DE2630377C3

DE2630377C3 - Pneumatischer Stellantrieb für ein Ventil in einer Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2630377C3
Application number: DE2630377A
Authority: DE
Inventors: Keigo Katow
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2630377B2; US4120480A; JPS52102930A; DE2630377A1; JPS5534305B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Stellantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solcher Stellantrieb ist beispielsweise aus der DE-OS 23 65 340 und der DE-OS 23 18 481 bekannt

Bei Brennkraftmaschinen, die mit Rückführung von Abgasanteilen in das zur Maschine führende Ansaugrohr arbeiten, wird die rückgeführte Abgasmenge mit Hilfe eines Ventils beeinflußt, dessen Öffnungszustand von einem von der Maschine abgenommenen Unterdruck abhängt Zur Erzielung optimaler Betriebsverhältnisse muß sich das Rückführventil bei einem vorgegebenen Unterdruckwert öffnen. Die Einhaltung dieses vorgegebenen Wertes bedingt bei den bekannten Stellantrieben eine hohe Fertigungsgenauigkeit und Einhaltung enger Toleranzen in den Eigenschaften der verwendeten Materialien und Bauelemente.

Nun sind bei der Herstellung der Einzelteile und dem Zusammenbau derselben Toleranzen nie zu vermeiden. Andererseits müssen zwischen dem Stellantrieb für das Rückführventil und dessen Ventilkörper sehr enge Toleranzen eingehalten werden, weil das Ventil sonst bei falschen Drücken öffnet Die Einjustierung der Stellantriebe und Ventile war bisher äußerst mühsam und zeitraubend. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art anzugeben, der einfach aufgebaut ist und bei dem es möglich ist, auch bei größeren Fertigungstoleranzen schnell und einfach eine Einjustierung von Ventilkörper und Stellantrieb aufeinander vorzunehmen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die größten, zu berücksichtigenden Fertigungs- und Montagetoleranzen in den den Stellantrieb mit dem zu verstellenden Ventil verbindenden Bauteilen auftreten, daß man aber am Stellantrieb selbst relativ enge Toleranzen sehr gut in der Hand hat. Hierzu zählen auch Abmessungen und Federkonstante einer gegebenenfalls einzubauenden Feder.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Demnach wird bei dem erfindungsgemäßen Stellmotor eine feste Verbindung zwischen Membran und zum Ventil führender Stellstange erst nach Justierung der Membran in eine vorgegebene Sollstellung vorgenommen. Diese Sollstellung läßt sich bei offenem Stellantrieb an demjenigen Teil desselben, das mit dem Ventilgehäuse verbunden ist und somit in seiner Lage bereits sämtliche Toleranzen einschließt, gut bestimmen.

Aus dem genannten Grund ist an der Membran eine Hülse befestigt, die von der Stellstange lose durchdrungen ist und an der die Stellstange nach Einjustierung der Membranlage durch Verschweißen festgelegt wird. Danach kann der Zusammenbau des Stellantriebes

ίο fortgesetzt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht von Stellantrieb und Abgasrückführventil, teilweise geschnitten;

is Fig.2a eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Stellantriebes im Schnitt;

F i g. 2b einen Ausschnitt aus F i g. 2a in vergrößertem Maßstab;
Fig.3a bis 3d verschiedene Stufen während des Zusammenbaus von Abgasrückführventil und Stellantrieb.

In den F i g. 2a und 2b ist eine erste Ausführungsform eines erfinuungsgemäßen Stellantriebes dargestellt In F i g. 1 ist mit der Bezugszahl 10 ein Ventilgehäuse bezeichnet der an einer Motorwand (nicht gezeigt) oder anderen geeigneten Stellen befestigt ist Nach F i g. 1 bildet das Ventilgehäuse 10 einen Durchgang 14, der als Verbindung zum Abgasverzweigungsrohr (nicht gezeigt) geeignet ist, und einen Durchgang 16, der als Verbindung zur Ansaugrohrverzweigung (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine geeignet ist.

Am Ventilgehäuse 10 ist der pneumatische Stellantrieb 18 angebracht Er weist eine Kammer 38 (F i g. 2a) auf, die mit einer Motoröffnung (nicht gezeigt) über ein Rohr 20 verbunden ist Nach F i g. 1 weist der Stellantrieb 18 eine Stange 22 auf, die am freien Ende einen Ventilkörper 21 trägt. Der Ventilkörper 21 öffnet und schließt einen zwischen den Durchgängen 14 und 16 gelegenen Ventilsitz 24 in Abhängigkeit eines Vakuumsignals, das auf den Stellantrieb 18 von einer Motoröffnung (nicht gezeigt) über ein Rohr 20 übertragen wird.

Wie F i g. 2a zeigt, besitzt der Stellantrieb 18 ein am Ventilgehäuse 10 mittels Bolzen 34 befestigtes unteres Dosenteil 26 (F i g. 1) mit einem Führungsteil 30, in dem die Stange 22 verschiebbar gelagert ist und mit einer Staubplatte 32 den Eintritt von Staub in das Abgas verhindert. Ein oberes Dosenteil 28 ist am unteren Dosenteil 26, wie nachfolgend beschrieben, befestigt.

Wie F i g. 2a zeigt, ist eine aus Gummi hergestellte Membran 36 quer über das Innere der von den Teilen 26 und 28 gebildeten Dose gespannt, um auf der dem Ventilgehäuse 10 abgewandten Seite der Membran 36 eine Kammer 38 abzuteilen. Ein Ende des Rohres 20 ist am Dosenteil 28 befestigt und mündet in die Kammer 38. Die Membran 36 ist mit ihrem Umfangsbereich 36/4 an den Dosenteilen 26 und 28 zwischen deren Flanschteilen 26Λ und 2BA befestigt. Nach F i g. 2b ist die Membran 36 zwischen einer unteren 42 und einer oberen Platte 40 mittels einer Hülse 44, die einen Flanschteil 44/4 und einen Rohrteil 44ft aufweist, der in einer öffnung 36B in der Membran 36 und in öffnungen 4OA und 42,4 in den entsprechenden Platten 40 und 42 eingesetzt ist, und mittels einer Mutter 48 eingeklemmt, die auf den Rohrteil 445 geschraubt ist. Der Durchmesser des i lanschteils 44/4 ist so bemessen, daß der Flanschteil 44/4 in die öffnung 42A der unteren Platte 42 passend eingreift, wenn der Rohrteil 44fl in die öffnung 42>4

eingesetzt wird. Die Membran 36 wird daher zwischen den Platten 40 und 42 durch die hülse 44 und die Mutter 48 gehalten, die auf der Hülse 44 über eine Ringscheibe 46 verschraubt wird. Die am oberen Ende der Stange 22 axial verschiebbar eingesetzte Hülse wird mit der Stange durch Bogenschweißen nach Einstellung einer vorbestimmten Lage zwischen Hülse 44 und Stange 22 verschweißt

Nach F i g. 2a wird in der Kammer 38 eine auf die Membran 35 wirkende Spiralfeder 50 (Fig.2a) angeordnet Eine auf der Innenwand des oberen Dosenteiis 28 ausgebildete Vertiefung 285 sowie ringförmig angeordnete Vorsprünge 40Λ auf der oberen Platte 40 stellen die Sitze für die Feder 50 dar.

Im Betrieb wird ein Vakuumsignal von der Motoröffnung (nicht gezeigt) auf die Kammer 38 über das Rohr 20 übertragen. Die Membran 36 wird, wie durch den Pfeil A dargestellt, in Richtung der Stange 22 gegen eine von der Feder 50 herrührende Kraft angehoben, wenn der Kammer 38 ein Vakuumsignal in einer Stärke mitgeteilt wird, das die geschilderte Kraft übersteigt Der Ventilkörper 21 (F i g. 1), der mit der Membran 36 über die Stange 22 verbunden ist, wird, wie durch den Pfeil A (Fig. 1) dargestellt, gleichzeitig angehoben. Dadurch wird bewirkt daß ein Teil der Abgase aus dem Durchgang 14, wie durch einen Pfeil X\ dargestellt in den Durchgang 16 zurückgeführt wird, wodurch eine Menge an NO^Bestandteilen im Motorabgas vermindert wird.

Wie in Fig.2a gezeigt ist zur Durchführung einer wirkungsvollen Abgasrückführung die Verwendung eines derartigen Abgasrückführventils erforderlich, wobei das Ventil so eingestellt ist daß es sich bei einem vorbestimmten konstanten Unterdruckwert gegen die von der Feder 50 herrührende Kraft öffnet Dafür ist es notwendig, zwischen einer inneren Oberfläche 28C des oberen Dosenteils 28, an der das obere Ende der Feder 50 anliegt und einer oberen Fläche 4OB der Platte 40, an der das untere Ende der Feder 50 anliegt einen konstanten Abstand der Länge h (F i g. 2a) einzuhalten und eine konstante, von der Feder 50 erzeugte Kraft wirken zu lassen, wenn die Feder 50 auf den Abstand von der Länge U zusammengedrückt wird.

Die Einstellung einer Länge h ist jedoch sehr schwierig, da die Länge von verschiedenen Abmessungen in bezug auf die Stange 22, die verschiedenen Teile 10, 21, 22, 24, 26,28, 40 und 42 etc. bestimmt wird und durch Fehler bei diesen Abmessungen beeinträchtigt wird, die bei der Herstellung der verschiedenen Teile unvermeidlich sind. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten, wie nachfolgend beschrieben, überwunden. Dabei kann gemäß der Erfindung die Länge h (F i g. 2a) zwischen einer oberen Fläche 36ß, die durch den Umfangsbereich 36Λ der Membran 36 und der oberen Fläche 40Ö der Platte 40 gebildet wird, so eingestellt werden, daß immer eine konstante Länge I₃ gegeben ist Daher bleibt wenn das obere Dosenteil 28 so ausgebildet ist daß es zwischen der inneren Oberfläche 28Cund der Oberfläche 36B eine konstante Länge h aufweist die vorbestimmte konstante Länge I₁, die die Summe der Längen h und I₃ darstellt, immer erhalten.

Der Stellantrieb wird, wie in Fig.3a gezeigt, durch mit seinem unteren Dosenteil 26 am Ventilgehäuse 10 durch Bolzen 34 befestigt. Gleichzeitig wird eine Unterbaugruppe 52 gebildet, die aus der zwischen den Platten 40 und 42 eingeklemmten Membran 36, der Hülse 44. die in die Membran 36 und die Platten 40 und 42 eingesetzt ist und der Mutter 48 besteht die zusammen mit der Ringscheibe 46 auf die Hülse 44 geschraubt wird. Dann wird die Hülse 44 der Unterbaugruppe 52 und das obere Ende der Stange 22 geschoben, bis der Umfangbereich 36Λ der Membran auf dem Flanschbereich 26Λ des unteren Dosenteils 26, wie in Fig.3b dargestellt zu liegen kommt Danach wird der Umfangbereich 36A der Membran 36 vorübergehend am Flanschbereich 26Λ des Dosenteils

ίο 26 mittels einer Klemmvorrichtung (nicht gezeigt) befestigt

Anschließend wird an einer vorherbestimmten Stelle auf der oberen Platte 40 der Unterbaugruppe 52 ein Positionierungselement 54 zur Einstellung der Mems bran 36 in eine in bezug auf die Stange 22 vorbestimmte Stellung angeordnet In diesem Fall wird der Abstand zwischen einer unteren Fläche 54Λ des Positionierungselementes 54 und der Fläche 465 des Umfangsbereiches 36Λ der Membran 36 so bestimmt daß er der Länge h entspricht Anschließend wird die Hülse 44 der Unterbaugruppe 52 auf der Stange 22 so lange verschoben, bis die obere Fläche 40ß der oberen Platte 40 auf der unteren Fläche 54/4 des Positionierungselementes, wie in Fig.3c, zu liegen kommt. Dieses Verfahren kann vorteilhafterweise mittels eines Magneten durchgeführt werden, von dem die Platten 40 angezogen wird.

Die Hülse 44 wird dann, wie in F i g. 3c durch Punkte P dargestellt durch Bogenschweißen an der Stange 22 befestigt während die obere Platte 40 am Positionierungselement 54 anliegt Als Folge davon wird die Hülse 44 an der vorherbestimmten Stelle der Stange 22 befestigt so daß die zwischen den Rächen 36S(F i g. 3b) und 405 vorherbestimmte konstante Länge /3 eingehalten wird.

In der Darstellung nach Fig.3d sind nach dem Verschweißen der Hülse 44 mit der Stange 22 die Klammern und das Positionierungselement 54 entfernt worden. Es wird dann die Feder 50 auf dem Sitz 4OA

■»ο (F i g. 3c) angeordnet und der Flanschbereich 7&A des mit dem Rohr 20 (F i g. 3c) versehenen oberen Gehäuses 28 wird entgegen der von der Feder 50 verursachten Kraft wie in F i g. 3d dargestellt auf den Umfangsbereich 36>4 der Membran 36 aufgesetzt. Danach wird der Rand 28D des Flanschbereiches 28Λ nach innen in Richtung des Pfeiles Q gebördelt um den Umfangsbereich 36Λ der Membran 36 zwischen den Flanschbereichen 28i4 und 26Λ zu befestigen. Man erhält so den Stellantrieb, wie er in F i g. 2a dargestellt ist.

Durch die Erfindung läßt sich trotz der unvermeidlichen Fehler bei den Abmessungen der Stange und der anderen Teile 10, 21, 22, 24, 40, 42, 44 etc. immer die vorherbestimmte konstante Länge /3 einhalten, weil die Unterbaugruppe 52 auf der Stange 22 axial verschieb-Hch ist und an der Stange 22 nach Einstellung der Länge h befestigt wird. Daher kann, sofern das obere Dosenteil 28 nur eine konstante Länge h aufweist, die konstante Länge 1\ (= k + h) immer erhalten werden. Demgemäß kann, wenn die Feder 50 so ausgebildet ist daß eine konstante Kraft erzeugt wird, wenn sie bei der Länge von A zusammengedrückt wird, das Rückführventil bei einem vorbestimmten konstanten Unterdruckwert geöffnet werden, um eine gewünschte Abgasrückführung durchzuführen. In anderen Worten ist es nach der Erfindung erforderlich, lediglich die zewei Teile 28 und 50 mit hoher Genauigkeit herzustellen, um ein Abgasrückführventil zu erhalten, das sich bei einem vorbestimmten konstanten Unterdruckwert öffnet. Dies

ist sehr vorteilhaft, da bei den bekannten Abgasrückführventilen viele Teile mit hoher Fertigungsgenauigkeit erforderlich sind. Als Folge der Erfindung ist somit eine starke Senkung der Herstellungskosten für ein Abgasrückführungsventil möglich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Pneumatischer Stellantrieb für ein Ventil in einer Einrichtung für die Rückführung von Abgas bei einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einer mit dem Ventilgehäuse verbundenen zweiteiligen Dose, in welcher sich eine von einer Membran abgeschlossene, mit einem Saugstutzen versehene Unterdruckkammer befindet, und einer die Membran durchdringenden Stange, die mit der Membran verbunden ist und deren Bewegung auf den Schließkörper des Ventils überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (22) im Bereich der Membran (36) in einer mit der Membran (36) fest verbundenen Hülse (44) sitzt und an dieser nach axialer Einjustierung der Membran (36) in bezug auf das mit denk Ventilgehäuse (10) verbundene Dosenteil (26) durch eine Schweißverbindung (^festgelegt ist