DE102011109664A1

DE102011109664A1 - Abgasrückführventil

Info

Publication number: DE102011109664A1
Application number: DE102011109664A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wentz; Michael Marquard
Original assignee: Gustav Wahler GmbH and Co KG
Current assignee: BorgWarner Esslingen GmbH
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-02-14

Abstract

Ein Abgasrückführventil hat eine Betätigungseinrichtung, mittels der eine Drehantriebsbewegung in eine Hubbewegung eines Ventilschaftes zur Steuerung eines Ventilgliedes umgeformt wird. Die Betätigungseinrichtung weist ein um eine Drehachse drehbetätigtes Antriebsglied mit mindestens einer exzentrischen Steuerkurve zur Schließbetätigung und ferner einen der Steuerkurve folgenden Nocken, z. B. Rollkörper, am Ventilschaft auf. Das Ventilglied wird entgegen dem darauf wirkenden Mediumdruck von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung gegen einen zugeordneten Ventilsitz bewegt. Die mindestens eine Steuerkurve des Antriebsgliedes weist einen Krümmungsverlauf mit unterschiedlichen Krümmungsabschnitten derart auf, dass das Ventilglied, ausgehend von seiner Öffnungsstellung, mittels eines am Antriebsglied wirksamen Antriebsschließmoments entgegen dem anstehenden Mediumdruck zunächst zu einer Hubbewegung in Schließrichtung mit Regelung des Mediumdurchlasses antreibbar ist und daran anschließend durch die Steuerkurve zu einer Schließung mit im wesentlichen Aufsitzen auf dem Ventilsitz, Verharren in dieser Schließstellung und Abstützung an der Steuerkurve ohne darauf einwirkendes Antriebsschließmoment und Funktionshub beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrückführventil, mit einer Betätigungseinrichtung, mittels der eine Drehantriebsbewegung in eine Hubbewegung eines Ventilschaftes zur Steuerung eines Ventilgliedes umgeformt wird. Die Betätigungseinrichtung weist ein um eine Drehachse drehbetätigtes Antriebsglied mit mindestens einer exzentrischen Steuerkurve zur Schließbetätigung und einen der Steuerkurve folgenden Nocken, z. B. einen Rollkörper, am Ventilschaft auf. Die Betätigungseinrichtung bewegt das Ventilglied entgegen dem darauf wirkenden Mediumdruck von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung gegen einen zugeordneten Ventilsitz.
Es ist ein Abgasrückführventil dieser Art bekannt ( DE 10 2007 036 286 A1 ), bei dem allerdings das Ventilglied bei der Öffnungsbewegung nicht, wie vorstehend beschrieben, nach innen in den Ventilraum bewegt wird sondern statt dessen gegensinnig nach außen. Dabei wird das Ventilglied in der Schließstellung von dem darauf wirkenden Mediumdruck gegen den Ventilsitz gedrückt. Die bei Volllast einer Brennkraftmaschine wirkender hohen Abgasdrücke beaufschlagen somit das Ventilglied in Schließstellung und sichern diese. Dies ist an sich von Vorteil, denn bei Volllast ist das Abgasrückführventil in der Regel geschlossen. Es wird jedoch angestrebt, die Abgasrückführung bis auf den Volllastbereich auszudehnen, wobei dann ein nach außen öffnendes elektrisches AGR-Ventil in diesem Lastzustand durch permanente Stromzufuhr zur Betätigungseinrichtung offen gehalten werden muss. Es ist bekannt, dass nach innen zum Ventilraum hin öffnende Abgasrückführventile bei voll geöffnetem Ventil geringere Druckverluste mit sich bringen. Solche Abgasrückführventile können jedoch nur bis zu einem gewissen Differenzdruck sicher geschlossen gehalten werden. Sie benötigen dazu eine große elektrische Antriebsleistung eines elektrischen Drehantriebes, z. B. eines Elektromotors, eines Drehmagneten od. dgl., als Teil der Betätigungseinrichtung. Dies bedingt leistungsstarke Drehantriebe, die ein relativ großes Volumen und Gewicht haben und relativ große Kosten bedingen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführventil der eingangs genannten Art mit nach innen zum Ventilraum hin öffnendem und gegensinnig entgegen dem darauf wirkenden Mediumdruck schließendem Ventilglied zu schaffen, das einerseits im voll geöffneten Zustand keine oder nur geringe Druckverluste ermöglicht und in der Schließstellung eine Leckage auf einen geringen Wert begrenzt und auch bei hohen Differenzdrücken sicher geschlossen gehalten werden kann, ohne die Notwendigkeit elektrischer Antriebsleistung seitens einer Betätigungseinrichtung, die vorzugsweise einen elektrischen Drehantrieb, z. B. einen Elektromotor oder einen Drehmagneten aufweist.
Die Aufgabe ist bei einem Abgasrückführventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die mindestens eine Steuerkurve des Antriebsgliedes einen Krümmungsverlauf mit unterschiedlichen Krümmungsabschnitten derart aufweist, dass das Ventilglied, ausgehend von seiner Öffnungsstellung, mittels eines am Antriebsglied wirksamen Antriebsschließmoments entgegen dem anstehenden Mediumdruck zunächst in bekannter Weise zu einer Hubbewegung in Schließrichtung mit Regelung des Mediumdurchlasses antreibbar ist und daran anschließend durch die Steuerkurve zu einer Schließung mit im wesentlichen Aufsitzen auf dem Ventilsitz, Verharren in dieser Schließstellung und Abstützung an der Steuerkurve ohne darauf einwirkendes Antriebsschließmoment und ohne Funktionshub beaufschlagbar ist. Hierdurch ist ein nach innen zum Ventilraum hin öffnendes Abgasrückführventil mit dem Vorteil der Reduzierung von Druckverlusten bei voll geöffnetem Ventil verwirklicht in Kombination mit einer Betätigungseinrichtung mit insbesondere elektrischem Drehantrieb. Dabei ist erreichbar, dass in der Schließstellung des Ventils keine Antriebsleistung notwendig ist, um das Ventil in dieser Schließstellung gegen den wirkenden Mediumdruck zu halten. Hierbei kann die Betätigungseinrichtung in Schließstellung stromlos betrieben werden. Ein etwaiges nachteiliges Aufdrücken des Abgasrückführventils ist verhindert. Selbst bei beliebig hohen, auf das Ventilglied wirkenden Gasdrücken und am Ventilschaft wirksamen Stiftkräften kann kein in Öffnungsrichtung wirksames Drehmoment das Antriebsglied in Öffnungsrichtung beaufschlagen und den Drehantrieb drehen. Die Betätigungseinrichtung muss somit nicht bestromt werden, um ein entgegenwirkendes Schließmoment zu erzeugen. Vorteilhaft ist ferner eine Begrenzung der Leckage auf einen geringen Wert auch bei sehr hohen wirksamen Differenzdrücken. Ferner wird ein Toleranzausgleich verbessert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerkurve drei in Schließrichtung aneinander anschließende Krümmungsabschnitte aufweist, von denen ein erster Krümmungsabschnitt eine Kurvenbahn mit in Schließdrehrichtung progressiver Steigung für die Schließbetätigung des Ventilgliedes mit Regelung des Mediumdurchlasses aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass ein zweiter Krümmungsabschnitt der Steuerkurve eine etwa kreisbogenförmige Kurvenbahn mit in Bezug auf die Drehachse des Antriebsgliedes etwa konstantem Kurvenradius aufweist, mittels der in der Schließstellung des Ventilgliedes zwischen dem Nocken und der Kurvenbahn Selbsthemmung erzeugt und das Ventilglied ohne Antriebsschließmoment und Antriebsleistung der Betätigungseinrichtung in Schließstellung gehalten wird. Aufgrund des konstanten Kurvenradius hat eine etwaige Drehung der Betätigungseinrichtung keine Hubänderung zur Folge. Umgekehrt kann ein auf das geschlossene Ventilglied wirkender hoher Gasdruck kein Drehmoment beim Drehantrieb induzieren. Der Drehantrieb kann stromlos betrieben werden. Durch den konstanten Kurvenradius wird eine Selbsthemmung erzeugt. Eine Leckage wird auf einen geringen Wert begrenzt, selbst bei sehr hohen Differenzdrücken.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kurvenbahn des zweiten Krümmungsabschnitts eine in Schließdrehrichtung derart geringfügig zunehmende Steigung aufweisen kann, dass ein durch den auf das Ventilglied einwirkenden Mediumdruck erzeugtes, gegen die Schließdrehrichtung wirksames Öffnungsmoment durch mindestens ein ebenso großes oder größeres Reibmoment kompensiert ist. Auch hierbei ergibt sich in der Schließstellung Selbsthemmung und eine Begrenzung der Leckage auch bei sehr hohem Differenzdrücken sowie ein verbesserter Toleranzausgleich. Der auf das geschlossene Ventilglied wirkende Gasdruck induziert ein Öffnungsmoment und ein Reibmoment. Die Steigung der Kurvenbahn ist hierbei derart klein gewählt, dass das Reibmoment stets größer ist als das Öffnungsmoment. Auch hierbei kann die Betätigungseinrichtung stromlos sein. Ein Schließmoment muss nicht erzeugt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass ein dritter Krümmungsabschnitt der Steuerkurve, der sich in Schließdrehrichtung des Antriebsgliedes an den zweiten Krümmungsabschnitt anschließt, eine Kurvenbahn mit in Schließdrehrichtung derart zunehmender Steigung aufweist, dass das Antriebsglied ohne Erzeugen eines Funktionshubes des Ventilgliedes in Schließdrehrichtung gestoppt ist. Hierdurch wird verhindert, dass bei Drehbetätigung des Antriebsgliedes dieses mit der Steuerkurve aus dem Bereich des Nockens herausgedreht wird und ausfädelt. Die Kurvenbahn des dritten Krümmungsabschnitts bewirkt somit ein Stoppen des Antriebsgliedes und ferner ein Minimieren der Leckage bei geringen Differenzdrücken und einen Toleranzausgleich.
Von Vorteil kann es ferner sein, wenn mittels der Kurvenbahnen des zweiten und/oder dritten Krümmungsabschnitts bei am Ventilglied wirkenden Differenzdrücken, z. B. bei großen Differenzdrücken bei wirksamem zweiten Krümmungsabschnitt oder geringen Differenzdrücken bei wirksamem dritten Krümmungsabschnitt, eine Leckage minimiert und ein Toleranzausgleich verbessert wird oder Toleranzen ganz ausgeglichen sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerkurve einen etwa S-förmigen Kurvenverlauf hat. Die Steuerkurve des Antriebsgliedes kann in vorteilhafter Weise auf dessen Außenfläche vorgesehen sein oder statt dessen an einer eingetieften Nut oder an einem Schlitz ausgebildet sein.
Das Antriebsglied kann eine zweite Steuerkurve aufweisen, die in Querabstand von der ersten Steuerkurve verläuft und für die Öffnungsbewegung des Ventilgliedes mit Abheben vom Ventilsitz ausgebildet ist. Die zweite Steuerkurve kann in vorteilhafter Weise in die Kurvenbahn des ersten Krümmungsabschnitts der ersten Steuerkurve übergehen und etwa kreisbogenförmig in diese überleiten.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Betätigungseinrichtung einen insbesondere elektrischen Drehantrieb, z. B. einen Elektromotor, z. B. Gleichstrommotor, einen Drehmagneten od. dgl. aufweist, der das Antriebsglied um die Drehachse zwischen der Öffnungsbewegung und der Schließbewegung antreibt, wobei der Drehantrieb bei wirksamem zweiten Krümmungsabschnitt stromlos geschaltet ist oder nur mit einem geringen Haltestrom gespeist wird. Der elektrische Drehantrieb kann relativ klein und einfach gehalten werden. Es können solche mit geringerer Leistung zum Einsatz kommen, wodurch Volumen, Gewicht und Kosten gespart werden.
In vorteilhafter Weise kann am Antriebsglied eine Failsafe-Feder angreifen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen senkrechten Schnitt eines Teils eines Abgasrückführventils in Schließstellung,
2 eine schematische Seitenansicht eines Ausschnittes II in 1,
3 die Funktion des Ventilhubes über den Drehwinkel des Drehantriebes der Betätigungseinrichtung des Abgasrückführventils.
In 1 ist schematisch ein Teil eines Abgasrückführventils 10 gezeigt, das für eine Brennkraftmaschine bestimmt ist. Das Abgasrückführventil 10 hat ein Gehäuse 11, in dem ein Ventilraum 12 ausgebildet ist, dem in Richtung des Pfeiles 13 Abgas zuführbar ist, das gemäß Pfeil 14 aus dem Ventilraum 12 abgeführt werden kann.
Das Abgasrückführventil 10 ist mit einer nur schematisch angedeuteten Betätigungseinrichtung 15 versehen, die einen insbesondere elektrischen Drehantrieb 16, z. B. einen Elektromotor, einen Drehmagneten od. dgl., aufweist. Mittels der Betätigungseinrichtung 15 wird eine Drehantriebsbewegung eines vom Drehantrieb 16 um eine Drehachse 17 drehbetätigten Antriebsgliedes 18 in eine Hubbewegung eines Ventilschaftes 19 zur Steuerung eines z. B. etwa tellerförmigen Ventilgliedes 20 umgeformt. Das Antriebsglied 18 ist mit mindestens einer in Bezug auf die Drehachse 17 exzentrischen Steuerkurve 21 versehen, die für die Schließbetätigung des Ventilgliedes 20 in Pfeilrichtung 22 vorgesehen ist. Die Betätigungseinrichtung 15 weist ferner einen der Steuerkurve 21 folgenden Nocken 23 auf, der z. B. als Rollkörper, insbesondere in Form eines Wälzlagers, ausgebildet ist und innerhalb einer Gabel 24 drehbar gehalten ist. Die Gabel 24 ist mit dem Ventilschaft 19 fest verbunden, vorzugsweise mit diesem einstückig. In der in 1 gezeigten Schließstellung des Ventilgliedes 20 sitzt dieses auf einem Ventilsitz 25 auf, so dass der Einlass des in Pfeilrichtung 13 unter Druck anstehenden Mediums zum Ventilraum 12 gesperrt ist. Das Ventilglied 20 ist mittels der exzentrischen Steuerkurve 21 und des Nockens 23 ausgehend von einer nicht gezeigten Öffnungsstellung, in der das Ventilglied 20 vom Ventilsitz 25 in 1 nach oben und in den Ventilraum 12 hinein abgehoben ist, in Richtung des Pfeiles 9 in die in 1 dargestellte Schließstellung entgegen dem darauf gemäß Pfeil 13 wirkenden Mediumdruck bewegbar. Für diese Schließbetätigung wird das Antriebsglied 18 mittels des Drehantriebes 16 um die Drehachse 17 in Pfeilrichtung 22 geschwenkt. Dabei greift die Nockenkurve 21 am Nocken 23 an, über den der Ventilschaft 19 in Pfeilrichtung 9 bewegt wird.
Das Antriebsglied 18 weist ferner eine zweite Steuerkurve 31 auf, die in Querabstand von der ersten Steuerkurve 21 verläuft und für die Öffnungsbewegung des Ventilgliedes 20 mit Abheben vom Ventilsitz 25, entgegen der Richtung des Pfeils 22, ausgebildet ist. Zur Betätigung des Ventilgliedes 20 in Öffnungsrichtung kann die zweite Steuerkurve 31 mit dem Nocken 23 derart in Eingriff stehen, dass bei Drehbetätigung des Antriebsgliedes 18 gegensinnig zum Pfeil 22 der Ventilschaft 19 mit Ventilglied 20 in 1 nach oben gezogen wird. Am Antriebsglied 18 greift üblicherweise eine hier nicht weiter gezeigte Failsafe-Feder an, die bei Ausfall des Drehantriebes 16 auf das Antriebsglied 18 wirkt, und zwar im Sinne einer Schließbetätigung des Ventilgliedes 20. Unter Umständen bedarf es bei der Überführung in die Öffnugsstellung der zweiten Steuerkurve 31 und dem Zusammenwirken mit dem Nocken 23 nicht, da unter Umständen auch der in Pfeilrichtung 13 in Öffnungsrichtung anstehende Mediumdruck und ein dadurch bedingtes Öffnungsmoment allein die Öffnungsbetätigung bewirken kann, wenn eine Drehbetätigung des Antriebsgliedes 18 gegensinnig zum Pfeil 22 geschieht.
Abgasrückführventile 10 beschriebener Art, die unter dem auf das Ventilglied 20 in Richtung des Pfeiles 13 wirkenden Abgasdruck öffnen, sind einerseits vorteilhaft, da bei voll geöffnetem Ventilglied 20 der Druckverlust zwischen Ventilglied 20 und Ventilsitz 25 reduziert wird. Andererseits haben derartige Ventile den Nachteil, dass diese nur bis zu einem gewissen Differenzdruck in der Schließstellung sicher geschlossen gehalten werden können und bei hohen Differenzdrücken eine große elektrische Antriebsleistung des Drehantriebes 16, insbesondere einen hohen Haltestrom, zum Geschlossenhalten des Ventilgliedes 20 benötigen. Nur dadurch kann in der Schließstellung ein ungewolltes Aufdrücken des Ventilgliedes 20 entgegen dem Pfeil 9 verhindert werden mit entstehender größerer Leckage im Ventilsitzbereich.
Gemäß der Erfindung weist beim Abgasrückführventil 10 die mindestens eine der Schließbetätigung dienende Steuerkurve 21 des Antriebsgliedes 18 einen Krümmungsverlauf mit unterschiedlichen Krümmungsabschnitten derart auf, dass das Ventilglied 20, ausgehend von seiner Öffnungsstellung, mittels eines am Antriebsglied 18 in Pfeilrichtung 22 wirksamen Antriebsschließmoments entgegen dem anstehenden Mediumdruck gemäß Pfeil 13 zunächst in bekannter Weise zu einer Hubbewegung in Schließrichtung mit Regelung des Mediumdurchlasses antreibbar ist und daran anschließend durch die Steuerkurve 21 zu einer Schließung mit im wesentlichen Aufsitzen auf dem Ventilsitz 25, Verharren in der Schließstellung und Abstützen an der Steuerkurve 21 ohne darauf einwirkendes Antriebsschließmoment gemäß Pfeil 22 und ohne Funktionshub beaufschlagbar ist. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, dass die Steuerkurve 21 drei in Schließdrehrichtung gemäß Pfeil 22 aneinander anschließende Krümmungsabschnitte aufweist, die in 2 und 3 mit 1, 2 und 3 bezeichnet sind und von denen ein erster Krümmungsabschnitt 1 eine Kurvenbahn 41 mit in Schließdrehrichtung gemäß Pfeil 22 progressiver Steigung für die Schließbetätigung des Ventilgliedes 20 mit Regelung des Abgasmassenstromes aufweist. Dieser erste Krümmungsabschnitt 1 mit der Kurvenbahn 41 ist somit beim Schließen zuständig für die Regelung der Abgasrückführrate. Aus 2 erkennt man, dass dieser erste Krümmungsabschnitt 1 mit der Kurvenbahn 41 etwa S-Form aufweist. Die Grafik in 3 zeigt, dass sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehantriebes 16 ein Ventilhub gemäß Pfeil 9 ergibt, der progressiv ist.
Die Steuerkurve 21 weist ferner einen zweiten Krümmungsabschnitt 2 mit einer Kurvenbahn 42 auf, die etwa kreisbogenförmig ist und in Bezug auf die Drehachse 17 des Antriebsgliedes 18 einen etwa konstanten Kurvenradius aufweist. Wenn diese Kurvenbahn 42 mit dem Nocken 23 bei der Schließbetätigung in Pfeilrichtung 22 zusammenwirkt, wird in der Schließstellung des Ventilgliedes 20 zwischen dem Nocken 23 und der Kurvenbahn 42 Selbsthemmung erzeugt und das Ventilglied 20 ohne Antriebsschließmoment und Antriebsleistung des Drehantriebes 16 in Schließstellung gehalten. Ist diese Kurvenbahn 42 zusammen mit dem Nocken 23 wirksam, bedarf es keiner Antriebsleistung des Drehantriebes 16, der somit nicht bestromt werden muss. Auch bei sehr hohen Differenzdrücken wird dabei die Leckage im Ventilspalt auf einen geringen Wert gehalten. Man erkennt insbesondere aus 3, dass der konstante Kurvenscheibenradius der Kurvenbahn 42 bei einer Drehung des Drehantriebes 16 keine Hubänderung zur Folge hat. Umgekehrt kann eine nahezu beliebig große Gaskraft, die als Kraft über den Ventilschaft 19 wirkt, kein Drehmoment am Drehantrieb 16 in Öffnungsrichtung induzieren.
Ein dritter Krümmungsabschnitt 3 der Steuerkurve 21, der sich in Schließdrehrichtung gemäß Pfeil 22 des Antriebsgliedes 18 an den zweiten Krümmungsabschnitt 2 mit Kurvenbahn 42 anschließt, weist eine Kurvenbahn 43 mit in Schließdrehrichtung gemäß Pfeil 22 derart zunehmender Steigung auf, dass das Antriebsglied 18 praktisch ohne Erzeugen eines Funktionshubes des Ventilgliedes 20 in Schließdrehrichtung gestoppt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass bei der Drehbetätigung des Antriebsgliedes 18 in Pfeilrichtung 22 das Antriebsglied 18 mit der Steuerkurve 21 aus dem Bereich des Nockens 23 herausgedreht wird und ausfädelt. Die Kurvenbahn 43 des dritten Krümmungsabschnitts 3 bewirkt somit ein Stoppen des Antriebsgliedes 18. Die Kurvenbahn 43 bewirkt ein Minimieren der Leckage bei geringen Differenzdrücken und einen Toleranzausgleich.
Bei einem nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Kurvenbahn 42 des zweiten Krümmungsabschnitts 2 eine in Schließdrehrichtung gemäß Pfeil 22 derart geringfügig zunehmende Steigung aufweisen, dass ein durch den auf das Ventilglied 20 gemäß Pfeil 13 einwirkenden Mediumdruck erzeugtes, gegen die Schließdrehrichtung gemäß Pfeil 22 wirksames Öffnungsmoment durch mindestens ein ebenso großes oder größeres Reibmoment kompensiert ist. Auch in diesem Fall muss der Drehantrieb 16 nicht bestromt werden, um ein Schließmoment zu erzeugen. Die Steigung der Kurvenbahn ist derart klein gewählt, dass das Reibmoment stets größer als das entgegen in Öffnungsrichtung wirkende Öffnungsmoment ist. Auch bei einer solchen Kurvenbahn ergibt sich Selbsthemmung und eine Begrenzung der Leckage auch bei sehr hohen Differenzdrücken sowie ein verbesserter Toleranzausgleich.
Zusammengefasst ist mittels der Kurvenbahnen 42 und/oder 43 des Krümmungsabschnitts 2 und/oder des dritten Krümmungsabschnitts 3 bei am Ventilglied 20 wirkenden Differenzdrücken eine Leckage minimiert und ein Toleranzausgleich verbessert oder Toleranzen sind sogar gänzlich ausgeglichen.
Auch unter Berücksichtigung aller drei Kurvenbahnen 41, 42 und 43 ergibt sich für die Steuerkurve 21 ein etwa S-förmiger Kurvenverlauf.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuerkurve 21 des Antriebsgliedes 18 auf dessen Außenfläche vorgesehen. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann diese Steuerkurve auch an einer eingetieften Nut oder an einem Schlitz des Antriebsgliedes 18 ausgebildet sein.
Die zweite Steuerkurve 31 ist nur in 1 gezeigt. Man erkennt, dass diese zweite Steuerkurve 31 in die Kurvenbahn 41 des ersten Krümmungsabschnitts 1 der Steuerkurve 21 übergeht und in diese etwa kreisbogenförmig überleitet.
Der Drehantrieb 16, z. B. in Form eines Elektromotors oder eines Drehmagneten, der das Antriebsglied 18 um die Drehachse 17 zwischen der Öffnungsbewegung und der Schließbewegung antreibt, wird bei wirksamer zweiter Kurvenbahn 42 des zweiten Krümmungsabschnitts 2 stromlos geschaltet oder mit einem nur geringen Haltestrom gespeist.
Die besonders gestaltete Steuerkurve 21 ermöglicht die Verwirklichung eines Abgasrückführventils 10, bei dem in der Schließstellung bei dem maximal auftretenden Abgasdruck die Betätigungseinrichtung 15 entlastet ist, insbesondere der Drehantrieb 16 dieser keine Antriebsleistung liefern muss. Die Betätigungseinrichtung 15 kann somit kleiner und einfacher gehalten werden. Es können Drehantriebe 16 geringerer Leistung zum Einsatz kommen, wodurch Volumen, Gewicht und Kosten gespart werden. Aufgrund der Selbsthemmung, die mittels der Kurvenbahn 42 des zweiten Krümmungsabschnitts 2 und der Kurvenbahn 43 des dritten Krümmungsabschnitts 3 erzeugt wird, ist in der Schließstellung des Ventils keine Antriebsleistung des Drehantriebes 16 notwendig, um das Ventilglied 20 in Schließstellung zu halten. Dennoch kann es von Vorteil sein, einen geringen Haltestrom zu applizieren. Aufgrund der Selbsthemmung wird ein nicht gewünschtes Aufdrücken des Ventilgliedes 20 aus der Schließstellung heraus unter der Wirkung des Gasdruckes verhindert und eine Leckage auf einen geringen Wert begrenzt, und zwar auch bei sehr hohen Differenzdrücken. Ferner wird ein Toleranzausgleich erreicht. Der Vorteil eines solchen unter dem anstehenden Mediumdruck öffnenden Ventils einer Reduzierung von Druckverlusten bei vollständig geöffnetem Ventil kann aufgrund der Erfindung genutzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007036286 A1 [0002]

Claims

Abgasrückführventil, mit einer Betätigungseinrichtung (15), mittels der eine Drehantriebsbewegung in eine Hubbewegung eines Ventilschaftes (19) zur Steuerung eines Ventilgliedes (20) umgeformt wird, wobei die Betätigungseinrichtung (15) ein um eine Drehachse (17) drehbetätigtes Antriebsglied (18) mit mindestens einer exzentrischen Steuerkurve (21) zur Schließbetätigung und einen der Steuerkurve (21) folgenden Nocken (23), z. B. einen Rollkörper, am Ventilschaft (19) aufweist und das Ventilglied (20) entgegen dem darauf wirkenden Mediumdruck von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung gegen einen zugeordneten Ventilsitz (25) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steuerkurve (21) des Antriebsgliedes (18) einen Krümmungsverlauf mit unterschiedlichen Krümmungsabschnitten (1, 2, 3) derart aufweist, dass das Ventilglied (20), ausgehend von seiner Öffnungsstellung, mittels eines am Antriebsglied (18) wirksamen Antriebsschließmoments entgegen dem anstehenden Mediumdruck zunächst in bekannter Weise zu einer Hubbewegung in Schließrichtung mit Regelung des Mediumdurchlasses antreibbar ist und daran anschließend durch die Steuerkurve (21) zu einer Schließung mit im wesentlichen Aufsitzen auf dem Ventilsitz (25), Verharren in dieser Schließstellung und Abstützung an der Steuerkurve (21) ohne darauf einwirkendes Antriebsschließmoment und Funktionshub beaufschlagbar ist.
Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve (21) drei in Schließdrehrichtung aneinander anschließende Krümmungsabschnitte (1, 2, 3) aufweist, von denen ein erster Krümmungsabschnitt (1) eine Kurvenbahn (41) mit in Schließdrehrichtung progressiver Steigung für die Schließbetätigung des Ventilgliedes (20) mit Regelung des Mediumdurchlasses aufweist.
Abgasrückführventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Krümmungsabschnitt (2) der Steuerkurve (21) eine etwa kreisbogenförmige Kurvenbahn (42) mit in Bezug auf die Drehachse (17) des Antriebsgliedes (18) etwa konstantem Kurvenradius aufweist, mittels der in der Schließstellung des Ventilgliedes (20) zwischen dem Nocken (23) und der Kurvenbahn (42) Selbsthemmung erzeugt und das Ventilglied (20) ohne Antriebsschließmoment und Antriebsleistung der Betätigungseinrichtung (15) in Schließstellung gehalten wird.
Abgasrückführventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (42) eine in Schließdrehrichtung derart geringfügig zunehmende Steigung aufweisen kann, dass ein durch den auf das Ventilglied (20) einwirkenden Mediumdruck erzeugtes, gegen die Schließdrehrichtung wirksames Öffnungsmoment durch mindestens ein ebenso großes oder größeres Reibmoment kompensiert ist.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Krümmungsabschnitt (3) der Steuerkurve (21), der sich in Schließdrehrichtung des Antriebsgliedes (18) an den zweiten Krümmungsabschnitt (2) anschließt, eine Kurvenbahn (43) mit in Schließdrehrichtung derart zunehmender Steigung aufweist, dass das Antriebsglied (18) ohne Erzeugen eines Funktionshubes des Ventilgliedes (20) in Schließdrehrichtung gestoppt wird.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kurvenbahnen (42, 43) des zweiten und/oder dritten Krümmungsabschnitts (2, 3) bei am Ventilglied (20) wirkenden Differenzdrücken, z. B. bei großen Differenzdrücken bei wirksamem zweiten Krümmungsabschnitt (2) oder geringen Differenzdrücken bei wirksamem dritten Krümmungsabschnitt (3), eine Leckage minimiert und ein Toleranzausgleich verbessert ist oder Toleranzen ganz ausgeglichen sind.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve (21) einen etwa S-förmigen Kurvenverlauf hat.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve (21) des Antriebsgliedes (18) auf dessen Außenfläche vorgesehen oder an einer eingetieften Nut oder an einem Schlitz ausgebildet ist.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (18) eine zweite Steuerkurve (31) aufweist, die in Querabstand von der ersten Steuerkurve (21) verläuft und für die Öffnungsbewegung des Ventilgliedes (20) mit Abheben vom Ventilsitz (25) ausgebildet ist.
Abgasrückführventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerkurve (31) in die Kurvenbahn (41) des ersten Krümmungsabschnitts (1) der ersten Steuerkurve (21) übergeht und etwa kreisbogenförmig überleitet.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (15) einen insbesondere elektrischen Drehantrieb (16), z. B. einen Elektromotor, einen Drehmagneten od. dgl., aufweist, der das Antriebsglied (18) um die Drehachse (17) zwischen der Öffnungsbewegung und der Schließbewegung antreibt, wobei der Drehantrieb (16) bei wirksamem zweiten Krümmungsabschnitt (2) stromlos geschaltet ist oder mit einem nur geringen Haltestrom gespeist wird.
Abgasrückführventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Antriebsglied (18) eine Failsafe-Feder angreift.