DE4438250A1 - Exhaust gas recirculation valve - Google Patents
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Abstract
Description
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. The invention relates to an exhaust gas recirculation valve according to the Genus of claim 1. With such, by the DE-C 43 25 169 known exhaust gas recirculation valve is as Actuator one of a signal pressure against the force a spring-loaded control membrane is provided. Such Exhaust gas recirculation valve drives are only implemented noticeable if there is adequate air at the place of use pressure source is available. The provision of a such printing medium is very expensive in itself. There were exhaust gas recirculation already actuated by electromagnets proposed valves that are regularly designed that the actuator axially on the valve stem of the valve limb works. Such drives require magnets with high Force to ensure the exhaust gas recirculation works properly to allow the valve. In particular, with the help of this Ma also the closing function of the exhaust gas recirculation valve be guaranteed. This makes the solenoids very large of construction, and it's an appropriate source of energy necessary to drive such magnets.
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.The exhaust gas recirculation valve according to the invention nenden features of claim 1 has the Advantage that the actuation of the Ab gas recirculation valve necessary actuating force using a Toggle lever is reduced. Accordingly, essential smaller magnets and smaller actuators are used come.
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.In an advantageous development of the solution according to the invention an adjustment block is provided according to claim 3, in which the valve member is screwed in and over which it connects with the Toggle lever is connected. By screwing in and unscrewing the Valve stem can now the exact position of the Valve member can be adjusted relative to the valve seat art that in the closed position, the toggle lever in an optimal End position corresponding to an almost extended position can be brought. The setting is made once by known self-locking means according to claim 4 si made. Can be particularly advantageous with a sol Chen solution use an actuating magnet, which at the low actuating force to be built can be built economically small can. A plunger anchor is advantageously suitable for this gnet according to claim 6. It is according to Patentan saying 7 the control magnet with its axis transverse to the axis of the Valve stem such that the toggle principle is effective for Commitment comes. To compensate for the position of the break point of the Toggle lever relative to its fixed support, which Position changes depending on the position of the armature of the actuator the suspension of the control magnet is movable according to Claim 8 executed.
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.A further advantageous embodiment consists in the Execution according to claim 9, where in constructive before geous way the control magnet rigidly inserted into a housing can be built. The change in the relative position of the kink point of the toggle lever to the support point with this Lö solution compensated by the fact that the driving fork according to Pa claim 9 has a recess within which the axis inserted into the knee lever's vertex can put. In a further advantageous embodiment a pair of toggle levers each provided with two levers according to claim 13 about two driving forks, in the a common axis that engages two levers, operated will. This results in a symmetrical structure, the one Twisting the adjustment block or jamming of the adjustment blocks in the housing prevented.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenTwo embodiments of the invention are shown in the drawing shown and in the following description explained. Show it
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. Fig. 1 shows a first embodiment of the exhaust gas recirculation valve having a movable magnet in a first functional position, Fig. 2, the Ausführungsbei game of FIG. 1 in a second functional position, Fig. 3 shows a second embodiment in longitudinal section with a stationarily in a housing mounted actuating magnet, Fig . 4 is a section through the embodiment of FIG. 3 taken along line IV-IV with valve stem is omitted, and FIG. 5 is a perspective view of the section according to Fig. 3.
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.In Fig. 1 a tube 1 is shown part of an air intake pipe may be an internal combustion engine or part of an exhaust gas recirculation line. In the example shown, the pipe is designed as an intermediate piece of a suction line supplying the air or fuel-air mixture to the internal combustion engine, with a connecting flange 3 at one end and a hose connection piece 4 at the other end. The tube has a connecting piece 6 , which is closed by a flange 7 . The flange serves as a holder for a connector 8 , which is connected in a manner not shown to an exhaust gas recirculation line. This nozzle protrudes freely into the pipe. An end face 10 is designed as a valve seat on which a valve plate 11 of a valve member 12 comes into contact with its sealing surface. The valve plate 11 is guided through a valve stem 14 , which in turn is guided in a sealing bush 15 through which it protrudes with its end 16 out of the tube. The socket 15 sits in a protruding from the inner wall of the tube guide sleeve 17th
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.The outer end of the valve stem is coupled to a toggle lever 19 . This has a first lever 20 which is fixed at its one end 21 at a support point on an actuator 22 of the exhaust gas return valve housing 23 is mounted. The housing 23 is advantageously connected in one piece to the tube 1 . The other end 24 of the first lever is connected to the one end 25 of a second lever 26 of the toggle lever 19 , which cher second lever is finally articulated with its other end 27 to the end 16 of the valve stem. At the connection of the ends 24 and 25 of the first and second levers to each other there is a hinge point, the break point of the toggle lever, to which an armature 29 of an electro-actuating magnet 30 is now articulated. This anchor is designed as a submersible anchor which is drawn into the guide against the force of a spring 32 when the coil 31 of the electromagne is excited and thereby stretches the toggle lever 19 . In this way, as shown in Fig. 1, the valve member comes into its closed position.
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.To open the exhaust gas recirculation valve the Elektrostellma gnet is de-energized in such a way that the armature 29 is moved outwards by the spring 32 and thereby brings the toggle lever 19 out of its extended position into its kinked position. This is shown in Figure 2. Since one end 21 of the first lever 20 of the knee lever 19 is mounted fixed on the housing 23 , the break point of the knee lever 19 is moved upward. In order to be able to follow this movement unhindered, the electromagnet 22 is pivotally mounted in the housing 23 with the aid of a pivot bearing 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.An improved embodiment is shown in FIG. 3, wherein in particular the pivotability of the electro-actuating magnet has been dispensed with in order to achieve a compact design provided with as few moving masses as possible. The embodiment according to FIG. 3, allows this particular a dense potting the coil of the electromagnet actuating magnet in the housing, so that the voltage-carrying part optimal iso lines and is secured in position. In this embodiment, as in FIG. 1, a valve member 12 with a valve stem 114 is provided. This occurs via a sealing bush 35 in the Ge housing 123 of the actuator and leaves this just in case via a bush 36 on the opposite side. Within the housing, the valve stem 114 has an external thread 37 with which it engages in a corresponding Innenge thread of an adjustment block 38 guided on the valve stem. The adjustment block is provided with a through hole 39 , some of which has the thread.
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.The adjusting block is in cross section in the outer contour substantially rectangular and has a foot 40 on the side of the entry of the valve stem in the housing 123 , which has a transverse to the through hole 39 Boh tion for receiving an axis 41 . On this side, second levers 126 of the toggle lever 19, which is designed as a pair, are mounted on both sides of the adjusting block. This He bel are performed between the flat side surface 42 of the bull block and each a parallel housing wall 54 of the housing 123 . The protruding ends of the lever 43 of the axis 41 are guided in parallel to the axis of the Ven tilschaftes housing slots 44 and thus prevent rotation of the adjusting block 38 on the valve stem.
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.The first levers 120 of the pair of toggle levers are articulated to one another with the second levers 126 via a common axis 45 and the one ends 121 of the first levers 120 are mounted on a common stationary axis 46 which is inserted into a transverse bore 47 in the housing.
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.The toggle lever is connected to its actuator by means of a driving fork 48 , which has a recess 49 shown clearly in FIG. 5. Executed in the game, this is approximately V-shaped and is open at the top to the valve stem exit side with a parallel to the axis of the valve stem front boundary wall 50 and an opposite opposite oblique Be boundary wall 51st The end of the common axis 45 projects into this recess. The driving forks 48 are connected to one another via a web 52 , the web in turn being connected to the end face 53 of the armature 129 . In the example, the web is in the form of a ring flange, which is crimped or snapped into an outer ring groove 55 on the armature 129 (snap connection) and at the same time represents a depth stop for the armature by the annular part in contact with a flat housing part 56 can be brought as a counterstop.
Die Mitnehmergabeln umfassen die ersten Hebel 120 jeweils von außen derart, daß diese zwischen Mitnehmergabel und zweiten Hebeln 126 geführt sind.The driver forks each include the first levers 120 from the outside in such a way that they are guided between the driver fork and second levers 126 .
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.As in the previous exemplary embodiment, the anchor 129 is a submersible anchor, which is reset by a spring 132 in such a way that the toggle levers are moved into their extended position under the action of the spring. The spring provides the closing force for the exhaust gas recirculation valve of the type that tolerances of the closed position can be elastically compensated. Advantageously, also in this embodiment, when the exhaust gas recirculation valve is in the closed position, the pair of toggle levers is in the most extended position possible, in which the greatest power transmission is achieved.
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.To adjust the position of the valve stem in relation to the adjusting block 38 , the valve stem 140 has at its exiting end 57 form-fitting surfaces, via which it can be rotated ver and thus its axial position with respect to the adjusting block 18 can be adjusted. After adjustment, the access to the end 57 can be closed by a cover 59 which is so far from the end 57 that the valve stem can perform its opening movement.
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.This embodiment of the exhaust gas recirculation valve also makes it possible to achieve position feedback in a simple manner. Here, a grinder 62 is seen on the base 40 , which slides on an opposite resistance track 64 , which is festge on a housing part of the housing 123 . Of course, other displacement sensors can also be used in the present case, since in particular the housing 123 can be sealed essentially tightly, so that the interior of the housing, which is not encapsulated, is safe from contamination and liquid influences.
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.Advantageously, the housing is cup-shaped with a metallic, plastic-molded pot 65 , which has openings 67 for the passage of the molding compound at intervals and which is essentially sprayed out. The ejection takes place after the use of the electromagne th with the exemption of the free space necessary for the toggle lever arrangement and the displacement sensor. On the side of the Ven tilschaftes 114 , a cover 68 is then provided which tightly closes the housing 123 , but also allows the housing to be opened for carrying out any corrections or repairs.
Die Ausspritzung des Gehäuses erlaubt es in einfacher Weise, z. B. die Gehäuseschlitze 44 zur Führung des Justierblocks 38 zu verwirklichen.The injection of the housing allows it in a simple manner, for. B. to realize the housing slots 44 for guiding the adjusting block 38 .
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