DE102006048616B4

DE102006048616B4 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102006048616B4
Application number: DE102006048616.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hahnl
Original assignee: Emcon Technologies Germany Augsburg GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2026-10-14
Also published as: US20100064673A1; WO2008046563A1; DE102006048616A1; US8327635B2

Abstract

Ventilvorrichtung, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, miteiner in einem Rohr (12) angeordneten Ventilklappe (14), die eine Grundstellung und eine Betätigungsstellung einnehmen kann,einem außerhalb des Rohres (12) angeordneten motorischen Ventilantrieb (34), der über ein Kraftübertragungselement (24) mit einer Welle (16) der Ventilklappe (14) gekoppelt ist,einem mechanischen Rückstellelement (18), das die Ventilklappe (14) in die Grundstellung beaufschlagt und gegen das der Ventilantrieb (34) bis in die Betätigungsstellung arbeitet,und einem Hebel (30), der mit einem Ende (26) des Kraftübertragungselements (24) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hebel (30) in der Betätigungsstellung der Ventilklappe (14) bezüglich der Kraftübertragungsrichtung (K) vom oder zum Kraftübertragungselement (24) in oder nahe der Totpunktstellung befindet und daß eine Steuerung für den motorischen Ventilantrieb (34) vorgesehen ist, die den Ventilantrieb (34) abschaltet, wenn die Ventilklappe (14) in der Grundstellung ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2004 040 818 A1 ist eine Ventilvorrichtung bekannt, die dazu dient, den Gegendruck im Abgasstrang aufrecht zu erhalten, wenn bei einem großvolumigen Kraftfahrzeugmotor einzelne Zylinder in bestimmten Fahrsituationen abgeschaltet werden. Die Ventilvorrichtung hat eine in einem Rohr angeordnete Ventilklappe, die eine offene Grundstellung und eine geschlossene Betätigungsstellung einnehmen kann, sowie einen außerhalb des Rohres angeordneten motorischen Ventilantrieb, der über einen Bowdenzug eine Zugkraft auf einen mit der Welle der Ventilklappe verbundenen Hebel ausübt, wodurch die Ventilklappe gegen ein mechanisches Rückstellelement, das sie in die Grundstellung beaufschlagt, in die Betätigungsstellung gebracht wird. Da die Ventilklappe während des Fahrbetriebs über längere Zeit ihre Betätigungsstellung einnimmt, muß der Ventilantrieb über lange Zeiträume gegen die Rückstellkraft des Rückstellelements arbeiten, was zu einem hohen Energieverbrauch führt.
Die EP 1 462 643 A1 beschreibt einen Ventil-Öffnungsmechanismus, bei dem mit Hilfe einer Hebelanordnung und eines exzentrisch federnd gelagerten Betätigungsteils eine besonders hohe Kraft in Öffnungsrichtung erzeugt werden kann, um ein festklebendes Ventil von seinem Sitz zu lösen.
Aus der DE 10 2004 046 077 A1 ist eine Abgasklappeneinrichtung bekannt, bei der mittels geeigneter Lagerung Koaxialitätsabweichungen zwischen den einander gegenüberliegenden Lagerstellen der Klappe ausgeglichen und so ein Verklemmen der Klappenwelle vermieden wird.
Die CN 2 753 935 Y zeigt einen Ventilantrieb für ein Stößelventil, der über eine Hebelanordnung verfügt, wobei zur Vermeidung unerwünschter Ventilbetätigung aufgrund des vorherrschenden hohen Drucks bzw. großer Druckunterschiede die Hebelpositionen sowohl in der offenen als auch in der geschlossenen Stellung des Ventils so gewählt sind, dass die zur Ventilbetätigung nötige Kraft möglichst groß ist.
Die DE 44 42 109 A1 offenbart einen manuellen Betätigungsmechanismus für eine Drosselklappe eines Motorrads mit einer Leerwegeeinrichtung, durch die ein Drosselgriff noch weiter gedreht werden kann, wenn die Drosselklappe bereits ihre Endposition erreicht hat.
Aus der EP 1 515 019 A1 ist eine Motorrad-Abgasanlage mit einem Abgasregelventil bekannt, das eine motorisch betätigte Ventilklappe aufweist.
Die DE 40 03 293 A1 schließlich beschreibt eine Vorrichtung zur Reduzierung des einer Drosselklappe eines Kraftfahrzeugmotors vom Fahrer übermittelten Lastwunsches, insbesondere für eine Antriebs-Schlupfregelung.
Schließlich zeigt die nachveröffentlichte DE 10 2005 033 601 A1 eine Ventilvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der sich der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe bezüglich der Kraftübertragungsrichtung vom oder zum Kraftübertragungselement in der Totpunktstellung befindet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, deren Ventilantrieb sich durch einen besonders geringen Energieverbrauch auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bei der sich der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe bezüglich der Kraftübertragungsrichtung vom oder zum Kraftübertragungselement in oder nahe der Totpunktstellung befindet. Im Sinne der Erfindung ist unter der Totpunktstellung die Stellung zu verstehen, in der sich der Hebel im labilen Gleichgewicht befindet, also eine Stellung, in der die Wirkungslinie der am Hebel angreifenden Kraft durch die Schwenkachse des Hebels verläuft. In dieser Position ist das durch das Kraftübertragungselement auf den Hebel ausgeübte Drehmoment (theoretisch) gleich null, da der zugehörige Hebelarm gleich null ist (die Kraftübertragungsrichtung verläuft ja durch die Schwenkachse). Folglich muß der Ventilantrieb (nahezu) keine Kraft aufwenden, um den Hebel und damit auch die Ventilklappe in seiner bzw. ihrer Stellung zu halten. Entsprechend ist in einer Position des Hebels nahe der Totpunktstellung das vom Kraftübertragungselement auf den Hebel ausgeübte Drehmoment gering, da auch der Hebelarm klein ist. Insbesondere kann sich der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe in leichter Übertotpunktstellung befinden. Es ist ferner eine Steuerung für den motorischen Ventilantrieb vorgesehen, die den Ventilantrieb abschaltet, wenn die Ventilklappe in der Grundstellung ist. Die Steuerung kann auch so ausgelegt sein, daß der Ventilantrieb abgeschaltet wird, sobald die Ventilklappe die Grundstellung einnehmen soll, wobei dann die Ventilklappe durch das mechanische Rückstellelement in die Grundstellung gebracht wird.
Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung der Hebel unmittelbar an einer Antriebswelle des Ventilantriebs angeordnet.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform heißt „nahe der Totpunktstellung“, daß der Hebel in der Betätigungsstellung im Bereich von ±15° um die Totpunktstellung steht. Insbesondere weist der Hebel in der Betätigungsstellung einen Winkel zwischen 0° und 15° zur Totpunktstellung auf. Kommt ein Ventilantrieb zum Einsatz, der die Ventilklappe nur in einer Richtung bewegen kann (nämlich entgegen der vom Rückstellelement ausgeübten Kraft), so sollte sich der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe kurz vor der Totpunktstellung befinden, diese also nie erreichen.
Die obengenannte Aufgabe wird alternativ auch gelöst durch eine Ventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der der Hebel an die Welle der Ventilklappe angekoppelt ist, beim Schwenken unterschiedliche Abstände zwischen der Kraftübertragungsrichtung vom oder zum Kraftübertragungselement und der Schwenkachse des Hebels einnimmt und sich in der Betätigungsstellung der Ventilklappe in einer Stellung befindet, in der der Abstand zwischen der Kraftübertragungsrichtung vom oder zum Kraftübertragungselement und der Schwenkachse des Hebels zumindest annähernd maximal ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Hebel mit der Kraftübertragungsrichtung einen rechten Winkel einschließt. Insbesondere befindet sich der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe bezüglich der Kraftübertragungsrichtung vom oder zum Kraftübertragungselement in einer zur Totpunktstellung in etwa senkrechten Stellung. Der Abstand zwischen der Kraftübertragungsrichtung und der Schwenkachse des Hebels entspricht ja gerade dem wirksamen Hebelarm der durch den Ventilantrieb ausgeübten und vom Kraftübertragungselement übertragenen Kraft. Daher muß der motorische Ventilantrieb nur eine vergleichsweise geringe Kraft aufbringen, um das vorgegebene, durch das Rückstellelement auf die Ventilklappe ausgeübte Drehmoment zu überwinden. Auch hier ist der Toleranzbereich bevorzugt ± 15° zur optimalen Stellung.
Beiden erfindungsgemäßen Ausgestaltungen des Ventilantriebs ist also gemein, daß die der Betätigungsstellung der Ventilklappe entsprechende Stellung des Hebels, der, bezogen auf das Kraftübertragungselement, entweder auf der Seite des Ventilantriebs oder auf der Seite der Ventilklappe angeordnet sein kann, derart gewählt wird, daß die vom Ventilantrieb gegen das Rückstellelement aufzubringende Kraft möglichst gering ist.
Gemäß einer Variante der Erfindung gemäß der alternativen, zweiten Lösung ist eine Steuerung für den motorischen Ventilantrieb vorgesehen, die den Ventilantrieb abschaltet, wenn die Ventilklappe in der Grundstellung ist. Die Steuerung kann auch so ausgelegt sein, daß der Ventilantrieb abgeschaltet wird, sobald die Ventilklappe die Grundstellung einnehmen soll, wobei dann die Ventilklappe durch das mechanische Rückstellelement in die Grundstellung gebracht wird.
Um eine unerwünschte Geräuschentwicklung zu vermeiden, kann der Ventilantrieb, wenn sich die Ventilklappe in die Grundstellung bewegt, eingeschaltet sein und ein dem Rückstellelement entgegenwirkendes Dämpfungsmoment erzeugen.
Das Rückstellelement ist vorzugsweise so angeordnet, daß es bei ausgefallenem Ventilantrieb die Ventilklappe in die Grundstellung bewegt. Das Rückstellelement erfüllt also eine sogenannte „Fail-Safe“-Funktion.
Der Ventilantrieb sollte zumindest außerhalb der Grundstellung permanent in Betrieb sein und eine Kraft auf den Hebel ausüben, um sicherzustellen, daß die Ventilklappe zuverlässig in der Betätigungsstellung gehalten wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Anschlag vorgesehen, an dem der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe anliegt. Im Fall eines an der Antriebswelle des Ventilantriebs angeordneten Hebels ist es dann denkbar, daß der Hebel in der Betätigungsstellung der Ventilklappe eine Übertotpunktstellung einnimmt, in der er allein durch die vom Rückstellelement ausgeübte und vom Kraftübertragungselement übertragene Kraft gehalten wird. Der Ventilantrieb ist dann vollständig entlastet. Allerdings kann bei dieser Ausführungsform das Rückstellelement die oben angesprochene „Fail-Safe“-Funktion nicht erfüllen.
Um auf der Klappenseite ein konstantes, durch das Kraftübertragungselement aufgebrachtes Drehmoment zu erreichen, kann die Welle der Ventilklappe mit dem Mittelpunkt einer Rolle verbunden sein, an deren Umfang ein Ende des Kraftübertragungselements festgelegt ist. Zudem ergibt sich dadurch ein großer Klappenverstellwinkel bei gleichzeitig geringem Baumaß.
Das Rückstellelement ist vorzugsweise eine Feder, etwa eine Torsionsfeder oder eine Schraubenfeder, die sich durch ihre Kostengünstigkeit und Zuverlässigkeit auszeichnet.
Da die Komponenten einer Abgasanlage sehr hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Kraftübertragungselement über eine Längenausgleichseinrichtung, insbesondere in Form einer Feder, mit dem Hebel gekoppelt ist. Die Längenausgleichseinrichtung kompensiert thermisch bedingte Längenänderungen des Kraftübertragungselements.
Vorteilhaft ist das Kraftübertragungselement ein Kabel eines Bowdenzugs, der es aufgrund seiner Flexibilität ermöglicht, den Ventilantrieb mit relativ großem Abstand zur Ventilklappe in einem Bereich anzuordnen, in dem geringere Temperaturen herrschen. Zudem zeichnet sich ein Bowdenzug durch eine einfache Montage aus.
Um Reibung zwischen dem Kabel und der Austrittskante der Hülle des Bowdenzugs zu vermeiden, kann die Hülle des Bowdenzugs an dem dem Hebel zugewandten Ende schwenkbar gelagert sein.
Weiterhin kann die Ventilklappe in der Grundstellung gegen einen Anschlag drücken, wodurch verhindert wird, daß sie sich beim Abschalten des Ventilantriebs über ihre Grundstellung hinaus bewegt. Zusätzlich kann ein weiterer Anschlag vorgesehen sein, gegen den die Ventilklappe in der Betätigungsstellung drückt.
Bevorzugt ist ein nur in eine Drehrichtung wirkender Ventilantrieb eingesetzt, der gegen das Rückstellelement arbeitet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in der Grundstellung der Ventilklappe;
- 2 eine Ansicht des Ventilantriebs und des Hebels der Ventilvorrichtung aus 1, ebenfalls in der Grundstellung der Ventilklappe;
- 3 eine Ansicht des Ventilantriebs aus 2 beim Übergang von der Grundstellung in die Betätigungsstellung der Ventilklappe;
- 4 eine Ansicht des Ventilantriebs aus 2, jedoch mit dem Hebel in einer Totpunktstellung, die der Betätigungsstellung der Ventilklappe entspricht;
- 5 eine perspektivische Ansicht der Ventilvorrichtung aus 1 mit der Ventilklappe in der Grundstellung;
- 6 eine perspektivische Ansicht ähnlich 5, jedoch mit der Ventilklappe in der Betätigungsstellung;
- 7 eine Ansicht eines Hebel, der gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit der Welle der Ventilklappe gekoppelt ist, in einer Grundstellung der Ventilklappe; und
- 8 eine Ansicht des Hebels aus 7, jedoch in einer Betätigungsstellung der Ventilklappe.

Die 1 und 5 zeigen eine Ventilvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die üblicherweise in einer mehrflutigen Kfz-Abgasanlage oder innerhalb eines Schalldämpfers angeordnet ist, um dort das Abgas zwischen verschiedenen Strömungswegen zu steuern. Die Ventilvorrichtung 10 umfaßt eine in einem Rohr 12, hier einem Abgasrohr, angeordnete Ventilklappe 14, die über eine Welle 16 senkrecht zur Längsrichtung des Rohres 12 gelagert ist. Ein erstes Ende der Welle 16 ist mit einem mechanischen Rückstellelement 18, hier einer Torsionsfeder, gekoppelt, das die Welle 16 und somit die Ventilklappe 14 in die in 1 gezeigte offene Grundstellung beaufschlagt. Das andere Ende der Welle 16 ist mit dem Mittelpunkt einer Rolle 20 verbunden, an deren Umfang ein erstes Ende 22 eines Kraftübertragungselements 24, hier gebildet durch ein Kabel eines Bowdenzugs, befestigt ist. Das zweite Ende 26 des Kraftübertragungselements 24 ist über eine (rein optionale) Längenausgleichseinrichtung 28 in Form einer Schraubenfeder mit einem Hebel 30 verbunden, der an einer Antriebswelle 32 eines elektromotorischen Ventilantriebs 34 befestigt ist. Dabei entspricht die Drehachse der Antriebswelle 32 der Schwenkachse S des Hebels 30. Mit 36 ist ein Anschluß an eine Steuerung für den motorischen Ventilantrieb 34 bezeichnet, die den Ventilantrieb 34 zumindest dann abschaltet, wenn die Ventilklappe 14 in der Grundstellung ist.
Weiterhin ist eine drehbar gelagerte Achse 38 vorgesehen, an der die Hülle 40 des Bowdenzugs an dem dem Hebel 30 zugewandten Ende 26 des Kraftübertragungselements 24 schwenkbar gelagert ist, so daß der sich aufgrund unterschiedlicher Hebelstellungen verändernde Winkel des Kabels immer dem Winkel der Hülle 40 entspricht.
Wie 2 zu entnehmen ist, befindet sich der Hebel 30 in der Grundstellung der Ventilklappe 14 in einer in etwa senkrechten Position, in der die Kraftübertragungsrichtung K (oder Wirkungslinie der Kraft) vom bzw. zum Kraftübertragungselement 24 einen vergleichsweise großen Abstand a von der Schwenkachse S des Hebels 30 aufweist. Hierzu ist zu bemerken, daß die Stellung des Hebels 30 in der Grundstellung der Ventilklappe 14 sich unter Berücksichtigung entsprechender Systemparameter (Länge des Hebels 30, Drehwinkel zwischen Grundstellung und Betätigungsstellung, Leistung des motorischen Ventilantriebs) zwangsläufig aus der gewünschten Stellung des Hebels 30 in der Betätigungsstellung ergibt.
Im Betrieb des Fahrzeugs treten immer wieder Phasen ein, in denen die Ventilklappe 14 eine geschlossene Stellung einnehmen soll. Hierzu wird der Ventilantrieb 34 betätigt, dessen Antriebswelle 32 sich im Uhrzeigersinn dreht und dadurch über den Hebel 30 eine Zugkraft auf das Kraftübertragungselement 24, hier das Kabel des Bowdenzugs, ausübt. Die Längenausgleichseinrichtung 28 wird dabei nicht gedehnt, da sie härter als das Rückstellelement 18 ausgebildet ist.
Die vom Ventilantrieb 34 erzeugte Zugkraft bewirkt am anderen Ende 22 des Kraftübertragungselements 24 eine Drehung der Rolle 20, ein Abwickeln des Kabels und somit auch ein Schwenken der Ventilklappe 14 entgegen der Kraft des Rückstellelements 18, wodurch die Ventilklappe 14 in die in den 3, 4 und 6 gezeigte geschlossene Betätigungsstellung gelangt. Um die Ventilklappe 14 in der Betätigungsstellung zu halten, muß der Ventilantrieb 34 ständig gegen das mechanische Rückstellelement 18 arbeiten. Somit ist der Ventilantrieb 34 zumindest außerhalb der Grundstellung der Ventilklappe 14 permanent in Betrieb und übt eine Kraft auf den Hebel 30 aus.
Wie insbesondere aus den 3 und 4 hervorgeht, nimmt der Hebel 30 in der Betätigungsstellung der Ventilklappe 14 eine (hier waagrechte) Position ein, in der die Kraftübertragungsrichtung K (bzw. die Wirkungslinie der Zugkraft) sich durch die Schwenkachse S, also die Drehachse der Antriebswelle 32, erstreckt. Somit befindet sich der Hebel 30 in seiner Totpunktstellung, in der das durch das Rückstellelement 18 ausgeübte und durch das Kraftübertragungselement 24 auf den Hebel 30 übertragene rückstellende Drehmoment (theoretisch) gleich null ist. Daher muß der Ventilantrieb 34, der gegen das Rückstellelement 18 arbeitet, nach Erreichen der gezeigten Totpunktstellung keine oder so gut wie keine Energie mehr aufbringen, um den Hebel 30 in dieser Position zu halten.
Um die Ventilklappe 14 aus der Betätigungsstellung in die Grundstellung zurückzuführen, genügt es, den Ventilantrieb 34 abzuschalten, woraufhin das Rückstellelement 18 die Ventilklappe 14 zurückstellt. Dabei kann der Ventilantrieb 14 mit kleiner Last gegensteuern, um eine Dämpfung der Rückstellbewegung zu erreichen. Auch bei einem Ausfall des Ventilantriebs 34 wird die Ventilklappe 14 in die Grundstellung bewegt; das Rückstellelement 18 hat hier also auch eine „Fail-Safe“-Funktion.
Abweichend von der in den 3 und 4 gezeigten Totpunktstellung kann sich der Hebel 30 in der Betätigungsstellung der Ventilklappe 14 auch um bis zu ± 15° außerhalb der Totpunktstellung befinden, wodurch das vom Ventilantrieb 34 gegen das Rückstellelement 18 aufzubringende Drehmoment aufgrund des kleinen Hebelarms a immer noch sehr gering ist. Insbesondere kann der Hebel 30 in der Betätigungsstellung der Ventilklappe 14 eine Übertotpunktstellung einnehmen, in der er sich an einem Anschlag 42 abstützt (siehe 4, gestrichelt dargestellt). Zusätzlich oder alternativ kann auch im Bereich der Ventilklappe 14 ein entsprechender Anschlag vorgesehen sein. In der Übertotpunktstellung wird der Hebel 30 allein durch das Rückstellelement 18 gehalten, das ja eine in der Figur nach links wirkende Zugkraft auf das Kraftübertragungselement 24 ausübt. Der Antrieb 34 könnte in dieser Stellung auch ausgeschaltet werden. Diese Abschaltung kann dann erfolgen, wenn die Ventilklappe 14 oder der Hebel 30 in der Betätigungsstellung gegen den Anschlag gedrückt wird, wodurch der Antrieb 34 übermäßig viel Strom zieht, was ein Hinweis auf die Betätigungsstellung ist. Um die Ventilklappe 14 aus der Betätigungsstellung zurück in die Grundstellung zu bringen, muß der Ventilantrieb 34 ein Gegenmoment aufbringen, zumindest, bis der Hebel 30 die Totpunktstellung wieder überwunden hat. Eine solche Ausgestaltung ist für Anwendungen vorteilhaft, in denen bei Ausfall des Antriebs die Ventilklappe 14 in ihrer momentanen Stellung verharren soll.
Im Falle eines Ventilantriebs 34, der lediglich in einer Richtung betrieben werden kann (nämlich gegen das Rückstellelement 18), ist es vorteilhaft, wenn der Hebel 30 in der Betätigungsstellung der Ventilklappe 14 kurz vor der Totpunktstellung verharrt, hier also oberhalb der Waagrechten.
Im Bereich der Ventilklappe 14 (bzw. der Welle 16) ist ein weiterer Anschlag (nicht gezeigt) angeordnet, gegen den die Ventilklappe 14 in der Grundstellung drückt. Dieser Anschlag ermöglicht es, das Rückstellelement 18 bereits in der Grundstellung der Ventilklappe 14 vorzuspannen, wodurch Schwingungen der Ventilklappe 14 um die Grundstellung verhindert werden. Auch für die Betätigungsstellung kann ein Anschlag vorhanden sein, an dem die Ventilklappe 14 anliegt.
Die 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung 10, wobei im folgenden gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und lediglich auf die Unterscheide zur bisher beschriebenen Ausführungsform eingegangen wird. Anstatt mit der Antriebswelle 32 des Ventilantriebs 34 ist bei der Ausführungsform der 7 und 8 der Hebel 30' mit der Welle 16 der Ventilklappe 14 verbunden. In der Grundstellung der Ventilklappe 14 (siehe 7) befindet sich der Hebel 30' in einer Position knapp oberhalb der Waagrechten. In der Betätigungsstellung (siehe 8) ist die Position des Hebels 30' derart gewählt, daß der Abstand a der Kraftübertragungsrichtung K von der Schwenkachse S' des Hebels, die hier der Drehachse der Welle 16 entspricht, möglichst groß ist. Diese Stellung ist hier in etwa senkrecht zur Totpunktstellung des Hebels 30'. Natürlich ist auch hier ein Toleranzbereich von ±15° zur optimalen Ausrichtung des Hebels 30' möglich. Somit hat die vom Ventilantrieb 34 über das Kraftübertragungselement 24 auf den Hebel 30' ausgeübte Zugkraft einen besonders großen Hebelarm a, weshalb eine vergleichsweise geringe Zugkraft genügt, um das durch das Rückstellelement 18 erzeugte rückstellende Drehmoment zu kompensieren und den Hebel 30' und damit auch die Ventilklappe 14 in der Betätigungsstellung zu halten. Bei dieser Ausgestaltung ist zu beachten, daß der Hebel 30' in der Grundstellung der Ventilklappe 14 nicht die (waagrechte) Totpunktstellung einnehmen darf, da in diesem Fall die vom Ventilantrieb 34 aufzubringende Zugkraft zum Bewegen des Hebels 30' unendlich groß wäre.
Natürlich kann bei beiden Ausführungsformen die Grundstellung der Ventilklappe 14 eine geschlossene Stellung und die Betätigungsstellung eine offene Stellung sein.
Bezugszeichenliste

10: Ventilvorrichtung
12: Rohr
14: Ventilklappe
16: Welle der Ventilklappe
18: Rückstellelement
20: Rolle
22: Ende
24: Kraftübertragungselement
26: Ende
28: Längenausgleichseinrichtung
30, 30': Hebel
32: Antriebswelle
34: Ventilantrieb
36: Anschluß
38: Achse
40: Hülle
42: Anschlag
K: Kraftübertragungsrichtung
S, S': Schwenkachse
a: Abstand

Claims

Ventilvorrichtung, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer in einem Rohr (12) angeordneten Ventilklappe (14), die eine Grundstellung und eine Betätigungsstellung einnehmen kann, einem außerhalb des Rohres (12) angeordneten motorischen Ventilantrieb (34), der über ein Kraftübertragungselement (24) mit einer Welle (16) der Ventilklappe (14) gekoppelt ist, einem mechanischen Rückstellelement (18), das die Ventilklappe (14) in die Grundstellung beaufschlagt und gegen das der Ventilantrieb (34) bis in die Betätigungsstellung arbeitet, und einem Hebel (30), der mit einem Ende (26) des Kraftübertragungselements (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hebel (30) in der Betätigungsstellung der Ventilklappe (14) bezüglich der Kraftübertragungsrichtung (K) vom oder zum Kraftübertragungselement (24) in oder nahe der Totpunktstellung befindet und daß eine Steuerung für den motorischen Ventilantrieb (34) vorgesehen ist, die den Ventilantrieb (34) abschaltet, wenn die Ventilklappe (14) in der Grundstellung ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (30) an einer Antriebswelle (32) des Ventilantriebs (34) angeordnet ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (30) in der Betätigungsstellung im Bereich von ± 15° um die Totpunktstellung steht.
Ventilvorrichtung, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer in einem Rohr (12) angeordneten Ventilklappe (14), die eine Grundstellung und eine Betätigungsstellung einnehmen kann, einem außerhalb des Rohres (12) angeordneten motorischen Ventilantrieb (34), der über ein Kraftübertragungselement (24) mit einer Welle (16) der Ventilklappe (14) gekoppelt ist, einem mechanischen Rückstellelement (18), das die Ventilklappe (14) in die Grundstellung beaufschlagt und gegen das der Ventilantrieb (34) bis in die Betätigungsstellung arbeitet, und einem Hebel (30'), der einerseits mit dem Kraftübertragungselement (24) verbunden und andererseits an die Welle (16) der Ventilklappe (14) angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (30') beim Schwenken unterschiedliche Abstände (a) zwischen der Kraftübertragungsrichtung (K) vom oder zum Kraftübertragungselement (24) und der Schwenkachse (S') des Hebels (30') einnimmt und sich der Hebel (30') in der Betätigungsstellung der Ventilklappe (14) in einer Stellung befindet, in der der Abstand (a) zwischen der Kraftübertragungsrichtung (K) vom oder zum Kraftübertragungselement (24) und der Schwenkachse (S') des Hebels (30') zumindest annähernd maximal ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung für den motorischen Ventilantrieb (34) vorgesehen ist, die den Ventilantrieb (34) abschaltet, wenn die Ventilklappe (14) in der Grundstellung ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilantrieb (34), wenn sich die Ventilklappe (14) in die Grundstellung bewegt, eingeschaltet ist und ein dem Rückstellelement (18) entgegenwirkendes Dämpfungsmoment erzeugt.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (18) so angeordnet ist, daß es bei ausgefallenem Ventilantrieb (34) die Ventilklappe (14) in die Grundstellung bewegt.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilantrieb (34) zumindest außerhalb der Grundstellung permanent in Betrieb ist und eine Kraft auf den Hebel (30; 30') ausübt.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (42) vorgesehen ist, an dem der Hebel (30; 30') in der Betätigungsstellung der Ventilklappe (14) anliegt.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (16) der Ventilklappe (14) mit dem Mittelpunkt einer Rolle (20) verbunden ist, an deren Umfang ein Ende (22) des Kraftübertragungselements (24) festgelegt ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (18) eine Feder ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (18) eine Torsionsfeder ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (18) eine Schraubenfeder ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (24) über eine Längenausgleichseinrichtung (28), insbesondere in Form einer Feder, mit dem Hebel (30; 30') gekoppelt ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (24) ein Kabel eines Bowdenzugs ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (40) des Bowdenzugs an dem dem Hebel (30; 30') zugewandten Ende (26) schwenkbar gelagert ist.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (14) in der Grundstellung gegen einen Anschlag drückt.
Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Ventilantrieb (34) nur in eine Drehrichtung wirkt.