)同樣由現(xiàn)有技術(shù)已知，所述廢氣門借助調(diào)節(jié)裝置或者說調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置是可調(diào)節(jié)的。所述調(diào)節(jié)裝置例如能夠?qū)嵤闅鈩?dòng)調(diào)節(jié)裝置。然而替代地，橫截面調(diào)節(jié)部件或者說廢氣門的激勵(lì)或調(diào)節(jié)也可以借助電調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)。針對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置可以提供更大的調(diào)節(jié)力或者說調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。在此，通常持續(xù)地達(dá)到大約250Nm的值，這些值對(duì)于橫截面調(diào)節(jié)部件在其閉合位置中的、經(jīng)過優(yōu)化的密封保持是必要的。這意味著，利用其使橫截面調(diào)節(jié)部件朝向其閉合位置擠壓的保持力相對(duì)于氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置提高大約2到3倍。通過這種力過量可以避免廢氣門的廢氣門活門(Wastegeteklappe)或者說橫截面調(diào)節(jié)部件由于廢氣壓力脈沖而有小的抬升運(yùn)動(dòng)。因此，在內(nèi)燃機(jī)的、配屬于廢氣渦輪增壓機(jī)的下轉(zhuǎn)速范圍中在廢氣渦輪增壓機(jī)的廢氣渦輪之前提供顯著提高的焓量(Enthalpiebetrag)。這導(dǎo)致提高了增壓壓力，該增壓壓力可以借助廢氣渦輪增壓機(jī)來實(shí)現(xiàn)。這種提高可以轉(zhuǎn)換為內(nèi)燃機(jī)的提高的轉(zhuǎn)矩(下限轉(zhuǎn)矩(low-end-torque))。除了更大的調(diào)節(jié)力之外，利用電調(diào)節(jié)裝置還可以實(shí)現(xiàn)更短的調(diào)節(jié)時(shí)間。如果調(diào)節(jié)裝置配屬于廢氣渦輪增壓機(jī)，則以此方式尤其在動(dòng)態(tài)載荷變換時(shí)可以改善廢氣渦輪增壓機(jī)的響應(yīng)特性。此外，氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置具有如下缺點(diǎn)，其并非在任何時(shí)都能夠操作，因?yàn)樗璧恼{(diào)節(jié)壓力并非始終都存在或才必須借助合適的裝置例如泵來產(chǎn)生。電調(diào)節(jié)裝置相對(duì)于起動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的另一優(yōu)點(diǎn)通過如下方式得到在內(nèi)燃機(jī)的不需要借助廢氣渦輪增壓機(jī)增壓的部分載荷范圍中可以將廢氣門完全打開。由此，可以使廢氣背壓(Abgasgegendruck)最小，這又通過降低排出功(Ausschiebearbeit)引起內(nèi)燃機(jī)的消耗優(yōu)點(diǎn)。高保持力和高動(dòng)態(tài)性例如可以利用根據(jù)文獻(xiàn)DE 10 2005 028 372 Al的調(diào)節(jié)器或根據(jù)文獻(xiàn)DE 10 2010 000 688.1的用于調(diào)節(jié)裝置的傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)。對(duì)前面所描述的應(yīng)用領(lǐng)域來說，替代地，該調(diào)節(jié)裝置也可以配屬于或使用用于引導(dǎo)空氣或廢氣的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便連續(xù)地控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)。也可考慮的是，使用用于兩點(diǎn)開關(guān)的調(diào)節(jié)裝置。調(diào)節(jié)裝置的另一應(yīng)用領(lǐng)域是廢氣再循環(huán)冷卻器的旁路或者低壓或高壓廢氣再循環(huán)裝置(Nieder-oder Hochdruck-Abgasriickfiihrung)。通常，調(diào)節(jié)裝置必須在第一調(diào)節(jié)方向上比在與第一調(diào)節(jié)方向相反的第二調(diào)節(jié)方向上實(shí)現(xiàn)更大的調(diào)節(jié)力或更大的轉(zhuǎn)矩。尤其是當(dāng)調(diào)節(jié)裝置配屬于橫截面調(diào)節(jié)部件，調(diào)節(jié)裝置必須設(shè)計(jì)為在橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合過程中比在打開過程中提供更大的調(diào)節(jié)力。這因此引起在橫截面調(diào)節(jié)部件的相應(yīng)設(shè)計(jì)中穿流該橫截面調(diào)節(jié)器的流體或由其引起的流體力抵抗閉合過程，在打開過程中通過流體力來輔助。由此，調(diào)節(jié)裝置或調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置必須設(shè)計(jì)為在任何時(shí)間都可以產(chǎn)生在閉合過程中所需的力或所需的轉(zhuǎn)矩。因此，(電)驅(qū)動(dòng)裝置和可能其激勵(lì)(功率輸出級(jí))必須被升檔。然而，這意味著結(jié)構(gòu)大小的增大并且由此調(diào)節(jié)裝置的功率消耗的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
與此相對(duì)地，具有權(quán)利要求1所述特征的調(diào)節(jié)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)可以減小驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)大小和/或功率消耗。這根據(jù)本發(fā)明通過與驅(qū)動(dòng)軸不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的凸輪來實(shí)現(xiàn)，所述凸輪的至少部分地與圓形形狀不同的邊緣在至少一個(gè)圓周位置上加載取決于所述凸輪的轉(zhuǎn)角位置的力，以在所述驅(qū)動(dòng)軸上產(chǎn)生支持所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的附加轉(zhuǎn)矩，其中所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和所述附加轉(zhuǎn)矩一起形成了總轉(zhuǎn)矩。在此，凸輪例如可以直接固定在驅(qū)動(dòng)軸上或者說由所述驅(qū)動(dòng)軸構(gòu)造。然而替代地也可以規(guī)定，所述凸輪僅僅與驅(qū)動(dòng)軸有效連接，其中在例如可以是電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)軸之間、或者替代地在驅(qū)動(dòng)軸與凸輪之間能夠設(shè)置傳動(dòng)裝置。就此而言重要的僅僅是，借助凸輪產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩作用到從動(dòng)軸上，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)裝置、尤其是從動(dòng)軸的其他區(qū)域來提供。在此，由可借助驅(qū)動(dòng)裝置提供的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加轉(zhuǎn)矩形成的總轉(zhuǎn)矩作用到驅(qū)動(dòng)軸上。所述總轉(zhuǎn)矩在調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)過程中必須始終不等于零。調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置于是引起驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。借助凸輪產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩在此在驅(qū)動(dòng)裝置的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上并且在至少一個(gè)轉(zhuǎn)角位置中與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相同地取向(gleichgerichtet)，并且因此支持驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動(dòng)裝置存在至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的情況下，即在至少一個(gè)轉(zhuǎn)角位置中或者說至少一個(gè)轉(zhuǎn)角位置范圍中可實(shí)現(xiàn)比利用驅(qū)動(dòng)裝置正常或最大可產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩更大的總轉(zhuǎn)矩。凸輪在此具有從橫截面上看至少部分地與圓形形狀不同的邊緣。其在至少一個(gè)圓周位置上加載所述力，以產(chǎn)生引起附加轉(zhuǎn)矩的力。該力在此取決于凸輪的轉(zhuǎn)角位置。優(yōu)選地，該力在凸輪的至少兩個(gè)轉(zhuǎn)角位置中大小不同。然而，也可以規(guī)定，該力對(duì)于凸輪的任意轉(zhuǎn)角位置相等。由調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生調(diào)節(jié)力，該調(diào)節(jié)力例如用于調(diào)節(jié)橫截面調(diào)節(jié)部件。調(diào)節(jié)力就此而言以總轉(zhuǎn)矩的形式由驅(qū)動(dòng)軸傳遞。然而，調(diào)節(jié)力并不通過凸輪來傳遞；該凸輪更確切地說僅用于產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，該附加轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩一起反映總轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而反映調(diào)節(jié)力。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述力是彈力。特別簡(jiǎn)單地，該力因此可以借助彈簧、例如螺旋彈簧來產(chǎn)生。該力或者說彈力在此朝向凸輪取向。當(dāng)所述力借助彈簧來產(chǎn)生時(shí)，該力通常取決于彈簧的瞬時(shí)升程。彈簧被壓縮得越強(qiáng)，就此而言力或者說彈力就越大。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述凸輪借助與所述凸輪的邊緣形成滑動(dòng)連接和/或滾動(dòng)連接的轉(zhuǎn)子加載所述力。所述轉(zhuǎn)子因此在凸輪的至少一個(gè)轉(zhuǎn)角位置中放置在凸輪的邊緣上，從而存在滑動(dòng)連接或滾動(dòng)連接。所述凸輪通過該滑動(dòng)連接或滾動(dòng)連接由轉(zhuǎn)子加載力。所述轉(zhuǎn)子在此例如尤其是通過中間件、例如推桿與彈簧形成有效連接或者說固定在彈簧上。所述轉(zhuǎn)子例如構(gòu)造為可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的輥?zhàn)?，其借助由彈簧引起的彈力朝向凸輪擠壓。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述驅(qū)動(dòng)軸通過轉(zhuǎn)矩傳遞裝置與所述調(diào)節(jié)裝置的從動(dòng)軸有效連接。通過所述從動(dòng)軸，調(diào)節(jié)裝置在輸出側(cè)提供調(diào)節(jié)力或者說相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置在此產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且凸輪產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和附加轉(zhuǎn)矩一起形成總轉(zhuǎn)矩?？傓D(zhuǎn)矩在此施加在驅(qū)動(dòng)軸上并且從驅(qū)動(dòng)軸傳遞到從動(dòng)軸上。為此目的，設(shè)置轉(zhuǎn)矩傳遞裝置。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述從動(dòng)軸與所述橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合裝置連接和/或有效連接。閉合裝置例如是密封元件，其在閉合位置中與橫截面調(diào)節(jié)部件的閥座共同作用，以便中斷通過橫截面調(diào)節(jié)部件的流體流動(dòng)。而在打開位置中，密封元件反之與閥座間隔距離地布置，從而流體可以流過橫截面調(diào)節(jié)部件。當(dāng)然，橫截面調(diào)節(jié)部件借助調(diào)節(jié)裝置也可以處于在閉合位置與打開位置之間的任何任意位置中。為了執(zhí)行密封元件的、所描述的移動(dòng)，從動(dòng)軸與閉合裝置連接或者說有效連接。這意味著，閉合裝置或密封元件固定在從動(dòng)軸上或者至少通過從動(dòng)軸提供的調(diào)節(jié)力可以作用于閉合裝置上。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述轉(zhuǎn)矩傳遞裝置作為四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)存在，其具有與所述驅(qū)動(dòng)軸有效連接的驅(qū)動(dòng)連桿、與所述從動(dòng)軸有效連接的從動(dòng)連桿以及將所述驅(qū)動(dòng)連桿和所述從動(dòng)連桿有效連接的連接桿。調(diào)節(jié)裝置因此構(gòu)造為轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)器(Drehsteller)。在此通過四活節(jié)I禹合機(jī)構(gòu)或者說通過四連桿機(jī)構(gòu)(Viergelenktrieb)來實(shí)現(xiàn)力傳遞。所述四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動(dòng)連桿、從動(dòng)連桿和連接桿(Koppel)，所述連接桿將驅(qū)動(dòng)連桿與從動(dòng)連桿有效連接。驅(qū)動(dòng)連桿可以直接地、即通過驅(qū)動(dòng)軸，或者通過傳動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)裝置有效連接。所述傳動(dòng)裝置在此具有驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪，它們彼此共同作用以將轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動(dòng)裝置傳遞到驅(qū)動(dòng)連桿上。所述驅(qū)動(dòng)輪配屬于驅(qū)動(dòng)裝置而所述從動(dòng)輪配屬于驅(qū)動(dòng)連桿或者說驅(qū)動(dòng)軸。通常如此設(shè)計(jì)所述四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)，從而驅(qū)動(dòng)連桿在橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合位置中處于拉伸位置(Strecklage)的區(qū)域中。為了能夠補(bǔ)償在所述四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)裝置和/或橫截面調(diào)節(jié)部件的持續(xù)運(yùn)行中的磨損和漂移現(xiàn)象，然而也可以設(shè)置在橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合位置中驅(qū)動(dòng)連桿與拉伸位置間隔。拉伸位置在此可以理解為驅(qū)動(dòng)連桿的位置，其中所設(shè)想的在驅(qū)動(dòng)支承位置(在其中驅(qū)動(dòng)連桿與驅(qū)動(dòng)裝置有效連接)與驅(qū)動(dòng)連桿同連接桿之間的連接部位之間的直線與驅(qū)動(dòng)連桿和從動(dòng)連桿基本平齊，即近似為該直線的延長(zhǎng)部。在橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合位置中驅(qū)動(dòng)連桿所處的轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置范圍也可以稱作磨損區(qū)域，因?yàn)槠淙缜懊嫠枋龅哪菢颖槐３?，用于補(bǔ)償磨損或漂移現(xiàn)象。總轉(zhuǎn)矩通過四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)從驅(qū)動(dòng)軸傳遞到從動(dòng)軸上。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定了一種傳動(dòng)裝置，通過所述傳動(dòng)裝置將驅(qū)動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)裝置有效連接。所述傳動(dòng)裝置在此可以是非線性的傳動(dòng)裝置，即具有根據(jù)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角位置存在的、可變的傳動(dòng)比。所述傳動(dòng)裝置在此具有驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪，其中所述驅(qū)動(dòng)輪配屬于驅(qū)動(dòng)裝置而所述從動(dòng)輪配屬于驅(qū)動(dòng)軸。在此特別有利的是，驅(qū)動(dòng)輪在圓周上具有改變的滾動(dòng)曲線半徑而從動(dòng)輪具有與滾動(dòng)曲線半徑互補(bǔ)分布的滾動(dòng)曲線半徑，其中在轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍中圍繞四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)的拉伸位置選擇所述滾動(dòng)曲線半徑以構(gòu)造傳動(dòng)裝置的第一傳動(dòng)比，并且在角度范圍之外選擇所述滾動(dòng)曲線半徑以構(gòu)造至少一個(gè)比第一傳動(dòng)比更大的第二傳動(dòng)比。所謂更大的傳動(dòng)比在此是指，作用在從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩與作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩之比更大。傳動(dòng)裝置因此具有通過驅(qū)動(dòng)輪或者說從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置而可變的傳動(dòng)比。驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)曲線半徑和從動(dòng)輪的滾動(dòng)曲線半徑彼此相一致，從而驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪在任意轉(zhuǎn)角位置中共同作用以將驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩傳遞到驅(qū)動(dòng)連桿上。如果傳動(dòng)輪和從動(dòng)輪構(gòu)造為齒輪，則如此選擇滾動(dòng)曲線半徑，從而使得齒輪在任意轉(zhuǎn)角位置中彼此嚙合。通過相應(yīng)地選擇滾動(dòng)曲線半徑，傳動(dòng)比在圍繞四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)的拉伸位置的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍中比在角度范圍之外小。因此盡管驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩保持不變，但能夠?qū)崿F(xiàn)施加到連接桿上的調(diào)節(jié)力并不超過最大允許的調(diào)節(jié)力。以此方式，避免了對(duì)傳動(dòng)裝置、調(diào)節(jié)裝置和/或廢氣渦輪增壓機(jī)的損害。然而，第一傳動(dòng)比不必處于整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍上。更確切地說，其僅設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍的子范圍中或者配屬于確定的轉(zhuǎn)角位置。有利地，第一傳動(dòng)比是最小的傳動(dòng)比，其處于驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間。在轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍中和在轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍之外的其他傳動(dòng)比大于第一傳動(dòng)比。優(yōu)選地，設(shè)置在轉(zhuǎn)角位置上的傳動(dòng)比連續(xù)改變。這意味著，第一傳動(dòng)比處于驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)角位置中，在該轉(zhuǎn)角位置中四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)處于其拉伸位置中。從第一傳動(dòng)比出發(fā)，傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比連續(xù)地升高，其中例如可以存在線性升高或遵循任意其他規(guī)則的升高。從前面所描述的調(diào)節(jié)裝置的實(shí)施方式中得到如下優(yōu)點(diǎn)可以減小調(diào)節(jié)時(shí)間，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置的平均傳動(dòng)比下降。這意味著，驅(qū)動(dòng)裝置必須轉(zhuǎn)過較小數(shù)目的轉(zhuǎn)數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)中已知的調(diào)節(jié)裝置相同的調(diào)節(jié)作用，即例如將廢氣渦輪增壓機(jī)的橫截面調(diào)節(jié)裝置從其打開位置轉(zhuǎn)移到其閉合位置中。同樣正如前面所描述的那樣，保護(hù)要調(diào)節(jié)的裝置免受不允許的高調(diào)節(jié)力。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述邊緣在至少一個(gè)第一區(qū)域中具有圓形形狀，并且在至少一個(gè)第二區(qū)域中具有與圓形形狀不同的形狀，其中如此布置所述凸輪的第二區(qū)域，從而使得所述第二區(qū)域在轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置范圍中加載力，在所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置范圍中所述橫截面調(diào)節(jié)部件是閉合的或近似閉合的。正如前面已經(jīng)描述的那樣，調(diào)節(jié)裝置在其配屬于橫截面調(diào)節(jié)部件時(shí)必須頻繁在如下轉(zhuǎn)角位置范圍中提供最大力或者說最大轉(zhuǎn)矩，在該轉(zhuǎn)角位置范圍中橫截面調(diào)節(jié)部件在其閉合位置中處于其閉合位置或者近似處于其閉合位置。在第一范圍中，凸輪的邊緣具有圓形形狀。這意味著，作用到凸輪上的力不會(huì)引起附加轉(zhuǎn)矩。只有當(dāng)力作用在第二區(qū)域中時(shí)，力作用的圓周位置、即處于第二區(qū)域中的圓周位置才會(huì)引起附加轉(zhuǎn)矩，其明顯不等于零。為了支持所述橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合過程，在此如此將第二區(qū)域設(shè)置在凸輪上，從而在轉(zhuǎn)角位置范圍(關(guān)于凸輪和/或驅(qū)動(dòng)軸)中加載力，在所述轉(zhuǎn)角位置范圍中所述橫截面調(diào)節(jié)裝置是閉合的或近似閉合的。本發(fā)明的一種改進(jìn)方案規(guī)定，所述力指向所述凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，和/或由所述力引起的法向力尤其在第二區(qū)域中加載所述凸輪時(shí)指向所述凸輪的邊緣，而并不指向所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。特別有利的是，該力指向凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。以此方式，至少在第一區(qū)域中加載力、除了轉(zhuǎn)子與凸輪之間的摩擦力之外，這防止了引起附加轉(zhuǎn)矩的力作用在凸輪的圓周方向上。為了引起附加轉(zhuǎn)矩，由該力引起的法向力要指向凸輪的邊緣、也就是說垂直于凸輪的邊緣的表面作用的力并不指向轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。當(dāng)凸輪在第二區(qū)域中加載力時(shí)不言而喻是這種情況。以此方式當(dāng)凸輪在第二區(qū)域中加載力時(shí)產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩。此外，本發(fā)明涉及一種廢氣渦輪增壓機(jī)，其具有構(gòu)造為橫截面調(diào)節(jié)部件的廢氣門和用于調(diào)節(jié)所述橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)裝置、尤其根據(jù)上述實(shí)施方式所述的調(diào)節(jié)裝置，其中設(shè)置所述調(diào)節(jié)裝置以將總轉(zhuǎn)矩提供到所述調(diào)節(jié)裝置的、耦接到驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)軸上，其特征在于與所述驅(qū)動(dòng)軸不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的凸輪，所述凸輪的至少部分地與圓形形狀不同的邊緣在至少一個(gè)圓周位置上加載取決于所述凸輪的轉(zhuǎn)角位置的力，以在所述驅(qū)動(dòng)軸上產(chǎn)生支持所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的附加轉(zhuǎn)矩，其中所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和所述附加轉(zhuǎn)矩一起形成了總轉(zhuǎn)矩。所述調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置可以根據(jù)前面的實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)中已知的調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置相比需要更小的結(jié)構(gòu)空間或者說具有更小的功率需求。就此而言，能夠以更低的能量消耗來實(shí)現(xiàn)廢氣門或者說橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)。廢氣渦輪增壓機(jī)的調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)前面的實(shí)施方式進(jìn)一步構(gòu)造。


以下參照在附圖中所示的實(shí)施例更為詳細(xì)地闡述本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。其中
圖1示出了具有四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)的、用于橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)裝置的示意圖，其中驅(qū)動(dòng)連桿處于拉伸位置中；
圖2示出了與調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)軸不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的凸輪，借助該凸輪可以產(chǎn)生作用于驅(qū)動(dòng)軸的附加轉(zhuǎn)矩；以及
圖3示出了描繪為了閉合橫截面調(diào)節(jié)部件所需的轉(zhuǎn)矩以及可借助調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)于調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)角度的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了具有四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2的調(diào)節(jié)裝置I的示意圖。這種四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2例如用于調(diào)節(jié)橫截面調(diào)節(jié)部件、例如廢氣渦輪增壓機(jī)的廢氣門。調(diào)節(jié)裝置I在此是一種電操縱的調(diào)節(jié)裝置，即具有電調(diào)節(jié)器或者說電驅(qū)動(dòng)裝置、例如電動(dòng)機(jī)。四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2具有驅(qū)動(dòng)連桿3、從動(dòng)連桿4和將驅(qū)動(dòng)連桿3和從動(dòng)連桿4有效連接的連接桿5。驅(qū)動(dòng)連桿3在此圍繞支承位置6可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。驅(qū)動(dòng)連桿不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在驅(qū)動(dòng)軸7上或者說與驅(qū)動(dòng)軸7連接。在支承位置6上，驅(qū)動(dòng)連桿與在此未示出的傳動(dòng)裝置有效連接。連接桿5在耦合支承位置8上不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在驅(qū)動(dòng)連桿2上。在驅(qū)動(dòng)連桿4上設(shè)置另一耦合支承位置9，在該耦合支承位置9中連接桿5不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在從動(dòng)連桿4上。從動(dòng)連桿4圍繞驅(qū)動(dòng)支承位置10可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承并且為此優(yōu)選固定在從動(dòng)軸11上。通過從動(dòng)軸11建立在從動(dòng)連桿4與廢氣渦輪增壓機(jī)的橫截面調(diào)節(jié)部件之間的有效連接。調(diào)節(jié)裝置I和/或在此示出的四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2是廢氣渦輪增壓機(jī)的組成部分。在圖1中示出了，驅(qū)動(dòng)連桿3處于一轉(zhuǎn)角位置(Drehwinkelstellung)中,在該轉(zhuǎn)角位置中四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2處于其拉伸位置中。在該拉伸位置中，在支承位置6與耦合支承位置8之間所設(shè)想的直線基本上形成在耦合支承位置8和9之間所設(shè)想的直線的延伸部。從動(dòng)連桿4在此處于一轉(zhuǎn)角位置中，在該轉(zhuǎn)角位置中橫截面調(diào)節(jié)部件或者說廢氣渦輪增壓機(jī)的廢氣門處于其閉合位置中。所示的從動(dòng)連桿4的轉(zhuǎn)角位置因此同樣可以稱作閉合位置。如果從動(dòng)連桿4要保持在轉(zhuǎn)角位置中，則所示的從動(dòng)連桿3的拉伸位置是特別有利的，因?yàn)樵谠摾煳恢弥杏写沈?qū)動(dòng)裝置加載的轉(zhuǎn)矩非常小或等于零。這于是能夠以非常低的能量消耗實(shí)現(xiàn)，從動(dòng)連桿4保持在閉合位置中。四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2的、在圖1中所示的位置在其拉伸位置中有利地只有在達(dá)到最大磨損和/或最大溫度漂移時(shí)才達(dá)到或者說校準(zhǔn)。優(yōu)選如此構(gòu)造四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)2，從而使得在從動(dòng)連桿4的閉合位置中(還)未達(dá)到拉伸位置，從而提供預(yù)留轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍(Reserve-Drehwinkelbereich)來再調(diào)節(jié)(Nachstellen)或者說補(bǔ)償磨損、公差和/或溫度漂移。在配屬于廢氣渦輪增壓機(jī)的橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合過程中，通常出現(xiàn)比打開過程中更大的力或者說需要更大的調(diào)節(jié)力。這原因在于，流經(jīng)橫截面調(diào)節(jié)部件的流體將流體力作用到在此未示出的橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合裝置的密封元件上。就此而言，調(diào)節(jié)裝置I的驅(qū)動(dòng)裝置必須設(shè)計(jì)為在閉合過程中可靠地產(chǎn)生所需的力。然而在打開過程中，實(shí)際上僅需要可利用驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)功率的一小部分。在由現(xiàn)有技術(shù)已知的過濾器裝置中，因此將驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得相對(duì)較大，從而使得其具有大的結(jié)構(gòu)空間需求并且同時(shí)具有高功率消耗。出于該原因，在圖2中所示的凸輪12不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與驅(qū)動(dòng)軸7連接。替代地，凸輪12也可以配屬于從動(dòng)軸11。凸輪12具有邊緣13 (在此示出為凸輪12的輪廓)，其在第一區(qū)域14中具有圓形的形狀，而在第二區(qū)域15中具有不同于圓形形狀的形狀。凸輪12于是具有至少一個(gè)突出于凸輪12的圓周16的凸塊17。在第一區(qū)域14中，凸輪12具有通過箭頭18表示的半徑。在第二區(qū)域15中，例如存在凸輪12的最大半徑，該最大半徑通過箭頭19表示。在第一區(qū)域14與第二區(qū)域15之間的過渡部可以連續(xù)地構(gòu)造，即借助半徑20來延伸。替代地或附加地，在邊緣13上可以存在至少一個(gè)不連續(xù)部21。凸輪12借助與凸輪12的邊緣13形成滑動(dòng)連接和/或滾動(dòng)連接的轉(zhuǎn)子22加載力，該力在驅(qū)動(dòng)裝置或者說驅(qū)動(dòng)軸7的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上和在凸輪的至少一個(gè)轉(zhuǎn)角位置中引起作用在驅(qū)動(dòng)軸7上的附加轉(zhuǎn)矩。對(duì)凸輪12施加的力在此與凸輪12的轉(zhuǎn)角位置有關(guān)。然而這并不意味著，對(duì)于不同轉(zhuǎn)角位置必須存在不同的力。然而可能出現(xiàn)以下情況，轉(zhuǎn)子22例如構(gòu)造為可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的輥?zhàn)樱撦佔(zhàn)釉谕馆?2的邊緣13上滾動(dòng)。轉(zhuǎn)子22由在此未示出的彈簧朝向凸輪12擠壓。在此優(yōu)選規(guī)定，轉(zhuǎn)子22始終、SP在凸輪12的每個(gè)轉(zhuǎn)角位置中與凸輪的邊緣13形成觸碰接觸。由彈簧引起的力根據(jù)箭頭23朝向支承位置6指向。因此，如果該力作用在第一區(qū)域14中，則該力沿凸輪12的圓周方向不會(huì)引起力，從而不會(huì)產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩或僅產(chǎn)生小的附加轉(zhuǎn)矩。相反，如果該力如在圖2中所示的那樣在第二區(qū)域15中作用在凸輪12上，則該力引起由箭頭24表示的法向力，即垂直于凸輪12的邊緣13或者說表面的力，該力并不朝向支承位置6指向。沿著法向力的方向延伸的直線在此相對(duì)于穿過支承位置的直線是扭曲的。由此規(guī)定，在支承位置6與法向力(箭頭24)之間存在距離I，從而產(chǎn)生圍繞支承位置6的附加轉(zhuǎn)矩并且由此作用在驅(qū)動(dòng)軸7上，在所述驅(qū)動(dòng)軸上不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定有凸輪12。在邊緣13的至少一個(gè)區(qū)域上存在滾動(dòng)面13’，該滾動(dòng)面在圖2中用較粗的線條表示。轉(zhuǎn)子22在凸輪12的任意轉(zhuǎn)角位置中都與滾動(dòng)面13’形成觸碰接觸，即貼靠在滾動(dòng)面上或者說放置在滾動(dòng)面上。因此如此限定轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍，在所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍中，凸輪12是可轉(zhuǎn)動(dòng)的，從而使得轉(zhuǎn)子22始終與滾動(dòng)面13’形成觸碰接觸。轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍的大小例如在圖2中所示的那樣為180°。然而替代地，也可以選擇轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍的任意其他大小，尤其是更小的大小。通過邊緣13的相應(yīng)形狀可以存在至少一個(gè)卡鎖位置或停止位置。如果凸輪12處于相當(dāng)于這樣的卡鎖位置的轉(zhuǎn)角位置中，則必須借助驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生確定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以便使凸輪12運(yùn)動(dòng)到其他轉(zhuǎn)角位置中。如果凸輪12在一轉(zhuǎn)角位置中處于圍繞卡鎖位置的區(qū)域中，其中存在邊緣13的、直至卡鎖位置的連續(xù)走向并且在卡鎖位置中存在為零的附加轉(zhuǎn)矩時(shí)取消驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則將凸輪12擠壓到卡鎖位置中。凸輪12可以從相當(dāng)于卡鎖位置的轉(zhuǎn)角位置中僅通過借助驅(qū)動(dòng)裝置施加確定的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而運(yùn)動(dòng)出來。附加地或替代地，通過邊緣13的相應(yīng)曲線可以存在取決于凸輪12的轉(zhuǎn)角位置的、在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩取消的情況下有待起動(dòng)的優(yōu)選位置、例如閉合位置或打開位置。在此，附加轉(zhuǎn)矩引起在取消驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)起動(dòng)或者保持優(yōu)選位置。原則上，優(yōu)選位置相當(dāng)于前面所描述的卡鎖位置。然而為了存在優(yōu)選位置，必須如此設(shè)計(jì)邊緣13，從而使得來自任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置的附加轉(zhuǎn)矩引起凸輪12在優(yōu)選位置中的轉(zhuǎn)動(dòng)。通常，在優(yōu)選位置中因此存在為零的附加轉(zhuǎn)矩或者設(shè)置端部止擋(Endanschlag),附加轉(zhuǎn)矩朝向端部止擋擠壓。前面所描述的凸輪12的優(yōu)點(diǎn)是能夠減小結(jié)構(gòu)空間并且能夠減小驅(qū)動(dòng)裝置的功率，以及能夠減小調(diào)節(jié)裝置I的、朝向橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合位置的更高的動(dòng)態(tài)性。圖3示出了關(guān)于驅(qū)動(dòng)軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置的多個(gè)轉(zhuǎn)矩(單位為Nm)的曲線。在此，曲線25示出了在閉合過程中所需要的轉(zhuǎn)矩或者說在驅(qū)動(dòng)軸7上的總轉(zhuǎn)矩。曲線26示出了借助驅(qū)動(dòng)裝置可產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這里需要明確的是，在閉合過程中所需要的總轉(zhuǎn)矩在確定的角度范圍(在此大約為15°至60°的范圍)中大于可借助驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。曲線27給出了轉(zhuǎn)矩差，該轉(zhuǎn)矩差處于所需的總轉(zhuǎn)矩與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間。最后，曲線28示出了可借助凸輪12產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩。這里需要明確的是，在任意角度范圍中的附加轉(zhuǎn)矩大于或者等于在所需的總轉(zhuǎn)矩與所提供的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之間的轉(zhuǎn)矩差。以此方式利用驅(qū)動(dòng)裝置也能夠可靠地驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置I或者說橫截面調(diào)節(jié)部件，進(jìn)而可靠驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)裝置本來不產(chǎn)生為了閉合所述橫截面調(diào)節(jié)部件所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)裝置(I)、尤其是橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置用于將總轉(zhuǎn)矩提供到所述調(diào)節(jié)裝置(I)的、耦接到驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)軸(7)上，其特征在于一種與所述驅(qū)動(dòng)軸(7)不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的凸輪(12)，所述凸輪的至少部分地與圓形形狀不同的邊緣(13)在至少一個(gè)圓周位置上加載取決于所述凸輪(12)的轉(zhuǎn)角位置的力，以在所述驅(qū)動(dòng)軸(7)上產(chǎn)生支持所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的附加轉(zhuǎn)矩，其中所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和所述附加轉(zhuǎn)矩一起形成了總轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述力是彈力。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述凸輪(12)借助與所述凸輪(12)的邊緣(13)形成滑動(dòng)連接和/或滾動(dòng)連接的轉(zhuǎn)子(23)加載所述力。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)軸(7)通過轉(zhuǎn)矩傳遞裝置與所述調(diào)節(jié)裝置(I)的從動(dòng)軸(11)有效連接。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述從動(dòng)軸(11)與所述橫截面調(diào)節(jié)部件的閉合裝置連接和/或有效連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳遞裝置作為四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)(2)存在，所述四活節(jié)耦合機(jī)構(gòu)具有與所述驅(qū)動(dòng)軸(7)有效連接的驅(qū)動(dòng)連桿(3)、與所述從動(dòng)軸(11)有效連接的從動(dòng)連桿(4)以及將所述驅(qū)動(dòng)連桿(3)與所述從動(dòng)連桿(4 )有效連接的連接桿(5 )。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于一種傳動(dòng)裝置，通過所述傳動(dòng)裝置將所述驅(qū)動(dòng)軸(7)與所述驅(qū)動(dòng)裝置有效連接。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述力指向所述凸輪(12)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(6)，和/或由所述力引起的法向力尤其在第二區(qū)域(15)中加載所述凸輪(12)時(shí)指向所述凸輪(12)的邊緣(13)，而并不指向所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(6)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述邊緣(13)在至少一個(gè)第一區(qū)域(14)中具有圓形形狀，并且在至少一個(gè)第二區(qū)域(15)中具有與圓形形狀不同的形狀，其中如此布置所述凸輪(12)的第二區(qū)域(15)，從而所述第二區(qū)域在轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置范圍中加載所述力，在所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度位置范圍中所述橫截面調(diào)節(jié)部件是閉合的或近似閉合的。
10.一種廢氣渦輪增壓機(jī)，其具有構(gòu)造為橫截面調(diào)節(jié)部件的廢氣門和用于調(diào)節(jié)所述橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)裝置、尤其根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)或者任意多項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)裝置，其中設(shè)置所述調(diào)節(jié)裝置(I)以將總轉(zhuǎn)矩提供到所述調(diào)節(jié)裝置(I)的、耦接到驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)軸(7)上，其特征在于與所述驅(qū)動(dòng)軸(7)不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的凸輪(12)，所述凸輪的至少部分地與圓形形狀不同的邊緣(13)在至少一個(gè)圓周位置上加載取決于所述凸輪(12)的轉(zhuǎn)角位置的力，以在所述驅(qū)動(dòng)軸(7)上產(chǎn)生支持所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的附加轉(zhuǎn)矩，其中所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和所述附加轉(zhuǎn)矩一起形成了總轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)裝置(1)、尤其是橫截面調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置用于將總轉(zhuǎn)矩提供到所述調(diào)節(jié)裝置(1)的、耦接到驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)軸(7)上，其特征在于一種與所述驅(qū)動(dòng)軸(7)不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的凸輪(12)，所述凸輪的至少部分地與圓形形狀不同的邊緣(13)在至少一個(gè)圓周位置上加載取決于所述凸輪(12)的轉(zhuǎn)角位置的力，以在所述驅(qū)動(dòng)軸(7)上產(chǎn)生支持所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的附加轉(zhuǎn)矩，其中所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和所述附加轉(zhuǎn)矩一起形成了總轉(zhuǎn)矩。此外，本發(fā)明涉及一種廢氣渦輪增壓機(jī)。
文檔編號(hào)F02B39/00GK103069129SQ201180041070
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者S.韋爾茨, J.奧達(dá)爾特 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司