DE102009054429B4

DE102009054429B4 - Actuator for converting a rotary motion into a linear motion

Info

Publication number: DE102009054429B4
Application number: DE200910054429
Authority: DE
Inventors: Martin Nowak; Dr. Breuer Michael; Andreas Burger; Dr. Tönnesmann Andres; Heinrich Dismon
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: DE102009054429A1

Abstract

Stellvorrichtung zur Umwandlung einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung zum Antrieb von Ventilen, wie zum Beispiel Abgasrückführventilen, Waste-Gate-Ventilen etc. mit einem Gehäuse (4), einer Antriebseinheit (6), die ein Drehmoment erzeugt, einem Rotationskörper (30), der drehbar gelagert ist, zumindest eine Kurvenbahn (58) aufweist und auf den das Drehmoment direkt oder indirekt übertragbar ist, und in dem die Antriebseinheit (6) angeordnet ist, einem Kopplungselement (60), welches mit der Kurvenbahn (58) in Wirkverbindung steht, und einem Verstellelement (8), welches mit dem Kopplungselement in Wirkverbindung steht, wobei der Rotationskörper (30) im Gehäuse (4) über ein Lager (32) gelagert sowie axial und radial gegen Verschieben gesichert ist, wobei das Verstellelement (8) außerhalb des Rotationskörpers (30) angeordnet ist und die Kurvenbahn (58) aus einem an der Außenseite des Rotationskörpers (30) angeformten wendelförmigen Ansatz (56) besteht.Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement for driving valves, such as exhaust gas recirculation valves, waste gate valves, etc. with a housing (4), a drive unit (6) which generates a torque, a rotation body (30) which is rotatably mounted, has at least one cam track (58) and to which the torque is directly or indirectly transferable, and in which the drive unit (6) is arranged, a coupling element (60) which is in operative connection with the cam track (58) stands, and an adjusting element (8) which is in operative connection with the coupling element, wherein the rotary body (30) in the housing (4) via a bearing (32) and axially and radially secured against displacement, wherein the adjusting element (8) is arranged outside of the rotary body (30) and the cam track (58) consists of a on the outside of the rotary body (30) integrally formed helical projection (56).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Umwandlung einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung zum Antrieb von Ventilen, wie zum Beispiel Abgasrückführventilen, Waste-Gate-Ventilen etc..The invention relates to an adjusting device for converting a rotational movement into a linear movement for driving valves, such as exhaust gas recirculation valves, waste gate valves, etc ..

Derartige Stellvorrichtungen werden vorzugsweise zum Antrieb von Abgasrückführventilen verwendet, können aber beispielsweise auch für Waste-Gate-Ventile, Registerklappen oder als VTG-Steller verwendet werden.Such adjusting devices are preferably used for driving exhaust gas recirculation valves, but can also be used, for example, for wastegate valves, register flaps or as VTG controllers.

Es sind verschiedene Abgasrückführventile mit derartigen oder ähnlichen Stellvorrichtungen bekannt, wobei ein Elektromotor als Antriebseinheit dient, dessen Ausgangswelle mit unterschiedlich gearteten Rotationskörpern gekoppelt ist, deren Bewegung über unterschiedliche Kopplungsmechanismen in eine lineare Bewegung einer als Verstellelement dienenden Ventilstange umgewandelt wird.There are various exhaust gas recirculation valves with such or similar adjusting devices are known, wherein an electric motor serves as a drive unit whose output shaft is coupled with different types of rotational bodies whose movement is converted via different coupling mechanisms in a linear movement of serving as an adjusting valve rod.

So wird in der DE 196 03 592 C1 ein Abgasrückführventil beschrieben, bei dem die Bewegung eines Drehmagneten auf ein topfförmiges Element übertragen wird, welches über ein Kugellager mit dem Element gekoppelt ist, an dessen Außenumfang eine Kulissenbahn ausgebildet ist, in der das Kugellager des topfförmigen Elementes läuft, so dass sich dieses Element bei Rotation des topfförmigen Elementes hebt und senkt. Mit diesem Element ist die Ventilstange gekoppelt, welche über ein zusätzliches Lager geführt wird. Der Aufbau einer derartigen Vorrichtung ist sehr aufwendig, da mehrere voneinander abhängige Lagereinheiten verwendet werden müssen. So bestehen Probleme bei der Kopplung zwischen dem Rotationselement und dem folgenden linear verschieblichen Element, da die Lagerung des Rotationselementes über die Lagerung der Ventilstange erfolgt.So will in the DE 196 03 592 C1 describes an exhaust gas recirculation valve, in which the movement of a rotary magnet is transmitted to a cup-shaped element which is coupled via a ball bearing with the element, on the outer circumference of a slide track is formed, in which runs the ball bearing of the cup-shaped element, so that this element at Rotation of the cup-shaped element raises and lowers. With this element, the valve rod is coupled, which is guided over an additional bearing. The structure of such a device is very expensive, since several interdependent storage units must be used. Thus, there are problems in the coupling between the rotary member and the following linearly displaceable element, since the bearing of the rotary member takes place via the bearing of the valve rod.

Zusätzlich ist aus der GB 2 101 715 A ein Abgasrückführventil bekannt, dessen Elektromotor mit einer Spindel gekoppelt ist, die mit ihrem Außengewinde in ein Innengewinde einer Ventilstange greift. Die Ventilstange ist gegen Verdrehen gesichert, so dass die rotatorische Bewegung der Spindel in eine lineare Bewegung des Ventilelementes umgewandelt wird. Der Aufbau einer derartigen Ventilvorrichtung ist zwar sehr einfach und kostengünstig, jedoch bestehen Probleme bei der Verwendung, da sich die Gewindegänge beispielsweise durch Verschmutzung festsetzen können. Des Weiteren besteht eine hohe Reibung. Zusätzlich ist es erforderlich, die Achse der Spindel und der Ventilstange zur Vermeidung eines Verklemmens exakt zueinander auszurichten.In addition is from the GB 2 101 715 A an exhaust gas recirculation valve is known, whose electric motor is coupled to a spindle which engages with its external thread in an internal thread of a valve rod. The valve stem is secured against rotation, so that the rotational movement of the spindle is converted into a linear movement of the valve element. Although the construction of such a valve device is very simple and inexpensive, there are problems in use, since the threads can settle for example by contamination. Furthermore, there is a high friction. In addition, it is necessary to align the axis of the spindle and the valve rod to prevent jamming exactly to each other.

Des Weiteren ist aus der US 5,606,957 eine Abgasrückführeinrichtung bekannt, bei der ein Rotationskörper über einen Schrittmotor mittels eines Federgliedes gedreht werden kann. Der Rotationskörper weist ein Innengewinde auf, welches mit einem Außengewinde einer Ventilstange korrespondiert. Die Ventilstange ist über eine Madenschraube gegen Verdrehen gesichert. Der Rotationskörper ist über zwei Drucklager gelagert, welche sich an seinen axialen Enden befinden, so dass das untere Drucklager am Gehäuse anliegt, und das obere Drucklager am Antriebselement. Der Rotationskörper wird lediglich durch die beiden Gewinde in seiner Stellung festgelegt, so dass dessen Lagerung über die Lagerung der Ventilstange erfolgt. Dies bedeutet jedoch, dass auch hier mit einem Verklemmen des Gewindes im Betrieb, insbesondere bei zusätzlich auftretenden Verschmutzungen, gerechnet werden muss.Furthermore, from the US 5,606,957 an exhaust gas recirculation device is known, in which a rotary body can be rotated via a stepping motor by means of a spring member. The rotary body has an internal thread which corresponds to an external thread of a valve rod. The valve rod is secured against twisting by a set screw. The rotary body is supported by two thrust bearings located at its axial ends so that the lower thrust bearing abuts the housing and the upper thrust bearing on the drive element. The rotary body is set only by the two threads in its position, so that its storage takes place via the storage of the valve stem. However, this means that even with a jamming of the thread during operation, especially when additionally occurring contamination must be expected.

Zwar sind aus dem Werkzeugmaschinenbau Stellvorrichtungen bekannt, deren Verstellelement außerhalb des Rotationskörpers angeordnet ist, wobei der Rotationskörper im Gehäuse über eine Lagereinheit axial und radial gegen ein Verschieben gesichert ist, siehe beispielsweise DE 26 18 846 B2 , jedoch sind derartige Stellvorrichtungen aufgrund ihrer baulichen Auslegung grundsätzlich nicht für den Einsatz als Ventilantrieb geeignet.Although adjusting devices are known from the machine tool manufacturing whose adjusting element is arranged outside of the rotary body, wherein the rotary body is axially and radially secured against displacement in the housing via a bearing unit, see, for example DE 26 18 846 B2 However, such actuators are basically not suitable for use as a valve actuator due to their structural design.

Entsprechend bestehen bei den bekannten Ausführungen die Nachteile, dass sie im Betrieb sehr empfindlich gegen Störungen sind und die Antriebseinheiten relativ groß ausgeführt werden müssen, um ausreichend hohe Stellkräfte auch bei einem Verklemmen bereitstellen zu können. Des Weiteren liegt eine hohe Empfindlichkeit gegen Verschmutzung vor.Accordingly, in the known embodiments, the disadvantages that they are very sensitive to interference during operation and the drive units must be made relatively large in order to provide sufficiently high actuating forces even when jammed. Furthermore, there is a high sensitivity to contamination.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Stellvorrichtung zu schaffen, welche mit geringen Betätigungsmomenten angetrieben werden kann, hinsichtlich des Bauraums flexibel ausführbar ist und über einen langen Zeitraum zuverlässig und störungsfrei betrieben werden kann.It is therefore an object to provide an adjusting device which can be driven with low operating moments, in terms of space is flexibly executable and can be operated reliably and trouble-free over a long period of time.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Stellvorrichtung vorgesehen wird, mit einem Gehäuse, einer Antriebseinheit, die ein Drehmoment erzeugt, einem Rotationskörper, der drehbar gelagert ist, zumindest eine Kurvenbahn aufweist und auf den das Drehmoment direkt oder indirekt übertragbar ist, und in dem die Antriebseinheit angeordnet ist, einem Kopplungselement, welches mit der Kurvenbahn in Wirkverbindung steht, und einem Verstellelement, welches mit dem Kopplungselement in Wirkverbindung steht, wobei der Rotationskörper im Gehäuse über ein Lager gelagert sowie axial und radial gegen Verschieben gesichert ist, wobei das Verstellelement außerhalb des Rotationskörpers angeordnet ist und die Kurvenbahn aus einem an der Außenseite des Rotationskörpers angeformten wendelförmigen Ansatz besteht.This object is achieved in that an adjusting device is provided with a housing, a drive unit which generates a torque, a rotary body which is rotatably mounted, has at least one curved path and to which the torque is directly or indirectly transferable, and in which the drive unit is arranged, a coupling element, which is in operative connection with the curved path, and an adjusting element, which with the coupling element in Active connection is, wherein the rotary body is mounted in the housing via a bearing and axially and radially secured against displacement, wherein the adjusting element is arranged outside the rotary body and the curved path consists of a formed on the outside of the rotary body helical approach.

Vorzugsweise weist der Rotationskörper eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form auf, wobei das Gehäuse einen Abschnitt aufweist, der sich in den Rotationskörper erstreckt und als Lagerstelle für ein Lager dient, welches senkrecht zur Drehachse des Rotationskörpers angeordnet ist. Bei einer derartigen Vorrichtung sind die von der Antriebseinheit aufzubringenden Betätigungsmomente besonders niedrig, der Zusammenbau vereinfacht und die Anzahl der Bauteile gering.Preferably, the rotary body has a substantially hollow cylindrical shape, wherein the housing has a portion which extends into the rotary body and serves as a bearing for a bearing, which is arranged perpendicular to the axis of rotation of the rotary body. In such a device, the actuation torques to be applied by the drive unit are particularly low, the assembly is simplified and the number of components is low.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Lager durch zumindest ein Wälzlager gebildet ist, dessen Innenring und Außenring durch Sicherungsringe beziehungsweise Absätze am Gehäuse und am Rotationskörper in ihrer Lage fixiert sind. Ein solches Wälzlager weist eine hohe Verschleißfestigkeit auf und reduziert im Vergleich zu Gleitlagern noch einmal die vorhandenen Reibungskräfte.It is particularly advantageous if the bearing is formed by at least one rolling bearing whose inner ring and outer ring are fixed in position by retaining rings or shoulders on the housing and on the rotary body. Such a rolling bearing has a high wear resistance and reduced in comparison to plain bearings once again the existing friction forces.

Vorzugsweise weist der Rotationskörper eine Innenverzahnung auf, in die ein Zahnrad eines Untersetzungsgetriebes greift, welches die Rotation der Antriebseinheit auf den Rotationskörper überträgt. Durch diese innen liegende Verzahnung wird insbesondere der radial benötigte Bauraum zum Antrieb des Rotationskörpers minimiert.Preferably, the rotary body has an internal toothing, in which engages a gear of a reduction gear, which transmits the rotation of the drive unit to the rotary body. By this internal toothing in particular the radially required space for driving the rotating body is minimized.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist das Untersetzungsgetriebe ein Planetenstandgetriebe, dessen Planetenrad oder Planetenräder in die Innenverzahnung des als Hohlrad dienenden Rotationskörpers greifen. Durch ein derartig ausgebildetes Getriebe werden Querkräfte am Rotationskörper vermieden, wobei der geringe Bauraumbedarf erhalten bleibt.In a further embodiment, the reduction gear is a planetary gear, whose planet or planetary gears engage in the internal toothing of the rotary body serving as a ring gear. By such a trained transmission transverse forces are avoided on the rotating body, the small space requirement is maintained.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung besteht die Kurvenbahn aus einem an der Außenseite des Rotationskörpers angeformten wendelförmigen Ansatz. Eine derartige Ausführung ist kostengünstig herstellbar und montierbar.In a further advantageous embodiment, the curved path consists of a formed on the outside of the rotating body helical approach. Such an embodiment is inexpensive to produce and assemble.

Um zusätzliche Reibungskräfte zu verhindern, die vom Stellantrieb aufgebracht werden müssten, ist das Kopplungselement eine fest mit dem Verstellelement verbundene Kulisse, die zwei Wälzlager aufweist, die jeweils auf der Ober- und Unterseite der Kurvenbahn angreifen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wälzlager auf fest mit der Kulisse verbundenen Lagerstiften angeordnet sind, wobei die Lagerstifte in einer Nut des Gehäuseteils geführt sind.In order to prevent additional frictional forces that would have to be applied by the actuator, the coupling element is a fixedly connected to the adjusting link, which has two bearings, each attacking on the top and bottom of the cam track. It is particularly advantageous if the bearings are arranged on fixedly connected to the backdrop bearing pins, wherein the bearing pins are guided in a groove of the housing part.

Um zuverlässig das Verstellelement in eine fail-safe Position bei Ausfall der Antriebseinheit zurückdrehen zu können, ist eine Rückstellfeder an dem Rotationskörper angeordnet, deren erstes Ende am Gehäuse befestigt ist und deren zweites Ende am Rotationskörper befestigt ist. Durch diese Anordnung wird erneut der verwendete Bauraum minimiert.To reliably turn back the adjustment in a fail-safe position in case of failure of the drive unit, a return spring on the rotary body is arranged, whose first end is fixed to the housing and whose second end is fixed to the rotary body. By this arrangement, the space used is minimized again.

Zur Lagerückmeldung ist im Gehäuse der Stellvorrichtung eine Platine mit einem berührungslosen Sensor angeordnet, der in Wirkverbindung mit einem Magneten steht, der mit dem Verstellelement derart gekoppelt ist, dass der Magnet der linearen Bewegung des Verstellelementes folgt. Somit ist über den gesamten Verstellbereich eine genaue Bestimmung der Lage des Verstellelementes möglich, ohne sich berührende Teile verwenden zu müssen. Des Weiteren handelt es sich um eine direkte Sensierung des Verstellelementes, zum Beispiel einer Ventilstange, so dass eine sehr genaue Lagerückmeldung erfolgt.For bearing feedback, a circuit board with a contactless sensor is arranged in the housing of the adjusting device, which is in operative connection with a magnet which is coupled to the adjusting element such that the magnet follows the linear movement of the adjusting element. Thus, an accurate determination of the position of the adjustment is possible over the entire adjustment without having to use touching parts. Furthermore, it is a direct sensing of the adjusting element, for example a valve rod, so that a very accurate position feedback occurs.

Ein besonders einfacher und Bauraum optimierter Aufbau ergibt sich, wenn die Antriebseinheit im Rotationskörper angeordnet ist, wobei eine Antriebswelle in dem sich erstreckenden Abschnitt des Gehäuses gelagert ist. So wird eine bestmögliche Bauraumausnutzung gewährleistet.A particularly simple and space optimized structure results when the drive unit is arranged in the rotary body, wherein a drive shaft is mounted in the extending portion of the housing. This ensures the best possible space utilization.

Vorzugsweise hat die Kurvenbahn einen variablen Verlauf, so dass der Kraft- und der Wegverlauf des Verstellelementes je nach Anwendung optimiert aufeinander eingestellt werden können. Zusätzlich können beliebige Ventilhubvariationen zur Verbesserung der Volumenstromregelung dargestellt werden. Des Weiteren ist es möglich, einen linearen Kraftverlauf für bestimmte Anwendungen zu verwirklichen.Preferably, the curved path has a variable course, so that the force and the course of the displacement of the adjustment depending on the application can be adjusted to each other optimized. In addition, any valve lift variations to improve the flow control can be displayed. Furthermore, it is possible to realize a linear force curve for certain applications.

Zusätzlich ist es möglich, im Gehäuse Kühlmittelkanäle auszubilden, so dass eine Überhitzung, beispielsweise im Fall einer Verwendung als Abgasrückführventil, ausgeschlossen werden kann.In addition, it is possible to form coolant channels in the housing so that overheating, for example in the case of use as an exhaust gas recirculation valve, can be ruled out.

Dadurch, dass das Gehäuse aus einem ersten deckelförmigen Gehäuseteil, einem zweiten Gehäuseteil und einem dritten Gehäuseteil aufgebaut ist, wobei zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil Stützrollen mittels Stiftorganen angeordnet sind, auf denen der Rotationskörper abrollen kann, können auftretende Reaktionskräfte ausgelöst durch die Ansteuerung der Antriebseinheit abgefangen werden.Characterized in that the housing of a first cover-shaped housing part, a second housing part and a third housing part is constructed, wherein between the first and second housing part support rollers are arranged by pin members on which the body of revolution can roll, reaction forces can be triggered by the control of the drive unit be intercepted.

Es wird somit eine Stellvorrichtung geschaffen, deren Mechanismus unempfindlich in Bezug auf Bauteiltoleranzen ist, wobei hohe Betätigungskräfte über eine lange Lebensdauer zuverlässig realisiert werden können. Insbesondere die Lagerung ist einfach und kostenoptimiert ausgeführt, wobei gleichzeitig aufgrund fehlender Querkräfte ebenfalls eine hohe Lebensdauer sichergestellt wird. Eine derartige Stellvorrichtung ist kostengünstig herzustellen und weist einen sehr geringen Bauraumbedarf auf.There is thus provided an actuator whose mechanism is insensitive in terms of component tolerances, with high actuation forces over a long life can be reliably realized. In particular, the storage is simple and cost-optimized, at the same time due to lack of lateral forces also a high Lifespan is ensured. Such adjusting device is inexpensive to manufacture and has a very small space requirement.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend anhand der Verwendung für ein Abgasrückführventil beschrieben.An embodiment of an adjusting device according to the invention is shown in the figures and will be described below with reference to the use of an exhaust gas recirculation valve.

1 zeigt eine erste Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung am Beispiel eines Abgasrückführventils in geschnittener Darstellung. 1 shows a first side view of an adjusting device according to the invention using the example of an exhaust gas recirculation valve in a sectional view.

2 zeigt eine um 90° gedrehte Seitenansicht des in 1 dargestellten Abgasrückführventils ebenfalls in geschnittener Darstellung. 2 shows a rotated by 90 ° side view of the in 1 shown exhaust gas recirculation valve also in a sectional view.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht des dritten Gehäuseteils der Stellvorrichtung mit dem Rotationskörper aus den 1 und 2. 3 shows a perspective view of the third housing part of the adjusting device with the rotary body of the 1 and 2 ,

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung 2 besteht aus einem dreiteiligen Gehäuse 4, indem unterschiedliche Elemente zur Umwandlung einer rotatorischen Bewegung einer Antriebseinheit 6 in eine lineare Bewegung eines Verstellelementes 8 angeordnet sind.The adjusting device according to the invention 2 consists of a three-part housing 4 by using different elements to convert a rotary motion of a drive unit 6 in a linear movement of an adjusting element 8th are arranged.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Antriebseinheit 6 durch einen Elektromotor gebildet, auf dessen Antriebswelle 10 ein Antriebszahnrad 12 zumindest drehfest angeordnet ist. Die Antriebswelle 10 mit dem Antriebszahnrad 12 ragt in eine Aussparung 14 in einem deckelförmigen ersten Gehäuseteil 16.In the present embodiment, the drive unit 6 formed by an electric motor, on the drive shaft 10 a drive gear 12 is arranged at least rotationally fixed. The drive shaft 10 with the drive gear 12 protrudes into a recess 14 in a lid-shaped first housing part 16 ,

Das Antriebszahnrad 12 kämmt jeweils mit dem größeren Zahnrad 18 dreier als Doppelzahnräder ausgeführter Planetenräder 20, die jeweils drehbar auf einer Achse 22 gelagert sind, die im ersten Gehäuseteil 16 sowie in einem zweiten Gehäuseteil 24 befestigt sind. Ein jeweils kleineres Zahnrad 26 der Planetenräder 20 kämmt mit einer Innenverzahnung 28 eines im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Rotationskörpers 30, der über ein Lager 32 in einem dritten Gehäuseteil 66 gelagert und axial und radial gegen Verschieben gesichert ist. Das Antriebszahnrad 12 bildet mit den Planetenrädern 20 sowie dem als Hohlrad dienenden Rotationskörper 30 ein Planetenstandgetriebe 34. Die Drehachse des Rotationskörpers 30 verläuft im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Verstellelementes 8.The drive gear 12 combs each with the larger gear 18 three planetary gears designed as double gears 20 , each rotatable on an axis 22 are stored, in the first housing part 16 as well as in a second housing part 24 are attached. A smaller gear each 26 the planet wheels 20 meshes with an internal toothing 28 a substantially hollow cylindrical rotational body 30 who has a warehouse 32 in a third housing part 66 stored and secured axially and radially against displacement. The drive gear 12 forms with the planet wheels 20 and the rotary body serving as a ring gear 30 a planetary gearbox 34 , The rotation axis of the rotation body 30 runs substantially parallel to the longitudinal axis of the adjusting element 8th ,

Die Lagerung des Rotationskörpers 30 erfolgt an einem sich in den Rotationskörper 30 erstreckenden Abschnitt 36 des dritten Gehäuseteils 66, der als Lagerstelle 38 dient und einen Absatz 40 aufweist, gegen den ein Innenring 42 eines als Lager 32 dienenden Kugellagers anliegt, welches somit senkrecht zur Mittelachse des Rotationskörpers angeordnet ist. Das entgegengesetzte axiale Ende des Innenringes 42 des Lagers 32 wird über einen Sicherungsring 44, der in einer Außenumfangsnut 46 des Abschnittes 36 ausgebildet ist, gegen axiales Verschieben gesichert. Ein Außenring 48 des Lagers 32 liegt axial gegen einen Absatz 50 des Rotationskörpers 30 an und ist wiederum an seinem entgegengesetzten axialen Ende über einen Sicherungsring 52, der in einer Innenumfangsnut 54 des hohlzylindrischen Rotationskörpers 30 ausgebildet ist, gegen axiales Verschieben gesichert. Darüberhinaus sind zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil 16, 24 Stützrollen 55 mittels Stiftorganen 57 angeordnet, auf denen der Rotationskörper 30 abrollen kann.The storage of the rotation body 30 takes place at a in the rotating body 30 extending section 36 of the third housing part 66 as the depository 38 serves and a paragraph 40 has, against which an inner ring 42 one as a warehouse 32 serving ball bearing is applied, which is thus arranged perpendicular to the central axis of the rotary body. The opposite axial end of the inner ring 42 of the camp 32 is about a circlip 44 which is in an outer circumferential groove 46 of the section 36 is formed, secured against axial displacement. An outer ring 48 of the camp 32 lies axially against a paragraph 50 of the rotational body 30 and in turn is at its opposite axial end via a locking ring 52 that in an inner circumferential groove 54 of the hollow cylindrical body of revolution 30 is formed, secured against axial displacement. Moreover, between the first and second housing part 16 . 24 support rollers 55 by means of pen organs 57 arranged on which the body of revolution 30 can roll.

Der in 3 dargestellte Rotationskörper 30 weist eine Wand mit einem an der Außenseite des Rotationskörpers angeformten wendelförmigen Ansatz 56 auf, der als Kurvenbahn 58 dient. Die Steigungen dieser Kurvenbahn ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel stetig gleich, kann jedoch je nach Anwendung eine sich ändernde Steigung aufweisen, so dass ein bedarfsspezifischer Verlauf zwischen eingeleitetem Drehmoment und abgegebener Betätigungskraft einstellbar ist.The in 3 illustrated rotating body 30 has a wall with a formed on the outside of the body of revolution helical neck 56 on that as a curved path 58 serves. The slopes of this curved path in the present embodiment is constantly the same, but depending on the application may have a changing pitch so that a demand-specific course between the introduced torque and the output actuating force can be set.

Auf den wendelförmigen Ansatz 56 greift ein Kopplungselement 60 an, das eine fest mit dem Verstellelement 8 verbundene Kulisse 60 ist, die zwei Wälzlager 62, 64 aufweist, die jeweils auf der Ober- und Unterseite der als Kurvenbahn 58 ausgebildeten Ansatzes 56 angreifen. Die Wälzlager 62 sind auf fest mit der Kulisse 60 verbundenen Lagerstiften 63, 65 angeordnet, wobei die Lagerstifte 63, 65 in einer Nut 68 des zweiten Gehäuseteils 24 geführt sind, wodurch eine Drehbewegung der Kulisse 60 zuverlässig vermieden wird.On the helical approach 56 engages a coupling element 60 on, one fixed to the adjustment 8th connected backdrop 60 is the two rolling bearings 62 . 64 has, respectively, on the top and bottom of the curved path 58 trained approach 56 attack. The rolling bearings 62 are on solid with the backdrop 60 connected bearing pins 63 . 65 arranged, with the bearing pins 63 . 65 in a groove 68 of the second housing part 24 are guided, creating a rotational movement of the backdrop 60 reliably avoided.

Die Kulisse 60 ist mit seinem zum Verstellelement 8 gerichteten Ende fest mit diesem verbunden, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Ventilstange gebildet wird, an dessen Ende ein Ventilteller 70 angeordnet ist. Der Ventilteller 70 wirkt in bekannter Weise mit einem Ventilsitz 72 zusammen, der im dritten Gehäuseteil 66 ausgebildet ist. Entsprechend ist im dritten Gehäuseteil 66 ein Gaseintritt 74 sowie ein Gasaustritt 76 ausgebildet, welche fluidisch durch den Ventilteller 70 voneinander trennbar sind.The scenery 60 is with his for adjusting 8th directed end firmly connected to this, which is formed in the present embodiment by a valve rod, at the end of a valve plate 70 is arranged. The valve plate 70 acts in a known manner with a valve seat 72 together, in the third housing part 66 is trained. Accordingly, in the third housing part 66 a gas inlet 74 as well as a gas outlet 76 formed, which fluidly through the valve disk 70 are separable from each other.

Die Ventilstange 8 ist über ein weiteres Lager 77 im dritten Gehäuseteil 66 verschieblich gelagert, wobei eine Abdeckung 78, die die Ventilstange 8 im Gas durchströmten Kanal 80 zwischen Gaseintritt 74 und Gasaustritt 76 umschließt, ein Eindringen von Verschmutzungen in das Lager 77 verhindert. Ein zusätzlicher Dichtring 82 ist im dritten Gehäuseteil 66 am zur Stellvorrichtung 2 weisenden Ende der Ventilstange 8 angeordnet, um ein Eindringen von Verschmutzungen in die Stellvorrichtung 2 zu verhindern.The valve rod 8th is about another camp 77 in the third housing part 66 slidably mounted, with a cover 78 holding the valve stem 8th in the gas flow channel 80 between gas entry 74 and gas outlet 76 encloses, penetration of contaminants in the camp 77 prevented. An additional sealing ring 82 is in the third housing part 66 on to the adjusting device 2 pointing end of the valve stem 8th arranged to prevent contamination from entering the actuator 2 to prevent.

Um zusätzlich die Stellvorrichtung 2 vor Überhitzung zu schützen, könnte im dritten Gehäuseteil 66 zwischen dem Kanal 80 und der Stellvorrichtung 2 ein Kühlmittelkanal ausgebildet sein, der im Wesentlichen die Ventilstange 8 vollständig umgibt.In addition to the adjusting device 2 To protect against overheating, could be in the third housing part 66 between the channel 80 and the actuator 2 a coolant channel may be formed, which is substantially the valve rod 8th completely surrounds.

Am zum Ventilteller 70 entgegengesetzten Ende der Kulisse 60 liegt ein Magnetgehäuse 90 auf, das im zweiten Gehäuseteil 24 geführt ist. Das Magnetgehäuse 90 weist desweiteren einen Magneten 100 sowie eine Druckfeder 94 auf, die sich gegenüber dem deckelförmigen ersten Gehäuseteil 16 abstützt und somit das Gehäuse 90 ständig in Richtung des Verstellelementes 8 belastet und damit die Hubbewegung des Verstellelementes 8 mit vollzieht.On to the valve plate 70 opposite end of the scenery 60 lies a magnet housing 90 on, in the second housing part 24 is guided. The magnet housing 90 also has a magnet 100 and a compression spring 94 on, which is opposite to the cover-shaped first housing part 16 supports and thus the housing 90 constantly in the direction of the adjustment 8th loaded and thus the lifting movement of the adjusting element 8th with accomplishes.

Der Magnet 100 ist axial magnetisiert und wirkt in bekannter Weise mit einem nicht näher dargestellten berührungslosen Sensor zusammen, der auf einer Platine angeordnet ist, auf der auch die weitere Steuerelektronik der Stellvorrichtung 2 angeordnet sein kann. Die Platine ist in einer Ausnehmung des ersten oder zweiten Gehäuseteils 16, 24 befestigt und ist über nicht dargestellte Leitungen mit einem Kontaktkamm 102 verbunden, zu dem zusätzlich die Stromversorgungsleitungen der Antriebseinheit 6 führen.The magnet 100 is magnetized axially and cooperates in a known manner with a non-illustrated contactless sensor, which is arranged on a circuit board, on which also the other control electronics of the adjusting device 2 can be arranged. The circuit board is in a recess of the first or second housing part 16 . 24 attached and is not shown lines with a contact comb 102 connected, in addition to the power supply lines of the drive unit 6 to lead.

Wird nun die Antriebseinheit 6 über den Kontaktkamm 102 bestromt, wird die entstehende Rotation der Antriebswelle 10 über das Planetenstandgetriebe 34 auf den Rotationskörper 30 übertragen. Durch die Drehbewegung des Rotationskörpers 30 folgt die Kulisse 60 und somit das mit ihm verbundene Verstellelement 8 der Steigung der Kurvenbahn 58, wobei dies eine rein axiale Bewegung zur Folge hat, da ein Verdrehen der Kulisse 60 durch die Führung in der Nut 68 verhindert wird. Somit entsteht bei Drehung des Rotationskörpers 30 eine zwangsgeführte lineare Bewegung des Verstellelementes 8.Will now be the drive unit 6 over the contact comb 102 energized, the resulting rotation of the drive shaft 10 over the planetary gearbox 34 on the rotation body 30 transfer. By the rotational movement of the rotating body 30 follows the scenery 60 and thus the adjusting element connected to it 8th the slope of the curved path 58 , this has a purely axial movement result, as a rotation of the backdrop 60 through the guide in the groove 68 is prevented. Thus arises upon rotation of the rotating body 30 a positively driven linear movement of the adjusting element 8th ,

Mit dem Heben und Senken des Verstellelementes wird auch der Magnet 100 in dem Magnetgehäuse 90 linear mit bewegt, was über den berührungslosen Sensor detektiert wird und über den Kontaktkamm 103 beispielsweise an eine Motorsteuereinheit zurückgemeldet werden kann. Entsprechend ist eine direkte Detektierung der Position des Verstellelementes 8 uneingeschränkt möglich, wodurch Fehler durch zwischenliegende Übersetzungen zuverlässig vermieden werden.With the raising and lowering of the adjustment also the magnet 100 in the magnet housing 90 moved linearly, which is detected via the non-contact sensor and the contact comb 103 For example, can be reported back to an engine control unit. Accordingly, a direct detection of the position of the adjusting element 8th unrestricted, which reliably prevents errors due to intervening translations.

Sollte die Antriebseinheit 6 ausfallen, ist es häufig erforderlich, das Verstellelement 8 in eine Notlaufposition zurückzustellen. Hierzu ist eine Rückstellfeder 112 in Form einer schraubenförmigen Drehfeder um den Rotationskörper 30 herum angeordnet, deren erstes Ende am dritten Gehäuseteil 66 befestigt ist und deren entgegengesetztes Ende am Rotationskörper 30 befestigt ist. Werden der Rotationskörper 30 und somit das Verstellelement 8 aus ihrer Ruhestellung heraus gedreht, wird die Rückstellfeder 112 entsprechend durch Torsion gespannt. Bei Ausfall der Antriebseinheit 8 und somit wegfallender Haltekraft in einer beliebigen Position wirkt nun lediglich noch die Kraft der Feder, so dass deren Torsionsenergie freigesetzt wird und das Verstellelement automatisch in seine Ausgangsposition zurückgedreht wird.Should the drive unit 6 fail, it is often necessary, the adjustment 8th to return to an emergency position. This is a return spring 112 in the form of a helical torsion spring around the rotation body 30 arranged around, the first end of the third housing part 66 is fixed and the opposite end to the rotating body 30 is attached. Be the rotation body 30 and thus the adjusting element 8th turned off from its rest position, the return spring 112 tensioned accordingly by torsion. In case of failure of the drive unit 8th and thus eliminating holding force in any position now only acts the force of the spring, so that their torsional energy is released and the adjusting element is automatically rotated back to its original position.

Zur Erzeugung eines definierten vertikalen Hubs steht durch das dargestellte Ausführungsbeispiel ein größerer Eingangsdrehwinkel als beispielsweise bei ebenen Kurvenbahnen oder Exzenterantrieben zur Verfügung, so dass kleinere und kostengünstigere Aktuatoren und Untersetzungsgetriebe verwendet werden können. Es wird verhindert, dass Querkräfte auf das Verstellelement 8 wirken, wodurch lediglich geringe Lagerbelastungen auftreten und der Verschleiß minimiert wird. So entsteht eine bezüglich des benötigten Bauraums optimierte Bauweise des gesamten Mechanismus, der auch in Bezug auf Bauteiltoleranzen unempfindlich ist. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine Bauraum optimierte modulare Bauweise.To generate a defined vertical stroke is through the illustrated embodiment, a larger input rotation angle than, for example, in planar cam tracks or eccentric drives available, so that smaller and less expensive actuators and reduction gear can be used. It prevents cross-forces on the adjusting element 8th act, which only low bearing loads occur and the wear is minimized. This results in an optimized construction of the entire mechanism with respect to the required installation space, which is also insensitive in terms of component tolerances. In addition, the invention allows a space optimized modular design.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der Ansprüche nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Modifikationen, insbesondere bezüglich der Gehäuseteile, des verwendeten Getriebes oder des zu verstellenden Bauteiles sind ebenso denkbar wie Anpassungen der Lagergeometrie innerhalb des Gehäuses oder der Ausführung der Kurvenbahn. Auch ist es beispielsweise denkbar, dass die Kurvenbahn als Öffnung im Rotationskörper ausgeführt ist und das Verstellelement über einen Ansatz in diese Öffnung eingreift.It should be understood that the scope of the claims is not limited to the embodiment described. Modifications, in particular with respect to the housing parts, the gear used or the component to be adjusted are also conceivable as adjustments of the bearing geometry within the housing or the execution of the curved path. It is also conceivable, for example, that the curved path is designed as an opening in the rotary body and engages the adjusting element via a projection in this opening.

Claims

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement for driving valves, such as exhaust gas recirculation valves, wastegate valves, etc. with a housing ( 4 ), a drive unit ( 6 ), which generates a torque, a rotational body ( 30 ), which is rotatably mounted, at least one curved path ( 58 ) and to which the torque is directly or indirectly transferable, and in which the drive unit ( 6 ), a coupling element ( 60 ), which with the curved path ( 58 ) is in operative connection, and an adjusting element ( 8th ), which is in operative connection with the coupling element, wherein the rotational body ( 30 ) in the housing ( 4 ) about a warehouse ( 32 ) and axially and radially against Moving is secured, wherein the adjusting element ( 8th ) outside the body of revolution ( 30 ) is arranged and the curved path ( 58 ) from one on the outside of the rotary body ( 30 ) formed helical approach ( 56 ) consists.

Adjusting device for converting a rotational movement into a linear movement according to claim 1, characterized in that the rotational body ( 30 ) has a substantially hollow cylindrical shape, wherein the housing ( 4 ) a section ( 36 ), which is in the rotary body ( 30 ) and as a depository ( 38 ) for the warehouse ( 32 ), which is perpendicular to the axis of rotation of the rotary body ( 30 ) is arranged.

Actuating device for converting a rotary movement into a linear movement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the bearing ( 32 ) is formed by at least one rolling bearing whose inner ring ( 42 ) and outer ring ( 48 ) by retaining rings ( 44 . 52 ) or paragraphs ( 40 . 50 ) on the housing ( 4 ) and on the rotational body ( 30 ) are fixed in their position.

Adjusting device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational body ( 30 ) an internal toothing ( 28 ), into which a toothed wheel ( 26 ) of a reduction gear which controls the rotation of the drive unit ( 6 ) on the rotary body ( 30 ) transmits.

Adjusting device for converting a rotational movement into a linear movement according to claim 4, characterized in that the reduction gear is a planetary gear ( 34 ), whose planetary gear or planetary gears ( 20 ) in the internal toothing ( 28 ) of the rotary body serving as a ring gear ( 30 ) to grab.

Adjusting device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element ( 60 ) one fixed to the adjustment ( 8th ) is connected, which has two rolling bearings, each on the top and bottom of the curved path ( 58 attack).

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement according to claim 6, characterized in that the rolling bearing fixed to the backdrop ( 60 ) associated bearing pins ( 63 . 65 ) are arranged, wherein the bearing pins ( 63 . 65 ) in a groove ( 68 ) of a housing part ( 24 ) are guided.

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that a return spring ( 112 ) on the rotary body ( 30 ) is arranged, the first end of the housing ( 4 ) is attached and the second end of the rotary body ( 30 ) is attached.

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 4 ) of the adjusting device ( 2 ) a circuit board is arranged with a non-contact sensor, which is in operative connection with a magnet ( 100 ), which with the adjusting element ( 8th ) is coupled in such a way that the magnet ( 100 ) of the linear movement of the adjusting element ( 8th ) follows.

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of claims 8 or 9, characterized in that a drive shaft ( 10 ) in the extending section ( 36 ) of the housing ( 4 ) is stored.

Adjusting device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that the curved path ( 58 ) has a variable course.

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 4 ) is formed at least one coolant channel.

Actuating device for converting a rotational movement into a linear movement according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 4 ) from a first cover-shaped housing part ( 16 ), a second housing part ( 24 ) and a third housing part ( 66 ) is constructed, wherein between the first and second housing part support rollers ( 55 ) by means of pen organs ( 57 ) are arranged, on which the rotational body ( 30 ) can roll.