DE102007036286A1

DE102007036286A1 - Ventil, insbesondere Abgasrückführventil

Info

Publication number: DE102007036286A1
Application number: DE102007036286A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wentz
Original assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Current assignee: BorgWarner Esslingen GmbH
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere Abgasrückführventil, mit einer Betätigungseinrichtung, mittels der eine Drehantriebsbewegung in eine Hs Ventilgliedes umgeformt wird. Der Ventilschaft ist in Bezug auf das Gehäuse, insbesondere ein Hub-Antriebsglied, des Gehäuses um die Schaftachse verdrehgesichert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere ein Abgasrückführventil, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen Ventilen wurde beobachtet, dass der Ventilschaft beim Ventilhub, insbesondere bei Hubänderungen, dazu neigt, sich um seine Achse zu verdrehen. Dabei kann der Ventilschaft mit Teilen dieses in Berührungskontakt mit einem Bauteil, insbesondere einem Hub-Antriebsglied, der Betätigungseinrichtung gelangen. Das den Ventilschaft in Hubrichtung betätigende Bauteil der Betätigungseinrichtung kann an einem Bauteil des Ventilschaftes entlangstreifen. Die Folge ist ein erhöhter Verschleiß bei dem Antriebsglied der Betätigungseinrichtung und/oder beim Bauteil des Ventilschaftes. Durch einen solchen schleifenden Kontakt könnte auch die bereitgestellte Antriebskraft der Betätigungseinrichtung für eine solche Hubbetätigung nicht mehr ausreichen, die reproduzierbar exakt durchgeführt werden muss. Ein Klemmen im Bereich der Betätigungseinrichtung ist ebenfalls nicht ausgeschlossen. Auf jeden Fall ist ein erhöhter Verschleiß die Folge mit einhergehender Verkürzung der Lebensdauer und der Gefahr eines vorzeitigen kompletten Ausfalls des Ventils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil, insbesondere Abgasrückführventil, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorstehend erläuterten Nachteile ausgeschaltet sind, somit ein etwaiger Verschleiß zwischen dem Ventilschaft und einem diesen in Hubrichtung betätigenden Bauteil der Betätigungseinrichtung mit allen sonstigen nachteiligen Folgen vermieden ist.
Die Aufgabe ist bei einem Ventil, insbesondere Abgasrückführventil, gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Aufgrund der Verdrehsicherung des Ventilschaftes wird ein Verschleiß im Bereich zwischen einem Betätigungselement der Betätigungseinrichtung und einem Bereich des Ventilschaftes, an dem das Betätigungselement angreift, durch etwaigen Berührungskontakt, Schleifen oder dergleichen verhindert. Eine dadurch sonst bedingte etwaige Schwergängigkeit der Betätigung wird gleichfalls vermieden. Eine präzise Ventilbetätigung ist gewährleistet. Die Gefahr eines vorzeitigen Ausfalls des Ventils aufgrund von Verschleißerscheinungen und Ungenauigkeiten bei der Ventilbetätigung ist beseitigt. Die diese Verdrehsicherung bewirkende Vorrichtung ist außerordentlich einfach, kostengünstig und schnell montierbar. Sie bedeutet praktisch keinen Mehraufwand.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines insbesondere als Abgasrückführventil ausgebildeten Ventils in Schließstellung,
2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie II-II in 1,
3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III in 2,
4 einen schematischen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1.
In den Zeichnungen ist schematisch und stark vereinfacht ein Ventil 10 in der Ausbildung insbesondere als Abgasrückführventil gezeigt, das für eine Brennkraftmaschine bestimmt ist. Das Ventil 10 hat ein Gehäuse 11 mit einem inneren Kanal 12, durch den Frischluft, z. B. die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine, hindurchgeführt werden kann. Ferner befindet sich im Gehäuse 11 ein Bereich, der Teil eines Abgaskanals 14 ist, der hier z. B. quer zum Kanal 12 verläuft und auf seiner Einlaßseite 15 mit einer nicht gezeigten Abgasleitung verbunden werden kann. Die Auslaßseite 16 mündet in den Kanal 12. Der Abgaskanal 14 enthält zwischen der Einlaßseite 15 und der Auslaßseite 16 einen z. B. kegelstumpfförmigen Ventilsitz 17, der von einem Ventilglied 18 beherrscht wird. Am Ventilglied 18 greift ein Betätigungsglied z. B. in Form eines Ventilschaftes 20, einer Ventilstange, eines Stößels od. dgl. an. Der Ventilschaft 20 ist im Gehäuse 11 verschiebbar geführt. Mittels des Ventilschaftes 20 wird das Ventilglied 18 translatorisch in Richtung des Pfeiles 22 zwischen der gezeigten Schließstellung und einer, ausgehend von der Schließstellung in 2, nach unten ausgestoßenen Öffnungsstellung bewegt. Hierzu dient eine Betätigungseinrichtung 30.
Die Betätigungseinrichtung 30 weist einen Antriebsmotor 31 auf, der z. B. aus einem Elektromotor, Schrittmotor, einem Drehmagneten od. dgl. gebildet ist. Bestandteil der Betätigungseinrichtung 30 ist ferner ein Antriebsglied 33, das mit mindestens einer in Bezug auf die Drehachse 34 des Antriebsmotors 31 exzentrischen Kurvenbahn 35 versehen ist. Die Betätigungseinrichtung 30 weist ferner einen der Kurvenbahn 35 folgenden Nocken 36 auf, der z. B. als Rollkörper, insbesondere in Form eines Wälzlagers, ausgebildet ist und innerhalb einer Gabel 37 drehbar gehalten ist. Die Gabel 37 ist mit dem Ventilschaft 20 fest verbunden, vorzugsweise mit diesem einstückig.
Für die Betätigung des Ventils 10 in Schließstellung und zur Herbeiführung der Position gemäß 2 greift der in 2 untere Teil 35a der Kurvenbahn 35, der an einem gebogenen Finger ausgebildet ist, am Nocken 36 an, wobei über diesen unteren Teil 35a und den Nocken 36 der Ventilschaft 20 mit Ventilglied 18 in 2 nach oben in die Schließstellung gezogen wird. Für die Betätigung in Öffnungsrichtung steht der in 2 obere Teil 35b der Kurvenbahn 35 mit dem Nocken 36 derart in Eingriff, dass der Ventilschaft 20 mit Ventilglied 18 in 2 nach unten in Öffnungsrichtung bewegt wird. Üblicherweise greift am Antriebsglied 33 eine nicht weiter gezeigte Failsafe-Feder an, die bei Ausfall des Antriebsmotors 31 auf das Antriebsglied 33 wirkt.
Bei Ventilen 10 beschriebener Art wurde beobachtet, dass bei dem Betätigungshub des Ventilschaftes 20 mit Ventilglied 18 in Hubrichtung gemäß Pfeil 22 sich der Ventilschaft 20 mit Gabel 37 am in 2 oberen Ende bei Hubänderungen verdrehen kann, was die Gefahr in sich birgt, dass das Antriebsglied 33 innen an der Gabel 37 entlangstreift mit Berührungskontakt und dadurch ein erhöhter Verschleiß oder gar ein frühzeitiger Ausfall die Folge sein können. Dem wird erfindungsgemäß dadurch vorgebeugt, dass der Ventilschaft 20 in Bezug auf das Gehäuse 11, insbesondere das Hub-Antriebsglied 33, des Ventils um seine Achse 19 verdrehgesichert ist. Zu dieser Verdrehsicherung ist zwischen dem Ventilschaft 20 und dem Gehäuse 11 eine Vorrichtung 40 angeordnet und wirksam, die die Gabel 37 mit Ventilschaft 20 an einer Drehung hindert und dabei in vorteilhafter Weise die Hubbewegung des Ventilschaftes 20 in Pfeilrichtung 22 zumindest im Wesentlichen überhaupt nicht beeinflußt. Die Vorrichtung 40 greift mit einem Sicherungselement 41 in Hubrichtung gemäß Pfeil 22 des Ventilschaftes 20 fest am Ventilschaft 20 an ohne Zulassung einer Relativbewegung zwischen dem Sicherungselement 41 und dem Ventilschaft 20. Das Sicherungselement 41 macht somit die Hubbewegung in Pfeilrichtung 22 mit, ohne dass dabei eine Relativbewegung geschieht und somit die Gefahr eines Verschleißes vermieden ist. Die Vorrichtung 40 greift dabei mit dem Sicherungselement 41 mit Formschluß gegen Verdrehung um die Achse 19 des Ventilschaftes 20 an diesem an. Der Ventilschaft 20 ist somit um die Achse 19 spielfrei in einer Position bleibend ausgerichtet und gehalten.
Das Sicherungselement 41 ist als Flachstreifen 42 ausgebildet. Der Flachstreifen 42 greift quer zur Achse 19 des Ventilschaftes 20 in eine zum Flachstreifen 42 passende Aufnahme 43 des Ventilschaftes 20 ein. Die Aufnahme 43 kann durch einen quer durch den Ventilschaft 20 verlaufenden horizontalen Schlitz verwirklicht sein, der für die Aufnahme des Sicherungselements 41 in Form des Flachstreifens 42 ausreichend groß bemessen ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme 43 durch die Gabel 37 des Ventilschaftes 20 gebildet. Der Flachstreifen 42 erstreckt sich flächig innerhalb einer solchen Ebene, die in Bezug auf die Achse 19 des Ventilschaftes 20 radial gerichtet ist. Der Flachstreifen 42 ist bei der Verwirklichung der Aufnahme 43 durch die Gabel 37 zwischen deren beiden Schenkeln 38, 39 formschlüssig und in Hubrichtung sowie in Drehrichtung zumindest im wesentlichen spielfrei aufgenommen.
Der Flachstreifen 42 liegt in einer Hubrichtung des Ventilschaftes 20, zumindest in der Richtung gemäß Pfeil 22 in 2 nach unten und damit in Öffnungsrichtung, am Boden 44 der Gabel 37 an. Diese Anlage kann je nach Formgestaltung des Bodens 44 großflächig oder mit Linienberührung erfolgen.
Für die Verdrehsicherung des Ventilschaftes 20 ist das Sicherungselement 41, insbesondere in Gestalt des Flachstreifens 42, mit dem Ventilschaft 20 fest verbunden. Dies kann bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Verbindungselement erfolgen, das fest mit dem Sicherungselement 41 in Hubrichtung sowie in Drehrichtung um die Achse 19 verbunden ist. Im einfachsten Fall ist zur Verdrehsicherung der Ventilschaft 20 über ein derartiges Verbindungselement am Gehäuse 11 so angebunden, dass die Hubbewegung in Pfeilrichtung 22 ungestört erfolgt, hingegen eine etwaige Verdrehung des Ventilschaftes 20 um die Achse 19 verhindert ist.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 40 ein Federelement 45 auf, das am Gehäuse 11 in geeigneter Weise z. B. vorgespannt befestigt ist und das Sicherungselement 41, insbesondere den Flachstreifen 42, aufweist. Das Federelement 45 ist z. B. mit Hilfe eines Befestigungsmittels 46 fest oder lösbar am Gehäuse 11 angebracht. Das Federelement 45 ist in Hubrichtung gemäß Pfeil 22 federelastisch und in Schwenkrichtung um die Achse 19 des Ventilschaftes 20 steif ausgebildet, so dass in dieser Schwenkrichtung jegliche Verdrehung des Ventilschaftes 20 mit Gabel 37 blockiert ist. In besonders einfacher Weise bildet das Federelement 45 mit dem Sicherungselement 41, insbesondere Flachstreifen 42, ein einstückiges Bauteil. Das einstückige Bauteil ist mit Vorteil als Blattfeder 47 ausgebildet. Die Blattfeder ist mit dem in 1 linken Ende mittels des Befestigungsmittels 46 am Gehäuse 11 z. B. lösbar befestigt und führt von dort in 1 z. B. mit Vorspannung nach rechts in die Gabel 37 hinein, die von diesem den Flachstreifen 42 bildenden Ende auch komplett durchsetzt sein kann. Die Breite der Blattfeder 47 ist zumindest in diesem Eingreifbereich so gewählt, dass die Breite dem Abstand der einander zugewandten Innenseiten der beiden Schenkel 38, 39 voneinander entspricht, so dass also in Querrichtung gemäß 3 und 4 kein Spiel zwischen dem Federelement 45 und der Gabel 37 besteht.
Durch die Vorrichtung 20 ist in einfacher und kostengünstiger Weise sichergestellt, dass der Ventilschaft 20 mit Gabel 37 sich auch auf Dauer nicht in Bezug auf die Achse 19 verdrehen kann. Dadurch sind etwaige Berührungen zwischen dem in die Gabel 37 eingreifenden Teil des Antriebsgliedes 33 und der Gabel 37, die zu Verschleiß oder gar zu frühzeitigem Ausfall führen könnten, verhindert.

Claims

Ventil, insbesondere Abgasrückführventil, mit einer Betätigungseinrichtung (30), mittels der eine Drehantriebsbewegung in eine Hubbewegung eines Ventilschaftes (20) zur Steuerung eines Ventilgliedes (18) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (20) in Bezug auf das Gehäuse (11), insbesondere ein Hub-Antriebsglied (33), des Ventils (10) um seine Achse (19) verdrehgesichert ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilschaft (20) und dem Gehäuse (11) eine Vorrichtung (40) zur Verdrehsicherung des Ventilschaftes (20) angeordnet und wirksam ist.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) die Hubbewegung des Ventilschaftes (20) zumindest im Wesentlichen nicht beeiflußt.
Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) mit einem Sicherungselement (41) in Hubrichtung des Ventilschaftes (20) fest an diesem ohne Relativbewegung relativ zum Ventilschaft (20) angreift und die Hubbewegung mitmacht.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) mit dem Sicherungselement (41) mit Formschluß gegen Verdrehung um die Achse (19) des Ventilschaftes (20) am Ventilschaft (20) angreift.
Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (41) als Flachstreifen (42) ausgebildet ist, der quer zur Achse (19) des Ventilschaftes (20) in eine zum Flachstreifen (42) passende Aufnahme (43) des Ventilschaftes (20) eingreift.
Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (43) durch eine Gabel (37) des Ventilschaftes (20) gebildet ist.
Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachstreifen (42) sich flächig innerhalb einer in Bezug auf die Achse (19) des Ventilschaftes (20) radialen Ebene erstreckt.
Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachstreifen (42) zwischen den beiden Schenkeln (38, 39) der Gabel (37) formschlüssig und in Hubrichtung sowie in Drehrichtung zumindest im Wesentlichen spielfrei aufgenommen ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachstreifen (42) in einer Hubrichtung des Ventilschaftes (20), z. B. in der Richtung, die der Ventilöffnungsbewegung entspricht, am Boden (44) der Gabel (37) anliegt.
Ventil nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (41), insbesondere der Flachstreifen (42), fest mit dem Ventilschaft (20) verbunden ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) ein Federelement (45) aufweist, das am Gehäuse (11) fest oder lösbar angebracht ist und das Sicherungselement (41) aufweist.
Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (45) in Hubrichtung federelastisch und in Schwenkrichtung um die Achse (19) des Ventilschaftes (20) steif ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (45) mit dem Sicherungselement (41) ein einstückiges Bauteil bildet.
Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Bauteil als Blattfeder (47) ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Blattfeder (47) zumindest im Bereich ihres in die Gabel (37) eingreifenden Endes dem Abstand der einander zugewandten Innenseiten der Schenkel (38, 39) der Gabel (37) voneinander entspricht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (30) einen Antriebsmotor (31), z. B. einen Elektromotor, einen Drehmagneten, od. dgl., ein Antriebsglied (33), das mit mindestens einer exzentrischen Kurvenbahn (35) versehen ist, und einen der Kurvenbahn (35) folgenden Nocken (36), z. B. in Form eines Rollkörpers, insbesondere eines Wälzlagers, aufweist, der am Ventilschaft (20), insbesondere einer damit festen Gabel (37), drehbar gehalten ist.