DE4438250A1 - Abgasrückführventil - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Abgasrückführventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem solchen, durch die DE-C 43 25 169 bekannten Abgasrückführventil ist als Stellantrieb eine von einem Stelldruck entgegen der Kraft einer Feder beaufschlagte Stellmembran vorgesehen. Solche Antriebe von Abgasrückführventilen sind jedoch nur verwirk­ lichbar, wenn am Einsatzort eine entsprechende Luft­ druckquelle zur Verfügung steht. Die Bereitstellung eines solchen Druckmediums für sich ist sehr aufwendig. Es wurden auch bereits durch Elektromagneten betätigte Abgasrückführ­ ventile vorgeschlagen, die regelmäßig so konzipiert sind, daß das Stellglied axial auf den Ventilschaft des Ventil­ gliedes wirkt. Solche Antriebe benötigen Magneten mit hoher Stellkraft, um ein einwandfreies Arbeiten des Abgasrückführ­ ventils zu erlauben. Insbesondere muß mit Hilfe dieses Ma­ gneten auch die Schließfunktion des Abgasrückführventils ge­ währleistet sein. Dies macht die Stellmagneten sehr groß in der Bauweise, und es ist eine entsprechende Energiequelle notwendig, um solche Magneten anzutreiben.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Abgasrückführventil mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß in einfacher Weise die zur Betätigung des Ab­ gasrückführventils notwendige Stellkraft unter Einsatz eines Kniehebels verringert wird. Dementsprechend können wesent­ lich kleinere Magnete und kleinere Stellantriebe zum Einsatz kommen.

In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist gemäß Patentanspruch 3 ein Justierblock vorgesehen, in den das Ventilglied eingeschraubt und über den es mit dem Kniehebel verbunden ist. Durch Ein- und Ausschrauben des Ventilschaftes kann nun die exakt notwendige Stellung des Ventilgliedes relativ zum Ventilsitz eingestellt werden der­ art, daß bei Schließstellung die Kniehebel in eine optimale Endstellung entsprechend einer nahezu gestreckten Lage ge­ bracht werden können. Die einmal erfolgte Einstellung wird durch bekannten Selbsthemmittel gemäß Patentanspruch 4 si­ chergestellt. Besonders vorteilhaft läßt sich bei einer sol­ chen Lösung ein Stellmagnet einsetzen, der bei der geringen aufzuwendenden Stellkraft wirtschaftlich klein gebaut werden kann. Vorteilhafterweise eignet sich dazu ein Tauchankerma­ gnet gemäß Patentanspruch 6. Dabei liegt gemäß Patentan­ spruch 7 der Stellmagnet mit seiner Achse quer zur Achse des Ventilschaftes derart, daß das Kniehebelprinzip wirksam zum Einsatz kommt. Zum Ausgleich der Lage des Knickpunktes des Kniehebels relativ zu seiner ortsfesten Stützstelle, welche Lage sich je nach Stellung des Ankers des Stellantriebes än­ dert, ist die Aufhängung des Stellmagneten beweglich gemäß Patentanspruch 8 ausgeführt.

Eine weiterhin vorteilhafte Ausgestaltung besteht in der Ausführung gemäß Patentanspruch 9, wo in konstruktiv vor­ teilhafter Weise der Stellmagnet starr in ein Gehäuse einge­ baut werden kann. Die Änderung der Relativlage des Knick­ punktes des Kniehebels zur Stützstelle wird bei dieser Lö­ sung dadurch kompensiert, daß die Mitnehmergabel gemäß Pa­ tentanspruch 9 eine Ausnehmung aufweist, innerhalb der sich die in den Knickpunkt des Kniehebels eingesetzte Achse ver­ stellen kann. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung sind ein Paar von Kniehebeln mit je zwei Hebeln vorgesehen, die gemäß Patentanspruch 13 über zwei Mitnehmergabeln, in die eine gemeinsame Achse der je zwei Hebel eingreift, betätigt werden. Damit ergibt sich ein symmetrischer Aufbau, der ein Verdrehen des Justierblockes oder ein Klemmen des Justier­ blockes im Gehäuse verhindert.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Abgasrückführventils mit einem beweglichen Magneten in einer ersten Funktionsstellung, Fig. 2 das Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1 in einer zweiten Funktionsstellung, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt mit einem ortsfest in einem Gehäuse gelagerten Stellmagneten, Fig. 4 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV mit weggelassenem Ventilschaft und Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Schnittes gemäß Fig. 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist ein Rohr 1 gezeigt, das Teil einer Luft­ ansaugleitung einer Brennkraftmaschine sein kann oder auch Teil einer Abgasrückführleitung. Im ausgeführten Beispiel ist das Rohr als Zwischenstück einer der Brennkraftmaschine Luft oder Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführenden Saugleitung konzipiert mit einem Anschlußflansch 3 an dem einen Ende und einem Schlauchverbindungsstutzen 4 am anderen Ende. Das Rohr weist einen Anschlußstutzen 6 auf, der durch einen Flansch 7 verschlossen ist. Der Flansch dient als Halterung eines Stutzens 8, der in nicht weiter gezeigter Weise mit einer Abgasrückführleitung verbunden ist. Dieser Stutzen ragt frei in das Rohr hinein. Eine Stirnseite 10 ist als Ventilsitz ausgebildet, an dem ein Ventilteller 11 eines Ventilglieds 12 mit seiner Dichtfläche zur Anlage kommt. Der Ventilteller 11 wird durch einen Ventilschaft 14 geführt, der wiederum in einer Dichtbuchse 15 geführt ist, durch die hindurch er mit seinem Ende 16 aus dem Rohr herausragt. Die Buchse 15 sitzt in einem von der Innenwand des Rohres abstehenden Führungs­ stutzen 17.

Das außenliegende Ende des Ventilschaftes ist mit einem Kniehebel 19 gekoppelt. Dieser weist einen ersten Hebel 20 auf, der an seinem einen Ende 21 ortsfest an einer Stütz­ stelle an einem einen Stellantrieb 22 des Abgasrückführven­ tils aufnehmenden Gehäuses 23 gelagert ist. Das Gehäuse 23 ist dabei vorteilhaft einstückig mit dem Rohr 1 verbunden. Das andere Ende 24 des ersten Hebels ist mit dem einen Ende 25 eines zweiten Hebels 26 des Kniehebels 19 verbunden, wel­ cher zweite Hebel mit seinem anderen Ende 27 schließlich mit dem Ende 16 des Ventilschaftes gelenkig verbunden ist. An der Verbindung der Enden 24 und 25 vom ersten und zweiten Hebel miteinander besteht ein Gelenkpunkt, der Knickpunkt des Kniehebels, an dem nun ein Anker 29 eines Elektrostell­ magneten 30 angelenkt ist. Dieser Anker ist als Tauchanker ausgebildet, der bei Erregung der Spule 31 des Elektromagne­ ten in seine Führung entgegen der Kraft einer Feder 32 hin­ eingezogen wird und dabei den Kniehebel 19 streckt. Auf diese Weise gelangt das Ventilglied, wie in Fig. 1 gezeigt, in seine Schließstellung.

Zum Öffnen des Abgasrückführventils wird der Elektrostellma­ gnet entregt derart, daß der Anker 29 durch die Feder 32 auswärts bewegt wird und dabei den Kniehebel 19 aus seiner Strecklage in seine Knicklage bringt. Dies ist in Fig. 2 gezeigt. Da das eine Ende 21 des ersten Hebels 20 des Knie­ hebels 19 ortsfest am Gehäuse 23 gelagert ist, wird dabei der Knickpunkt des Kniehebels 19 nach oben bewegt. Um dieser Bewegung ungehindert folgen zu können, ist der Elektrostell­ magnet 22 schwenkbar in dem Gehäuse 23 gelagert mit Hilfe eines Schwenklagers 33.

Eine verbesserte Ausgestaltung zeigt Fig. 3, wobei insbe­ sondere auf die Schwenkbarkeit des Elektrostellmagneten ver­ zichtet wurde, um eine kompakte mit möglichst wenig bewegten Massen versehene Ausführung zu erzielen. Die Ausgestaltung nach Fig. 3 ermöglicht hierbei insbesondere ein dichtes Vergießen der Spule des Elektrostellmagneten im Gehäuse, so daß der die elektrische Spannung führende Teil optimal iso­ liert und lagegesichert ist. Bei dieser Ausführung ist wie bei Fig. 1 ein Ventilglied 12 mit einem Ventilschaft 114 vorgesehen. Dieser tritt über eine Dichtbuchse 35 in das Ge­ häuse 123 des Stellantriebes ein und verläßt dieses eben­ falls über eine Buchse 36 auf der gegenüberliegenden Seite. Innerhalb des Gehäuses weist der Ventilschaft 114 ein Außen­ gewinde 37 auf, mit dem er in ein entsprechendes Innenge­ winde eines auf dem Ventilschaft geführten Justierblocks 38 eingreift. Der Justierblock ist dazu mit einer Durchgangs­ bohrung 39 versehen, die zum Teil das Gewinde aufweist.

Der Justierblock ist im Querschnitt in der Außenkontur im wesentlichen rechteckig und weist auf der Seite des Ein­ tritts des Ventilschaftes in das Gehäuse 123 einen Fuß 40 auf, der eine quer zur Durchgangsbohrung 39 verlaufende Boh­ rung zur Aufnahme einer Achse 41 hat. Auf dieser sind beid­ seitig an den Justierblock angrenzend zweite Hebel 126 des hier als Paar ausgeführten Kniehebels 19 gelagert. Diese He­ bel werden zwischen der ebenen seitlichen Fläche 42 des Ju­ stierblocks und jeweils einer dazu parallelen Gehäusewand 54 des Gehäuses 123 geführt. Die über die Hebel hinausstehenden Enden 43 der Achse 41 werden in parallel zur Achse des Ven­ tilschaftes verlaufenden Gehäuseschlitzen 44 geführt und verhindern somit eine Verdrehung des Justierblocks 38 auf dem Ventilschaft.

Die ersten Hebel 120 des Paars von Kniehebeln sind mit den zweiten Hebeln 126 über eine gemeinsame Achse 45 miteinander gelenkig verbunden und die einen Enden 121 der ersten Hebel 120 auf einer gemeinsamen ortsfesten Achse 46 gelagert, die in eine Querbohrung 47 in das Gehäuse eingesetzt ist.

Die Verbindung der Kniehebel mit ihrem Stellantrieb erfolgt über je eine Mitnehmergabel 48, die eine in Fig. 5 deutli­ cher dargestellte Ausnehmung 49 aufweist. Ausgeführt im Bei­ spiel ist diese etwa V-förmig ausgebildet und nach oben zur Ventilschaftaustrittsseite hin offen mit einer parallel zur Achse des Ventilschafts liegenden vorderen Begrenzungswand 50 und einer dieser gegenüberliegenden hinteren schrägen Be­ grenzungswand 51. In diese Ausnehmung ragt jeweils das Ende der gemeinsamen Achse 45. Die Mitnehmergabeln 48 sind über einen Steg 52 miteinander verbunden, wobei der Steg wiederum mit der Stirnseite 53 des Ankers 129 verbunden ist. Im aus­ geführten Beispiel ist der Steg in der Form eines Ringflan­ sches ausgebildet, der in eine Außenringnut 55 am Anker 129 eingebördelt oder eingerastet (Schnappverbindung) ist und zugleich einen Tiefenanschlag für den Anker darstellt, indem der ringförmige Teil in Anlage an ein ebenes Gehäuseteil 56 als Gegenanschlag bringbar ist.

Die Mitnehmergabeln umfassen die ersten Hebel 120 jeweils von außen derart, daß diese zwischen Mitnehmergabel und zweiten Hebeln 126 geführt sind.

Der Anker 129 ist wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Tauchanker, der durch eine Feder 132 rückgestellt wird derart, daß unter Einwirkung der Feder die Kniehebel in ihre gestreckte Lage bewegt werden. Die Feder stellt dabei die Schließkraft für das Abgasrückführventil zur Verfügung der­ art, daß Toleranzen der Schließstellung elastisch ausgegli­ chen werden können. Vorteilhafterweise befindet sich auch in diesem Ausführungsbeispiel bei Schließstellung des Abgas­ rückführventils das Paar von Kniehebeln in möglichst ge­ streckter Lage, in der die größte Kraftübertragung erzielt wird.

Zur Einstellung der Position des Ventilschaftes im Verhält­ nis zum Justierblock 38 weist der Ventilschaft 140 an seinem austretenden Ende 57 Formschlußflächen auf, über die er ver­ dreht werden kann und somit seine axiale Lage in bezug auf den Justierblock 18 eingestellt werden kann. Nach erfolgter Einstellung kann der Zugang zu dem Ende 57 durch einen Deckel 59 verschlossen werden, der soweit von dem Ende 57 entfernt ist, daß der Ventilschaft seine Öffnungsbewegung durchführen kann.

Diese Ausführungsform des Abgasrückführventils ermöglicht es auch, in einfacher Weise eine Positionsrückmeldung zu ver­ wirklichen. Dabei ist an dem Fuß 40 ein Schleifer 62 vorge­ sehen, der auf einer gegenüberliegenden Widerstandsbahn 64 gleitet, die an einem Gehäuseteil des Gehäuses 123 festge­ legt ist. Natürlich können auch noch andere Wegsensoren im vorliegenden Falle Anwendung finden, da insbesondere das Ge­ häuse 123 im wesentlichen dicht verschlossen werden kann, so daß das Innere des Gehäuses, das nicht vergossen ist, vor Verschmutzung und Flüssigkeitseinflüssen sicher ist.

Vorteilhafterweise ist das Gehäuse dabei topfförmig ausge­ bildet mit einem metallischen, mit Kunststoff umspritzten Topf 65, der Durchbrüche 67 zum Durchtritt der Spritzmasse in Abständen aufweist und der im wesentlichen ausgespritzt ist. Die Ausspritzung erfolgt nach Einsatz des Elektromagne­ ten unter Freistellung der für die Kniehebelanordnung und den Wegsensor notwendigen Freiräumen. Auf der Seite des Ven­ tilschaftes 114 ist dann ein Deckel 68 vorgesehen, der das Gehäuse 123 dicht verschließt, aber auch ein Öffnen des Ge­ häuses zuläßt zur Durchführung von eventuellen Korrekturen oder Reparaturen.

Die Ausspritzung des Gehäuses erlaubt es in einfacher Weise, z. B. die Gehäuseschlitze 44 zur Führung des Justierblocks 38 zu verwirklichen.

Claims (13)

1. Abgasrückführventil zur Steuerung von Abgasrückführmen­ gen, die der Saugseite einer Brennkraftmaschine zugeführt werden mit einem in ein Rohr (1) ragenden, mit dem Abgassam­ melsystem verbundenen und Teil einer Abgasrückführleitung bildenden Stutzen (8), dessen stirnseitige Mündung einen Ventilsitz (10) aufweist, mit dem ein von einer Stellantrieb (22) betätigtes Ventilglied (12) zusammenwirkt, das einen durch die Wand des Rohres (1) hindurchgeführten Ventilschaft (14, 114) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegli­ ches Glied (29, 129) des Stellantriebs (22) über einen sich an einer ortsfesten Stützstelle (46) abstützenden Kniehebel (19) mit dem Ventilschaft (14, 114) gekoppelt ist.

2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kniehebel (14, 114) aus wenigstens einem Paar von je zwei Hebeln besteht, von denen der eine erste Hebel (20, 120) an seinem einen Ende (21) ortsfest an der am Ge­ häuse (23, 123) des Stellantriebes (22) vorgesehenen Stütz­ stelle (46) gelagert ist, mit seinem anderen Ende (24) mit dem einen Ende (25) des anderen, zweiten Hebels (26, 126) verbunden und zugleich dort mit dem Stellantrieb (22) gekop­ pelt ist und der zweite Hebel (26, 126) mit seinem anderen Ende (27) mit dem Ventilschaft (14, 114) wenigstens mittel­ bar verbunden ist.

3. Abgasrückführventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das andere Ende (27) des zweiten Hebels (126) auf einem Justierblock (38) gelagert ist, der quer zur Achse des Lagers der zweiten Hebels (126) eine Durchgangsbohrung (39) aufweist, die über wenigsten einen Teil ihrer Länge ein Ge­ winde hat, in das ein entsprechendes Außengewinde (37) auf dem Ventilschaft (114) einschraubbar ist zur Einstellung der achsialen Lage des Ventilglieds.

4. Abgasrückführventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gewindeverbindung zwischen Ventilschaft (114) und Justierblock (38) mit einer Selbsthemmvorrichtung verse­ hen ist.

5. Abgasrückführventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stellantrieb ein elektrischer Stellma­ gnet (30) ist.

6. Abgasrückführventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stellmagnet ein Tauchankermagnet ist

7. Abgasrückführventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anker (29, 129) des Stellmagneten (30, 130) quer zur Achse des Ventilschaftes (14, 114) durch den Stellmagneten bewegt wird

8. Abgasrückführventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stellmagnet (30) in Richtung der Achse des Ven­ tilschaftes (14) schwenkbar in einem diesen aufnehmenden Ge­ häuse (23) angeordnet ist.

9. Abgasrückführventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stellmagnet (130) ortsfest in einem diesen auf­ nehmenden Gehäuse (123) angeordnet ist und der Anker (129) des Stellmagneten wenigstens eine Mitnehmergabel (48) auf­ weist, mit in Achsrichtung des Ventilschaftes (114) verlau­ fender Ausnehmung (49) mit wenigstens einer quer zur Stell­ richtung des Ankers (129) verlaufenden Begrenzungswand (50), in welche Ausnehmung ein Ende (43) einer den ersten (120) mit den zweiten Hebel (126) verbindende gemeinsamen Achse (45) einklinkbar ist, wobei die Tiefe der Ausnehmung (49) so bemessen ist, daß die Achse unabhängig von der Stellage des Ankers im Eingriff mit der Ausnehmung bleibt.

10. Abgasrückführventil nach Anspruch 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Anschlag (52, 56) für die Stellbewe­ gungung des Ankers (129) und des Kniehebels (19) vorgesehen ist durch den eine bestimmte Strecklage des Kniehebels (19) als regelmäßige, die Schließstellung des Abgasrückführven­ tils definierende Stellung bestimmt wird.

11. Abgasrückführventil nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor (62, 64) vor­ gesehen ist, der die Verstellung des Ventilschafts (114) re­ lativ zum Gehäuse (123) des Stellantriebs erfaßt.

12. Abgasrückführventil nach einem der vorstehenden Ansprü­ che 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor (62, 64) mit einem beweglichen (62) und einem ortsfesten Teil (64) vorgesehen ist und dessen beweglicher Teil mit dem Ju­ stierblock (38) verbunden ist.

13. Abgasrückführventil nach einem der vorstehenden Ansprü­ che 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel aus einem Paar von je zwei Hebeln besteht und an jedem Ende der diesem Paar gemeinsamen Achse (45), über die die Hebel je­ weils gelenkig miteinander verbunden sind, eine Mitnehmerga­ bel (48) eingreift und die Mitnehmergabeln über ein stirn­ seitig mit dem Anker verbundenen Steg (52) miteinander ver­ bunden sind.