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GEBIET DER
ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Eine
Ventilvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist bereits aus der Patentveröffentlichung WO 00/28 203 A1
bekannt. Diese bekannte Ventilvorrichtung ist dafür vorgesehen,
dass sie in einem AGR-System (AGR = Abgasrückführung) eines Verbrennungsmotors
enthalten ist, um so das Verhältnis
zwischen der Menge von Frischluft, die von dem Ansaugluftkanal des
Verbrennungsmotors an den Verbrennungsmotor geliefert wird, und der
Menge von rückgeführten Abgasen,
die von der Rückführleitung
des AGR-Systems an den Verbrennungsmotor geliefert werden, zu regeln.
Dieses mittels der Ventilvorrichtung eingestellte Gemisch wird an
den Lufteinlass des Motors geliefert. Die Ventilvorrichtung ist
in diesem Fall mittels einer AGR-Steuervorrichtung in Abhängigkeit
von unter anderem der Drehzahl und der Last des Verbrennungsmotors
gesteuert. Die aus der WO 00/28 203 A1 bekannte Ventilvorrichtung
umfasst einen ersten Ansaugkanal, der für eine Verbindung mit der Rückführleitung
des AGR-Systems vorgesehen ist, und einen zweiten Ansaugkanal, der
für eine
Verbindung mit dem Luftansaugkanal des Verbrennungsmotors vorgesehen
ist. Diese Ansaugkanäle
werden in der Ventilvorrichtung zu einem gemeinsamen Auslasskanal
zusammengebracht. Ein erster Dämpfer,
hierin als AGR-Dämpfer bezeichnet,
ist in dem ersten Ansaugkanal angeordnet, und ein zweiter Dämpfer, hierin
als Luftdämpfer be zeichnet,
ist in dem zweiten Ansaugkanal angeordnet. Die Strömung von
rückgeführten Abgasen bzw.
von Frischluft in den Ansaugkanälen
wird mittels dieser Dämpfer
geregelt. In der bekannten Ventilvorrichtung sind die Dämpfer in
eine offene Position federgespannt und ein drehbares Regelelement
in Form eines Regelstiftes, wie er bei den Dämpfern üblich ist und der durch einen
Stellmotor drehbar ist, ist derart angeordnet, dass es auf einen
der Dämpfer wirkt,
um diesen Dämpfer
zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position
einzustellen, während
der andere Dämpfer
durch den Federdruck in einer offenen Position gehalten wird. In
dieser bekannten Ventilvorrichtung sind die Dämpfer folglich einzeln unabhängig voneinander
durch einen herkömmlichen
Stellmotor einstellbar, was eine geeignete Steuerung der Ventilvorrichtung
mit Hilfe nur eines Stellmotors ermöglicht.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine weitere Entwicklung
der oben erwähnten
Ventilvorrichtung zu erzielen, um so eine in zumindest einem Aspekt
verbesserte Funktion davon bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
wird das Ziel mittels einer Ventilvorrichtung mit den in Anspruch
1 definierten Merkmalen erreicht. In der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Positionen der Dämpfer mittels einer Regelanordnung
gesteuert, die unter anderem einen Stellantrieb und ein Regelelement
umfasst, das relativ zu dem Ventilgehäuse drehbar ist und das derart
angeordnet ist, dass es durch den Stellantrieb gedreht wird. Die
Regelanordnung umfasst ferner ein erstes Bewegungsübertragungselement,
das relativ zu dem Regelelement und relativ zu der ersten Dämpferwelle
drehbar ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des
Regelelements in eine Drehbewegung der ersten Dämpferwelle überträgt, und ein zweites Bewegungsübertragungselement,
das relativ zu dem Regelelement und relativ zu der zweiten Dämpferwelle drehbar
ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements
in eine Drehbewegung der zweiten Dämpferwelle überträgt. Das jeweilige Bewegungsübertragungselement
steht mit einer Führung
des Regelelements in Eingriff, so dass die Drehposition des Bewegungsübertragungselements
und dadurch die Drehposition der zugehörigen Dämpferwelle durch die Drehposition
des Regelelements über
diese Führung
gesteuert sind. Mit der erfinderischen Lösung werden die gegenseitigen
Drehbewegungen der Dämpfer
der Ventilvorrichtung vom Aufbau der Führung des Regelelements abhängig sein
und es wird dadurch möglich
sein, der Ventilvorrichtung durch eine geeignete Anpassung des Aufbaus
der Führung
eine gewünschte Öffnungskennlinie
zu verleihen. Des Weiteren sind in der erfinderischen Ventilvorrichtung
die Positionen der Dämpfer nicht
durch Federkräfte
gesteuert, wie bei der Ventilvorrichtung gemäß der oben erwähnten WO
00/28 203 A1, was dazu führt,
dass die Dämpfer
unterschiedliche Positionen erhalten, die nicht durch den Druck
von dem Fluid, das gegen die Dämpfer
strömt, beeinträchtigt sind.
Auf Grund der Tatsache, dass die aktive Regelung der Positionen
der Dämpfer
mittels des Stellantriebs keine Federkräfte beinhaltet, wird es darüber hinaus
möglich
sein, im Vergleich mit der Ventilvorrichtung gemäß der WO 00/28 203 A1 eine schnellere
Einstellung der Positionen der Dämpfer
zu erzielen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Regelelement mittels eines Federelements in eine
Drehposition federgespannt, in der das Regelelement angeordnet ist,
um den ersten Dämpfer
in einer geschlossenen Position und den zweiten Dämpfer in
einer offenen Position zu halten. Dadurch ist sichergestellt, dass
der erste Dämpfer eine
ge schlossene Position einnehmen wird, wenn die auf das Regelelement
durch den Stellantrieb ausgeübte
Drehkraft, zum Beispiel auf Grund eines Ausfalls des Stellantriebs
oder eines Stromausfalls zu dem Stellantrieb aufhört, was
bei bestimmten Anwendungen von Vorteil sein kann. Die Ventilvorrichtung
gemäß der Erfindung
wird vorteilhafterweise als ein so genanntes AGR-Ventil in einem
AGR-System verwendet, um in der einleitend erwähnten Art das Verhältnis zwischen
der Menge von Frischluft, die von dem Ansaugluftkanal des Verbrennungsmotors an
den Verbrennungsmotor geliefert wird, und der Menge von rückgeführten Abgasen,
die von der Rückführleitung
des AGR-Systems zu dem Verbrennungsmotor geliefert wird, zu regeln.
In dieser Anwendung ist vorgesehen, dass der erste Dämpfer in dem
Kanal der Ventilvorrichtung angeordnet ist, der mit der Rückführleitung
des AGR-Systems verbunden ist, d. h. der erste Dämpfer wird in diesem Fall den
AGR-Dämpfer
bilden, während
der zweite Dämpfer
für eine
Anordnung in dem Kanal der Ventilvorrichtung vorgesehen ist, der
mit dem Luftansaugkanal des Verbrennungsmotors verbunden ist. d.
h. der zweite Dämpfer
wird in diesem Fall den Luftdämpfer
bilden. Mit der hier beschriebenen Ausführungsform ist sichergestellt,
dass der AGR-Dämpfer eine
geschlossene Position und der Luftdämpfer eine offene Position
einnehmen wird, wenn die auf das Regelelement durch den Stellantrieb
ausgeübte Drehkraft
aufhört,
wodurch eine Rückführung von Abgasen
zu dem Verbrennungsmotor verhindert wird, und die Zufuhr von Ansaugluft
zu dem Verbrennungsmotor sichergestellt ist, wenn die Ventilvorrichtung
mittels des Stellantriebs nicht mehr steuerbar ist. Dadurch wird
ein unerwünscht
hoher Abgasanteil in der Ansaugluft zu dem Verbrennungsmotor verhindert,
was ansonsten eine unerwünschte
Ablagerung von Ruß in
dem Verbrennungsmotor bewirken könnte,
und im schlimmsten Fall durch sein Verstopfen Schäden an dem
Verbrennungsmotor oder Schäden an
einem in der Abgasleitung aus dem Verbrennungsmotor angeordneten
Partikelfilter bewirken könnte.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der erfinderischen Ventilvorrichtung werden aus den Nebenansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
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Eine
geschlossene Position eines Dämpfers wird
sich in dieser Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen auf
eine Position beziehen, in der der Dämpfer vollständig oder
zumindest im Wesentlichen den zugehörigen Strömungskanal verschließt, so dass
eine Fluidströmung
durch den Strömungskanal
verhindert oder zumindest im Wesentlichen verhindert ist. Eine geschlossene
Position eines Dämpfers
wird folglich auch eine Position umfassen, in der der Dämpfer den
Strömungskanal
nicht vollständig verschließt und eine
geringere Fluidströmung
durch ihn zulässt.
Eine offene Position eines Dämpfers
wird sich in dieser Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen auf
eine Position beziehen, in der der Dämpfer einer Fluidströmung durch
den zugehörigen Strömungskanal
nicht oder zumindest nur in einem geringeren Ausmaß entgegenwirkt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird im Folgenden durch beispielhafte Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen in größerem Detail beschrieben.
In diesen zeigt/zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
Explosionsansicht der Ventilvorrichtung gemäß 1,
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3a–3c perspektivische
Schnittansichten des Ventilgehäuses
der Ventilvorrichtung gemäß 1,
die unterschiedliche Einstellpositionen der Dämpfer der Ventilvorrichtung
veranschaulichen,
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4a–4c Seitenansichten
der Dämpfer
der Ventilvorrichtung mit zugehörigen
Bewegungsübertragungselementen
und einem Regelelement, gezeigt in den Einstellpositionen gemäß den 3a–3c,
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Ventilvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 eine
Explosionsansicht der Ventilvorrichtung gemäß 5, und
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7a–7c schematische
Längsschnittsansichten
der Ventilvorrichtung gemäß 5,
die unterschiedliche Einstellpositionen der Dämpfer der Ventilvorrichtung
veranschaulichen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ventilvorrichtung 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 1–4 veranschaulicht. Diese Ventilvorrichtung 1 umfasst
ein Ventilgehäuse 2 mit
einem ersten Strömungskanal 3a und
einem zweiten Strömungskanal 3b.
Der erste Strömungskanal 3a ist
vorgesehen, um ein Fluid aufzunehmen, das über eine erste Einlassöffnung 4a des
Ventilgehäuses
in die Ventilvorrichtung eintritt, und der zweite Strömungskanal 3b ist
vorgesehen, um ein Fluid aufzunehmen, das über eine zweite Einlassöffnung 4b des
Ventilgehäuses
in die Ventilvorrichtung eintritt. Die Strömungskanäle 3a, 3b sind
an ihren unterstromigen Enden mit einem gemeinsamen Kanal 5 verbunden,
der sich weiter zu einer Auslassöffnung 6 des
Ventilgehäuses erstreckt.
Fluid, das über
die Einlassöffnungen 4a, 4b in
das Ventilgehäuse
eintritt, wird folglich nach dem Durchgang durch die Strömungskanäle 3a, 3b zusammengebracht
und gemischt, um so danach über die
Auslassöffnung 6 aus
dem Ventilgehäuse
auszuströmen.
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Ein
erster Dämpfer 7a,
der an einer ersten Dämpferwelle 8a befestigt
ist, ist in dem ersten Strömungskanal 3a angeordnet,
und ein zweiter Dämpfer 7b,
der an einer zweiten Dämpferwelle 8b befestigt ist,
ist in dem zweiten Strömungskanal 3b angeordnet.
Die jeweilige Dämpferwelle 8a, 8b ist
relativ zu dem Ventilgehäuse 2 drehbar
montiert und durch eine Drehung der jeweiligen Dämpferwelle 8a, 8b wird
der zugehörige
Dämpfer 7a, 7b gedreht,
wodurch die Fluidströmung
durch den jeweiligen Strömungskanal 3a, 3b geregelt
werden kann. Der jeweilige Dämpfer 7a, 7b ist
drehstarr mit der zugehörigen Dämpferwelle 8a, 8b verbunden.
In der veranschaulichten Ausführungsform
sind die Dämpferwellen 8a, 8b gegenseitig
konzentrisch und die Dämpfer 7a, 7b sind
folglich um eine gemeinsame Drehachse drehbar. Die zweite Dämpferwelle 8b ist
hier rohrförmig und
die erste Dämpferwelle 8a ist
derart angeordnet, dass sie sich durch die und innerhalb der zweite/n Dämpferwelle 8b erstreckt.
Die erste Dämpferwelle 8a ist über ein
erstes Lager 9a, vorzugsweise in der Form eines Kugellagers,
relativ zu dem Ventilgehäuse 2 drehbar
montiert, und über
ein oder mehrere zweite/s Lager 9b, vorzugsweise in der
Form von Gleitlagern, relativ zu der zweiten Dämpferwelle 8b drehbar
montiert. Die zweite Dämpferwelle 8b wiederum
ist über
ein drittes Lager 9c, vorzugsweise in der Form eines Kugellagers,
relativ zu dem Ventilgehäuse 2 drehbar
montiert. Das erste Lager 9a ist hier an einem Ende der
ersten Dämpferwelle 8a angeordnet
und das dritte Lager 9c ist an dem entgegengesetzten Ende
der zweiten Dämpferwelle 8b angeordnet.
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Die
Ventilvorrichtung umfasst eine Regelanordnung 11 zum Regeln
der Drehposition der Dämpferwellen 8a, 8b und
dadurch der Drehposition der Dämpfer 7a, 7b.
Diese Regelanordnung 11 umfasst einen Stellantrieb 12 und
ein Regelelement 13, das relativ zu dem Ventilgehäuse 2 drehbar
ist und das derart angeordnet ist, dass es durch den Stellantrieb 12 gedreht
wird. In der in den 1–4 veranschaulichten
Ausführungsform
ist das Regelelement 13 scheibenförmig und an dem äußeren Ende
der Abtriebswelle des Stellantriebs befestigt. Der Stellantrieb 12 ist
umkehrbar, um so eine Drehung des Regelelements 13 in der
gewünschten
Richtung zu ermöglichen.
Der Stellantrieb 12 ist geeigneterweise ein Elektromotor,
vorzugsweise in der Form eines Schrittmotors.
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Die
Regelanordnung 11 umfasst ferner ein erstes Bewegungsübertragungselement 20a,
das relativ zu dem Regelelement 13 und relativ zu der ersten
Dämpferwelle 8a drehbar
ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements 13 in
eine Drehbewegung der ersten Dämpferwelle 8a überträgt, und
ein zweites Bewegungsübertragungselement 20b,
das relativ zu dem Regelelement 13 und relativ zu der zweiten
Dämpferwelle 8b drehbar
ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements 13 in
eine Drehbewegung der zweiten Dämpferwelle 8b überträgt. Das
jeweilige Bewegungsübertragungselement 20a, 20b steht
mit einer Führung 21 (siehe 3a–3c und 4a–4c)
des Regelelements 13 in Eingriff, so dass die Drehposition
des Bewegungsübertragungselements 20a, 20b und
dadurch die Drehposition der zugehörigen Dämpferwelle 8a, 8b durch
die Drehposition des Regelelements 13 über diese Führung 21 gesteuert
ist. Das jeweilige Bewegungsübertragungselement 20a, 20b ist
drehbar in dem Ventilgehäuse 2 mon tiert,
z. B. über
ein Gleitlager 22a, 22b, und weist eine Schwenkachse auf,
die sich parallel zu der Längsachse
der Dämpferwellen 8a, 8b erstreckt.
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In
der in den 1–4 veranschaulichten Ausführungsform
besteht die Führung 21 des
Regelelements aus einer Führungsschiene,
die, z. B. durch Fräsen,
an der zu den Dämpfern 7a, 7b weisenden Seite
des Regelelements 13 angeordnet ist. Das jeweilige Bewegungsübertragungselement 20a, 20b ist mit
einem Vorsprung 23a, 23b versehen, zum Beispiel
in der Form eines Stiftes, der in der Führungsschiene 21 des
Regelelements aufgenommen ist. In der veranschaulichten Ausführungsform
besteht die Führung
des Regelelements aus einer durchgehenden Führungsschiene 21,
in der die Vorsprünge 23a, 23b beider
Bewegungsübertragungselemente
eingreifen. Die Führung 21 könnte selbstverständlich auch
aus zwei getrennten Führungsschienen
bestehen, von denen jede einen jeweiligen der Vorsprünge 23a, 23b aufnimmt.
In dem letztgenannten Fall ist es auch möglich, die beiden Führungsschienen
an gegenüberliegenden
Seiten des Regelelements anzuordnen.
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In
der in den 1–4 veranschaulichten Ausführungsform
erfolgt die Bewegungsübertragung zwischen
den Bewegungsübertragungselementen 20a, 20b und
den Dämpferwellen 8a, 8b mittels
Führungen 24a, 24b der
Bewegungsübertragungselemente.
Die Drehposition der ersten Dämpferwelle 8a ist
durch die Drehposition des ersten Bewegungsübertragungselements 20a über eine
Führung 24a des ersten
Bewegungsübertragungselements
gesteuert, und die Drehposition der zweiten Dämpferwelle 8b ist durch
die Drehposition des zweiten Bewegungsübertragungselements 20b über eine
Führung 24b des zweiten
Bewegungsübertragungselements
gesteuert. Die Führung 24a, 24b des
jeweiligen Bewegungsübertragungselements
besteht hier aus einer Führungsschiene.
Die erste Dämpferwelle 8a ist drehstarr
mit einem Vorsprung 17a, zum Beispiel in der Form eines Stiftes,
verbunden, der in der Führungsschiene 24a des
ersten Bewegungsübertragungselements
aufgenommen ist, und die zweite Dämpferwelle 8b ist
drehstarr mit einem Vorsprung 17b, zum Beispiel in der
Form eines Stiftes, der in der Führungsschiene 24b des
zweiten Bewegungsübertragungselements
aufgenommen ist, verbunden. Der Vorsprung 17a, 17b der
jeweiligen Dämpferwelle
ist geeigneterweise über
ein Halteelement 18a, 18b an der Dämpferwelle
befestigt, das drehstarr mit der Dämpferwelle verbunden ist und
in radialer Richtung von dieser hervorragt.
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Das
Regelelement 13 ist geeigneterweise mittels eines Federelements 30 in
eine Drehposition federgespannt, in der das Regelelement 13 angeordnet
ist, um den ersten Dämpfer 7a in
einer geschlossenen Position und den zweiten Dämpfer 7b in einer offenen
Position zu halten. Wenn das Regelelement 13 nicht mehr
durch den Stellantrieb 12 gesteuert ist, wird das Federelement 30 das
Regelelement 13 dazu zwingen, die in den 3a und 4a veranschaulichte
Position einzunehmen, und das Regelelement in dieser Position festhalten,
wodurch das Regelelement 13 über die Bewegungsübertragungselemente 20a, 20b den
ersten Dämpfer 7a dazu
zwingen wird, eine geschlossene Position einzunehmen, und den zweiten
Dämpfer 7b,
eine offene Position einzunehmen und sie in diesen Positionen festhalten
wird. Mittels des Federelements 30 wird die Ventilvorrichtung 1 folglich
dazu gebracht, die in den 3a und 4a veranschaulichte
Endposition einzunehmen, wenn der Stellantrieb 12 ausgeschaltet
ist oder auf andere Art außer
Betrieb gesetzt ist und daher über das
Regelelement 13 und die Bewegungsübertragungselemente 20a, 20b keinerlei
Kraft mehr auf die Dämpferwellen
ausübt.
In der in den 1–4 veranschaulichten
Ausführungsform
ist das Federelement 30 um die Abtriebswelle des Stellantriebs
herum angeordnet, wobei das Federelement 30 an einem seiner
Enden drehstarr mit der Abtriebswelle des Stellantriebs verbunden
ist, und an seinem anderen Ende drehstarr mit dem Ventilgehäuse 2 ver bunden
ist. Das Federelement 30 ist geeigneterweise eine Drehstabfeder
in der Form einer flachen Schraubenfeder. In der veranschaulichten
Ausführungsform
ist das innere Ende des Federelements in einer in einem bundförmigen Teil 15 des
Regelelements 13 ausgebildeten Ausnehmung befestigt, und
sein äußeres Ende
in einer Abstandshülse 16 befestigt,
die über eine
Schraube 19 an einer Endplatte 10 des Motorgehäuses des
Stellantriebs befestigt ist.
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Gemäß einer
alternativen, nicht veranschaulichten Ausführungsform weist der Stellantrieb 12 eine
durchgehende Welle auf, die sich durch das gesamte Motorgehäuse erstreckt
und auch an der von den Dämpferwellen
weg weisenden Seite des Motorgehäuses
des Stellantriebs hervorragt. In diesem Fall kann das Federelement 30 als
eine Alternative zu der in den 1 und 2 veranschaulichten
Position an der von den Dämpferwellen
weg weisenden Seite des Motorgehäuses
des Stellantriebs angeordnet sein, z. B. indem sie um den Teil der
Abtriebswelle des Stellantriebs, der an dieser Seite des Motorgehäuses des
Stellantriebs hervorragt, angeordnet ist.
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In
der hier veranschaulichten Ausführungsform
weist die Führung 21 des
Regelelements solch einen Aufbau auf, dass der erste Dämpfer 7a eine
geschlossene Position und der zweite Dämpfer eine offene Position
einnehmen wird, wenn das Regelelement 13 sich in einer
ersten Endposition befindet. Diese erste Endposition ist in den 3a und 4a veranschaulicht.
Aus dieser Endposition ist das Regelelement durch eine Drehung im
Uhrzeigersinn in den 3a und 4b zu
der in den 3a und 4a veranschaulichten
Zwischenposition drehbar. In dieser Zwischenposition nehmen beide
Dämpfer 7a, 7b eine
offene Position ein. Durch eine Drehung des Regelelements 13 in
einer gewünschten
Richtung zwischen der ersten Endposition und der Zwischenposition
wird der erste Dämpfer 7a folglich dazu
gebracht, dass er eine gewünschte
Position zwischen der geschlosse nen und der offenen Position einnimmt,
während
der zweite Dämpfer
in der offenen Position bleibt. Aus der Zwischenposition ist das
Regelelement durch eine fortgesetzte Drehung im Uhrzeigersinn in
den 3a und 4b zu
der in den 3a und 4c veranschaulichten
zweiten Endposition drehbar. In dieser zweiten Endposition nimmt
der erste Dämpfer
eine offene Position und der zweite Dämpfer 7b eine geschlossene
Position ein. Durch eine Drehung des Regelelements 13 in
der gewünschten
Richtung zwischen der zweiten Endposition und der Zwischenposition
wird der zweite Dämpfer 7b folglich
dazu gebracht, dass er eine gewünschte
Position zwischen der geschlossenen und der offenen Position einnimmt,
während
der erste Dämpfer
in der offenen Position bleibt. In diesem Fall ist die Ventilvorrichtung 1 folglich
so entworfen, dass zumindest einer der Dämpfer 7a, 7b immer
offen gehalten wird während
gleichzeitig der andere Dämpfer 7a, 7b mittels
des gemeinsamen Stellantriebs 12 in eine gewünschte Position
zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position einstellbar
ist. Diese Ventilvorrichtung 1 wird folglich ein Mischen
von zwei einströmenden
Fluiden auf solch eine Art ermöglichen,
dass die Fluidströmung
durch jeweils einen Strömungskanal 3a, 3b von
einem Maximum auf Null geregelt werden kann, während die Fluidströmung durch
den anderen Strömungskanal 3b, 3a auf
ein Maximum gesetzt wird. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht
auf diese Ausführungsform
der Führung 21 des
Regelelements beschränkt.
Es ist einzusehen, dass die gegenseitigen Positionen der Dämpfer auf
eine andere Art und Weise gesteuert sein können als hier gezeigt, indem
man der Führung 21 des Regelelements
einen anderen Aufbau als in den 3a und 3c und 4a und 4c veranschaulicht
verleiht.
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Eine
Ventilvorrichtung 101 gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 5–7 veranschaulicht. Diese Ventilvorrichtung 101 umfasst
ein Ventilgehäuse 103 mit einem
ersten Strö mungskanal 103a und
einem zweiten Strömungskanal 103b.
Der erste Strömungskanal 103a ist
vorgesehen, um ein Fluid aufzunehmen, das in die Ventilvorrichtung über eine
erste Einlassöffnung 104a des
Ventilgehäuses
eintritt, und der zweite Strömungskanal 103b ist
vorgesehen, um ein Fluid aufzunehmen, das in die Ventilvorrichtung über eine
zweite Einlassöffnung 104b des
Ventilgehäuses eintritt.
Die Strömungskanäle 103a, 103b sind
an ihren unterstromigen Enden mit einem gemeinsamen Kanal 105 verbunden,
der sich weiter zu einer Auslassöffnung 106 des
Ventilgehäuses
erstreckt. Fluid, das über
die Einlassöffnungen 104a, 104b in
das Ventilgehäuse
eintritt, wird folglich nach dem Durchgang durch die Strömungskanäle 103a, 103b zusammengeführt und
gemischt, um danach über
die Auslassöffnung 106 aus
dem Ventilgehäuse
auszuströmen.
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Ein
erster Dämpfer 107a,
der an einer ersten Dämpferwelle 108a befestigt
ist, ist in dem ersten Strömungskanal 103a angeordnet,
und ein zweiter Dämpfer 107b,
der an einer zweiten Dämpferwelle 108b befestigt
ist, ist in dem zweiten Strömungskanal 103b angeordnet.
Die jeweilige Dämpferwelle 108a, 108b ist
relativ zu dem Ventilgehäuse 102 drehbar befestigt,
und durch eine Drehung der jeweiligen Dämpferwelle 108a, 108b wird
der zugehörige Dämpfer 107a, 107b gedreht,
wodurch die Fluidströmung
durch den jeweiligen Strömungskanal 103a, 103b geregelt
werden kann. Der jeweilige Dämpfer 107a, 107b ist
drehstarr mit der zugehörigen
Dämpferwelle 108a, 108b verbunden.
In der veranschaulichten Ausführungsform
sind die Dämpferwellen 108a, 108b parallel
zueinander und in einem Abstand voneinander angeordnet, und die
Dämpfer 107a, 107b sind
folglich um parallele Drehachsen, die in einem Abstand voneinander
angeordnet sind, drehbar. Die jeweilige Dämpferwelle 108a, 108b ist über zwei Lager 109ai, 109a2 bzw. 109b1 , 109b2 relativ zu dem Ventilgehäuse 102 drehbar
befestigt.
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Die
Ventilvorrichtung umfasst eine Regelanordnung 111 zum Regeln
der Drehposition der Dämpferwellen 108a, 108b und
dadurch der Drehposition der Dämpfer 107a, 10b.
Diese Regelanordnung 111 umfasst einen Stellantrieb 112 und
ein Regelelement 113, das relativ zu dem Ventilgehäuse 102 drehbar
ist und das derart angeordnet ist, dass es durch den Stellantrieb 112 gedreht
wird. In der in den 5–7 veranschaulichten
Ausführungsform
ist das Regelelement 113 scheibenförmig und an der Abtriebswelle 114 des
Stellantriebs befestigt. Der Stellantrieb 112 ist umkehrbar,
um so eine Drehung des Regelelements 113 in der gewünschten
Richtung zu ermöglichen.
Der Stellantrieb 112 ist geeigneterweise ein Elektromotor,
vorzugsweise in der Form eines Schrittmotors.
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Die
Regelanordnung 111 umfasst ferner ein erstes Bewegungsübertragungselement 120a,
das relativ zu dem Regelelement 113 und relativ zu der ersten
Dämpferwelle 108a drehbar
ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements 113 in
eine Drehbewegung der ersten Dämpferwelle 108a überträgt, und
ein zweites Bewegungsübertragungselement 120b,
das relativ zu dem Regelelement 113 und relativ zu der
zweiten Dämpferwelle 108b drehbar
ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements 113 in
eine Drehbewegung der zweiten Dämpferwelle 108b überträgt. Das
jeweilige Bewegungsübertragungselement 120a, 120b steht
mit einer Führung 121 des
Regelelements 113 in Eingriff, so dass die Drehposition
des Drehübertragungselements 120a, 120b und
dadurch die Drehposition der zugehörigen Dämpferwelle 108a, 108b durch
die Drehposition des Regelelements 113 über diese Führung 121 gesteuert
ist. Das jeweilige Bewegungsübertragungselement 120a, 120b ist
drehbar in dem Ventilgehäuse 102 montiert
und weist eine Schwenkachse auf, die sich parallel zu den Längsachsen
der Dämpferwellen 108a, 108b erstreckt.
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In
der in den 5–7 veranschaulichten Ausführungsform
besteht die Führung 121 des
Regelelements aus zwei Führungsschienen 121a, 121b,
die hier z. B. durch Fräsen
an gegenüberliegenden
Seiten des Regelelements 113 angeordnet sind. Die Bewegungsübertragungselemente 120a, 120b sind
mit einem jeweiligen Vorsprung 123a, 123b versehen,
zum Beispiel in der Form eines Stiftes, die in einer entsprechenden
der Führungsschienen 121a, 121b des
Regelelements aufgenommen sind. Die zwei Führungsschienen könnten auch
an ein und derselben Seite des Regelelements angeordnet sein. Die
Führung 121 könnte selbstverständlich auch
aus einer einzelnen durchgehenden Führungsschiene bestehen, die
die Vorsprünge 123a, 123b beider
Bewegungsübertragungselemente
aufnimmt.
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In
den in den 5–7 veranschaulichten Ausführungsformen
erfolgt die Bewegungsübertragung
zwischen den Bewegungsübertragungselementen 120a, 120b und
den Dämpferwellen 108a, 108b mittels
Zahnmechanismen 124a, 124b. Die erste Dämpferwelle 108a steht
mit dem ersten Bewegungsübertragungselement 120a über einen
ersten Zahnmechanismus 124a derart in Eingriff, dass die Drehposition
der ersten Dämpferwelle 108a durch die
Drehposition des ersten Bewegungsübertragungselements 120a über diesen
ersten Zahnmechanismus gesteuert ist. Die zweite Dämpferwelle 108b steht
mit dem zweiten Bewegungsübertragungselement 120b über einen
zweiten Zahnmechanismus 124b derart in Eingriff, dass die
Drehposition der zweiten Dämpferwelle 108b durch
die Drehposition des zweiten Bewegungsübertragungselements 120b über diesen
zweiten Zahnmechanismus gesteuert ist.
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Der
erste Zahnmechanismus 124a umfasst ein Zahnelement 124a1 an der ersten Dämpferwelle 108a und
ein Zahnelement 124a2 an dem ersten
Bewegungsübertragungselement 1201 . Der zweite Zahnmechanismus 124b umfasst
ein Zahnelement 124b1 an der zweiten
Dämpferwelle 108b und
ein Zahnelement 124ba an dem zweiten Bewegungsübertragungselement 120b.
In dem jeweiligen Zahnmechanismus steht das Zahnelement 124a1 , 124b1 der
Dämpferwelle
mit dem jeweiligen Zahnelement 124a2 , 124b2 des zugehörigen Bewegungsübertragungselements
in Eingriff. Das Zahnelement 124a1 , 124b1 der jeweiligen Dämpferwelle ist geeigneterweise
ein Zahnrad, das drehstarr an der Dämpferwelle befestigt ist, so
dass die Dämpferwelle
durch eine Drehung des Zahnrades gedreht werden kann. Der Vorsprung 123a, 123b und
das Zahnelement 124a2 , 124b2 des jeweiligen Bewegungsübertragungselements 120a, 120b sind
an gegenüberliegenden
Seiten der Schwenkachse des Bewegungsübertragungselements angeordnet.
Die Zahnmechanismen können
selbstverständlich
einen anderen Aufbau aufweisen als in den 5–7 veranschaulicht.
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Das
Regelelement 113 ist geeigneterweise mittels eines Federelements 130 in
eine Drehposition federgespannt, in der das Regelelement 113 angeordnet
ist, um den ersten Dämpfer 107a in
einer geschlossenen Position und den zweiten Dämpfer in einer offenen Position
zu halten. Wenn das Regelelement 113 nicht mehr durch den
Stellantrieb 112 gesteuert ist, wird das Federelement 130 das
Regelelement 113 dazu zwingen, dass es die in 7a veranschaulichte
Position einnimmt, und das Regelelement in dieser Position festhalten,
wodurch das Regelelement 113 über die Bewegungsübertragungselemente 120a, 120b den
ersten Dämpfer 107a dazu zwingen
wird, dass er eine geschlossene Position und der zweite Dämpfer 107b eine
offene Position einnimmt, und sie in diesen Positionen festhalten wird.
Mittels des Federelements 30 wird die Ventilvorrichtung 101 folglich
dazu gebracht, dass sie die in 7a veranschaulichte
Endposition einnimmt, wenn der Stellantrieb 112 ausgeschaltet
oder auf eine andere Art außer
Betrieb gesetzt ist und dadurch keinerlei Kraft mehr über das
Regelelement 113 und die Bewegungsübertragungselemente 120a, 120b auf
die Dämpferwellen
ausübt.
In der in den 5–7 veranschaulichten
Ausführungsform
ist das Federelement 130 um die Abtriebswelle 114 des Stellantriebs
herum angeordnet, wobei das Federelement 130 an einem seiner
Enden drehstarr mit der Abtriebswelle 114 des Stellantriebs
verbunden ist, und an seinem anderen Ende drehstarr mit dem Ventilgehäuse 102 verbunden
ist. Das Federelement 130 ist geeigneterweise eine Drehstabfeder
in der Form einer flachen Schraubenfeder.
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Gemäß einer
alternativen nicht veranschaulichten Ausführungsform weist der Stellantrieb 112 eine
durchgehende Welle auf, die sich durch das gesamte Motorgehäuse erstreckt
und auch an der von den Dämpferwellen
weg weisenden Seite des Motorgehäuses
des Stellantriebs hervorragt. In diesem Fall kann das Federelement 130 alternativ
zu der in den 5 und 6 veranschaulichten
Position an der von den Dämpferwellen
weg weisenden Seite des Motorgehäuses
des Stellantriebs angeordnet sein, z. B. indem es um den Teil der
Abtriebswelle des Stellantriebs, der an dieser Seite des Motorgehäuses des Stellantriebs
hervorragt, angeordnet ist.
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In
der in den 5–7 veranschaulichten Ausführungsform
weist die Führung 121 des
Regelelements einen solchen Aufbau auf, das der erste Dämpfer 107a eine
geschlossene Position und der zweite Dämpfer 107b eine offene
Position einnehmen wird, wenn das Regelelement 113 sich
in einer ersten Endposition befindet. Diese erste Endposition ist
in 7a veranschaulicht. Aus dieser Endposition ist
das Regelelement durch eine Drehung im Uhrzeigersinn in 7a zu
der in 7b veranschaulichten Zwischenposition
drehbar. In dieser Zwischenposition nehmen beide Dämpfer 107a, 107b eine
offene Position ein. Durch eine Drehung des Regelelements 113 in
der gewünschten
Richtung zwischen der ersten Endposition und der Zwischenposition
wird der erste Dämpfer 107a folglich
dazu gebracht, dass er eine gewünschte
Position zwischen einer geschlos senen und einer offenen Position
einnimmt, während der
zweite Dämpfer 107b in
der offenen Position bleibt. Aus der Zwischenposition ist das Regelelement 113 durch
eine fortgesetzte Drehung im Uhrzeigersinn in 7b zu
der in 7c veranschaulichten zweiten
Endposition drehbar. In dieser zweiten Endposition nimmt der erste
Dämpfer 107a eine
offene Position und der zweite Dämpfer 107b eine
geschlossene Position ein. Durch eine Drehung des Regelelements 113 in
der gewünschten
Richtung zwischen der zweiten Endposition und der Zwischenposition wird
der zweite Dämpfer 107b folglich
dazu gebracht, dass er eine gewünschte
Position zwischen der geschlossenen und der offenen Position einnimmt, während der
erste Dämpfer 107a in
der offenen Position bleibt. In diesem Fall wird die Ventilvorrichtung 101 folglich
so entworfen, dass zumindest einer der Dämpfer 107a, 107b immer
offen gehalten wird, während
gleichzeitig der andere Dämpfer 107a, 107b mittels
des gemeinsamen Stellantriebs 112 in eine gewünschte Position
zwischen offener Position und geschlossener Position einstellbar
ist. Diese Ventilanordnung 101 wird folglich ein Mischen
von zwei einströmenden
Fluiden auf eine solche Art und Weise ermöglichen, dass die Fluidströmung durch
jeweils einen Strömungskanal 103a, 103b von
einem Maximum auf Null geregelt werden kann, während die Fluidströmung in
dem anderen Strömungskanal 103b, 103a auf
ein Maximum gesetzt ist. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht
auf diesen Aufbau der Führung 121 des
Regelelements beschränkt.
Es ist einzusehen, dass die gegenseitigen Positionen der Dämpfer in
einer anderen Art als der hier gezeigten gesteuert sein kann, indem
der Führung 121 des
Regelelements ein anderer Aufbau als in 7 veranschaulicht
verliehen wird.
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Eine
Ventilvorrichtung, die mit konzentrischen Dämpferwellen gemäß der Ausführungsform der 1–4 versehen ist, könnte mit einer Regelanordnung
des in den 5–7 veranschaulichten
Typs, d h. einer Regelanordnung, bei der die Bewegungsübertragung
zwischen den Bewegungsübertragungselementen
und den Dämpferwellen
mittels Zahnmechanismen erfolgt, versehen sein. In der entsprechenden
Weise könnte
eine Ventilvorrichtung, die mit Dämpferwellen versehen ist, welche
gemäß der Ausführungsform
der 5–7 in einem Abstand voneinander angeordnet
sind, mit einer Regelanordnung des in den 1–4 veranschaulichten Typs, d. h. einer Regelanordnung,
bei der die Bewegungsübertragung
zwischen den Bewegungsübertragungselementen
und den Dämpferwellen
mittels Führungen
in den Bewegungsübertragungselementen
erfolgt, versehen sein.
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Die
erfinderische Ventilvorrichtung 1, 101 ist vorteilhafterweise
ein so genanntes AGR-Ventil, das dafür vorgesehen ist, dass es in
einem AGR-System eines
Verbrennungsmotors enthalten ist, um das Verhältnis zwischen der Menge von
Frischluft, die an den Verbrennungsmotor von dem Ansaugluftkanal
des Verbrennungsmotors geliefert wird, und der Menge von rückgeführten Abgasen,
die an den Verbrennungsmotor aus der Rückführleitung des AGR-Systems geliefert
wird, zu regeln. Das mittels der Ventilvorrichtung 1, 101 eingestellte
Gemisch wird an den Lufteinlass des Motors geliefert. Die Ventilvorrichtung 1, 101 ist
in diesem Fall mittels einer AGR-Steuereinrichtung in Abhängigkeit
von unter anderem der Drehzahl und der Last des Verbrennungsmotors
gesteuert. In dieser Anwendung ist vorgesehen, dass der erste Strömungskanal 3a, 103a mit
der Rückführleitung
des AGR-Systems verbunden ist und der zweite Strömungskanal 3b, 103b mit
dem Luftansaugkanal des Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei
der erste Dämpfer 7a, 107a folglich
den AGR-Dämpfer des
AGR-Ventils und der zweite Dämpfer 7b, 107b den
Luftdämpfer
des AGR-Ventils bildet. Eine Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung kann
selbstverständlich
auch in anderen Anwendungen verwendet werden, wo die Fluidströmung durch zwei
Strömungskanäle geregelt
werden soll.
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Die
Erfindung ist selbstverständlich
keineswegs auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt.
Im Gegenteil sollten für den
Fachmann viele Möglichkeiten
für ihre
Abwandlungen offenkundig sein, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung
wie den beiliegenden Ansprüchen definiert
abzuweichen.