DE102008050466B4 - Ventileinrichtung zur Steuerung eines Abgasstromes - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung zur Steuerung eines Abgasstromes, mit einem in einem Abgaskanal angeordneten Absperrorgan, das mittels eines Stellantriebes und einer Übertragungseinrichtung in Öffnungsrichtung sowie gegensinnig dazu in Schließrichtung zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegbar ist, wobei das Absperrorgan bei Ausfall des Stellantriebes mittels einer in Öffnungsrichtung beaufschlagbaren Rückstellfeder in Schließrichtung zurückbewegbar ist. Eine Ventileinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus
DE 10 2004 043 662 B3 sowieDE 10 2006 054 041 B3 bekannt. - Eine Ventileinrichtung dieser Art wird im Zusammenhang mit einer Abgasrückführeinrichtung verwendet, mittels der ein Teil des Abgases eines Verbrennungsmotors aus der Abgasleitung entnommen, der Frischgasleitung wieder beigemischt und zum Verbrennungsmotor zurückgeführt wird. Aufgrund von Verunreinigungen des Abgases verschmutzen im Betrieb unter anderem die Abgasrückführleitung sowie das Absperrorgan und der diesem zugeordnete Ventilsitz der Ventileinrichtung. Diese Verunreinigungen bilden einen annähernd flüssigen Film am Ventilsitz und am Absperrorgan. Beim Abstellen des Verbrennungsmotors 2 erfolgt eine Ablagerung von erkaltenden oder erkalteten Verunreinigungen des Abgases am Ventilsitz und am Absperrorgan. Aufgrund dieser Schichten bildenden Verunreinigungen kann bei abgestelltem Verbrennungsmotor das Absperrorgan am Ventilsitz der Ventileinrichtung festkleben, da beim Abstellen des Verbrennungsmotors üblicherweise das Absperrorgan in seine Schließstellung bewegt wird. Ein Verkleben kann dazu führen, dass bei erneutem Betrieb des Verbrennungsmotors das Absperrorgan nicht mehr in Offenstellung bewegt werden kann. Der Betrieb der Ventileinrichtung und Abgasrückführeinrichtung ist dadurch gestört oder völlig blockiert.
- Aus
WO 2006/096750 A1 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein Festkleben des Absperrorgans beim Abschalten des Verbrennungsmotors oder insbesondere bei Ausfall des Stellantriebes des Absperrorgans verhindert ist.
- Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Absperrorgan bei der Bewegung in Schließrichtung lediglich in eine zwischen Schließstellung und Offenstellung befindliche Ruhestellung mit einem Zustand nur geringer Offenstellung entweder mittels des Stellantriebes bei Abschaltung dieses oder mittels der Rückstellfeder bei Ausfall des Stellantriebes zurückbewegbar ist. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass das Absperrorgan bei Ausfall des Stellantriebes oder bei Abschaltung dieses nicht in die völlige Schließstellung zurückbewegt wird, sondern in einer Stellung nur geringer Offenstellung verbleibt und auf diese Weise ein Festkleben des Absperrorgans am Ventilsitz unterbunden ist. Ein Festkleben des Absperrorgans wird somit in einfacher Weise ohne zusätzliche Bauelemente unterbunden. Die Ventileinrichtung ist einfach, betriebssicher und kostengü nstig.
- Die Übertragungseinrichtung ist in vorteilhafter Weise durch die Rückstellfeder belastbar, die mit einem Endbereich an der Übertragungseinrichtung und mit dem anderen Endbereich gehäuseseitig der Ventileinrichtung abgestützt ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn dem einen Endbereich der Rückstellfeder ein Anschlag gehäuseseitig der Ventileinrichtung zugeordnet ist, gegen den dieser Endbereich in Schließstellung und Ruhestellung angedrückt ist und von dem dieser Endbereich bei Betätigung des Absperrorganes in Öffnungsrichtung mittels der Übertragungseinrichtung abhebbar ist. In vorteilhafter Weise kann dieser Anschlag eine Ausgangsstellung für die Rückstellfeder bei deren Betätigung des Absperrorgans in Schließrichtung bei Ausfall des Stellantriebes vorgeben. Die Rückstellfeder kann zur Rückstellung des Stellantriebes und als Fail-Safe-Feder ausgebildet sein. Wenn der Stellantrieb eine eigene federnde Rückstellung aufweist, ist die Rückstellfeder nur für die Funktion als Fail-Safe-Feder ausgelegt.
- Von Vorteil kann es sein, wenn die Rückstellfeder als schraubenförmig in Zylinderform gewundene Schenkelfeder mit zwei die beiden Endbereiche bildenden, etwa schenkelartigen Federabschnitten ausgebildet ist. Dabei kann der den einen Endbereich bildende Federabschnitt radial nach außen hin etwa ⊏-förmig abgebogen sein. Der den anderen Endbereich bildende Federabschnitt kann radial nach außen hin als geradliniger Schenkel abgebogen sein.
- Ferner kann es von Vorteil sein, wenn die Rückstellfeder mit ihren übereinander liegenden Windungen etwa Zylinderform aufweist und der eine Endbereich in axialem Abstand vom anderen Endbereich verläuft.
- Vorteilhafterweise weist die Übertragungseinrichtung eine vom Stellantrieb drehbetätigbare Antriebswelle, eine mit dem Absperrorgan verbundene Stellwelle und zwischen beiden eine formschlüssige Kupplungseinrichtung auf.
- Von Vorteil kann es sein, wenn mit der Stellwelle ein Kupplungsteil drehfest verbunden ist, der an einem radial abstrebenden Arm einen Mitnehmer aufweist, gegen den der den einen Endbereich bildende Federabschnitt der Rückstellfeder in Schließrichtung angedrückt ist, unter Umständen unter Federkraft.
- Vorteilhafterweise liegt der Federabschnitt mit einem radial und geradlinig verlaufenden Abschnitt am Mitnehmer an einer in Öffnungsrichtung gerichteten Vorderfläche dieses an. Von Vorteil kann es sein, wenn der den einen Endbereich bildende Federabschnitt der Rückstellfeder mit einem sich radial erstreckenden, etwa winkelförmigen Abschnitt gegen des gehäuseseitigen Anschlag der Ventileinrichtung in Ruhestellung angedrückt ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der Mitnehmer in Abstand oberhalb des Anschlages angeordnet ist und bei mittels der Rückstellfeder bei Ausfall des Stellantriebes in Ruhestellung bewegtem Absperrorgan mit seiner Vorderfläche im wesentlichen in einer Flucht mit dem Anschlag verläuft.
- Vorteilhafterweise weist der Kupplungsteil zwei radial und diametral gerichtete Arme auf, an denen die Rückstellfeder mit ihrem oberen Ende von unten her axial anliegen kann. In vorteilhafter Weise weist der Kupplungsteil auf dem Bereich zwischen den Armen einen Basisteil mit kreisbogenförmig verlaufender äußerer Umfangsfläche auf, mittels der die Rückstellfeder zentrierbar ist.
- Vorteilhafterweise weist der Kupplungsteil in Umfangsrichtung betrachtet zwischen beiden Armen einen radialen Vorsprung auf, der eine etwa kreisbogenförmig verlaufende äußere Umfangsfläche zur zusätzlichen Zentrierung der Rückstellfeder aufweist.
- Das Absperrorgan kann als beliebiges Ventilglied ausgebildet sein, mit Vorzug z. B. als Klappe, wobei die Stellwelle dann als Klappenwelle ausgebildet ist. Die Antriebswelle und die Stellwelle, insbesondere Klappenwelle, sind in vorteilhafter Weise zumindest im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet.
- Als Stellantrieb kann ein elektrischer Motor oder ein Drehantrieb od. dgl. vorgesehen sein.
- Vorteilhafterweise ist der Abgaskanal in einem Rohrteil enthalten, in dem das Absperrorgan mit seiner Stellwelle vorzugsweise auf beiden Axialseiten mittels Lagern schwenkbar gelagert ist.
- Vorteilhafterweise ist ein mit dem Rohrteil einstückiger Gehäuseteil vorgesehen, in den die Stellwelle mit daran festem Kupplungsteil hineinragt und in dem die Rückstellfeder in zur Stellwelle im wesentlichen koaxialer Ausrichtung aufgenommen ist.
- Eine Ventileinrichtung mit dem einen oder anderen vorgenannten Merkmal ist besonders vorteilhaft, einfach, betriebssicher und kostengünstig.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventileinrichtung zur Steuerung eines Abgasstromes, in vereinfachter Darstellung, -
2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Teils einer Ventileinrichtung in1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei sich das Absperrorgan in Schließstellung und dessen Rückstellfeder in Ruhestellung befinden, -
3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Teils der Ventileinrichtung entsprechend derjenigen in2 , bei der sich jedoch das Absperrorgan und dessen Rückstellfeder in einer in Öffnungsrichtung verstellten Stellung befinden, -
4 eine schematische Draufsicht eines Teiles einer Ventileinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei sich das Absperrorgan und dessen Rückstellfeder in einer Stellung analog2 befinden, -
5 eine schematische Draufsicht eines Teils der Ventileinrichtung in4 , bei der sich das Absperrorgan und dessen Rückstellfeder in einer Stellung analog3 befinden. - In
1 ist schematisch eine Ventileinrichtung10 zur Steuerung eines Abgasstromes durch einen in einem angedeuteten Rohrteil11 enthaltenen Abgaskanal12 gezeigt. Der Abgaskanal12 ist in eine nicht weiter gezeigte Abgasrückführleitung einer Abgasrückführeinrichtung geschaltet. Die Abgasrückführleitung zweigt von einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors ab, leitet das abgezweigte Abgas durch den Abgaskanal12 und mündet danach in die nicht gezeigte Frischgasleitung ein. Im Abgaskanal12 ist ein Absperrorgan13 angeordnet. Dieses kann aus einem Ventilelement verschiedenster Art, z.B. wie gezeigt, aus einer Klappe14 bestehen, die im Abgaskanal12 schwenkverstellbar ist. Die Schwenkverstellung geschieht mittels eines Stellantriebes15 und einer allgemein mit 16 bezeichneten Übertragungseinrichtung. Die Klappe14 ist zwischen einer in1 gezeigten Offenstellung und einer demgegenüber in Schließrichtung geschwenkten Schließstellung bewegbar. Die Ventileinrichtung10 weist eine schematisch angedeutete Rückstellfeder17 auf, die einerseits an einem Teil der Übertragungseinrichtung16 und andererseits gehäuseseitig, z.B. am Rohrteil11 bzw. einem damit verbundenen Gehäuseteil18 , abgestützt ist. Die Rückstellfeder17 ist bei Betätigung des Absperrorgans13 in Öffnungsrichtung und hin zur Offenstellung beaufschlagbar und wird dabei gespannt. Bei Ausfall des Stellantriebes15 ist das Absperrorgan13 mittels der Rückstellfeder17 gegensinnig in Schließrichtung, nicht jedoch bis in die völlige Schließstellung, zurückbewegbar. - Im Normalbetrieb bei eingeschaltetem und über eine nicht weiter gezeigte Steuereinrichtung angesteuertem Stellantrieb
15 wird das Absperrorgan13 zwischen der in1 gezeigten Offenstellung und demgegenüber in Schließrichtung geschwenkten Schließstellung entsprechend den jeweiligen Betriebsverhältnissen bewegt. Bei Abschaltung des Stellantriebes15 wird das Absperrorgan13 mittels des Stellantriebes15 über Strom, der nach Abstellen noch zur Verfügung steht, aus der Offenstellung in Schließrichtung lediglich in eine zwischen Offenstellung und Schließstellung befindliche Ruhestellung mit einem Zustand nur geringer Offenstellung zurückbewegt. Diese Bewegung des Absperrorgans13 mittels des Stellantriebes15 wird auch als Steuergerätenachlauf bezeichnet. Fällt der Stellantrieb15 aus irgendwelchen Gründen aus, z. B. durch Unterbrechung der Stromversorgung oder aufgrund eines sonstigen Defektes, und dies dann, wenn das Absperrorgan13 sich noch mehr oder weniger in Offenstellung befindet, so wird bei diesem Ausfall des Stellantriebes15 das Absperrorgan13 mittels der Rückstellfeder17 in Schließrichtung in eine Ruhestellung zurück bewegt, die sich vor der Schließstellung befindet und einen Zustand nur geringer Offenstellung vorgibt. Je nach Massen- und Reibungsverhältnissen ist bei dieser Rückstellung mittels der Rückstellfeder17 auch noch eine Zurückbewegung des Absperrorgans13 in Richtung der Schließstellung aufgrund entsprechend wirkender Schwungmomente möglich. Auch dann jedoch wird das Absperrorgan13 nicht in die völlige Schließstellung bewegt. Die Rückstellfeder17 ist in dem Fall, in dem der Stellantrieb15 eine eigene federnde Rückstellung hat, zur Rückstellung des Stellantriebes15 und zugleich als sog. Fail-Safe-Feder ausgebildet, die also bei Ausfall des Stellantriebes15 die Zurückstellung des Absperrorgans13 in Schließrichtung bis hin zur Ruhestellung und ggf. bedingt durch Schwungmomente darüber hinaus bis nahe in die Schließstellung bewegt. - Auf diese Weise ist ein zuverlässiger Betrieb der Abgasrückführeinrichtung zwischen Schließstellung und Offenstellung des Absperrorgans
13 bei eingeschaltetem und gesteuertem Stellantrieb15 gewährleistet. Bei Stillstand des Verbrennungsmotors oder bei Ausfall des Stellantriebes15 ist dadurch, dass das Absperrorgan13 zwar in Schließrichtung, aber nicht in die völlige Schließstellung sondern in eine Ruhestellung oder benachbarte Stellung mit Zustand nur geringer Offenstellung, bewegt wird, zuverlässig verhindert, dass das Absperrorgan13 verklebt; denn bekanntlich verschmutzen bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors und der Abgasrückführeinrichtung unter anderem der Ventilsitz und das Absperrorgan13 aufgrund von Verunreinigungen des Abgases. Diese bilden beim Betrieb des Verbrennungsmotors einen etwa flüssigen Film am Ventilsitz und am Absperrorgan13 . Beim Abstellen des Verbrennungsmotors erfolgt dann eine Ablagerung von erkaltenden oder erkalteten Verunreinigungen des Abgases an den Wänden des Ventilsitzes und am Absperrorgan13 . Aufgrund dessen kann sonst bei abgestelltem Verbrennungsmotor des Absperrorgan13 am Ventilsitz festkleben, sofern das Absperrorgan13 dann in Schließrichtung in die völlige Schließstellung bewegt wird. Ein Verkleben des Absperrorgans13 kann dazu führen, dass das Absperrorgan13 bei einem erneuten Betrieb des Verbrennungsmotors nicht mehr mittels des Stellantriebes15 von der Schließstellung in Öffnungsrichtung in die Offenstellung bewegt werden kann. Blockiert das Absperrorgan13 in dieser Weise, ist keine Funktion der Ventileinrichtung10 und Abgasrückführung möglich. Eine etwaige Säuberung des Absperrorgans13 sowie des Ventilsitzes wäre aufwendig. - Ein derartiges Festkleben des Absperrorgans
13 am Ventilsitz wird somit in beschriebener Weise verhindert, wobei dies einfach ist und keine besonderen zusätzlichen Bauteile benötigt, wie es sich aus der nachfolgenden Beschreibung weiterhin ergibt. - Die Übertragungseinrichtung
16 ist durch die Rückstellfeder17 belastbar, die mit einem Endbereich19 an der Übertragungseinrichtung16 abstützbar ist und mit dem anderen Endbereich20 gehäuseseitig der Ventileinrichtung10 , z. B. am Rohrteil11 oder Gehäuseteil18 (2 ,3 ), abgestützt ist. Weitere Einzelheiten sind insbesondere hinsichtlich des ersten Ausführungsbeispieles anhand von2 und3 erläutert. Dem einen Endbereich19 der Rückstellfeder17 ist ein Anschlag21 gehäuseseitig der Ventileinrichtung10 zugeordnet, gegen den dieser Endbereich19 in Schließrichtung und Ruhestellung gemäß2 angedrückt ist. Wenn die Rückstellfeder17 zumindest geringfügig vorgespannt ist, wird deren Endbereich19 federnd an den Anschlag21 angedrückt. Bei Betätigung des Absperrorgans13 in Öffnungsrichtung gemäß Pfeil22 in2 und3 aus der in2 gezeigten Stellung heraus ist der Endbereich19 der Rückstellfeder17 vom gehäuseseitigen Anschlag21 abhebbar. Der Anschlag21 gibt eine Ausgangsstellung für die Rückstellfeder17 bei deren Betätigung des Absperrorgans13 in Schließrichtung, d.h. gegensinnig zum Pfeil22 , bei Ausfall des Stellantriebes15 vor. - Wie insbesondere im Detail aus
2 und3 ersichtlich ist, ist die Rückstellfeder17 als schraubenförmig in Zylinderform gewundene Schenkelfeder23 mit zwei etwa schenkelartigen Federabschnitten24 ,25 ausgebildet, die die beiden Endbereiche19 bzw.20 bilden. Der eine Federabschnitt24 ist radial nach außen hin etwa ⊏-förmig abgebogen, wie2 zeigt. Dieser ⊏-förmige Teil hat einen etwa waagerecht verlaufenden oberen Abschnitt26 und unteren Abschnitt27 , die über einen etwa vertikal dazwischen verlaufenden Abschnitt28 einstückig verbunden sind. Der andere Federabschnitt25 ist ebenfalls radial nach außen hin abgebogen, jedoch als geradliniger Schenkel29 (4 und5 ). Insbesondere aus2 und3 ist ersichtlich, dass die Rückstellfeder17 mit ihren übereinander liegenden Windungen30 etwa Zylinderform aufweist, wobei der eine obere Endbereich19 in axialem Abstand vom anderen unteren Endbereich20 verläuft. - Die Übertragungseinrichtung
16 weist eine vom Stellantrieb15 drehbetätigbare Antriebswelle31 , eine mit dem Absperrorgan13 verbundene Stellwelle32 und zwischen beiden eine formschlüssige Kupplungseinrichtung33 üblicher Bauart auf. Mit der Stellwelle32 ist ein Kupplungsteil34 drehfest verbunden, der zwei radial und diametral zueinander gerichtete Arme35 ,36 aufweist, zwischen denen ein Basisteil37 mit kreisbogenförmig verlaufender äußerer Umfangsfläche38 gebildet ist. Die Rückstellfeder17 kann mit ihrem in2 und3 oberen Ende axial an den beiden Armen35 und36 von unten her anliegen. Sie umringt den Basisteil37 im Bereich der äußeren Umfangsfläche38 und ist auf diese Weise zentriert. - An dem einen Arm
35 des Kupplungsteils34 ist ein in2 und3 nach unten gerichteter Mitnehmer39 ausgebildet, gegen den der Federabschnitt24 der Rückstellfeder17 in Schließrichtung, gegensinnig zum Pfeil22 , angedrückt ist, so lange bei der Schließbewegung in Schließrichtung der Federabschnitt24 noch nicht den gehäusefesten Anschlag21 erreicht hat, vergleiche3 . Der Mitnehmer39 ragt ausgehend vom Arm35 nach unten und weist eine in Öffnungsrichtung gemäß Pfeil22 gerichtete Vorderfläche40 für den Anschlag des oberen Abschnitts26 der Rückstellfeder17 auf. Dieser obere Abschnitt26 ist quer zum Mitnehmer39 gerichtet. In der in2 gezeigten Ruhestellung der Rückstellfeder17 liegt der Federabschnitt24 mit einem sich radial erstreckendem, etwa winkelförmigen Abschnitt am gehäuseseitigen Anschlag21 an, wobei bei entsprechender Vorspannung der Rückstellfeder17 ein federelastisches Andrücken erfolgt. Der winkelförmige Abschnitt ist gebildet aus dem unteren Abschnitt27 und aus zumindest einem Teil des vertikalen Abschnitts28 . Man erkennt, dass der Mitnehmer39 am Arm35 in Abstand oberhalb des gehäuseseitigen Anschlages21 angeordnet ist und z. B. bei mittels der Rückstellfeder17 bei Ausfall des Stellantriebes15 in Ruhestellung bewegter Rückstellfeder17 mit seiner Vorderfläche40 im wesentlichen in einer Flucht mit dem Anschlag21 verlaufen kann. Ist das Absperrorgan13 durch den Gasdruck im Abgaskanal12 oder durch ein Schwungmoment bei Ausfall des Stellantriebes15 weiter in Schließrichtung gegensinnig zum Pfeil22 bewegt worden, so hebt der Mitnehmer39 mit seiner Vorderfläche40 vom Abschnitt26 der Rückstellfeder17 ab. Die Rückstellfeder17 ist dabei am gehäuseseitigen Anschlag21 abgestützt und in dieser Ruhestellung gehalten. Dadurch ist gewährleistet, dass das Absperrorgan13 nicht durch ein weiter einwirkendes Schwenkmoment von der Rückstellfeder17 in die vollständige Schließstellung, in der ein Festkleben drohen könnte, geschwenkt wird. - Die Antriebswelle
31 und die als Klappenwelle ausgebildete Stellwelle32 sind zumindest im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet. - Als Stellantrieb
15 kommen die verschiedensten Antriebe in Betracht, zum Beispiel ein elektrischer Motor, ein Drehmagnet oder dergleichen. Wie in1 schematisch angedeutet ist, ist die als Klappenwelle ausgebildete Stellwelle32 vorzugsweise auf beiden Axialseiten des Absperrorgans13 mittels Lagern im Rohrteil11 od. dgl. Gehäuseteil18 schwenkbar gelagert. Der Rohrteil11 ist in2 und3 nicht besonders dargestellt. Er ist einstückig mit dem dort gezeigten Gehäuseteil18 , in den die Stellwelle32 mit daran festem Kupplungsteil34 hineinragt und in dem die Rückstellfeder17 in zur Stellwelle32 im wesentlichen koaxialer Ausrichtung aufgenommen und zentriert ist. - Beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges wird auch dessen Abgasrückführeinrichtung betrieben. Die Abgasmenge, die dabei dem Frischgas beigemischt wird, wird durch Ansteuerung des Stellantriebes
15 zur Betätigung des Absperrorgans13 über eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von Parametern, die die Steuereinrichtung von Elementen des Verbrennungsmotors erhält, gesteuert. Dabei wird das Absperrorgan13 zwischen seiner Schließstellung und Offenstellung bewegt. Eine Drehbetätigung in Öffnungsrichtung gemäß Pfeil22 bewirkt, dass über dem Kupplungsteil34 die damit drehfeste Stellwelle32 und der Absperrorgan13 in Öffnungsrichtung geschwenkt werden. Vom Kupplungsteil34 wird dabei die Rückstellfeder17 gespannt, da deren Federabschnitt24 vom Mitnehmer39 des Kupplungsteils34 in Öffnungsrichtung mitgenommen wird. Der Federabschnitt24 hebt dabei vom gehäusefesten Anschlag21 ab. Es ergibt sich z. B. eine Stellung gemäß3 . - Um nach einem Betrieb des Kraftfahrzeuges bei einem Stillstand des Verbrennungsmotors ein Verkleben des Absperrorgans
13 an dem zugeordneten Ventilsitz zuverlässig zu verhindern, wird das Absperrorgan13 nach Abstellen des Verbrennungsmotors mittels des Stellantriebes15 und/oder der gespannten Rückstellfeder17 in deren Ruhestellung gegensinnig zum Pfeil22 geschwenkt, bis die Rückstellfeder17 mit ihrem Federabschnitt24 am Anschlag21 anschlägt. Durch etwaige Schwungmomente je nach Massen- und Reibungsverhältnissen kann ausgehend davon das Absperrorgan13 mit Kupplungsteil34 noch etwas weiter in Schließrichtung schwenken, wobei der Mitnehmer39 vom Federabschnitt24 abhebt. Eine etwaige derartige Position zeigt2 , wobei diese auch identisch mit einer bei Betrieb der Abgasrückführeinrichtung vorkommenden Stellung sein kann, die einem Zustand nur geringer Offenstellung der Ventileinrichtung10 entsprechen kann. - Um bei einem Ausfall des Stellantriebes
15 einen ordnungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors ohne Abgasrückführung sicherzustellen, kann dann das Absperrorgan13 mittels der als Fail-Safe-Feder wirkenden Rückstellfeder17 in Schließrichtung gegensinnig zum Pfeil22 bewegt werden, wobei vor Erreichen der vollständigen Schließstellung die Rückstellfeder17 mit dem Federabschnitt24 am Anschlag21 anschlägt und kein weiteres Schwenkmoment auf den Kupplungsteil34 im Sinne einer Schließbetätigung des Absperrorgans13 ausüben kann. Das Absperrorgan13 verbleibt also in einer zwischen Schließstellung und Offenstellung befindlichen Stellung mit einem Zustand nur geringer Offenstellung und derart, dass ein Festkleben des Absperrorgans13 im Bereich des Ventilsitzes ausgeschlossen ist. Aufgrund eines etwaigen in Schließrichtung dabei noch wirkenden Schwungmomentes kann das Absperrorgan13 mit dem Kupplungsteil34 in Schließrichtung noch geringfügig weiter geschwenkt werden, ohne Funktion der Rückstellfeder17 und ohne dabei die Schließstellung zu erreichen. Hierbei hebt der Mitnehmer39 vom Federabschnitt24 der Rückstellfeder17 ab. - Bei dem in
4 und5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, gleiche Bezugszahlen verwendet, so dass dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist. - Der mit der Stellwelle
32 verbundene Kupplungsteil34 hat auch beim zweiten Ausführungsbeispiel, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, etwa U-Form mit beidseitig radial abstrebenden Armen35 und36 und äußerer Umfangsfläche38 , mittels der zumindest der axial obere Teil der Rückstellfeder17 zentriert ist. - In Umfangsrichtung gesehen ist zwischen beiden Armen
35 und36 des Kupplungsteils34 ist ein weiterer Arm in Form eines radialen Vorsprunges41 vorgesehen, der eine etwa kreisbogenförmig verlaufende äußere Umfangsfläche42 aufweist. Die Umfangsfläche42 verläuft auf dem gleichen Kreis, auf dem auch die Umfangsfläche38 unterhalb der beiden Arme35 ,36 verläuft, so dass eine Zentrierung der Rückstellfeder17 über einen Umfangswinkelbereich von etwa 180° erreicht wird. Mittels des Vorsprunges41 wird die Rückstellfeder17 derart in Bezug auf das Drehzentrum und die Stellwelle32 zentriert, dass die Anlage- und Reibungsflächen, mit denen die Rückstellfeder17 in Kontakt gelangt, soweit wie möglich reduziert sind. Es ist somit möglich, den Stellantrieb15 kleiner und/oder die Rückstellfeder17 schwächer zu dimensionieren, da aufgrund reduzierter Reibung geringere Stellmomente bzw. Rückstellmomente ausreichend für einen störungsfreien Betrieb sind.
Claims (22)
- Ventileinrichtung eines Abgasstromes, mit einem in einem Abgaskanal (12) angeordneten Absperrorgan (13), das als Klappe (14) ausgebildet und mittels eines Stellantriebes (15) und einer Übertragungseinrichtung (16) in Öffnungsrichtung sowie gegensinnig dazu in Schließrichtung zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung schwenkbar ist, wobei die Klappe (14) bei Ausfall des Stellantriebes (15) mittels einer in Öffnungsrichtung der Klappe (14) beaufschlagbaren Rückstellfeder (17) in Schließrichtung zurückschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) bei einer Schwenkbewegung in Schließrichtung lediglich in eine zwischen Schließstellung und Offenstellung befindliche Ruhestellung mit einem Zustand nur geringer Offenstellung entweder mittels des Stellantriebes (15) bei Abschaltung dieses oder mittels der Rückstellfeder (17) bei Ausfall des Stellantriebes (15) zurückschwenkbar ist.
- Ventileinrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (16) durch die Rückstellfeder (17) belastbar ist, die mit einem Endbereich (19) an der Übertragungseinrichtung (16) und mit einem anderen Endbereich (20) gehäuseseitig der Ventileinrichtung (10) abgestützt ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass dem einen Endbereich (19) der Rückstellfeder (17) ein Anschlag (21) gehäuseseitig der Ventileinrichtung (10) zugeordnet ist, gegen den dieser Endbereich (19) in Schließrichtung und Ruhestellung angedrückt ist und von dem dieser Endbereich (19) bei Betätigung des Absperrorganes (13) in Öffnungsrichtung mittels der Übertragungseinrichtung (16) abhebbar ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (21) eine Ausgangsstellung für die Rückstellfeder (17) bei deren Betätigung des Absperrorgans (13) in Schließrichtung bei Ausfall des Stellantriebes (15) vorgibt. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (17) zur Rückstellung des Stellantriebes (15) und/oder als Fail-Safe-Feder ausgebildet ist. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (17) als schraubenförmig in Zylinderform gewundene Schenkelfeder mit zwei die beiden Endbereiche (19, 20) bildenden, etwa schenkelartigen Federabschnitten (24, 25) ausgebildet ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der den einen Endbereich (19) bildende Federabschnitt (24) radial nach außen hin etwa E-förmig abgebogen ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der den anderen Endbereich (20) bildende Federabschnitt (25) radial nach außen hin als geradliniger Schenkel (29) abgebogen ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (17) mit ihren übereinanderliegenden Windungen (30) etwa Zylinderform aufweist und der eine Endbereich (19) in axialem Abstand vom anderen Endbereich (20) verläuft. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (16) eine vom Stellantrieb (15) drehbetätigbare Antriebswelle (31), eine mit dem Absperrorgan (13) verbundene Stellwelle (32) und zwischen beiden eine formschlüssige Kupplungseinrichtung (33) aufweist. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der Stellwelle (32) ein Kupplungsteil (34) drehfest verbunden ist, der an einem radial abstrebenden Arm (35) einen Mitnehmer (39) aufweist, gegen den der den einen Endbereich (19) bildende Federabschnitt (24) der Rückstellfeder (17) in Schließrichtung angedrückt ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (24) mit einem radial und geradlinig verlaufenden Abschnitt (26) am Mitnehmer (39) an einer in Öffnungsrichtung gerichteten Vorderfläche (40) dieses anliegt. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 3 und einem derAnsprüche 7 bis12 , dadurch gekennzeichnet, dass der den einen Endbereich (19) bildende Federabschnitt (24) der Rückstellfeder (17) mit einem sich radial erstreckenden, etwa winkelförmigen Abschnitt (26, 27) gegen den gehäuseseitigen Anschlag (21) der Ventileinrichtung (10) in der Ruhestellung angedrückt ist. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 11 bis13 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (39) in Abstand oberhalb des Anschlages (21) angeordnet ist und bei mittels der Rückstellfeder (17) bei Ausfall des Stellantriebes (15) in Ruhestellung bewegtem Absperrorgan (13) mit seiner Vorderfläche (40) im wesentlichen in einer Flucht mit dem Anschlag (21) verläuft. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 11 bis14 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsteil (34) zwei radial und diametral gerichtete Arme (35, 36) aufweist, an denen die Rückstellfeder (17) mit ihrem oberen Ende axial anliegen kann. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 11 bis15 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsteil (34) auf dem Bereich zwischen den Armen (35, 36) einen Basisteil (37) mit kreisbogenförmig verlaufender äußerer Umfangsfläche (38) aufweist, mittels der die Rückstellfeder (17) zentrierbar ist. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 11 bis16 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsteil (34) in Umfangsrichtung betrachtet zwischen beiden Armen (35, 36) einen radialen Vorsprung (41) aufweist, der eine etwa kreisbogenförmig verlaufende äußere Umfangsfläche (42) zur zusätzlichen Zentrierung der Rückstellfeder (17) aufweist. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 10 bis17 , dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (13) als Klappe (14) und die Stellwelle (32) als Klappenwelle ausgebildet sind. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 10 bis18 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (31) und die Stellwelle (32), insbesondere Klappenwelle, zumindest im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis19 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (15) als elektrischer Motor oder als Drehmagnet oder dergleichen ausgebildet ist. - Ventileinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis20 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (12) in einem Rohrteil (11) enthalten ist, in dem das Absperrorgan (13) mit seiner Stellwelle (32) vorzugsweise auf beiden Axialseiten mittels Lagern schwenkbar gelagert ist. - Ventileinrichtung nach
Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Rohrteil (11) einstückiger Gehäuseteil (18) vorgesehen ist, in den die Stellwelle (32) mit daran festem Kupplungsteil (34) hineinragt und in dem die Rückstellfeder (17) in zur Stellwelle (32) im wesentlichen koaxialer Ausrichtung aufgenommen ist.
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