DE10044898A1 - Ventil - Google Patents
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Abstract
Ein Abgasrückführventil (1) für Verbrennungsmotoren weist eine Betätigungsvorrichtung (7) mit einem durch einen Ventilschaft (8) gebildeten Stellorgan auf. DOLLAR A Mit dem Stellorgan (8) ist ein elektromotorisch angetriebener Schraubantrieb (9) zum Positionieren des Stellorgans über einen langen Weg bei geringer Verstellkraft und ein mit dem Stellorgan verbundener, elektrischer Hubaktuator (10) mit kurzem Verstellweg und großer Verstellkraft verbunden. DOLLAR A Diese Aktuatoren (9, 10) können entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich des Arbeitsbedarfs dimensioniert werden. Je nach Kraftbedarf im Verlaufe des Ventil-Verstellweges kann für hohe Öffnungskräfte der Hubaktuator (10) mit großer Verstellkraft und kleinem Weg und für eine exakte Verstell- und Positionierbewegung über einen langen Hubweg der Schraubantrieb (9) eingesetzt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit einer Betätigungsvor
richtung zum Öffnen und Schließen, insbesondere Abgasrückführventil
für Verbrennungsmotoren, wobei die Betätigungsvorrichtung mit einem
Stellorgan des Ventils verbunden ist.
Abgasrückführventile für Verbrennungsmotoren werden zur Redu
zierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen von Diesel-
und Otto-Motoren eingesetzt. Mit Hilfe dieses Ventils werden der
Verbrennungsluft Abgase beigemengt, so daß dem Verbrennungsprozeß
eine definierte Menge an Sauerstoff zugeführt wird.
Zur Betätigung von Abgasrückführventilen werden meistens pyeu
matische Antriebe verwendet, die aber nur Auf/Zu-Positionen des
Ventiles ermöglichen, daß heißt, daß keine Zwischenstellungen
positioniert werden können.
Beim Betätigen des Ventiles kann zum Öffnen des Ventils aufgrund
der Druckverhältnisse ein erheblich erhöhter Kraftbedarf auftreten.
Ablagerungen, die zu einem Verkleben des Ventils mit dem Ventilsitz
führen, erhöhen zusätzlich die Öffnungskraft. Dagegen sind die
Verstellkräfte des geöffneten Ventils um etwa eine Zehnerpotenz
geringer.
Wegen diesem unterschiedlichen Verstellkräftebedarf sind Betätig
ungsvorrichtungen mit Getriebe bekannt, die eine nichtlineare
Untersetzung, also höhere Kräfte zum Öffnen des Ventiles realisieren.
Dazu kennt man Nockenantriebe (US 4561408), Exzenterantriebe (US 4840350),
Kurvenscheibenantriebe (US 5937835), Kurbelstangenantriebe
(US 6102016). Damit lassen sich zwar kurze Verstellzeiten
realisieren, jedoch haben diese Anordnungen den Nachteil, daß sie
keine Zugkräfte aufnehmen können und so die Nullposition nur
aufwendig zu ermitteln ist oder mechanisch aufgrund der Anzahl an
Lagerstellen aufwendig bauen.
Es sind auch bereits Betätigungsvorrichtungen mit linearem Getriebe
bekannt (US 6089536). Dieser muß für die maximale Verstellkraft
über den gesamten Verstellweg dimensioniert sein, so daß dieses
System bei gegebener Antriebskraft eine geringe Verstellgeschwindig
keit aufweist.
Aus der DE 198 31 140 A1 ist ein Abgasrückführventil bekannt, das
mit einem Hubmagneten arbeitet. Ungünstig ist hierbei die Tatsache,
daß die maximale Verstellkraft in dem Punkt gefordert wird, in dem
der Hubmagnet die geringste Kraft entwickelt. Zudem weisen Hubmagnete
bei Verstellwegen im Bereich mehrerer Millimeter den Nachteil eines
sehr hohen Strombedarfs auf. Weiterhin ergeben sich Nachteile
gegenüber Getriebeanordnungen beim Öffnen des Ventils, da der
Hubmagnet in Folge der erheblichen Kraftaufnahme zu hohem
Überschwingen neigt.
Die vorgenannten elektromotorisch betriebenen Betätigungsvor
richtungen lassen sich zwar in Zwischenstellungen positionieren
und weisen gegenüber pneumatischen hinsichtlich der Positionier
genauigkeit und der Verfügbarkeit der Antriebsenergie Vorteile auf,
die vorbeschriebenen Nachteile machen diese Betätigungsvorrich
tungen jedoch noch verbesserungswürdig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil mit einer
Betätigungsvorrichtung zu schaffen, die einerseits in der Lage ist,
das Ventil schnell und auch bei einer hohen Gegenkraft zu betätigen
und die außerdem einen vergleichsweise großen Verstellweg
mit hoher Positioniergenauigkeit aufweist. Außerdem soll der
Energiebedarf der Betätigungsvorrichtung gering sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Betätigungs
vorrichtung einen mit dem Stellorgan verbundenen, elektromotorisch
angetriebenen Schraubantrieb zum Positionieren des Stellorgans
über einen langen Weg bei geringer Verstellkraft und einen mit dem
Stellorgan verbundenen Hubaktuator mit kurzem Verstellweg und
großer Verstellkraft aufweist.
Die eingesetzten Aktuatoren können entsprechend den unterschiedlichen
Anforderungen hinsichtlich des Arbeitsbedarfs dimensioniert werden,
wodurch einerseits eine kompakte Bauform und andererseits eine
geringe Stromaufnahme erreicht wird. Je nach Kraftbedarf im Verlaufe
des Verstellweges kann der jeweils passende Aktuator aktiviert
werden. Hohe Öffnungskräfte können von dem Hubaktuator mit großer
Verstellkraft und kleinem Weg überwunden werden, während bei
geöffneten Ventil der Schraubantrieb eine Verstell- und Positionier
bewegung über einen langen Hubweg bei geringer Stellkraft und exakter
Positionierbarkeit ermöglicht.
Eine Ausführungsform sieht vor, daß der Hubaktuator mit kurzem
Verstellweg und großer Verstellkraft durch einen elektrischen
Hubmagneten oder einen Piezotranslator gebildet. Diese Hubaktuatoren
arbeiten mit sehr geringem Hub, der aber für den ersten Teil des
Öffnungsweges, bei dem durch Verkleben des Ventiles und aufgrund
der Gasdruckverhältnisse eine hohe Öffnungskraft erforderlich ist,
zum "Loslösen" ausreicht. Es genügt dazu ein Hub von einem Bruchteil
eines Millimeters, zum Beispiel 100 Mikrometer, um die bei
geschlossenem Ventil einwirkenden Haltekräfte zu überwinden. Bei
diesem geringen Hub können sehr hohe Verstellkräfte trotz kompakter
Bauweise aufgebracht werden. Außerdem ist nur eine geringe
Stromaufnahme des Aktuators vorhanden.
Zweckmäßigerweise ist als Antriebsmotor für den eine Spindel
aufweisenden Schraubantrieb ein bürstenloser Gleichstrommotor oder
ein Schrittmotor vorgesehen. Es genügen hierbei Antriebsmotoren
kleiner Baugröße, da diese nur entsprechend den vergleichsweise
geringen, aufzubringenden Verstellkräften bei geöffnetem Ventil
dimensioniert sein müssen. So lassen sich eine kompakte Bauform
und hohe Dynamiken realisieren.
Eine Ausführungsform sieht vor, daß das durch einen Ventilschaft
gebildete Stellorgan stangenförmig ausgebildet ist und mit einem
Rotor des elektromotorischen Antriebs sowie mit einer Spindel
drehfest verbunden ist, daß der Stator des elektromotorischen
Antriebs sowie der Stator des Hubaktuators miteinander verbunden
sind und das die mit der Spindel kämmende Spindelmutter mit dem
Kern des Hubaktuators verbunden ist.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß das Stellorgan
stangenförmig mit einer Spindel ausgebildet ist, die mit einer mit
einem Rotor des elektromotorischen Antriebs verbundenen Spindelmutter
kämmt, daß die Spindelmutter mit dem Kern des Hubaktuators
vorzugsweise drehentkoppelt verbunden ist und daß der Stator des
Hubaktuators, der Stator des elektromotorischen Antriebs sowie
eine Linearführung mit Verdrehsicherung für das stangenförmige
Stellorgan miteinander verbunden sind.
Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, daß sie kompakt aufgebaut
sind und dadurch auch unter beengten Verhältnissen problemlos
einsetzbar sind. Trotz des kompakten Aufbaus sind sowohl hohe
Verstellkräfte als auch lange Verstellwege mit exakter Positionier
ung möglich.
Mit der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ist auch eine
Formatverstellung möglich, indem zur Realisierung hoher Kräfte
über einen großen Verstellweg der Hubspindelaktuator zyklisch
betätigt wird. Die Verstellung erfolgt dabei schrittweise. Beim
Betätigen des Hubmagneten oder dergleichen Kurzhubaktuators erfolgt
die Bewegung der Last und beim Zurücksetzen des Kurzhubaktuators
wird die Spindel nachgestellt
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Hubaktuator
durch einen zweiten Schraubantrieb gebildet ist, der im Vergleich
zu dem ersten Schraubantrieb zum Positionieren des Stellorgans über
einen langen Weg bei geringer Verstellkraft, einen kurzen Verstellweg
bei großer Verstellkraft aufweist und daß dazu die Gewindesteigung
des zweiten Schraubantriebs insbesondere wesentlich kleiner ist
als die des ersten Schraubantriebs.
Bei dieser Ausführungsform können für die beiden Schraubantriebe
rotatorische, insbesondere elektromotorische Antriebe eingesetzt
werden. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß der durch den zweiten
Schraubantrieb gebildete Hubaktuator einen Drehmagneten als Antrieb
aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvor
richtung sieht vor, daß das durch einen Ventilschaft gebildete,
stangenförmige Stellorgan in einer Linearführung mit Verdrehsicherung
geführt und abschnittweise als Spindel ausgebildet ist, die mit
einer mit einem Rotor des elektromotorischen Schraubantriebs
verbundenen Spindelmutter kämmt, daß der vorzugsweise einen
Drehmagneten aufweisende Hubaktuator ein mit seinem Rotor
verbundenes Gewindestück mit einem Innengewinde geringer Steigung
aufweist, welches mit einem Gegengewindestück mit Außengewinde
kämmt, welches Gegengewindestück drehfest angeordnet ist und mit
der Spindelmutter beziehungsweise dem damit verbundenen Rotor
drehentkoppelt verbunden ist.
Dieses Ausführungsbeispiel beinhaltet eine Betätigungsvorrichtung
mit zwei elektromotorischen Schraubantrieben.
Eine weitere, mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Betätigungsvorrichtung sieht vor, daß das durch einen Ventilschaft
gebildete, stangenförmige Stellorgan in einer Linearführung mit
Verdrehsicherung geführt und abschnittweise als Spindel ausgebildet
ist, die mit einer Spindelmutter kämmt, daß die Spindelmutter über
eine Grenzkraftkupplung mit dem Rotor des elektromotorischen
Schraubantriebs verbunden ist, der mit einem vorzugsweise
rohrförmigen Innengewindeteil drehfest verbunden ist, welches mit
der ein Außengewinde tragenden Spindelmutter kämmt und daß dieses
Gewinde eine kleinere Steigung aufweist als das Gewinde zwischen
der Spindel und der Spindelmutter.
Diese Betätigungsvorrichtung mit zwei unterschiedlichen Antriebs
übertragungswegen auf das Stellorgan erfordert nur einen einzigen
motorischen Antrieb, wobei die Entkopplung der beiden Antriebszweige
durch die Grenzkraftkupplung gegeben ist.
Für eine geringe Verstellkraft ist der Schraubantrieb mit der
größeren Gewindesteigung aktiviert und nach dem Auftreten einer
höheren Last und Überschreiten einer durch die Grenzkraftkupplung
vorgegebenen Grenz-Übertragungskraft wird der zweite Schraubantrieb
mit der kleineren Gewindesteigung aktiviert.
Ebenfalls nur einen einzigen motorischen Antrieb erfordert gemäß
einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine Betätigungsvorrichtung,
bei der der Hubaktuator mit kurzem Verstellweg und großer
Verstellkraft durch ein Planetengetriebe gebildet ist. Dabei ist
das vorzugsweise durch einen Ventilschaft gebildete, stangenförmige
Stellorgan in einer Linearführung mit Verdrehsicherung geführt
und abschnittweise als Spindel ausgebildet, die mit einer
Spindelmutter kämmt, wobei die Spindel und die Spindelmutter den
Schraubantrieb bildet und wobei das Planetengetriebe zwischen der
Spindelmutter und dem Rotor dieses Schraubantriebs angeordnet ist.
Wird der Rotor angetrieben, so wird diese Rotationsbewegung über
das Planetengetriebe auf die Spindelmutter übertragen. Die
Spindelmutter dreht sich dadurch entsprechend der Untersetzung mit
geringer Drehzahl und bedarfsweise hohen Drehmoment. Nach einem
bestimmten Drehwinkel wird das Planetengetriebe blockiert, so daß
die durch das Planetengetriebe gebildete, mechanische Untersetzungs
stufe außer Funktion ist. Die Spindelmutter ist dadurch direkt an
die Drehzahl des Rotors angekoppelt und läuft dementsprechend mit
höherer Drehzahl und geringem Kraftniveau.
Zweckmäßigerweise weist die den Schraubantrieb und den Hubaktuator
aufweisende Betätigungsvorrichtung einen Sensor auf, der
mit einer Meß- und Steuereinrichtung verbunden ist, die eine
Umschaltlogik zum wahlweisen Ansteuern des Schraubantriebs oder
des Hubaktuators in Abhängigkeit der erforderlichen Betätigungskraft
aufweist. Insbesondere ist dabei dem elektromotorischen Antrieb
für den Schraubantrieb eine Drehwinkel-Sensorik zugeordnet.
Mit Hilfe der Drehwinkelsensorik kann der Nullpunkt während des
Betriebs nachjustiert und so Toleranzen und Wärmedehnungen
kompensiert werden. Außerdem kann die Meß- und Steuereinrichtung
ein Blockieren des Spindelantriebs bei für diesen zu großen
Verstellkräften erkennen und dann den Hubmagneten oder dergleichen
Hubaktuator zum Öffnen des Ventils einsetzen.
Zweckmäßigerweise ist zur Rückstellung des Stellorgans in eine
vorgebbare Lage, insbesondere in Schließlage des Ventils ein
Rückstellelement, vorzugsweise eine Rückstellfeder vorgesehen. Diese
Rückstellfeder sorgt bei Störungen für eine Rückstellung des Systems
in eine Fail-Save-Stellung, im vorliegenden Fall insbesondere in
die Schließstellung des Ventils.
Bei Betätigung des Schraubantriebes in Öffnungsrichtung wird die
Drehfeder gespannt, so daß sie bei Störungen das Stellorgan in
Ausgangslage, also in Schließstellung zurückpositionieren kann.
Zusätzlicher Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren
Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit
ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichungen noch näher
erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1: eine Längsschnittdarstellung eines ersten Aus
führungsbeispieles eines Abgasrückführventils mit einem
Hubmagnet als zweitem Hubaktuator,
Fig. 2: eine Längsschnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles
eines Abgasrückführventils,
Fig. 3: eine Längsschnittdarstellung eines dritten Ausführungsbei
spieles eines Abgasrückführventils mit einem Drehmagnet
als zweitem Hubaktuator,
Fig. 4: eine Längsschnittdarstellung eines vierten Aus
führungsbeispieles eines Abgasrückführventils mit einem
einzigen Antrieb und
Fig. 5: eine Längsschnittdarstellung eines fünften Ausführungs
beispieles eines Abgasrückführventils, ebenfalls mit
einem einzigen Antrieb.
Ein in den Fig. 1 bis 5 gezeigtes Abgasrückführventil 1, 1a
bis 1d, dient bei einem Verbrennungsmotor zur Rückführung von Abgas
vom Auspuffbereich zurück in den Ansaugbereich für das Kraftstoff-
Luft-Gemisch. Das Abgasrückführventil 1, 1a bis 1d ist dazu an
einem Gehäuse 2 mit einem Rückführkanal 3 angebaut, wobei die
Durchströmrichtung der rückgeführten Verbrennungsgase durch die
Pfeile PF1 gekennzeichnet ist.
Der Rückführkanal 3 ist mit Hilfe eines in den Ausführungsbei
spielen als Kegelventil ausgebildeten Ventiles 4 verschließbar,
wobei das Schließteil 5 im geschlossenen Zustand dicht an einem
gehäuseseitigen Ventilsitz 6 anliegt.
Zum Öffnen und Schließen des Ventiles 4 ist eine Betätigungsvor
richtung 7 vorgesehen. Als Stellorgan und Verbindungselement zwischen
dem Schließteil 5 des Ventiles und der Betätigungsvorrichtung 7
dient der stangenförmige Ventilschaft 8. Die Betätigungsvorrichtung
7 weist einen elektromotorisch angetriebenen Schraubantrieb 9 sowie
einen elektrischen Hubaktuator 10 auf. Der in den Ausführungsbei
spielen gemäß Fig. 1 u. 2 als Hubmagnet 11 ausgebildete Hubaktuator
weist einen sehr kurzen Arbeitshub auf, kann dabei aber hohe Kräfte
übertragen. Der Schraubantrieb, der im Ausführungsbeispiel als
Spindelantrieb ausgebildet ist, dient zur Verstellung des Ventiles
über einen größeren Weg und auch zur genauen Positionierung.
Sowohl der Hubaktuator 10 als auch der Schraubantrieb 9 sind mit
einer hier nicht dargestellten Meß- und Steuereinrichtung verbunden,
über die die Stromzuführung und Steuerung erfolgt. Auch weist diese
Meß- und Steuereinrichtung eine Umschaltlogik zum wahlweisen
Ansteuern entweder des Schraubantriebs oder des Hubaktuators auf.
Der Schraubantrieb kann als bevorzugte Antriebsmotoren einen
bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen Schrittmotor aufweisen.
Der Rotor 12 des Schraubantrieb-Motors 13 ist gemäß Fig. 1 drehfest
mit dem auch die Rotorwelle bildeten Ventilschaft 8 verbunden. Um
den Rotor 12 herum ist der Stator 14 des Motors 13 angeordnet. Am
oberen Ende des Ventilschaftes 8 ist dieser mit einer Spindel 15
versehen, die mit einer Spindelmutter 16 kämmt. Wird der Motor 13
angesteuert, so daß sich sein Rotor 12 dreht, so bewegt sich die
Spindel 15 innerhalb der Spindelmutter 16 in axialer Richtung, so
daß je nach Drehrichtung das Ventil geschlossen oder geöffnet werden
kann.
Der im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 u. 2 durch einen elektrischen
Hubmagneten 11 gebildete Hubaktuator 10 weist einen Stator 17 und
einen relativ dazu bewegbaren Anker oder Kern 18 auf. Der Stator
17 trägt eine Spule 19 und bildeten einen Elektromagneten, der bei
Bestromung den Kern 18 anzieht.
Der Kern 18 ist in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit
der Spindelmutter 16 verbunden, so daß bei einer Ansteuerung des
Hubmagneten 11 dessen Hubbewegung über die Spindelmutter 16 und
die Spindel 15 und damit auf den Ventilschaft 8 übertragen wird.
Bei einer solchen Hubbewegung wird das Ventil 4 in Öffnungsrichtung
gemäßt dem Pfeil PF2 bewegt.
Der mit der Spindelmutter 16 fest verbundene Kern 18 ist über eine
die Arbeitshubbewegung zulassende Verdrehsicherung 20 mit dem
Stator 17 des Hubmagneten 11 verbunden.
Der Stator 17 und der Stator 14 des Schraubantriebes 9 bilden eine
ortsfeste Einheit, die an ein Träger- und Gehäuseteil 21 der
Betätigungsvorrichtung 7, die auch mit dem den Rückführkanal 3
aufweisenden Gehäuse 2 verbunden ist, angeschlossen ist.
Durch die Kombination eines Schraubantriebes 9 mit einem Kurzhub-
Aktuator 10 können große Verstellwege mit kleinem Kraftniveau
(Schraubantrieb) und kleine Verstellwege mit großem Kraftniveau
(Hubaktuator) einander überlagert werden. Beide Antriebe arbeiten
gemeinsam auf den Ventilschaft 8.
Je nach Kraftbedarf für eine Verstellung des Ventil-Schließteiles
5 kann der eine oder der andere Antrieb aktiviert werden. Der
Hubaktuator 10 ist für eine sehr kleinen Hubbewegung ausgelegt,
die beispielsweise im Zehntelmillimeterbereich liegen kann. Ein
solcher kurzer Arbeitshub genügt aber um ein in Schließstellung
durch Verbrennungsrückstände und dergleichen festsitzendes
Schließteil 5 von seinem Ventilsitz 6 abzuheben. Sobald dies erfolgt
ist, läßt sich das Ventil vergleichsweise leichtgängig positionie
ren, so daß dann auf den Schraubantrieb 9 umgeschaltet werden kann.
Damit ist dann auch eine exakte Zwischenpositionierung des
Schließteiles 5 und damit eine genaue Einstellung des Durchlaßquer
schnittes möglich. Das Ventil kann somit nicht nur zwischen einer
Schließstellung und einer Offenstellung sondern auch in jede
Zwischenstellung exakt positioniert werden.
Der für einen sehr kurzen Arbeitshub ausgelegte Hubaktuator 10
ermöglicht eine sehr kompakte Bauform und der Schraubantrieb 9 kann
in gleicher Weise sehr kompakt ausgeführt sein, da dieser nur
vergleichsweise geringe Verstellkräfte übertragen muß.
Die Stromversorgung des elektromechanischen Hubmagneten 11 kann
zumindest durch eine Kondensatorentladung unterstützt oder
ausschließlich durch eine Kondensatorentladung gebildet sein.
Da die Betätigung des Hubmagneten 11 nur jeweils über einen kurzen
Zeitabschnitt erfolgt, genügt in den meisten Fällen die gespeicherte
Kondensatorladung zur Betätigung. Entsprechend klein kann die
Stromversorgungseinrichtung des Hubmagneten dimensioniert sein.
Insgesamt können die beiden etwa koaxial angeordneten, gemeinsam
auf den Ventilschaft 8 arbeitenden Antriebe in einem kleinen Träger-
und Gehäuseteil 21 untergebracht werden.
Als Antriebsmotor 13 für den Schraubantrieb 9 ist im Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 1 und 2 ein kollektorloser Gleichstrommotor
vorgesehen, der mit einer Drehwinkel-Sensorik 22 ausgerüstet ist
und eine exakte Positionierung ermöglicht.
Für die Öffnungs- beziehungsweise Schließbewegung des Ventiles 4
führt der Rotor 12, 12a des Schraubantriebs-Motors 13 eine
Drehbewegung über einige Umdrehungen in Abhängigkeit von der
Ausbildung der Spindelübertragung aus. Für den Motor 13 kann ein
in Großserie kostengünstig herstellbarer, sogenannter Dosenmotor
mit Ringspulen eingesetzt werden. Motoren solcher Bauart werden
auch für kleine Synchronmotoren oder für Schrittmotoren eingesetzt.
Auch der Schraubantriebs-Motor des in Fig. 2 gezeigten Schraub
antriebs ist mit einem solchen Motor ausgerüstet, wobei hier ein
Rotor 12a in etwas abgewandelter Bauform eingesetzt wird.
Der mit dem drehbaren Ventilschaft 8 verbundene Rotor 12 (Fig. 1)
ist wegen der axialen Hubverstellung etwas länger als der Stator
ausgebildet, um in jeder Positionsstellung eine Überdeckung von
Stator und Rotor zu erreichen.
Zwischen dem Rotor 12 und dem in Rotationsrichtung feststehenden
Kern 18 des Hubmagneten 11 ist eine Rückstellfeder 23 angeordnet,
durch die der Rotor 12 bei nicht angesteuertem Motor 13 in
Schließrichtung des Ventiles bis in Schließstellung verdreht wird.
Ausgehend von der Schließstellung des Ventiles wird also diese,
als Dreh-Rückstellfeder ausgebildete Feder 23 vorgespannt, so daß
im Störungsfall die Feder-Speicherenergie zum Schließen des
Ventiles zur Verfügung steht. Die Rückstellfeder 23 bildet somit
eine Fail-Save-Feder.
Das Abgasrückführventil 1a gemäß Fig. 2 ist prinzipiell gleich
aufgebaut wie das Abgasrückführventil 1 gemäß Fig. 1 und weist
demnach ebenfalls einen Schraubantrieb 9 und einen Kurz-Hubaktuator
10 in Form eines Hubmagneten 11 auf. Der Hauptunterschied besteht
darin, daß die mechanische Konstruktion gemäß Fig. 2 so konzipiert
ist, daß sich das Ventil 4 mit dem Schließteil 5 und dem Ventilschaft
8 bei einer Hubverstellung nicht mitdreht.
Der Ventilschaft 8 ist bei dieser Ausführungsform axial in einer
Verdrehsicherung 24, die beim Durchtritt des Ventilschaftes 8 durch
eine Öffnung in dem Träger- und Gehäuseteil 21 angeordnet ist,
geführt.
Der den Antriebsbereich durchsetzende Abschnitt des Ventilschaftes
8 ist als Spindel 15a ausgebildet und kämmt mit einer Spindelmutter
16a, die drehfest mit dem Rotor 12a des Schraubantriebs-Motors 13
verbunden ist.
Die Spindelmutter 16a stützt sich über ein Wälzlager 25 an dem Kern
18 des Hubmagneten 11 ab. Dadurch kann der Ventilschaft 8 bei
Rotation der Spindelmutter 16a gemäß dem Doppelpeil Pf3 hin und
her bewegt werden und bei Betätigung des Hubmagneten 11 wird die
Hubbewegung des Kerns 18 über das Wälzlager 25 auf die Spindelmutter
16a übertragen, die ihrerseits diese Hubbewegung auf die Spindel
15a beziehungsweise den Ventilschaft 8 überträgt. In diesem Fall
führt der Ventilschaft 8 und das damit verbundene Schließteil 5
eine Hubbewegung entsprechend dem Pfeil Pf2 in Öffnungsrichtung
des Ventiles aus.
Es ist auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine überlagerte
Kurzhubbewegung durch den Hubmagneten 11 und eine Positionierbewe
gung mit größerem Verstellweg durch den Schraubantrieb 9 gegeben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Fail-Save-Rückstellfeder
23 zwischen dem drehfesten Ventilschaft 8 beziehungsweise einem
an dessen Spindelende befindlichen Abschlußteil 26 und der sich
bei einer Hubverstellung durch den Schraubantrieb 9 drehenden
Spindelmutter 16a angeordnet.
Die Fig. 3 u. 4 zeigen Abgasrückführventile 1b, 1c, die Betätigungs
vorrichtungen 7 mit zwei Schraubantrieben aufweisen. Der erste
Schraubantrieb 9a beziehungsweise 9b ist zum Positionieren des
Stellorgans 8 über einen langen Weg bei geringer Verstellkraft
ausgelegt, während der zweite, den Hubaktuator 10 bildende
Schraubantrieb 27 (Fig. 3) beziehungsweise 28 (Fig. 4) für einen
kurzen Verstellweg bei großer Verstellkraft dimensioniert ist. Dies
wird erreicht, indem die Gewindesteigung des zweiten Schraub
antriebs 27 beziehungsweise 28 wesentlich kleiner ist als die des
ersten Schraubantriebs 9a beziehungsweise 9b.
Fig. 3 zeigt ein Abgasrückführ-Ventil 1b, bei dem die Betätigungsvor
richtung 7 zwei Schraubantriebe mit unterschiedlichen Gewinde
steigungen aufweist. Der Ventilschaft 8 ist an seinem inneren Ende
als Spindel 15b ausgebildet, die mit einer mit dem Rotor 12b des
ersten Schraubantriebes 9a verbundenen Spindelmutter 16b kämmt.
Der zweite Schraubantrieb 27 weist als Antrieb einen Drehmagneten
29 auf, dessen Rotor 30 mit einem Gewindestück 31 verbunden ist,
welches ein Innengewinde 32 geringer Steigung trägt. Das Gewindestück
31 kämmt mit seinem Innengewinde 32 mit einem Gegengewindestück
33 mit Außengewinde, daß drehfest und koaxial angeordnet ist.
Das Gegengewindestück 33 ist mit der Spindelmutter 16b beziehungs
weise dem damit verbundenen Rotor 12b drehentkoppelt verbunden.
Dazu ist ein Wälzlager 34 zwischen Rotor 12b und Gegengewindestück
33 angeordnet, über das eine Druckübertragung möglich ist.
Zur drehfesten Lagerung des Gegengewindestückes 33 kann dieses mit
einer radial nach innen vorstehenden Nase in eine Außenlängsnut
der Spindel 15b eingreifen.
Wird der Drehmagnet 29 betätigt, so erfolgt eine Verdrehung des
mit dem Rotor 30 verbundenen Gewindestückes 31. Das drehfest, jedoch
längs verschiebbare Gegengewindestück 33 wird dadurch zu dem Rotor
12b hin bewegt und verschiebt diesen über das Wälzlager 34. Diese
Bewegung wird über die Spindelmutter 15b auf den Ventilschaft 8
übertragen, so daß eine Hubbewegung entsprechend dem Pfeil Pf 2
erfolgt. Durch die geringe Steigung des Gewindes 32 zwischen dem
Gewindestück 31 und dem Gegengewindestück 33 kann eine hohe Kraft
in Richtung des Pfeiles Pf 2 aufgebracht werden, die für die erste
Öffnungsbewegung bei geschlossenem Ventil vorgesehen ist.
Für die weitere Verstellbewegung des Ventils kann der erste
Schraubantrieb 9a angesteuert werden, so daß der Rotor 12b die
Spindelmutter 16b antreibt und dabei den Ventilschaft wahlweise
in Öffnungsrichtung oder Schließrichtung bewegt.
Wird der Drehmagnet 29 nicht angesteuert, so wird er durch eine
Rückstellfeder 35 wieder in seine ursprüngliche Ausgangslage
gebracht.
Wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen ist auch hier eine
Fail-Save-Rückstellfeder 23 vorgesehen, mittels der das Ventil bei
Störungen in Schließstellung gebracht werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Abgasrückführ-Ventils
1c, bei dem die Betätigungsvorrichtung 7 ebenso wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zwei Schraubantriebe mit Gewinden
unterschiedlicher Steigung aufweist. Der durch eine Verdrehsicherung
24 längsgeführte Ventilschaft 8 weist auch hier einen Abschnitt
mit einer Spindel 15c auf, die mit einer Spindelmutter 16c kämmt.
Die Spindelmutter 16c ist über eine Grenzkraftkupplung 36 mit dem
Rotor 12c des elektromotorischen Schraubantriebs 9c verbunden.
Bei einer Drehung des Rotors 12c wird somit die Spindelmutter 16c
über die Grenzkraftkupplung 36 mitgenommen und dadurch der
Ventilschaft 8 in Schließ- oder Öffnungsrichtung bewegt.
Die Spindelmutter 16c weist ein Außengewinde 37 auf, welches mit
einem rohrförmigen Innengewindeteil 38 kämmt, daß drehfest mit dem
Rotor 12c verbunden ist. Wird die Grenzkraft der zwischen Rotor
12c und Spindelmutter 16c angeordneten Grenzkraftkupplung 36
überschritten, so tritt eine Relativrotationsbewegung zwischen dem
mit dem Rotor 12c verbundenen Innengewindeteil 38 und der
Spindelmutter 16c auf. Das dazwischen in Eingriff befindliche
Gewinde 37 weist eine geringere Steigung auf, als das Gewinde
zwischen der Spindel 15c und der Spindelmutter 16c, so daß in dieser
Betriebssituation eine größere Antriebskraft bei kleinem Verstellweg
auf den Ventilschaft 8 einwirkt.
Im Ausführungsbeispiel ist die Grenzkraftkupplung 36 durch eine
rotatorisch vorgespannte Feder gebildet, die mit einem Ende an der
Spindelmutter 16c und mit dem anderen Ende an dem Rotor 12c
beziehungsweise dem damit verbundenen Innengewindeteil 38 angreift.
Ein Anschlag 39 dient zur Begrenzung der durch die vorgespannte
Feder erfolgenden Relativverdrehung zwischen Spindelmutter 16c und
Rotor 12c. Wird die durch die vorgespannte Feder beim Anschlag
39 vorhandene Andruckkraft überwunden, so tritt eine Relativ
drehbewegung zwischen dem Innengewindeteil 38 und der Spindelmutter
16c auf, so daß das dazwischen befindliche Gewinde 37 für eine
Hubbewegung des Ventilschaftes 8 sorgt. Dieser Betriebsfall tritt
dann ein, wenn eine bestimmte Überlast vorhanden ist, was
insbesondere bei der ersten Öffnungsbewegung des Ventils auftreten
kann. Ist diese Überlast überwunden, wird der Schraubantrieb 28
mit geringer Steigung durch die rotatorisch vorgespannte Feder 40
in ihre Ursprungslage bis an den Anschlag 39 zurückgeführt.
Der besondere Vorteil der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der
Betätigungsvorrichtung 7 liegt darin, daß für beide Schraubantrieb
27, 28 nur ein einziger Motor 13a erforderlich ist.
Auch bei dieser Ausführungsform ist eine Drehwinkel-Sensorik 22
und eine Fail-Save-Rückstellfeder 23 vorgesehen.
Fig. 5 zeigt ein Abgasrückführ-Ventil 1d mit einer Betätigungsvor
richtung 7, die einen Schraubantrieb 9d und einen durch ein
Planetengetriebe 41 gebildeten Hubaktuator 10 mit kurzem
Verstellweg und großer Verstellkraft aufweist. Der Ventilschaft
8 ist in einer Linearführung mit Verdrehsicherung 24 längsver
schieblich geführt und abschnittweise als Spindel 15d ausgebildet,
die mit einer Spindelmutter 16d kämmt.
Der Motor 13b weist einen Rotor 12d auf, der mit einem bereichsweise
innenverzahntem Hohlrad 42 drehfest verbunden ist.
Das Plantengetriebe 41 ist zwischen dem Rotor 12d und der
Spindelmutter 16d angeordnet. Dazu kämmt das Hohlrad 42 mit einem
mit der Spindelmutter 16d verbundenen Planetenrad 43, welches mit
einem koaxial zur Spindelmutter 16d angeordenten, feststehenden
Sonnenrad 44 in Eingriff steht. Zwischen dem Rotor 12d und der
Spindelmutter 16d ist eine begrenzte Verdrehung zulassender
Drehanschlag 45 vorgesehen.
Wird der Rotor 12d angetrieben, so wird diese Rotationsbewegung
über das Hohlrad 42 und das Planetenrad 43 auf die Spindelmutter
16d übertragen. Die Spindelmutter dreht sich dadurch entsprechend
der Untersetzung mit geringer Drehzahl und bedarfsweise hohen
Drehmoment. Dieser Betriebszustand dient für kleine Verstellwege
mit hohem Kraftniveau.
Nach einem bestimmten Drehwinkel, z. B. 40° blockiert der Drehanschlag
45 die Umlaufbewegung des Hohlrades 42, so daß die durch das
Planetengetriebe 41 gebildete, mechanische Untersetzungsstufe
außer Funktion ist. Die Spindelmutter ist dadurch direkt an die
Drehzahl des Rotors 12d angekoppelt und läuft dementsprechend mit
höherer Drehzahl als bei Zwischenschaltung des Planetengetriebes.
Dadurch ergibt sich für den Ventilschaft 8 eine erhöhte Verstell
geschwindigkeit bei geringem Kraftniveau.
Aufgrund der Reibungsverhältnisse wird bei einer Drehrichtungsumkehr
zunächst die Plantenstufe aktiviert, so daß zum Öffnen des Ventils
4 ein hohes Kraftniveau zur Verfügung steht.
Die Spindelmutter 16d kann über eine durch eine Drehfeder gebildete
Grenzkraftkupplung mit dem Rotor 12d verbunden sein. Durch diese
Drehfeder ergibt sich eine mechanische Vorspannung, durch die die
Planetenstufe nur in einer Drehrichtung ab einem bestimmten
Kraftniveau zum Einsatz kommt.
Ohne eine solche Federvorspannung kann die Kombination von
Planetengetriebe und Spindelantrieb auch zur Erhöhung von Auflösung
und Dynamik eingesetzt werden. In diesem Fall kann die Zielposition
mit grober Auflösung schnell vorpositioniert werden und durch
Drehrichtungsumkehr mit Hilfe der Planetengetriebestufe fein
positioniert werden.
Claims (24)
1. Ventil mit einer Betätigungsvorrichtung (7) zum Öffnen und
Schließen des Ventils, insbesondere Abgasrückführventil für
Verbrennungsmotoren, wobei die Betätigungsvorrichtung (7) mit
einem Stellorgan (8) des Ventils verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (7) einen mit
dem Stellorgan (8) verbundenen, elektromotorisch angetriebenen
Schraubantrieb (9, 9a bis 9d) zum Positionieren des Stellorgans
(8) über einen langem Weg bei geringer Verstellkraft und einen
mit dem Stellorgan verbundenen Hubaktuator (10) mit kurzem
Verstellweg und großer Verstellkraft aufweist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Antriebsmotor (13) für den eine Spindel aufweisenden Schraub
antrieb (10) ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein
Schrittmotor vorgesehen ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hubaktuator (10) mit kurzem Verstellweg und großer
Verstellkraft durch einen elektrischen Hubmagneten (11) oder
einen Piezotranslator gebildet ist.
4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hubaktuator (10) durch einen zweiten Schraubantrieb (27, 28)
gebildet ist, der im Vergleich zu dem ersten Schraubantrieb
(9) zum Positionieren des Stellorgans (8) über einen langem
Weg bei geringer Verstellkraft, einen kurzem Verstellweg bei
großer Verstellkraft aufweist und daß dazu die Gewinde
steigung des zweiten Schraubantriebs (27, 28) insbesondere
wesentlich kleiner ist als die des ersten Schraubantriebs.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch
den zweiten Schraubantrieb (27) gebildete Hubaktuator (10)
einen Drehmagneten (29) als Antrieb aufweist.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das vorzugsweise durch einen Ventilschaft (8)
gebildete Stellorgan stangenförmig ausgebildet ist und mit
einem Rotor (12) des elektromotorischen Antriebs sowie mit
einer Spindel (15) drehfest verbunden ist, daß der Stator (14)
des elektromotorischen Antriebs (9) sowie der Stator (17) des
Hubaktuators (10) miteinander verbunden sind und daß die mit
der Spindel (15) kämmende Spindelmutter (16) mit dem Kern (18)
des Hubaktuators (10) verbunden ist.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das vorzugsweise durch einen Ventilschaft (8)
gebildete Stellorgan stangenförmig mit einer Spindel (15a)
ausgebildet ist, die mit einer mit einem Rotor (12a) des
elektromotorischen Schraubantriebs (9) verbundenen Spindelmut
ter (16a) kämmt, daß die Spindelmutter (16a) mit dem Kern (18)
des Hubaktuators (10) vorzugsweise drehentkoppelt verbunden
ist und daß der Stator (17) des Hubaktuators (10), der Stator
(14) des elektromotorischen Schraubantriebs (9) sowie eine
Linearführung mit Verdrehsicherung (24) für das stangenförmige
Stellorgan (8) miteinander verbunden sind.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schraubantrieb (9) zum Positionieren des
Stellorgans (8) über einen langem Weg bei geringer Verstell
kraft und der Hubaktuator (10) mit kurzem Verstellweg und
großer Verstellkraft koaxial in einem Träger- und Gehäuseteil
(21) angeordnet sind.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das vorzugsweise durch einen Ventilschaft (8)
gebildete, stangenförmige Stellorgan in einer Linearführung
mit Verdrehsicherung (24) geführt und abschnittweise als
Spindel (15b) ausgebildet ist, die mit einer mit einem Rotor
(12b) des elektromotorischen Schraubantriebs (9a) verbundenen
Spindelmutter (16b) kämmt, daß der vorzugsweise einen
Drehmagneten (29) aufweisende Hubaktuator (10) ein mit seinem
Rotor (12b) verbundenes Gewindestück (31) mit einem Innenge
winde (32) geringer Steigung aufweist, welches mit einem
Gegengewindestück (33) mit Außengewinde kämmt, welches
Gegengewindestück drehfest angeordnet ist und mit der
Spindelmutter (16b) beziehungsweise dem damit verbundenen
Rotor (12b) drehentkoppelt verbunden ist.
10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gegengewindestück (33) des Hubaktuators (10) in einem im
koaxial angeordneten Rotor (12b) des elektromotorischen
Schraubantriebs (9) gelagerten Wälzlager (34) abgestützt ist.
11. Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor (30) des Drehmagneten (29) durch eine Rückstellfeder
(35) entgegen der Antriebsrichtung rückstellkraftbeaufschlagt
ist.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das vorzugsweise durch einen Ventilschaft (8)
gebildete, stangenförmige Stellorgan in einer Linearführung
mit Verdrehsicherung (24) geführt und abschnittweise als
Spindel (15c) ausgebildet ist, die mit einer Spindelmutter
(16c) kämmt, daß die Spindelmutter (16c) über eine Grenz
kraftkupplung (36) mit dem Rotor (12c) des elektromotorischen
Schraubantriebs (9c) verbunden ist, der mit einem vorzugsweise
rohrförmigen Innengewindeteil (38) drehfest verbunden ist,
welches mit der ein Außengewinde (37) tragenden Spindelmutter
(16c) kämmt und daß dieses Gewinde (37) eine kleinere Steigung
aufweist als das Gewinde zwischen der Spindel (15c) und der
Spindelmutter (16c).
13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Grenzkraftkupplung (36) zwischen dem Schraubantrieb (9c) zum
Positionieren über einen langem Weg bei geringer Verstellkraft
und dem Hubaktuator (10) mit kurzem Verstellweg und großer
Verstellkraft durch eine rotatorisch vorgespannte Feder (40)
gebildet ist, die einerseits an der Spindelmutter (16c) und
andererseits an dem mit dem Rotor (12c) verbundenen Innenge
windeteil (38) angreift.
14. Ventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Spindelmutter (16c) und dem mit dem Rotor (12c)
des elektromotorischen Schraubantriebs (9c) beziehungsweise
dem damit verbundenen Innengewindeteil (38) ein Anschlag (39)
vorgesehen ist zur Begrenzung der rotatorischen Vorspannung.
15. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hubaktuator (10) mit kurzem Verstellweg
und großer Verstellkraft durch ein Planetengetriebe (41)
gebildet ist.
16. Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
vorzugsweise durch einen Ventilschaft (8) gebildete, stangen
förmige Stellorgan in einer Linearführung mit Verdrehsicherung
(24) geführt und abschnittweise als Spindel (15d) ausgebildet
ist, die mit einer Spindelmutter (16d) kämmt, daß die Spindel
(15d) und die Spindelmutter (16d) den Schraubantrieb (9d)
bildet und daß das Planetengetriebe (41) zwischen der
Spindelmutter (16d) und dem Rotor (12d) dieses Schraubantriebs
(9d) angeordnet ist.
17. Ventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor (12d) des Schraubantriebs (9d) bereichsweise als
Hohlrad ausgebildet ist, welches mit wenigstens einem, mit
der Spindelmutter (16d) verbundenen Planetenrad (43) kämmt,
daß koaxial zur Spindelmutter ein feststehendes Sonnenrad (44)
angeordnet ist, das mit dem oder den Planetenrädern (43) in
Eingriff steht und daß zwischen der Spindelmutter (16d) und
dem Rotor (12d) ein eine begrenzte Verdrehung zulassender
Drehanschlag (45) vorgesehen ist.
18. Ventil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spindelmutter (16d) über eine Grenzkraftkupp
lung mit dem Rotor des elektromotorischen Schraubantriebs (9d)
verbunden ist, und daß die Grenzkraftkupplung vorzugsweise
eine Drehfeder aufweist.
19. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Stator (17) und dem Kern (18)
des durch einen Hubmagneten (11) gebildeten Hubaktuators (10)
eine Verdrehsicherung (20) angeordnet ist.
20. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Stator (17) und dem Kern (18)
des durch einen Hubmagneten (21) gebildeten Hubaktuators (10)
eine Rückstellfeder angeordnet ist.
21. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß die den Schraubantrieb (9, 9a, 9b) und den
Hubaktuator (10) aufweisende Betätigungsvorrichtung (7) einen
Sensor (22) aufweist, der mit einer Meß- und Steuerein
richtung verbunden ist, die eine Umschaltlogik zum wahlweisen
Ansteuern des Schraubantriebs (9, 9a, 9b) oder des Hubaktuators
(10) in Abhängigkeit der erforderlichen Betätigungskraft
aufweist.
22. Ventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem
Schraubantriebs-Elektromotor (13, 13a, 13b) eine Drehwinkel-
Sensorik (22) angeordnet ist.
23. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Rückstellung des Stellorgans (8) in eine
vorgebbare Lage, insbesondere in Schließlage des Ventils (4)
ein Rückstellelement, vorzugsweise eine Rückstellfeder (23)
vorgesehen ist.
24. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des vorzugsweise durch
einen elektromechanischen Hubmagneten (11) oder einen
Drehmagneten (29) gebildeten Hubaktuators (10) zumindest durch
eine Kondensatorentladung unterstützt ist oder ausschließlich
durch eine Kondensatorentladung vorgesehen ist.
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---|---|---|---|
DE10044898A DE10044898A1 (de) | 2000-09-12 | 2000-09-12 | Ventil |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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DE (1) | DE10044898A1 (de) |
WO (1) | WO2002023032A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005038067A1 (de) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Danfoss A/S | Ventilaufsatz für ein Ventil, insbesondere Heizungs- oder Kälteventil |
DE102015108155A1 (de) * | 2015-05-22 | 2016-11-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Gasregelventil eines Verbrennungsmotors |
EP4343183A1 (de) | 2022-09-20 | 2024-03-27 | Johnson Electric Germany GmbH & Co. KG | Dichtsystem für umschaltbare fluiddurchströmte wasserventile |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PT1526271E (pt) * | 2003-10-24 | 2007-06-29 | Cooper Standard Automotive D | Válvula de recirculação de gases de escape. |
NO323101B1 (no) * | 2004-12-30 | 2007-01-02 | Fmc Kongsberg Subsea As | Feilsikker ventilaktuator |
FR2883038B1 (fr) * | 2005-03-09 | 2010-08-27 | Valeo Sys Controle Moteur Sas | Dispositif de recirculation de gaz d'echappement comportant une vanne ayant un element de regulation decollable de son siege |
JP4781010B2 (ja) | 2005-05-19 | 2011-09-28 | 株式会社不二工機 | 電動弁 |
GB2511799A (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | Kohler Mira Ltd | Valve |
US9182047B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-11-10 | Kohler Mira Limited | Valve with fail-safe device |
CN103133190A (zh) * | 2013-03-15 | 2013-06-05 | 第一拖拉机股份有限公司 | 出气口位置双向可调的电动egr阀 |
DE102015119305A1 (de) * | 2015-11-10 | 2017-05-11 | Bürkert Werke GmbH | Ventillinearantrieb sowie Ventil |
DE102018103619B3 (de) | 2018-02-19 | 2019-01-24 | Pierburg Gmbh | Linearaktuator für ein Ventil eines Kraftfahrzeugs |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7007238U (de) * | 1970-02-27 | 1970-09-10 | Aichele Erich | Kupplung fuer motorventil mit elektromotorischem antrieb. |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE670176C (de) * | 1935-10-26 | 1939-01-13 | Atlas Werke Ag | Schraubenspindelantrieb fuer Schottueren |
DE2109449C3 (de) * | 1971-02-27 | 1981-12-24 | Reglotech S.A., Fribourg | Betätigungsvorrichtung für ein in der Brennstoffzuführung von Brennern angeordnetes Hubventil |
US4483512A (en) * | 1982-06-25 | 1984-11-20 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Slow opening valve |
US4561408A (en) | 1984-01-23 | 1985-12-31 | Borg-Warner Corporation | Motorized flow control valve |
DE3618479A1 (de) * | 1985-02-28 | 1987-12-03 | Siemens Ag | Armatur zum absperren einer stroemung |
US4840350A (en) | 1987-07-31 | 1989-06-20 | Bendix Electronics Limited | Electrically actuated EGR valve |
US5318064A (en) * | 1993-09-24 | 1994-06-07 | Marotta Scientific Controls, Inc. | Motor-operated valve |
DE4423313A1 (de) * | 1994-07-02 | 1996-01-04 | Pierburg Gmbh | Elektromotorisches Stellglied |
DE19730998C2 (de) | 1996-07-19 | 2001-10-31 | Hitachi Ltd | Motorbetätigtes Durchflußmengensteuerventil und Abgasrückführungssteuerventil für Verbrennungsmotoren |
US5937835A (en) | 1997-06-24 | 1999-08-17 | Eaton Corporation | EGR system and improved actuator therefor |
DE19753369C2 (de) * | 1997-12-02 | 2000-01-20 | Gazzaz Hesham Hassan | Steuerschaltung für ein Gaswarnsystem |
ATE250182T1 (de) * | 1998-01-16 | 2003-10-15 | Pierburg Gmbh | Abgasrückführventil |
DE19831140B4 (de) | 1998-07-11 | 2009-08-20 | Pierburg Gmbh | Abgasrückführventil |
US6102016A (en) | 1999-02-12 | 2000-08-15 | Eaton Corporation | EGR system and improved actuator therefor |
-
2000
- 2000-09-12 DE DE10044898A patent/DE10044898A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-09-05 EP EP01960724A patent/EP1320676A1/de not_active Withdrawn
- 2001-09-05 WO PCT/EP2001/010217 patent/WO2002023032A1/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7007238U (de) * | 1970-02-27 | 1970-09-10 | Aichele Erich | Kupplung fuer motorventil mit elektromotorischem antrieb. |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005038067A1 (de) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Danfoss A/S | Ventilaufsatz für ein Ventil, insbesondere Heizungs- oder Kälteventil |
DE102005038067B4 (de) * | 2005-08-10 | 2008-12-11 | Danfoss A/S | Ventilaufsatz für ein Ventil, insbesondere Heizungs- oder Kälteventil |
DE102015108155A1 (de) * | 2015-05-22 | 2016-11-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Gasregelventil eines Verbrennungsmotors |
DE102015108155B4 (de) * | 2015-05-22 | 2019-11-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Gasregelventil eines Verbrennungsmotors |
EP4343183A1 (de) | 2022-09-20 | 2024-03-27 | Johnson Electric Germany GmbH & Co. KG | Dichtsystem für umschaltbare fluiddurchströmte wasserventile |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1320676A1 (de) | 2003-06-25 |
WO2002023032A1 (de) | 2002-03-21 |
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DE3830382C1 (de) | ||
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