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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Steuern
einer Gasströmung
in einer Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Brennkraftmaschinensystem,
dessen Frischluftanlage mit wenigstens einer solchen Ventileinrichtung
ausgestattet ist.
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In
einem Brennkraftmaschinensystem, wie es vorzugsweise in Kraftfahrzeugen
zur Anwendung kommt, kann in einer Frischluftanlage, mit deren Hilfe Zylinder
einer Brennkraftmaschine des Systems mit Frischluft versorgt werden,
zumindest eine Ventileinrichtung vorgesehen werden, die stromauf
von üblichen
Ladungswechselventilen, insbesondere Einlassventilen, der Brennkraftmaschine
angeordnet ist. Mit Hilfe derartiger zusätzlicher Ventileinrichtungen können bspw.
herkömmliche
Drosselklappen, wie sie bei Ottomotoren üblich sind, ersetzt werden.
Ferner können
derartige Ventileinrichtungen zum Beeinflussen der Ladungswechselvorgänge verwendet
werden, bspw. zur Realisierung einer Impulsaufladung oder zur Realisierung
eines Miller-Verfahrens oder zur Realisierung anderer Verfahren,
die strömungsdynamische
Vorgänge
in der Frischluftanlage ausnutzen. Desweiteren ist es möglich, derartige
Ventileinrichtungen zum Beeinflussen bzw. zum Einstellen einer Abgasrückführrate einer
Abgasrückführeinrichtung
zu verwenden. Beispielsweise können
die Ventileinrichtungen gezielt so betrieben werden, dass sie in
der Frischluftströmung
Druckschwingungen erzeugen oder verstärken, deren negative Druckamplituden
das Druckgefälle
zwischen einer Abgasanlage und der Frischluftanlage und somit die
Abgasrückführrate bestimmen.
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Im
Fall einer Fehlfunktion einer derartigen Ventileinrichtung kann
es zu einer teilweisen oder vollständigen Sperrung der Frischluftanlage
kommen, wodurch die Brennkraftmaschine zu wenig Frischluft erhält und nicht
mehr ordnungsgemäß betrieben
werden kann oder aus geht. Beispielsweise kann ein Antrieb zum Drehverstellen
eines Ventilglieds der Ventileinrichtung versagen. Das jeweilige Ventilglied
kann dann in einer ungünstigen
Relativlage stehen bleiben, die zur genannten Unterversorgung der
Brennkraftmaschine mit Frischluft führt.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Ventileinrichtung bzw. für ein
damit ausgestattetes Brennkraftmaschinensystem eine verbesserte
Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass bei einer
Fehlfunktion der Ventileinrichtung eine ausreichende Frischluftversorgung
der Brennkraftmaschine erreicht werden kann.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Ventileinrichtung
mit einer Rückstelleinrichtung
auszustatten, mit deren Hilfe das Ventilglied in eine Notstellung überführt und
in der Notstellung gehalten werden kann. Die Notstellung des Ventilglieds
ist dabei so ausgelegt, dass eine hinreichende Frischluftversorgung
der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Die Rückstelleinrichtung arbeitet
zum Überführen und
Halten des Ventilglieds in dessen Notstellung unabhängig von
einem Antrieb des Ventilglieds und kann dadurch bei einem Ausfall
des Ventilgliedantriebs dafür
sorgen, dass das Ventilglied seine Notstellung einnimmt und beibehält.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform weist
die Rückstelleinrichtung
hierzu ein Rückstellglied
auf, das zwischen einer Aktivstellung und einer Passivstellung verstellbar
ist. Ferner umfasst die Rückstelleinrichtung
zweckmäßig einen
mit dem Rückstellglied
antriebsverbundenen ersten Rückstellantrieb
zum Überführen und
Halten des Rückstellglieds
in dessen Passivstellung. Darüber
hinaus weist die Rückstelleinrichtung
dann einen mit dem Rückstellglied
antriebsverbundenen zweiten Rückstellantrieb
zum Überführen und
Halten des Rückstellglieds
in dessen Aktivstellung auf. Die Rückstelleinrichtung umfasst
dann ferner eine mit dem Ventilglied drehfest verbundene Mitnehmeranordnung,
mit welcher das Rückstellglied
zum Überführen und
Halten des Ventilglieds in dessen Notstellung zusammenwirkt. Durch
die beiden Rückstellantriebe,
die beide unabhängig
vom Ventilgliedantrieb arbeiten können, erhält die Rückstelleinrichtung eine hohe Ausfallsicherheit.
Ferner besitzt sie über
das Rückstellglied
und die Mitnehmeranordnung eine funktionssichere Antriebskopplung
zwischen der Rückstelleinrichtung
und dem Ventilglied. Beides führt
zu einer erhöhten
Betriebssicherheit für
die Rückstelleinrichtung.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Ausführungsform,
bei welcher das Rückstellglied
in seiner Passivstellung relativ zur Mitnehmeranordnung so positioniert
ist, dass diese relativ zum Rückstellglied
ohne Kontaktierung frei drehbar ist. Das bedeutet, dass das Ventilglied
durch die Rückstelleinrichtung
unbeeinflusst betrieben werden kann, wenn das Rückstellglied in seine Passivstellung
verstellt ist. Somit kann eine Beeinträchtigung des Ventilglieds während seines
Normalbetriebs durch die Rückstelleinrichtung reduziert
bzw. vermieden werden.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
kann der zweite Rückstellantrieb
so ausgestaltet sein, dass er fremdenergiefrei arbeitet. Insbesondere
kann der zweite Rückstellantrieb
als Rückstellfeder
ausgestaltet sein. Diese wird beim Überführen des Rückstellglieds von der Aktivstellung
in die Passivstellung gespannt und kann für den Notfall ohne zusätzliche, von
außen
zuzuführende
Energie das Rückstellglied in
die Aktivstellung zurückziehen
bzw. antreiben.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Brennkraftmaschinensystems
mit einer Ventileinrichtung,
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2 bis 4 jeweils
eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung der Ventileinrichtung
bei verschiedenen Zuständen,
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5 und 6 Darstellungen
wie in den 2 bis 4 mit einem
ersten Rückstellantrieb
bei verschiedenen Ausführungsformen,
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7 und 8 Ansichten
wie in den 5 und 6, jedoch
bei weiteren Ausführungsformen des
ersten Rückstellantriebs.
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Entsprechend 1 umfasst
ein Brennkraftmaschinensystem 1, das bevorzugt in einem
Kraftfahrzeug zum Bereitstellen von Antriebsleistung zum Einsatz
kommen kann, eine Brennkraftmaschine 2, die als Kolbenmotor
ausgestaltet ist und dementsprechend mehrere Zylinder 3 aufweist,
in denen jeweils ein Kolben 4 hubverstellbar angeordnet
ist. Das Brennkraftmaschinensystem 1 umfasst des Weiteren eine
Frischluftanlage 5 sowie eine Abgasanlage 6. Zusätzlich kann
eine Abgasrückführanlage 7 vorgesehen
sein. Die Frischluftanlage 5 führt den Zylindern 3 der
Brennkraftmaschine 2 Frischluft zu. Sie enthält stromauf
von hier nicht dargestellten Einlassventilen der Brennkraftmaschine 2,
die den einzelnen Zylindern 3 zugeordnet sind, zumindest
eine Ventileinrichtung 8, mit deren Hilfe eine durch einen
Pfeil 9 angedeutete Frischgasströmung in der Frischluftanlage 5 gesteuert
werden kann. Die Abgasanlage 6 führt Abgas von den Zylindern 3 der
Brennkraftmaschine 2 ab. Eine entsprechende Abgasströmung ist
durch einen Pfeil 10 angedeutet. Die optional vorgesehene Abgasrückführanlage 7 dient
dazu, Abgas von der Abgasanlage 6 zur Frischluftanlage 5 zu überführen. Hierzu
ist eine Abgasrückführleitung 11 einlassseitig über eine
Entnahmestelle 12 an die Abgasanlage 6 und auslassseitig über eine
Einleitstelle 13 an die Frischluftanlage 5 angeschlossen.
Die Rückführleitung 11 kann
einen Rückführkühler 14 enthalten,
der es ermöglicht,
das rückgeführte Abgas
zu kühlen. Ferner
kann ein Rückschlagsperrventil 15 in
der Rückführleitung 11 angeordnet
sein, um eine unerwünschte
Rückströmung von
Frischluft in Richtung Abgasanlage 6 zu verhindern.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Anwendung der Ventileinrichtung 8 kann
diese dazu genutzt werden, eine Abgasrückführrate der Abgasrückführanlage 7 zu
variieren bzw. einzustellen. Hierzu können bspw. Druckschwingungen,
die in der Frischluftanlage 5 aufgrund der Ladungswechselvorgänge der Zylinder 3 ohnehin
vorhanden sind, verstärkt
werden durch gezielte Schließvorgänge und Öffnungsvorgänge. Die
dabei verstärkten
negativen Druckamplituden vergrößern die
Druckdifferenz zwischen Abgasanlage 6 und Frischluftanlage 5 und
ermöglichen dadurch
eine Variation der Abgasrückführrate.
Eine derartige Steuerung der Abgasrückführrate mit Hilfe einer solchen
Ventileinrichtung 8 kann insbesondere auch bei einer aufgeladenen
Brennkraftmaschine 2 durchgeführt werden, auch wenn die Abgasrückführleitung 11 hochdruckseitig
angeordnet ist.
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Ein
in 1 symbolisch dargestelltes Ventilglied 16 der
Ventileinrichtung 8 steuert dabei einen durchströmbaren Querschnitt
der Ventileinrichtung 8 oder – je nach Bauweise – einen
durchströmbaren Querschnitt
der Frischluftanlage 5. Das Ventilglied 16 kann
dabei rotierend ausgestaltet sein und insbesondere kontinuierlich
arbeiten. Während
seiner Umdrehung besitzt es Schließwinkelphasen und Öffnungswinkelphasen.
Hierdurch können
abhängig
von der Drehzahl des Ventilglieds 16 Schließzeiten
und Öffnungszeiten
eingestellt werden. Insbesondere ist eine Drehzahlkopplung zwischen
dem Ventilglied 16 und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 denkbar,
so dass für
alle Drehzahlbereiche der Brennkraftmaschine 2 eine dafür geeignete
Abgasrückführmenge
realisiert werden kann. Zum Antreiben des Ventilglieds 16 dient
ein hier nicht näher
dargestellter Ventilgliedantrieb, der bspw. durch einen Elektromotor
gebildet sein kann. Ebenso ist es möglich, den Ventilgliedantrieb
durch eine mechanische Antriebskopplung zwischen dem Ventilglied 16 und einer
im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 rotierenden Welle zu
bilden, wie z. Bsp. die vorstehend genannte Kurbelwelle oder eine
Nockenwelle eines Ventiltriebs zum Steuern der Gaswechselventile
der Brennkraftmaschine 2. Durch eine derartige Antriebskopplung
herrscht zwangsweise die gewünschte
Synchronisation zwischen der Drehzahl des Ventilglieds 16 und
der Drehzahl der Kurbelwelle bzw. der Brennkraftmaschine 2.
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Entsprechend
den 2 bis 8 ist die Ventileinrichtung 8 mit
einer Rückstelleinrichtung 17 ausgestattet.
Die Rückstelleinrichtung 17 ist
dabei so ausgestaltet, dass sie das Ventilglied 16, das
hier exemplarisch als Klappe ausgestaltet ist und das grundsätzlich auch
durch einen Drehschieber gebildet sein kann, in eine in 4, 5 und 7 wiedergegebene
Notstellung überführen und
in dieser Notstellung halten kann. Das Ventilglied 16 ist
dabei um eine Drehachse 18 drehverstellbar, was z. Bsp.
in 2 durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Drehachse 18 erstreckt
sich im Beispiel quer zu einer Hauptströmungsrichtung, die in den 2 bis 8 durch
einen Pfeil 19 angedeutet ist. Bei einer anderen Ausführungsform
kann sich die Drehachse 18 auch parallel zur Hauptströmungsrichtung 19 erstrecken.
Entsprechend den 4, 5 und 7 ist
die Notstellung des Ventilglieds 16 zweckmäßig so gewählt, dass
der durchströmbare
Querschnitt der Ventileinrichtung 8 bzw. der Frischluftanlage 5 eine
vorbestimmte Größe besitzt
und insbesondere maximal ist. Beispielsweise erstreckt sich das
als Klappe ausgestaltete Ventilglied 16 mit seiner Klappenebene
parallel zur Hauptströmungsrichtung 19,
wenn es in seine Notstellung überführt ist.
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Die
Rückstelleinrichtung 17 umfasst
ein Rückstellglied 20,
einen in den 5 bis 8 angedeuteten
ersten Rückstellantrieb 21,
einen in den 5 bis 8 angedeuteten
zweiten Rückstellantrieb 22 und
eine Mitnehmeranordnung 23. Das Rückstellglied 20 ist
zwischen einer in den 2 und 8 wiedergegebenen
Passivstellung und einer in den 4, 5 und 7 wiedergegebenen
Aktivstellung verstellbar. Der erste Rückstellantrieb 21 ist auf
geeignete Weise mit dem Rückstellglied 20 antriebsverbunden,
derart, dass er das Rückstellglied 20 in
der Passivstellung halten kann und dass er das Rückstellglied 20 aus
der Aktivstellung heraus bewegen kann. Insbesondere kann der erste
Rückstellantrieb 21 das
Rückstellglied 20 aus
der Aktivstellung in die Passivstellung überführen. Der zweite Rückstellantrieb 22 ist
ebenfalls auf geeignete Weise mit dem Rückstellglied 20 antriebsverbunden
und ist so ausgestaltet, dass er das Rückstellglied 20 aus
der Passivstellung in die Aktivstellung überführen kann und dass er das Rückstellglied 20 in
der Aktivstellung halten kann. Die Mitnehmeranordnung 23 ist
drehfest mit dem Ventilglied 16 verbunden. Das Rückstellglied 20 wirkt
mit der Mitnehmeranordnung 23 zusammen, um beim Verstellen
des Rückstellglieds 20 von
der Passivstellung in die Aktivstellung ein Überführen des Ventilglieds 16 in
dessen Notstellung zu bewirken. Ferner wirkt das Rückstellglied 20 in
seiner Aktivstellung mit der Mitnehmeranordnung 23 zum
Halten des Ventilglieds 16 in dessen Notstellung zusammen.
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Entsprechend
den 2 und 8 ist das Rückstellglied 20 in
seiner Passivstellung relativ zur Mitnehmeranordnung 23 so
positioniert, dass die Mitnehmeranordnung 23 und somit
das Ventilglied 16 bezüglich
des Rückstellglieds 20 frei,
also ohne Kontaktierung drehbar ist. Somit besteht zwischen dem Ventilglied 16 und
dem Rückstellglied 20 während eines
Normalbetriebs der Ventileinrichtung 8 keine Wechselwirkung
zwischen dem Ventilglied 16 und dem Rückstellglied 20. Insoweit
kann das Rückstellglied 20 eine
ordnungsgemäße Funktion
des Ventilglieds 16 bzw. der Ventileinrichtung 8 nicht
behindern.
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Entsprechend
den hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsformen ist das Rückstellglied 20 um eine
Schwenkachse 24 verschwenkbar angeordnet. Diese Schwenkachse 24 erstreckt
sich dabei parallel, jedoch exzentrisch zur Drehachse 18 des
Ventilglieds 16. Somit ist das Rückstellglied 20 zwischen seiner
Aktivstellung und seiner Passivstellung schwenkverstellbar angeordnet.
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Wie
den 4, 5 und 7 entnehmbar
ist, sind das Rückstellglied 20 und
die Mitnehmeranordnung 23 zweckmäßig so aufeinander abgestimmt,
dass am Ventilglied 16 angreifende Kräfte, insbesondere Strömungskräfte, keine
Drehverstellung des Rückstellglieds 20 bewirken
können,
wenn es seine Aktivstellung einnimmt. Erreicht wird dies dadurch,
dass die Mitnehmeranordnung 23 in der Aktivstellung des
Rückstellglieds 20 kein
Moment in das Rückstellglied 20 einleiten
kann, das eine Drehbewegung des Rückstellglieds 20 um
seine Schwenkachse 24 erzeugen würde. Bei den hier gezeigten
Ausführungsformen
sind die Mitnehmeranordnung 23 und das Rückstellglied 20 zum
vorgenannten Zweck so aufeinander abgestimmt, dass das Rückstellglied 20 eine
Drehverstellung der Mitnehmeranordnung 23 um die Drehachse 18,
also letztlich eine Drehverstellung des Ventilglieds 16 um
dessen Drehachse 18 durch Formschluss blockiert.
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Entsprechend
der hier gezeigten, exemplarischen Ausführungsform weist die Mitnehmeranordnung 23 zumindest
zwei Zapfen 25 auf. Diese sind mit einer Nabe 26 fest
verbunden, die ihrerseits drehfest mit dem Ventilglied 16 verbunden
ist. Die Zapfen 25 stehen dabei von der Nabe 26 parallel
zur Drehachse 18 des Ventilglieds 16 ab. Desweiteren
ist zumindest einer der Zapfen 25 bezüglich der Drehachse 18 exzentrisch
an der Nabe 26 angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind beide
Zapfen 25 exzentrisch zur Drehachse 18 an der
Nabe 26 angeordnet. Ferner weisen im Beispiel beide Zapfen 25 den
gleichen radialen Abstand von der Drehachse 18 auf. Außerdem sind
sie bezüglich
dieser Drehachse 18 einander diametral gegenüberliegend
an der Nabe 26 angeordnet. In der Folge liegen die Drehachse 18 und
die Längsmittelachsen
der Zapfen 25 in einer Ebene.
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Das
Rückstellglied 20 weist
beim hier gezeigten Beispiel bezüglich
seiner Schwenkachse 24 radial außen eine Nockenkontur 27 auf.
Diese Nockenkontur 27 kann bezüglich der Schwenkachse 24 kreisbogenförmig gestaltet
sein. Sie wirkt mit den beiden Zapfen 25 zusammen, um das
Ventilglied 16 in dessen Notstellung zu überführen und
darin zu halten. Zur Reduzierung der Reibung zwischen den Zapfen 25 und
dem Ventilglied 20 können
die Zapfen 25 jeweils mit einem Radiallager ausgestattet
sein, das hier jedoch nicht dargestellt ist. Über diese Radiallager können die
Zapfen 25 dann mit dem Rückstellglied 20, und
zwar insbesondere mit dessen Nockenkontur 27 zusammenwirken.
Die Radiallager können
dabei insbesondere als radiale Wälzlager,
z. Bsp. als Kugellager oder als Nadellager, ausgestaltet sein.
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Die
Funktionsweise der Rückstelleinrichtung 17 lässt sich
anhand der 2 bis 4 wie folgt
beschreiben. Während
eines Normalbetriebs der Ventileinrichtung 8 befindet sich
das Rückstellglied 20 in der
in 2 gezeigten Passivstellung. Durch einen Abstand 28 zwischen
dem Rückstellglied 20 und
allen rotierenden Komponenten des Ventilglieds 16, also
insbesondere von der Mitnehmeranordnung 23, kann das Ventilglied 16 frei
drehen. Im Falle einer Fehlfunktion der Ventileinrichtung 8,
insbesondere des Ventilgliedantriebs, kann das Ventilglied 16 in
einer unerwünschten
Relativlage stehen bleiben. Dann greift die Rückstelleinrichtung 17 ein.
Hierzu wird das Rückstellglied 20 gemäß 3 von
seiner Passivstellung in seine Aktivstellung überführt. Hierbei kann es – je nach
Relativlage des Ventilglieds 16 – zu einem Mitnahmeeingriff
zwischen dem Rückstellglied 20 und
zumindest einem Zapfen 25 der Mitnehmeranordnung 23 kommen.
Da die Zapfen 25 exzentrisch zur Drehachse 18 angeordnet
sind, kann über
den jeweiligen Zapfen 25 ein Drehmoment in das Ventilglied 16 eingeleitet
werden, das die gewünschte Überführung des
Ventilglieds 16 in dessen Notstellung ermöglicht.
Sobald die Notstellung entsprechend 4 erreicht
ist, steht das Rückstellglied 20 mit
beiden Zapfen 25 in Eingriff, so dass das Ventilglied 16 in
seiner Notstellung blockiert ist und in der Notstellung durch das
Rückstellglied 20 gehalten werden
kann. In den 4, 5 und 7 ist
ein Anschlag 29 angedeutet, der für das Rückstellglied 20 die
Aktivstellung definiert, an dem das Rückstellglied 20 in
seiner Aktivstellung anliegt und gegen den der zweite Rückstellantrieb 22 das
Rückstellglied 20 antreibt
und insbesondere in der Aktivstellung vorgespannt andrückt.
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Der
zweite Rückstellantrieb 22 ist
zweckmäßig so ausgestaltet,
dass er fremdenergiefrei arbeitet, also ohne von außen zugeführte Energie
funktioniert. Beispielsweise kann der zweite Rückstellantrieb 22 hierzu
als Rückstellfeder
ausgestaltet sein, insbesondere als Spiralfeder oder Torsionsfeder
oder Blattfeder oder Schenkelfeder. Der zweite Rückstellantrieb 22 wird
beim Überführen des
Rückstellglieds 20 in
die Passivstellung gespannt, so dass er im Notfall genügend Antriebsenergie
besitzt, um das Rückstellglied 20 in
die Aktivstellung zu überführen. Dabei kann
der zweite Rückstellantrieb 22 durchaus
so dimensioniert sein, dass er das Rückstellglied 20 auch in
der Aktivstellung unter Vorspannung hält, was ein sicheres Halten
des Rückstellglieds 20 in
der Aktivstellung unterstützt.
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Entsprechend
den 5 und 6 kann der erste Rückstellantrieb 21 einen
elektromagnetischen Aktuator 30 aufweisen. Dieser ist dann
so ausgestaltet, dass er das Rückstellglied 20 mittels
elektromagnetischer Kräfte
aus der Aktivstellung heraus in die Passivstellung hinein anziehen
kann. Um dies zu realisieren, muss der elektromagnetische Aktuator 30 vergleichsweise
leistungsfähig
sein. Alternativ kann daher eine Ausführungsform vorgesehen sein,
bei welcher der elektromagnetische Aktuator 30 so ausgestaltet
ist, dass er mittels elektromagnetischer Kräfte das Rückstellglied 20 aus
der Aktivstellung heraus in eine Zwischenstellung ziehen kann, die zwischen
der Aktivstellung und der Passivstellung liegt und bspw. nur etwa
25% oder maximal 1/3 des gesamten Verstellwegs des Rückstellglieds 20 zwischen
Aktivstellung und Passivstellung umfasst. Bei einer derartigen Ausführungsform
kann der elektromagnetische Aktuator 30 erheblich kleiner
dimensioniert werden. 6 zeigt, wie die Zapfen 25 zum Starten
eines Normalbetriebs der Ventileinrichtung 8 das Rückstellglied 22 aus
besagter Zwischenstellung heraus weiter in Richtung Passivstellung
antreiben können.
Hierbei wird quasi eine kinematische Umkehr der in 3 angedeuteten Überführung des Ventilglieds 16 in
dessen Notstellung mit Hilfe des Rückstellglieds 20 realisiert.
Die Abstimmung zwischen den Zapfen 25, dem Rückstellglied 20 und dem
elektromagnetischen Aktuator 30 kann dabei so gewählt sein,
dass die Zapfen 25 das Rückstellglied 20 so
weit verschwenken können,
dass der schwächer
dimensionierte elektromagnetische Aktuator 30 ausreicht,
das mit Hilfe der Mitnehmeranordnung 23 über die
Zwischenstellung hinaus verstellte Rückstellglied 20 in
die Passivstellung anzuziehen. In jedem Fall ist der elektromagnetische
Aktuator 30 so dimensioniert, dass er in der Passivstellung
das Rückstellglied 20 entgegen
der Rückstellkraft
des zweiten Rückstellantriebs 22 halten
kann. Sobald in einem Notfall die Bestromung des elektromagnetischen
Ankers 30 beendet und insbesondere vorübergehend umgekehrt wird, kann
der zweite Rückstellantrieb 22 das
Rückstellglied 20 in
die Aktivstellung überführen. Die
Umkehrung der Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 30 zu
Beginn eines solchen Notfalls kann die verbleibende Haltekraft des elektromagnetischen
Aktuators 30 schneller abbauen.
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Das
Rückstellglied 20 kann
entsprechend den 5 und 6 drehfest
mit einem Anker 31 verbunden sein, der mit Hilfe des elektromagnetischen
Aktuators 30 anziehbar ist. Ebenso ist es möglich, das
Rückstellglied 20 selbst
als magnetisch ansehbaren Anker auszugestalten. In den Beispielen der 5 und 6 ist
der elektromagnetische Aktuator 30 jeweils mit einer Kontur 32 ausgestattet,
die so geformt und angeordnet ist, dass sie bei eingeschaltetem
elektromagnetischem Aktuator 30 Magnetfeldkennlinien dahingehend
beeinflusst, dass sie die Anziehungskraft des elektromagnetischen
Aktuators 30 bezüglich
des Ankers 31 verstärken.
Eine derartige Kontur 32 ermöglicht es somit, den elektromagnetischen
Aktuator 30 kleiner zu dimensionieren. Je kleiner der elektromagnetische
Aktuator 30 dimensioniert werden kann, so geringer ist
sein Stromverbrauch. Zusätzlich
oder alternativ kann eine derartige Kontur 32 am Anker 31 bzw.
am Rückstellglied 20 ausgebildet
sein.
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Entsprechend
den 7 und 8 kann der erste Rückstellantrieb 21 einen
pneumatischen oder hydraulischen Aktuator 33 aufweisen,
der so ausgestaltet ist, dass er das Rückstellglied 20 aus
der Aktivstellung heraus in die Passivstellung antreiben kann. In
den gezeigten Beispielen ist der pneumohydraulische Aktuator 33 als
Kolben-Zylinder-Aggregat ausgestaltet, das in einem Zylinder 34 einen
hubverstellbaren Kolben 35 besitzt, der über eine
Kolbenstange 36 mit dem Rückstellglied 20 antriebsgekoppelt
ist. Ferner sind ein Ventil 37 und ein Druckspeicher 38 vorgesehen.
Der Druckspeicher 38 ist mit einer Druckseite 39 des
Zylinders 34 verbunden. Diese Druckseite 39 ist über das
Ventil 37 z. Bsp. mit einer drucklosen Umgebung verbunden.
Wird das Ventil 37 gesperrt, kann der Druckspeicher 38 den
Druck im Druckraum 39 aufbauen, um den Kolben 35 zu
verschieben und so das Stellglied 20 in seine Passivstellung
zu überführen. Anstelle
eines derartigen Druckspeichers 38 kann auch eine beliebige
andere Druckquelle, insbesondere eine Pumpe, oder dergleichen verwendet
werden. Sobald eine Notsituation vorliegt, öffnet das Ventil 37 die
Verbindung des Druckraums 39 zur Umgebung, so dass der
Druck im Druckraum 39 abfällt. In der Folge kann der
zweite Rückstellantrieb 22 das
Rückstellglied 20 in
dessen Aktivstellung überführen. Ein
Niederdruckraum 40 im Zylinder 34 kann bei entsprechender
Abdichtung durch die Druckbeaufschlagung des Hochdruckraums 39 ebenfalls
gespannt werden und kann als zusätzlicher oder
alternativ als einziger Rückstellantrieb 22 dienen.
Ebenso ist es möglich,
für den
Notfall, diesen Niederdruckraum 40 mit dem Druckspeicher 38 zu verbinden,
wozu dann ein anderes Ventil 37 oder ein zusätzliches
Ventil vorgesehen sein kann.
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8 zeigt
eine andere Anordnung und Ausgestaltung des Ventils 37 sowie
eine Ausführungsform,
bei welcher der als Feder ausgestaltete zweite Rückstellantrieb 22 in
der Niederdruckseite des Zylinders 34 angeordnet ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
können
die in den 7 und 8 gezeigten
pneumatischen bzw. hydraulischen Aktuatoren 33 mit einem elektromagnetischen
Aktuator 30 der 5 und 6 kombiniert
werden, und zwar derart, dass der jeweilige pneumohydraulische Aktuator 33 das
Rückstellglied 20 in
die Passivstellung überführt, während der
elektromagnetische Aktuator 30 das Rückstellglied 20 in
dessen Passivstellung festhält.
Hierdurch ist es möglich,
die pneumohydraulischen Aktuatoren 33, nachdem sie das
Rückstellglied 20 in
die Passivstellung überführt haben,
zu entspannen. Im Notfall sind dann weniger Trägheitskräfte zu überwinden, so dass der zweite
Rückstellantrieb 22 schneller
und besser arbeiten kann.