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EP1111227A2 - Abgasrückführventil - Google Patents

Abgasrückführventil Download PDF

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Publication number
EP1111227A2
EP1111227A2 EP00127215A EP00127215A EP1111227A2 EP 1111227 A2 EP1111227 A2 EP 1111227A2 EP 00127215 A EP00127215 A EP 00127215A EP 00127215 A EP00127215 A EP 00127215A EP 1111227 A2 EP1111227 A2 EP 1111227A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
exhaust gas
gas recirculation
recirculation valve
actuating mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00127215A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1111227B1 (de
EP1111227A3 (de
Inventor
Christoph Thiery
Bernhard Klipfel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
Original Assignee
Siebe Automotive Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siebe Automotive Deutschland GmbH filed Critical Siebe Automotive Deutschland GmbH
Publication of EP1111227A2 publication Critical patent/EP1111227A2/de
Publication of EP1111227A3 publication Critical patent/EP1111227A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1111227B1 publication Critical patent/EP1111227B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
    • F02M26/67—Pintles; Spindles; Springs; Bearings; Sealings; Connections to actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation valve.
  • the associated electrical exhaust gas recirculation valves are usually controlled as solenoid valves so that they move translationally so that a valve element, for example a valve disk, from its associated one Valve seat is removed, and a passage of exhaust gas is made possible.
  • the invention is based on the object Exhaust gas recirculation valve to create a reliable Open the valve even if the Contact area between valve seat and valve plate with one compact actuation mechanism can be guaranteed.
  • the exhaust gas recirculation valve an actuating mechanism on the valve element, the interacts with the valve seat, usually the Valve plate, at least at the beginning of the opening process Rotational movement granted about its axis.
  • the valve disc as it were at the beginning of the Opening process at least slightly around the axis of the associated valve lifter rotated. This movement is therefore extremely reliable for opening with little force effective because the adhering contaminants between Valve element and valve seat forces acting as shear forces withstand worse than normal forces.
  • valve element requires a higher force usually from the valve seat with which it is under Circumstances due to contamination is stuck through subtract linear displacement than the force required is used to loosen the valve element on the valve seat due to the impurities bonded around the Turn the valve tappet axis.
  • this can be advantageous, the gluing loosening rotary movement at the beginning of the opening process alone be carried out, and the translational movement to actual opening of the valve can subsequently be applied become.
  • the rotating and lifting movement to combine with each other, i.e. to carry out simultaneously, so that the valve element at the beginning of the opening process is not "straight" raised from the valve seat, but this lifting takes place to a certain extent in a rotating manner.
  • One embodiment has been developed for the actuating mechanism turned out to be particularly advantageous, the mother-spindle system having. This can in particular simple and effective way of rotating a Drive motor in a combined rotation and stroke movement of the Valve element are converted.
  • the ball track can be designed in an advantageous manner so that the Valve element initially only issued a rotary movement and, at some point, a combined rotation and lifting motion. For this, the ball track is first planar and spiraling from a certain point.
  • an embodiment of the invention is preferred in which the actuating mechanism is a rotary element has, which has a contour or cam surface, the an element attached to the valve housing expires.
  • the actuating mechanism is a rotary element has, which has a contour or cam surface
  • the an element attached to the valve housing expires. This can be achieved through the interaction between the Contoured rotating element and on the valve housing attached elements such a movement of the rotating element achieved that this is rotated and trained by the corresponding contour from a certain point in time is raised.
  • this Rotary element and the valve element for example the Valve tappet with the valve disk formed thereon, can the combined or sequential turning and Lifting motion can be transferred to the valve element.
  • the invention Exhaust gas recirculation valve finally with a reset or Fail-save mechanism combined when opening the Valve on torsion and preferably additionally on pressure is claimed.
  • a fail-save function supports this Circumstance account that the valve element according to the invention Rotary motion is given, so that the reset is safe can be done by a twisted reset device that the required rotation of the valve element Guaranteed a closing movement. When trying has been found to make this particularly safe Closing the valve can be achieved.
  • the invention Exhaust gas recirculation valve 10 on a valve housing 12, which in its lower area through an opening 14 which with a Valve seat 16 is provided, through which exhaust gas flows.
  • the Opening 14 is through a valve element, in the case shown a valve plate 18 closable.
  • the valve plate 18 is attached to a valve lifter 20 shown in FIG Case in its upper area is designed as a spindle 22.
  • the spindle 22 is, as shown, in a fixed in the Valve housing 12 anchored nut 24 with ball bearings.
  • a so-called harmonic drive gear 26 or another compact gearbox provided to the rotational movement of an electric motor 28 to transmit the valve lifter 20.
  • a return spring 30 fixed anchored which, as described below, is a safe one Return of the valve to the closed state also at Failure of the electric motor 28 guaranteed.
  • a seal 32 for sealing the the area through which the exhaust gas flows Operating mechanism is shown below the Mother 24 in this Embodiment.
  • Fig. 1 an open state of the valve is shown. This will in that the electric motor 28 rotates is shifted, and this rotation via the harmonic drive gear 26 or another compact gearbox the valve lifter 20 is transmitted.
  • the Valve tappet 20 in its upper area as a spindle 22 is formed, the rotary movement of the valve tappet 20 leads in cooperation with the mother 24 to one translational movement of the valve lifter 20 together with the valve plate 18.
  • the valve plate 18 in the valve seat 16 not only, especially at the beginning of Opening process, twisted, but also by this raised so that the valve opens.
  • the spindle 22 is ball-bearing in the nut 24.
  • the ball tracks are also like this designed to be additional from a certain point through a spiral formation of the ball tracks for a translational movement of the valve plate 18, and a corresponding, comparatively quick opening of the Ensure valve plates 18.
  • the return spring 30 When the valve opens, the return spring 30 both twisted, i.e. twisted, as well as because of the axial Displacement, pressurized.
  • the interaction of the in energy stored in the return spring 30 in this manner can reliably close the valve even in the case ensure that the electric motor 28 for some reason should fail.
  • the embodiment of the Exhaust gas recirculation valve 10 is this fail-save device designed in the form of the return spring 30.
  • the actuation of the valve, in particular the lifting of the Valve plates 18 from the valve seat 16 take place at this
  • the embodiment is different from the embodiment of FIG Fig. 1.
  • a (in Fig. 2 is not closed recognizing) motor is provided, its rotary movement over a Helical gear 34 or another compact design Gear on a rotary element, in particular a gear 36 is transmitted, the .fest connected to the valve lifter 20 is.
  • the coil spring 30 takes over in this case additional function, the gear 36 against so-called Press thrust rollers 38 in the valve housing 12 are rotatably mounted.
  • the valve housing 12 respective axes firmly connected.
  • the contour can be set, for example, that the amount of the Thrust rollers 38 is initially not changed, so that Valve plate 18 on the valve seat 16 at the beginning of Opening process only performs a rotary movement. This enables the described easy loosening of any Bonding and cleaning of the valve seat 16.
  • FIG. 3 is another embodiment of the Exhaust gas recirculation valve according to the invention shown, which is from the embodiment of FIG. 2 by the type of transmission differs with which the rotary motion of the electric motor the valve is transmitted.
  • a harmonic drive gear 26 or another compact gearbox intended.
  • the return spring 30 is one of the Gears 36, which is fixedly connected to the valve lifter 20, also in this embodiment against thrust rollers 38 pressed, which are rotatably mounted on the valve housing 12. Consequently, the turning movement is converted into a Lifting movement of the valve plate 18 similar to that in the 2 via a gear wheel 36 trained contour that interacts with the thrust rollers.
  • In the central area of the valve lifter 20 there is one Valve tappet guide 40 and a seal 32 can be seen.
  • FIGS. 3 and 1 A comparison of FIGS. 3 and 1 shows that the closed position (see FIG. 3) to the open position (see Fig. 1) of the valve with the shaft of the electric motor coupled gear and the gear 36 (see FIG. 3) of the Shift the harmonic drive gear 26 against each other.
  • the return spring 36 in all three cases shown as a combined compression and torsion spring is.
  • a pure Torsion spring for example a so-called original spring, to provide.
  • a pure Torsion spring for example a so-called original spring
  • other compact Building gear types for example Helical, planetary, bevel gear, etc.
  • the use of a Electric motor with rotating output shaft even without the Certain transmission of the rotary movement to the valve disk Offers advantages. For example, this can be done for the Fig.

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Abstract

Ein Abgasrückführventil weist ein translatorisch bewegbares Ventilelement, insbesondere einen Ventilteller (18) sowie einen Betätigungsmechanismus auf, der dem Ventilelement (18) zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges eine Drehbewegung um dessen Achse erteilt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil.
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und hier insbesondere im Zusammenhang mit der Verbesserung der Emissionswerte eines Verbrennungsmotors, sowie der Senkung dessen Kraftstoffverbrauchs ist es bekannt, eine Abgasrückführung zu der Luftzuführung des Verbrennungsmotors vorzusehen.
Stand der Technik
Die zugehörigen elektrischen Abgasrückführventile werden üblicherweise als Magnetventile derart gesteuert, dass sie sich translatorisch bewegen, so dass ein Ventilelement, beispielsweise ein Ventilteller, von seinem zugehörigen Ventilsitz entfernt wird, und ein Durchtritt von Abgas ermöglicht wird.
Die DE 197 33 964 A1 offenbart in diesem Zusammenhang ein Abgasrückführventil, das den Abgasstrom wahlweise durch einen Kühler oder einen Bypass leitet. Hierbei erfolgt die Bewegung des einen oder des anderen Ventiltellers ebenfalls in translatorischer Richtung.
Aufgrund der Durchströmung des Abgasrückführventils mit Abgas tritt der Fall auf, dass der Berührungsbereich zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz verunreinigt wird, und dadurch verklebt oder verlackt. Diese Verunreinigung kann so umfassend werden, dass die üblichen Betätigungsmechanismen nicht mehr in der Lage sind, den Ventilteller von seinem Sitz anzuheben. Dementsprechend müssen starke Betätigungsmechanismen vorgesehen werden, um ein Anheben des Ventiltellers auch bei verunreinigtem Ventilsitz zu gewährleisten.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführventil zu schaffen, bei dem ein zuverlässiges Öffnen des Ventils auch bei verunreinigtem Zustand der Berührfläche zwischen Ventilsitz und Ventilteller mit einem kompakten Betätigungsmechanismus gewährleistet werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das im Anspruch 1 beschriebene Abgasrückführventil.
Demzufolge weist das erfindungsgemäße Abgasrückführventil einen Betätigungsmechanismus auf, der dem Ventilelement, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, also üblicherweise dem Ventilteller, zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges eine Drehbewegung um dessen Achse erteilt. Mit anderen Worten wird der Ventilteller gewissermaßen zu Beginn des Öffnungsvorganges zumindest geringfügig um die Achse des zugehörigen Ventilstößels gedreht. Diese Bewegung ist deshalb für ein zuverlässiges Öffnen mit geringer Kraft äußerst wirkungsvoll, weil die haftenden Verunreinigungen zwischen Ventilelement und Ventilsitz Kräften, die als Scherkräfte aufgebracht werden, schlechter widerstehen als Normalkräfte. Folglich erfordert es eine höhere Kraft, das Ventilelement in gewöhnlicher Weise von dem Ventilsitz, mit dem es unter Umständen aufgrund von Verunreinigungen verklebt ist durch lineare Verschiebung abzuziehen, als die Kraft, die benötigt wird, um das Ventilelement an dem Ventilsitz zum Lösen der durch die Verunreinigungen erfolgten Haftverbindung um die Achse des Ventilstößels zu verdrehen.
Gemäß der Erfindung kann diese vorteilhafte, die Verklebung lösende Drehbewegung zu Beginn des Öffnungsvorganges alleine durchgeführt werden, und die translatorische Bewegung zum eigentlichen Öffnen des Ventils kann nachfolgend aufgebracht werden. Alternativ ist es denkbar, die Dreh- und Hubbewegung miteinander zu kombinieren, also gleichzeitig durchzuführen, so dass das Ventilelement zu Beginn des Öffnungsvorganges nicht "gerade" von dem Ventilsitz angehoben wird, sondern dieses Anheben gewissermaßen drehend erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann somit die beim Öffnen erforderliche Kraft verringert werden, und es ist gewährleistet, dass auch bei einem kompakten Betätigungsmechanismus über eine lange Lebensdauer des Ventils eine leichte Öffnung möglich ist. Darüber hinaus führt die erfindungsgemäße Drehbewegung, die zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges erfolgt, zu einem Selbstreinigungseffekt der Berührfläche zwischen Ventilelement und Ventilsitz, so dass die beschriebenen Probleme im Hinblick auf das Haften auch hierdurch entschärft werden. Gleichzeitig wird die Dichtwirkung im geschlossenen Zustand verbessert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Für den Betätigungsmechanismus hat sich eine Ausführungsform als besonders vorteilhaft herausgestellt, die ein Mutter-Spindel-System aufweist. Hierdurch kann in besonders einfacher und wirkungsvoller Weise die Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine kombinierte Dreh- und Hubbewegung des Ventilelements umgewandelt werden.
Hierbei bietet es Vorteile, wenn die Spindel als kugelgelagerte Spindel ausgeführt ist. Die Kugellaufbahn kann in vorteilhafter Weise so gestaltet werden, dass dem Ventilelement zunächst lediglich eine Drehbewegung erteilt wird, und ab einem gewissen Zeitpunkt eine kombinierte Dreh- und Hubbewegung. Hierfür ist die Kugellaufbahn zunächst planar und ab einer gewissen Stelle spiralförmig ausgebildet.
Alternativ wird eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei welcher der Betätigungsmechanismus ein Drehelement aufweist, das eine Kontur- oder Nockenfläche aufweist, die an einem an dem Ventilgehäuse angebrachten Element abläuft. Hierdurch kann durch die Zusammenwirkung zwischen dem mit der Kontur versehenen Drehelement und den an dem Ventilgehäuse angebrachten Elementen eine Bewegung des Drehelements derart erreicht werden, dass dieses gedreht und durch Ausbildung der entsprechenden Kontur ab einem gewissen Zeitpunkt zusätzlich angehoben wird. Durch eine feste Verbindung zwischen diesem Drehelement und dem Ventilelement, also beispielsweise dem Ventilstößel mit dem daran ausgebildeten Ventilteller, kann die kombinierte oder nacheinander erfolgende Dreh- und Hubbewegung auf das Ventilelement übertragen werden.
Für die Übertragung der Drehbewegung eines Antriebsmotors auf Elemente, die fest mit dem translatorisch verschiebbaren Ventilelement verbunden sind und deshalb ihrerseits verschiebbar sein müssen, hat es sich als günstig erwiesen, translatorisch gegeneinander verschiebbare Zahnräder vorzusehen.
Alternativ ist eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der gesamte Betätigungsmechanismus einschließlich des Antriebs verschiebbar an dem Ventilgehäuse angebracht ist. Folglich bewirkt der Betätigungs- und Antriebsmechanismus nicht nur neben der erfindungsgemäßen Drehbewegung zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges die zum Öffnen des Ventils erforderliche translatorische Bewegung, sondern nimmt an dieser teil.
In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Abgasrückführventil schließlich mit einem Rückstell- oder Fail-Save-Mechanismus kombiniert werden, der beim Öffnen des Ventils auf Torsion und vorzugsweise zusätzlich auf Druck beansprucht wird. Eine derartige Fail-Save-Funktion trägt dem Umstand Rechnung, dass dem Ventilelement erfindungsgemäß eine Drehbewegung erteilt wird, so dass die Rückstellung sicher durch eine tordierte Rückstelleinrichtung erfolgen kann, die dem Ventilelement die erforderliche Drehung zur Gewährleistung einer Schließbewegung erteilt. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass hierdurch besonders sicher das Schließen des Ventils erreicht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils;
Fig. 2
eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils; und
Fig. 3
eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Wie Fig. 1 zeigt, weist das erfindungsgemäße Abgasrückführventil 10 ein Ventilgehäuse 12 auf, das in seinem unteren Bereich durch eine Öffnung 14, die mit einem Ventilsitz 16 versehen ist, mit Abgas durchströmt wird. Die Öffnung 14 ist durch ein Ventilelement, in dem gezeigten Fall einen Ventilteller 18 verschließbar. Der Ventilteller 18 ist an einem Ventilstößel 20 angebracht, der in dem gezeigten Fall in seinem oberen Bereich als Spindel 22 gestaltet ist. Die Spindel 22 ist, wie gezeigt, in einer fest in dem Ventilgehäuse 12 verankerten Mutter 24 kugelgelagert. In seinem oberen Bereich ist ein sogenanntes Harmonic-Drive-Getriebe 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe vorgesehen, um die Drehbewegung eines Elektromotors 28 auf den Ventilstößel 20 zu übertragen. Schließlich ist an dem Ventilgehäuse 12 einerseits und dem oberen Abschnitt des Ventilstößels 20 andererseits eine Rückholfeder 30 fest verankert, die, wie nachfolgend beschrieben ist, eine sichere Rückkehr des Ventils in den geschlossenen Zustand auch bei Ausfall des Elektromotors 28 gewährleistet. Unterhalb der Mutter 24 befindet sich bei diesem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dichtung 32 zur Abdichtung des von dem Abgas durchströmten Bereichs von dem Betätigungsmechanismus.
Die Funktionsweise des gezeigten Abgasrückführventils mit dem neuartigen Betätigungsmechanismus ist wie folgt. In Fig. 1 ist ein geöffneter Zustand des Ventils gezeigt. Dieser wird dadurch erreicht, dass der Elektromotor 28 in Drehung versetzt wird, und diese Drehung über das Harmonic-Drive-Getriebe 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe auf den Ventilstößel 20 übertragen wird. Dadurch, dass der Ventilstößel 20 in seinem oberen Bereich als Spindel 22 ausgebildet ist, führt die Drehbewegung des Ventilstößels 20 in Zusammenwirkung mit der Mutter 24 zu einer translatorischen Bewegung des Ventilstößels 20 zusammen mit dem Ventilteller 18. Hierdurch wird der Ventilteller 18 in dem Ventilsitz 16 nicht nur, insbesondere zu Beginn des Öffnungsvorganges, verdreht, sondern auch von diesem angehoben, so dass das Ventil geöffnet wird.
Gemäß der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spindel 22 in der Mutter 24 kugelgelagert. Dies bietet den Vorteil, dass die Kugellaufbahnen derart gestaltet werden können, dass die Spindel bis zu einem gewissen Punkt ausschließlich eine Drehbewegung durchführt., um, wie vorangehend beschrieben, mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand den Ventilteller 18 von dem Ventilsitz 16 trotz Verklebungen zu lösen. Die Kugellaufbahnen sind ferner so gestaltet, dass sie ab einem bestimmten Punkt zusätzlich durch eine spiralförmige Ausbildung der Kugellaufbahnen für eine translatorische Bewegung des Ventiltellers 18, und ein entsprechendes, vergleichsweise schnelles Öffnen des Ventiltellers 18 sorgen. Da sich nicht nur der Ventilteller 18, sondern auch der Ventilstößel 20 sowie der sich daran nach oben anschließende Bereich, der bereits Teil des Harmonic-Drive-Getriebes 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe ist, translatorisch bewegt, ist die Zusammenwirkung zwischen den einzelnen Zahnrädern des Harmonic-Drive-Getriebes 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe so gestaltet, dass die beteiligten Zahnräder gegeneinander verschiebbar sind.
Beim Öffnen des Ventils wird die Rückholfeder 30 sowohl verdreht, also tordiert, als auch wegen der axialen Verschiebung, auf Druck belastet. Die Zusammenwirkung der in dieser Weise in der Rückholfeder 30 gespeicherten Energie kann zuverlässig ein Schließen des Ventils auch in dem Fall gewährleisten, dass der Elektromotor 28 aus irgendeinem Grund ausfallen sollte.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils 10 ist diese Fail-Save-Einrichtung in Form der Rückholfeder 30 gleichgestaltet. Die Betätigung des Ventils, insbesondere das Anheben des Ventiltellers 18 von dem Ventilsitz 16 erfolgt bei dieser Ausführungsform jedoch anders als bei der Ausführungsform von Fig. 1. In diesem Fall ist ein (in Fig. 2 nicht zu erkennender) Motor vorgesehen, dessen Drehbewegung über ein Stirnradgetriebe 34 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe auf ein Drehelement, insbesondere ein Zahnrad 36 übertragen wird, das .fest mit dem Ventilstößel 20 verbunden ist. Die Schraubenfeder 30 übernimmt in diesem Fall die zusätzliche Funktion, das Zahnrad 36 gegen sogenannte Anlaufrollen 38 zu drücken, die in dem Ventilgehäuse 12 drehbar gelagert sind. Hierzu sind mit dem Ventilgehäuse 12 jeweilige Achsen fest verbunden.
Wie im linken Bereich des Zahnrads 36 zu erkennen ist, ist dieses in dem Bereich, in dem es an den Anlaufrollen 38 abrollt, mit einer Kontur versehen, die sich in Richtung der Achse des Ventilstößels 20 erstreckt. Diese Kontur bewirkt, dass das Zahnrad 36, und damit der über den Ventilstößel 20 fest mit dem Zahnrad 36 verbundene Ventilteller 18 in Folge der Drehbewegung, welche die Kontur in Eingriff mit den Anlaufrollen 38 bringt, in geeigneter Weise angehoben wird. Hierbei kann die Kontur beispielsweise so eingestellt werden, dass diese hinsichtlich ihrer Höhe bezüglich der Anlaufrollen 38 zunächst nicht verändert ist, so dass der Ventilteller 18 an dem Ventilsitz 16 zu Beginn des Öffnungsvorganges lediglich eine Drehbewegung durchführt. Dies ermöglicht das beschriebene leichte Lösen von etwaigen Verklebungen und eine Reinigung des Ventilsitzes 16.
Nach dieser Drehbewegung, die ggf. von einer leichten Anhebebewegung unterstützt sein kann, die durch eine entsprechend leichte Steigung der Kontur bewirkt wird, kann die Kontur durch steilere Steigung derart ausgebildet sein, dass ein schnelleres Öffnen erfolgt. Dies bedeutet, dass während der Phase einer geringen Steigung der Kontur hohe Öffnungskräfte übertragen werden können. Es sei angemerkt, dass eine derartige Charakteristik auch durch eine entsprechende Gestaltung der Kugellaufbahnen bei dem Spindel-Mutter-System der Ausführungsform von Fig. 1 realisiert werden kann. Beim Öffnen des Ventils wird, wie dargelegt, das Zahnrad 36 verdreht und zusätzlich angehoben, so dass die fest an dem Zahnrad 36 und,an dem Ventilgehäuse 12 verankerte Rückholfeder 30 sowohl auf Druck als auch auf Torsion belastet wird. Dies gewährleistet ggf. eine Umsetzung der in der Feder gespeicherten Energie dergestalt, dass das Ventil durch Rückdrehung des Zahnrades 36 sicher geschlossen wird.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils gezeigt, die sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 durch die Art des Getriebes unterscheidet, mit dem die Drehbewegung des Elektromotors auf das Ventil übertragen wird. Zu diesem Zweck ist ähnlich wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 ein Harmonic-Drive-Getriebe 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe vorgesehen. Durch die Rückholfeder 30 ist eines der Zahnräder 36, das fest mit dem Ventilstößel 20 verbunden ist, auch bei dieser Ausführungsform gegen Anlaufrollen 38 gedrückt, die an dem Ventilgehäuse 12 drehbar gelagert sind. Folglich erfolgt die Umwandlung der Drehbewegung in eine Hubbewegung des Ventiltellers 18 ähnlich wie bei der Ausführungsform von Fig. 2 über eine an dem Zahnrad 36 ausgebildete Kontur, die mit den Anlaufrollen zusammenwirkt. Im mittleren Bereich des Ventilstößels 20 ist eine Ventilstößelführung 40 und eine Dichtung 32 zu erkennen.
Ein Vergleich der Fig. 3 und 1 zeigt, dass sich von der geschlossenen Stellung (vgl. Fig. 3) zu der offenen Stellung (vgl. Fig. 1) des Ventils das mit der Welle des Elektromotors gekoppelte Zahnrad und das Zahnrad 36 (vgl. Fig. 3) des Harmonic-Drive-Getriebes 26 gegeneinander verschieben.
Es sei ergänzend angemerkt, dass die Rückholfeder 36 in allen drei Fällen als kombinierte Druck- und Torsionsfeder gezeigt ist. Es ist jedoch zur Gewährleistung der zum Schließen erforderlichen Drehbewegung ebenfalls möglich, eine reine Torsionsfeder, beispielsweise eine sogenannte Urwerksfeder, vorzusehen. Ferner können für die Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors, beispielsweise eines Gleichstrom (DC)-Motors auf das Ventil auch andere kompakt bauende Getriebearten als die gezeigten, also beispielsweise Stirnrad-, Planeten-, Kegelradgetriebe usw. verwendet werden. Schließlich sei festgestellt, dass die Verwendung eines Elektromotors mit sich drehender Ausgangswelle auch ohne die Übertragung der Drehbewegung auf den Ventilteller gewisse Vorteile bietet. Hierzu kann beispielsweise das für die Fig. 1 gezeigte Spindel-Mutter-System derart umgekehrt werden, dass die Mutter drehbar mit dem Elektromotor gekoppelt ist und die Spindel undrehbar, aber translatorisch bewegbar, in dem Ventilgehäuse geführt ist und an seinem unteren Ende den Ventilteller 18 aufweist. Auch eine derartige Ausführungsform bietet im Hinblick auf die Betätigung des Ventils mittels vergleichsweise geringer Kräfte Vorteile.

Claims (7)

  1. Abgasrückführventil mit einem translatorisch bewegbaren Ventilelement, insbesondere einem Ventilteller (18), und einem Betätigungsmechanismus, der dem Ventilelement (18) zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges eine um dessen Achse erfolgende Drehbewegung erteilt.
  2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Betätigungsmechanismus ein Mutter (24)-Spindel (22)-System aufweist.
  3. Abgasrückführventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Spindel (22) kugelgelagert ist, wobei die Kugellaufbahn derart gestaltet ist, dass sie abschnittsweise planar und abschnittsweise spiralförmig ausgebildet ist.
  4. Abgasrückführventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Betätigungsmechanismus ein Drehelement (36) mit einer Kontur aufweist, die mit zumindest einem an dem Ventilgehäuse (12) angebrachten Element (38) zusammenwirkt.
  5. Abgasrückführventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Betätigungsmechanismus translatorisch gegeneinander verschiebbare Zahnräder aufweist.
  6. Abgasrückführventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Betätigungsmechanismus, vorzugsweise zusammen mit einem Antrieb (28), verschiebbar an dem Ventilgehäuse (12) angebracht ist.
  7. Abgasrückführventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Rückstelleinrichtung (30) vorhanden ist, die beim Öffnen des Ventils tordiert, und vorzugsweise zusätzlich zusammengedrückt wird.
EP00127215A 1999-12-21 2000-12-14 Abgasrückführventil Expired - Lifetime EP1111227B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19961756A DE19961756C1 (de) 1999-12-21 1999-12-21 Abgasrückführventil
DE19961756 1999-12-21

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1111227A2 true EP1111227A2 (de) 2001-06-27
EP1111227A3 EP1111227A3 (de) 2002-03-20
EP1111227B1 EP1111227B1 (de) 2006-11-08

Family

ID=7933641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00127215A Expired - Lifetime EP1111227B1 (de) 1999-12-21 2000-12-14 Abgasrückführventil

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