DE3433569A1

DE3433569A1 - Steuerschieber zum einbau in die abgasleitung von kraftfahrzeugen o.dgl.

Info

Publication number: DE3433569A1
Application number: DE19843433569
Authority: DE
Inventors: Bohumil 7140 Ludwigshafen Humpolik
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1984-09-13
Publication date: 1986-03-20
Also published as: SE8503940D0; FR2570125A1; SE8503940L

Description

Steuerschieber zum Einbau in die Abgasleitung von Kraftfahrzeugen 6.dgl.

Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber zum Einbau in die Abgasleitung von Kraftfahrzeugen o.dgl., bestehend aus einem vom Abgas durchströmten Gehäuse, in dem eine von einer Antriebseinrichtung vor die Durchströmöffnung schiebbare Verschlußscheibe geführt ist.

Steuereinrichtungen dieser Art sind bekannt (US-PS 4 205 704). Bei diesen bekannten Bauarten ist das Gehäuse taschenförmig ausgebildet, weist am geschlossenen Ende der Tasche die Durchströmöffnung auf, die auf einer Seite in einen Anschlußstutzen und auf der anderen Seite einen Abflußstutzen besitzt und erstreckt sich nach der offenen Seite hin so weit, daß eine mit ihren Außenabmessungen in etwa in dem Gehäuse geführte Verschlußscheibe im Gehäuse so weit von der Durchströmöffnung weggezogen werden kann, daß diese vollkommen frei ist. Nachteilig ist bei diesen Bauarten, daß zum einen kein vollkommen dichter Abschluß erreicht werden kann. Das ist bei dem dort vorgesehenen Verwendungszweck als Motorbremse auch nicht notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten solcher Steuerschieber für Abgasleitungen zu erweitern.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß zusätzliche Einsatzmöglichkeiten gegeben sind, wenn der Abgasstrom nicht nur gedrosselt, sondern in Teilströme aufgeteilt werden kann, besteht die Erfindung darin, daß das Gehäuse in der Art eines 3-Wege-Ventiles mit einer Zuführöffnung für das Abgas und mit zwei im Verstellbereich der Verschlußscheibe liegenden Abführöffnungen versehen ist, von denen eine an eine Bypassleitung zur Abgasleitung anschließbar ist. Durch diese Aus-

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gestaltung ist es möglich, entweder wie bei den bekannten Bauarten den Abgasstrom zu drosseln oder abzusperren, um die Funktion einer Motorbremse zu erreichen. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, den Abgasstrom umzulenken oder teilweise abzuzweigen, um beispielsweise über einen in die Bypassleitung eingefügten Wärmetauscher die Motorluft vorzuwärmen oder auf sonstige Weise die im Abgas enthaltene Wärme auszunützen.

Eine einfache Bauart ergibt sich, wenn die Zuführöffnung und die Abführöffnungen in rohrförmige Anschlußstutzen übergehen, deren Achsen alle in einer gemeinsamen Ebene liegen. Der Einbau eines solchen Schiebergehäuses in eine Abgasleitung läßt sich einfach vornehmen.

Um außerdem zu erreichen, daß die Verschlußscheibe möglichst dicht im Gehäuse geführt ist, was bei den bekannten Bauarten nicht der Fall und auch nicht notwendig ist, ist es vorteilhaft, das Gehäuse zweiteilig auszubilden und die Verschlußscheibe an der Stirnwand des Gehäuseteiles dicht anliegen zu lassen, der mit den Abflußöffnungen versehen ist. Diese Stirnwand kann bei einem zweiteiligen Gehäuse vor dem Zusammenbau entsprechend bearbeitet werden, so daß sie mit der Verschlußscheibe einen dichten Abschluß ergeben kann. Die Verschlußscheibe kann zweckmäßig auch unter Federkraft an der Stirnwand anliegen. Bei einer besonders einfachen Ausführung kann sie aus zwei parallelen, im Abstand zueinander durch eine Tellerfeder gehaltenen Teilscheiben bestehen, die gegen Parallelverschiebungen gegeneinander gesichert sind.

Um-die Abgasströmung nicht durch Kanten oder Vorsprünge nachteilig zu beeinflussen, ist es vorteilhaft, wenn der mit der Zuführöffnung versehene Gehäuseteil sich vom Anschlußstutzen aus zu der Führung für die Verschlußscheibe hin trichterförmig erweitert. Die Verschlußscheibe kann zum gleichen Zweck auf der der Zuführöffnuna

zugewandten Seite mit einem dachartigen oder kegelförmigen Vorsprung o.dgl. versehen sein, der in die Strömung hereinragt und eine Umlenkung bewirkt.

Das Gehäuse des Steuerschiebers kann einen rechteckigen Querschnitt besitzen und die Verschlußscheibe kann Teil eines parallel zu den Längsseiten des Gehäuses verschiebbaren Schlittens sein. Hinsichtlich der Antriebseinrichtung ist es aber vorteilhafter, wenn die Verschlußscheibe an einem als Doppelhebel ausgebildeten Schwenkhebel angebracht ist, der außerhalb des Abgasweges schwenkbar im Gehäuse gelagert ist und mit seinem auf der von der Verschlußscheibe abgewandten Seite der Schwenkachse liegenden Teil mit einer Betätigungsstange o.dgl. in Verbindung steht. Diese Ausgestaltung nämlich ermöglicht es, zur Verschiebung der Verschlußscheibe eine Hebelübersetzung vorzusehen, so daß der vom Antrieb zurückzulegende Antriebsweg bedeutend kleiner sein kann als bei Ausführungen, wo die Verschlußscheibe in der Form eines Schlittens über ihren gesamten Weg translatorisch verschoben werden muß. Die Ausgestaltung mit Schwenkhebeln erlaubt daher zum einen eine raumsparendere Anordnung, zum anderen aber auch den Einsatz von Antriebseinrichtungen, die, wie beispielsweise mit Membranen versehene Unterdruckdosen, keine großen Verstellwege zur Verschiebung stellen können.

Die Ausgestaltung weist aber auch den Vorteil auf, daß der Anlenkpunkt der Betätigungseinrichtung vom Abgasweg weit entfernt werden kann. Zwischen dem Anlenkpunkt für die Betätigungsstange und dem Abgasweg kann auch eine Abdichtung vorgesehen sein, die durch den Schwenkhebel selbst und das Gehäuse bewirkbar ist. Bei Verwendung schlecht wärmeleitender Materialien kann somit die Betätigungseinrichtung weitgehend von zu starken thermischen Belastungen freigehalten werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung liegt darin, daß die Zuführöffnung fluchtend zu einer der Abführöffnungen angeordnet und die zweite Abführöffnung gegenüber diesem gemeinsamen Strömungskanal seitlich versetzt ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Verschlußscheibe aus zwei Zylinderhälften mit gemeinsamer Achse herzustellen, die durch

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eine schräg zu ihrer Achse verlaufende Ebene voneinander getrennt sind, wobei jede Zylinderhälfte mit einem eigenen Schwenkhebel bis zur gegenseitigen Anlage oder bis zur Anlage an einer Gehäusewand verschwenkbar sind. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß die gegeneinander verstellbaren Zylinderhälften entlang den schrägen Ebenen einen Strömungsleitkanal, beispielsweise für Bypass-Abgas schaffen, der unerwünschte Strömungswiderstände vermindert, trotzdem aber alle Steuermöglichkeiten eines 3-Wege-Ventiles für Abgas eröffnet.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Längsschnitt durch ein Steuerschiebergehäuse für eine Abgasleitung mit rechteckiger Form und mit einer im Inneren verschiebbaren Verschlußscheibe, die Teil eines Schiebeschlittens ist,

Fig. 2 die schematische Darstellung des Schnittes durch die Fig. 1 längs der Linie II,

Fig. 3 den Schnitt ähnlich Fig. 1 durch eine Variante eines Steuerschiebergehäuses für eine Abgasleitung, bei der jedoch die Verschlußscheibe an einem im Gehäuse außerhalb des Bereiches des Abgasweges angelenkten Schwenkhebel angebracht ist,

Fig. 4 den Schnitt durch das Gehäuse der Fig. 3 längs der Linie IV,

Fig. 5 eine Variante eines Gehäuses für einen Abgasschieber mit zwei jeweils an einem Schwenkhebel geführten Halbzylindern, die im Gehäuse gegeneinander verstellbar sind, längs der Schnittlinie V in Fig. 6 und

Fig. 6 den Schnitt durch die Einrichtung der Fig. 5 längs der Linie VI.

In der Fig. 1 ist ein aus zwei Teilen zusammengesetztes Gehäuse für eine nicht gezeigte Abgasleitung dargestellt, die an einen Zuflußstutzen 2 des Gehäuseteiles 1a anschließbar ist. Der Anschlußstutzen 2 erweitert sich trichterförmig in einem Bereich 3 zu einer rechteckigen Führung 4, deren Führungswände einmal von der inneren Seitenwand 5 des Geh^useteiles 1a und zum anderen von der Seitenwand 6 des mit dem Gehäuseteil 1a verschraubten Gehäuseteiles 1b gebildet wird. Der Gehäuseteil 1b besitzt zwei Abführstutzen 7 und 8, von denen einer in der dargestellten Lage von einer Verschlußscheibe 9 abgeschlossen ist, während der andere, ebenfalls rohrförmige Anschlußstutzen in diesem Fall als getrenntes Teil an das Gehäuseteil 1b angesetzt ist. In den Anschlußstutzen 8 wird die Abgasleitung, beispielsweise zu einem Auspuff o.dgl. eingesetzt. Der Anschlußstutzen 7 führt zu einer Bypassleitung.

Die Verschlußscheibe 9 ist Teil eines rahmenförmigen Schlittens 10, der rechteckigen Querschnitt besitzt, welcher an die Abmessungen der Führung 4 angepaßt ist, so daß er in der Führung 4 hin- und herschiebbar ist. Der Schlitten 10 besitzt einen offenen Rahmenteil 10a, an dessen linken Begrenzungssteg 10b eine Betätigungsstange 11 angebracht ist, die in nicht näher dargestellter Weise zu einem Antrieb führt. Der Durchtritt der Betätigungsstange 11 ist abgedichtet. Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, ist die Verschlußscheibe 9 dadurch gegen die Dichtfläche 6 des Gehäuseteiles 1b gedrückt, daß an die Gegenfläche 5 eine Teilscheibe 12 drückt, die unter der Wirkung einer Tellerfeder 13 von der Verschlußscheibe 9 weggedrückt wird. Die Tellerfeder 13 liegt mit ihrem mittleren Bereich 13a in einer Vertiefung der Scheibe 12 und greift mit ihren Außenrändern 13b in die Verschlußscheibe 9 ein, so daß die Teile 12 und 13 nicht parallel zueinander, sondern lediglich in ihrem Abstand zueinander verstellbar sind. Der Teil 12 ist außerdem mit einem dachartigen Vorsprung 14 versehen, der in die trichterförmige Erweiterung 3 des ZuflußStutzens 2 hereinragt und, wie aus Fig. 2 erkennbar ist, zur Umleitung der Strömung längs der angedeuteten Strömungslinie 15 dient.

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Wird die Verschlußscheibe 9 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung nach links verschoben, so wird der zunächst vollkommen dicht abgeschlossene Abflußstutzen 8 zumindestens zum Teil geöffnet. Die vom Anschlußstutzen 2 kommende Abgasströmung wird daher sowohl in die weitere Abgasleitung als auch über den Anschlußstutzen 7 zu einer Bypassleitung geführt, wo dieser abgeführte Abgasstrom beispielsweise zur Vorheizung von Motorluft oder zu anderen Zwecken ausgenützt werden kann. Wichtig ist bei dieser Ausführung, daß die Seitenwände 5 und 6 der Gehäuseteile 1a und 1b, welche die Führung 4 für die Verschlußscheibe 9 bzw. für den Schlitten 10 bilden, wegen der Zweiteiligkeit des Gehäuses bearbeitbar sind. An ihnen kann daher eine Verschlußscheibe dicht anliegend geführt werden.

In Fig. 3 ist ein Gehäuse gezeigt, das im Querschnitt dem der Fig. 1 weitgehend gleicht. Aus Fig. 4 wird aber erkennbar, daß dort das Gehäuse 20 einen flaschenförmigen Querschnitt hat, in dessen bauchförmigem Teil die Zu- und Abführstutzen 21 , 22 und angeordnet sind, die ebenfalls wieder rohrförmigen Querschnitt besitzen, mit ihren Achsen jedoch nicht in einer Ebene wie in Fig. 1, sondern auf einem Kreisbogen 24 liegen, der um eine Schwenkachse 25 gezogen ist, in welcher ein Schwenkhebel 26 in dem Gehäuse 20 gelagert ist, der in seinem unteren Bereich eine kreisringförmige Verschlußscheibe 29 trägt. Diese Verschlußscheibe 29 entspricht in ihren Abmessungen in etwa den lichten Weiten von Zu- und Abführstutzen 21 bis 23, ist jedoch etwas größer, damit sie diese Öffnungen abdecken kann. Der Schwenkhebel 26 ist im Bereich seiner Schwenkachse 25 mit kreisbogenförmigen Außenflächen

26b versehen, die dicht in dem Hals 20a des Gehäuses 20 anliegen und zur Lagerung des Schwenkhebels 26 im Gehäuse dienen. Der als Doppelhebel ausgebildete Schwenkhebel 26 weist in seinem oberen Bereich, d. h. in seinem oberhalb der Schwenkachse 25 liegenden Hebelbereich einen Mitnehmerstift 27 auf, der in nicht näher dargestellter Weise mit einer Betätigungsstange 28 in Eingriff steht, die den Schwenkhebel aus der in Fig. 4 dargestellten Lage in seine andere Endlage, aber auch in jede Zwischenlage bringen kann.

Der Schwenkhebel entspricht in seinen Abmessungen etwa der Breite b einer Führung, die im Gehäuse 20 zwischen den beiden Teilen 20b, 20c in ähnlicher Weise gebildet wird, wie das auch bei der Ausführung der Fig. 1 der Fall ist. Der Schwenkhebel dichtet daher im Bereich seiner Schwenkachse 25 den unteren bauchförmigen Teil des Gehäuses gegenüber der Anlenkstelle der Betätigungsstange ab. Er ist in seinem unteren Bereich, im Bereich der Verschlußscheibe mit einem wesentlich schmaleren Teil 2 6a versehen, an dem sich, ähnlich wie in Fig. 1, wieder eine Tellerfeder abstützt, die mit einem zentralen Hals 13a in einer Ausnehmung 29a der Verschlußscheibe 2 9 gehalten ist. Die Verschlußscheibe 29 wird daher von dem Teil 26a des Schwenkhebels 26 bei dessen Verschwenkung mitgenommen, liegt aber unter der Wirkung der Tellerfeder 13 stets dicht an der entsprechenden bearbeiteten Seitenfläche 30 des Gehäuseteiles 20c an. Der Teil 26a ist auf der dem Zuführstutzen 21 zugewandten Seite mit einem kegelförmigen Vorsprung 14' versehen, der zur Strömungsumlenkung dient.

Fig. 5 und 6 zeigen eine etwas abgewandelte Ausführung. Hier fluchtet der Zuführstutzen 31 des Gehäuses 32 mit einem der Abführstutzen 33. Gegenüber deren gemeinsamer Achse 34 ist der zweite Abführstutzen 35 seitlich versetzt. Auch hier ist das Gehäuse 32 aus zwei nachträglich zusammengesetzten, beispielsweise verschweißten oder auch verschraubten Teilen 32a und 32b aufgebaut, von denen der Teil 32a nur den Zuflußstutzen trägt. Der Teil 32 weist bearbeitete Dichtkanten 37 auf, die jeweils um die Abflußstutzen 33 und 35 herum verlaufend angeordnet sind und ähnlich wie bei den vorhergehenden Äusführungsformen eine Anlagefläche für Verschlußteile bilden, die hier die Form von zwei Halbzylindern 38 und 39 aufweisen, die jeweils durch eine Trennebene 40, die schräg zu ihrer Zylinderachse 41 verläuft, voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem eigenen Betätigungsschwenkhebel 42 bzw. 43 in Verbindung stehen. Beide Schwenkhebel 42 und stehen ihrerseits mit flacheisenförmigen Betätigungsstangen 44 und 45 in Verbindung, die jeweils zu einem eigenen Antrieb 46 bzw. geführt sind.

Die Halbzylinder 38 und 39 sind dicht in das Gehäuse 32 bzw. in

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dessen nierenförmigen Führungsraum 32c eingepaßt. Sie lassen sich aus der in der Fig. 5 gezeigten Lage, in der sie beide jeweils an den äußeren Wänden 32d des Gehäuses 32 anliegen, in eine Lage verschieben, in der sie aneinander anliegen und eine zylinderförmige Verschlußscheibe bilden. Diese Verschlußscheibe kann beispielsweise - wenn beide Halbzylinder 38 und 39 in der Fig. 5 die linke Endstellung einnehmen - den Abflußstutzen 35 vollkommen verschließen, so daß das Abgas vom Zuführstutzen 34 zum Abflußstutzen 33 ungehindert durchtritt. Sie lassen sich aber auch beide in die rechte Endstellung in Fig. 5 verschieben, so daß die Zuflußöffnung 34 völlig abgeschlossen ist. Dazwischen sind alle Zwischenstellungen möglich, so daß beispielsweise beim Verbleiben des Halbzylinders 38 in der dargestellten Lage der Fig. 5, aber bei etwas gegenüber hinverschobenen Halbzylindern 39 Abgas vom Zuflußstutzen 34 zum Abflußstutzen 33, aber durch den zwischen den schrägen Wänden 40 gebildeten Teilkanal auch zum Abflußstutzen 35 fließen kann. In allen Fällen ist wegen der Anordnung der Zu- und Abflußstutzen und der Verwendung der Halbzylinder eine günstige Durchströmung gegeben. Die Halbzylinder wirken nämlich als Strömungsführung.

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Claims

Ansprüche

Steuerschieber zum Einbau in die Abgasleitung von Kraftfahrzeugen o.dgl., bestehend aus einem vom Abgas durchströmten Gehäuse, in dem eine von einer Antriebseinrichtung vor die Durchströmöffnung schiebbare Verschlußscheibe geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 20, 32) in der Art eines 3-Wege-Ventiles mit einer Zuführöffnung (2, 21, 31) für das Abgas und mit zwei im Verstellbereich der Verschlußscheibe (9, 29, 38, 39) liegenden Abführöffnungen (7, 8, 22, 23, 35, 33) versehen ist, von denen eine an eine Bypassleitung zur Abgasleitung anschließbar ist.
2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführöffnung und die Abführöffnungen in rohrförmige Anschlußstutzen (2, I₁ 8, 21, 22, 23, 31, 35, 33) übergehen, deren Achsen mit den Mittelpunkten des Verschiebeweges der Verschlußscheibe (9, 29, 39, 38) zusammenfallen.
3. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 20, 32) zweiteilig ist und die

Verschlußscheibe (9, 29) an der Stirnwand (6, 30) des Gehäuseteiles (1b, 20c) dicht anliegt, der mit den Abflußöffnungen versehen ist.
4. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußsoheibe (9, 29) unter Federkraft an der Stirnwand (6, 30) anliegt.
5. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe (9, 29) aus zwei parallelen, im Abstand zueinander durch eine Tellerfeder (13) gehaltenen Teilscheiben (9, 12, 29, 26a) besteht, die gegen Parallelverschiebungen gegeneinander gesichert sind.
6. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mit der Zuführöffnung (21, 2) versehene Gehäuseteil (1a, 20b) vom Anschlußstutzen (2, 21) aus zu der Führung (4) für die Verschlußscheibe hin trichterförmig erweitert.
7. Steuerschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe (12, 26a) auf der der Zuführöffnung (2, 21) zugewandten Seite mit einem strömungsablenk-Vorsprung (14) versehen ist.
8. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen rechteckigen Querschnitt besitzt und die Verschlußscheibe (9) Teil eines parallel zu den Längsseiten des Gehäuses verschiebbaren Schlitten^ 10) ist.
9. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe (29, 38, 39) an einem als Doppelhebel ausgebildeten Schwenkhebel (26, 42, 43) angebracht ist, der außerhalb des Abgasweges schwenkbar im Gehäuse (20,

32) gelagert ist und mit seinem auf der von der Verschlußscheibe abgewandten Seite der Schwenkachse (25) liegenden Teil mit einer Betätigungsstange (28, 44, 45) ο.dgl. in Verbindung steht.
10. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die lichten Querschnitte der Zu- und AbführÖffnungen (21, 22, 23) gegenseitig überlappen.
11. Steuerschieber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführöffnung (31) fluchtend zu einer der Abführöffnungen (33) angeordnet und die zweite Abführöffnung (35) gegenüber diesem gemeinsamen Strömungskanal seitlich versetzt ist.
12. Steuerschieber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußscheibe aus zwei Zylinderhälften (38, 39) besteht, die durch eine schräg zu ihrer jeweiligen Zylinderachse (41) verlaufende Trennebene (40) voneinander getrennt sind und daß jede Zylinderhälfte (38, 39) mit einem eigenen Schwenkhebel (42, 43) bis zur gegenseitigen Anlage oder bis zur Anlage an einer Gehäusewand (32d) verschwenkbar ist.