EP1111227B1 - Exhaust gas recirculation valve - Google Patents
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- EP1111227B1 EP1111227B1 EP00127215A EP00127215A EP1111227B1 EP 1111227 B1 EP1111227 B1 EP 1111227B1 EP 00127215 A EP00127215 A EP 00127215A EP 00127215 A EP00127215 A EP 00127215A EP 1111227 B1 EP1111227 B1 EP 1111227B1
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- gas return
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
- F02M26/67—Pintles; Spindles; Springs; Bearings; Sealings; Connections to actuators
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
- F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors
Definitions
- the invention has for its object to provide an exhaust gas recirculation valve, in which a reliable opening of the valve can be ensured even with contaminated state of the contact surface between the valve seat and valve disc with a compact operating mechanism.
- the exhaust gas recirculation valve has an actuating mechanism which gives the valve element, which cooperates with the valve seat, that is usually the valve disk, at least at the beginning of the opening process a rotational movement about its axis.
- the valve disk is at least slightly rotated about the axis of the associated valve stem at the beginning of the opening process. This movement is therefore extremely effective for a reliable opening with little force, because the adhering contaminants between the valve element and the valve seat resist forces applied as shearing forces less than normal forces.
- valve element in the usual way from the valve seat with which it Due to contamination is deducted due to linear displacement than the force required to rotate the valve member on the valve seat to release the adhesive through the adhesive bond around the axis of the valve lifter.
- the adhesive dissolving rotational movement can be carried out at the beginning of the opening process alone, and the translational movement for the actual opening of the valve can be applied subsequently.
- the rotational movement according to the invention which takes place at least at the beginning of the opening process, leads to a self-cleaning effect of the contact surface between the valve element and the valve seat, so that the described problems with regard to adhesion are thereby also defused. At the same time the sealing effect is improved in the closed state.
- an embodiment has been found to be particularly advantageous, having a nut-spindle system.
- the rotational movement of a drive motor can be converted into a combined rotary and lifting movement of the valve element in a particularly simple and effective manner.
- the ball track can be designed in an advantageous manner so that the valve element initially only a rotational movement is granted, and from a certain point in time a combined rotational and lifting movement.
- the ball track is initially planar and formed spirally from a certain point.
- the actuating mechanism comprises a rotary member having a contour or cam surface which runs on an attached to the valve housing member.
- a movement of the rotary member can be achieved by the interaction between the provided with the contour of the rotary element and the elements mounted on the valve housing elements such that this is rotated and additionally raised by forming the corresponding contour from a certain time.
- the entire actuating mechanism including the drive is slidably mounted on the valve housing. Consequently, the actuation and drive mechanism causes not only in addition to the rotational movement according to the invention, at least at the beginning of the opening process for opening the valve required translational movement, but participates in this.
- the exhaust gas recirculation valve according to the invention can finally be combined with a reset or fail-save mechanism, which is subjected to torsion and preferably additionally to pressure when the valve is opened.
- a fail-safe function takes into account the fact that the valve element according to the invention is given a rotational movement, so that the return can be done safely by a twisted return device that gives the valve element the required rotation to ensure a closing movement. In experiments, it has been found that this can be achieved particularly safe closing the valve.
- the exhaust gas recirculation valve 10 has a valve housing 12, which in its lower region through an opening 14 which with a Valve seat 16 is provided, is flowed through with exhaust gas.
- the opening 14 is closed by a valve element, in the case shown a valve plate 18.
- the valve disk 18 is attached to a valve stem 20, which in the case shown is designed as a spindle 22 in its upper area.
- the spindle 22 is, as shown, ball-mounted in a nut 24 firmly anchored in the valve housing 12.
- a so-called harmonic drive gear 26 or other compact gearbox is provided to transmit the rotational movement of an electric motor 28 to the valve lifter 20.
- the spindle 22 is ball-mounted in the nut 24.
- the ball raceways can be designed such that the spindle performs a rotational movement to a certain extent only, in order, as described above, to dislodge the valve disk 18 from the valve seat 16 with relatively little effort, despite bonding.
- the ball raceways are further designed so that they provide at a certain point in addition by a spiral design of the ball raceways for a translational movement of the valve disk 18, and a corresponding, relatively fast opening of the valve disk 18.
- the return spring 30 When opening the valve, the return spring 30 is both twisted, so twisted, and because of the axial displacement, loaded on pressure. The interaction of the energy stored in the return spring 30 in this manner can reliably ensure closure of the valve even in the event that the electric motor 28 fails for some reason.
- this fail-safe device in the form of the return spring 30 is the same.
- the actuation of the valve, in particular the lifting of the valve plate 18 of the valve seat 16 is carried out in this embodiment, however, different than in the embodiment of Fig. 1.
- a (in Fig. 2 not recognizing) motor the rotational movement of which is transmitted via a spur gear 34 or other compact gear on a rotating element, in particular a gear 36 which is fixedly connected to the valve stem 20.
- the coil spring 30 takes over in this case, the additional function of the gear 36 to press against so-called run-up rollers 38 which are rotatably mounted in the valve housing 12.
- 12 respective axes are firmly connected to the valve housing.
- the contour can be adjusted, for example, so that it is initially unchanged in terms of their height with respect to the run-up rollers 38, so that the valve disc 18 performs only a rotational movement on the valve seat 16 at the beginning of the opening process. This allows the described easy release of any adhesions and a cleaning of the valve seat 16th
- the contour may be formed by steeper slope such that a faster opening occurs. This means that high opening forces can be transmitted during the phase of a low slope of the contour. It should be noted that such a characteristic can also be realized by a corresponding design of the ball raceways in the spindle-nut system of the embodiment of Fig. 1.
- the Gear 36 is rotated and additionally raised, so that the fixed to the gear 36 and, anchored to the valve housing 12 return spring 30 is loaded on both pressure and torsion. This ensures, if necessary, an implementation of the energy stored in the spring such that the valve is securely closed by reverse rotation of the gear 36.
- a further embodiment of the exhaust gas recirculation valve according to the invention is shown, which differs from the embodiment of FIG. 2 by the type of transmission, with which the rotational movement of the electric motor is transmitted to the valve.
- a harmonic drive gear 26 or other compact gearbox is provided.
- the return spring 30 is one of the gears 36 which is fixedly connected to the valve stem 20, pressed in this embodiment against run-up rollers 38 which are rotatably mounted on the valve housing 12. Consequently, the conversion of the rotational movement takes place in a lifting movement of the valve disk 18 similar to the embodiment of Fig. 2 via a formed on the gear 36 contour, which cooperates with the run-up rollers.
- a valve stem guide 40 and a seal 32 can be seen in the central region of the valve stem 20, a valve stem guide 40 and a seal 32 can be seen.
- FIG. 3 A comparison of Figures 3 and 1 shows that from the closed position (see Fig. 3) to the open position (see Fig. 1) of the valve coupled to the shaft of the electric motor gear and the gear 36 (see Fig. 3) of the harmonic drive transmission 26 against each other.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil.The invention relates to an exhaust gas recirculation valve.
Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und hier insbesondere im Zusammenhang mit der Verbesserung der Emissionswerte eines Verbrennungsmotors, sowie der Senkung dessen Kraftstoffverbrauchs ist es bekannt, eine Abgasrückführung zu der Luftzuführung des Verbrennungsmotors vorzusehen.In the field of automotive engineering, and in particular in connection with the improvement of the emission values of an internal combustion engine, as well as the reduction of its fuel consumption, it is known to provide an exhaust gas recirculation to the air supply of the internal combustion engine.
Die zugehörigen elektrischen Abgasrückführventile werden üblicherweise als Magnetventile derart gesteuert, dass sie sich translatorisch bewegen, so dass ein Ventilelement, beispielsweise ein Ventilteller, von seinem zugehörigen Ventilsitz entfernt wird, und ein Durchtritt von Abgas ermöglicht wird.The associated electrical exhaust gas recirculation valves are usually controlled as solenoid valves so that they move in translation, so that a valve element, such as a valve disc, is removed from its associated valve seat, and a passage of exhaust gas is made possible.
Die DE 197 33 964 A1 offenbart in diesem Zusammenhang ein Abgasrückführventil, das den Abgasstrom wahlweise durch einen Kühler oder einen Bypass leitet. Hierbei erfolgt die Bewegung des einen oder des anderen Ventiltellers ebenfalls in translatorischer Richtung.DE 197 33 964 A1 discloses in this context an exhaust gas recirculation valve, which selectively directs the exhaust gas flow through a radiator or a bypass. In this case, the movement of one or the other valve disc also takes place in the translational direction.
Aufgrund der Durchströmung des Abgasrückführventils mit Abgas tritt der Fall auf, dass der Berührungsbereich zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz verunreinigt wird, und dadurch verklebt oder verlackt. Diese Verunreinigung kann so umfassend werden, dass die üblichen Betätigungsmechanismen nicht mehr in der Lage sind, den Ventilteller von seinem Sitz anzuheben. Dementsprechend müssen starke Betätigungsmechanismen vorgesehen werden, um ein Anheben des Ventiltellers auch bei verunreinigtem Ventilsitz zu gewährleisten.Due to the flow of the exhaust gas recirculation valve with exhaust gas, the case occurs that the contact area between the valve disk and the valve seat is contaminated, and thereby glued or laked. This contamination can become so extensive that the usual operating mechanisms are no longer able to lift the valve disk from its seat. Accordingly, strong actuating mechanisms must be provided to ensure lifting of the valve disk even with contaminated valve seat.
Die US 4,646,705 offenbart ein Abgasrückführventil mit einem translatorisch bewegbaren Ventilelement, das drehend betätigt wird. Der Betätigungsmechanismus weist einen Exzenter auf, so dass eine Bewegung quer zur Öffnungsbewegung erfolgt.US 4,646,705 discloses an exhaust gas recirculation valve having a translationally movable valve member which is rotationally actuated. The actuating mechanism has an eccentric, so that a movement takes place transversely to the opening movement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführventil zu schaffen, bei dem ein zuverlässiges Öffnen des Ventils auch bei verunreinigtem Zustand der Berührfläche zwischen Ventilsitz und Ventilteller mit einem kompakten Betätigungsmechanismus gewährleistet werden kann.The invention has for its object to provide an exhaust gas recirculation valve, in which a reliable opening of the valve can be ensured even with contaminated state of the contact surface between the valve seat and valve disc with a compact operating mechanism.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das im Anspruch 1 beschriebene Abgasrückführventil.The solution to this problem is achieved by the exhaust gas recirculation valve described in claim 1.
Demzufolge weist das erfindungsgemäße Abgasrückführventil einen Betätigungsmechanismus auf, der dem Ventilelement, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, also üblicherweise dem Ventilteller, zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges eine Drehbewegung um dessen Achse erteilt. Mit anderen Worten wird der Ventilteller gewissermaßen zu Beginn des Öffnungsvorganges zumindest geringfügig um die Achse des zugehörigen Ventilstößels gedreht. Diese Bewegung ist deshalb für ein zuverlässiges Öffnen mit geringer Kraft äußerst wirkungsvoll, weil die haftenden Verunreinigungen zwischen Ventilelement und Ventilsitz Kräften, die als Scherkräfte aufgebracht werden, schlechter widerstehen als Normalkräfte. Folglich erfordert es eine höhere Kraft, das Ventilelement in gewöhnlicher Weise von dem Ventilsitz, mit dem es unter Umständen aufgrund von Verunreinigungen verklebt ist durch lineare Verschiebung abzuziehen, als die Kraft, die benötigt wird, um das Ventilelement an dem Ventilsitz zum Lösen der durch die Verunreinigungen erfolgten Haftverbindung um die Achse des Ventilstößels zu verdrehen.Accordingly, the exhaust gas recirculation valve according to the invention has an actuating mechanism which gives the valve element, which cooperates with the valve seat, that is usually the valve disk, at least at the beginning of the opening process a rotational movement about its axis. In other words, the valve disk is at least slightly rotated about the axis of the associated valve stem at the beginning of the opening process. This movement is therefore extremely effective for a reliable opening with little force, because the adhering contaminants between the valve element and the valve seat resist forces applied as shearing forces less than normal forces. Consequently, it requires a higher force, the valve element in the usual way from the valve seat with which it Due to contamination is deducted due to linear displacement than the force required to rotate the valve member on the valve seat to release the adhesive through the adhesive bond around the axis of the valve lifter.
Gemäß der Erfindung kann diese vorteilhafte, die Verklebung lösende Drehbewegung zu Beginn des Öffnungsvorganges alleine durchgeführt werden, und die translatorische Bewegung zum eigentlichen Öffnen des Ventils kann nachfolgend aufgebracht werden. Alternativ ist es denkbar, die Dreh- und Hubbewegung miteinander zu kombinieren, also gleichzeitig durchzuführen, so dass das Ventilelement zu Beginn des Öffnungsvorganges nicht "gerade" von dem Ventilsitz angehoben wird, sondern dieses Anheben gewissermaßen drehend erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann somit die beim Öffnen erforderliche Kraft verringert werden, und es ist gewährleistet, dass auch bei einem kompakten Betätigungsmechanismus über eine lange Lebensdauer des Ventils eine leichte Öffnung möglich ist. Darüber hinaus führt die erfindungsgemäße Drehbewegung, die zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges erfolgt, zu einem Selbstreinigungseffekt der Berührfläche zwischen Ventilelement und Ventilsitz, so dass die beschriebenen Probleme im Hinblick auf das Haften auch hierdurch entschärft werden. Gleichzeitig wird die Dichtwirkung im geschlossenen Zustand verbessert.According to the invention, this advantageous, the adhesive dissolving rotational movement can be carried out at the beginning of the opening process alone, and the translational movement for the actual opening of the valve can be applied subsequently. Alternatively, it is conceivable to combine the rotary and lifting movement with one another, ie to carry out simultaneously, so that the valve element is not lifted "straight" from the valve seat at the beginning of the opening process, but this lifting takes place, as it were, turning. By the measure according to the invention thus the force required for opening can be reduced, and it is ensured that even with a compact operating mechanism over a long life of the valve, a slight opening is possible. In addition, the rotational movement according to the invention, which takes place at least at the beginning of the opening process, leads to a self-cleaning effect of the contact surface between the valve element and the valve seat, so that the described problems with regard to adhesion are thereby also defused. At the same time the sealing effect is improved in the closed state.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.Preferred developments of the inventions are described in the further claims.
Für den Betätigungsmechanismus hat sich eine Ausführungsform als besonders vorteilhaft herausgestellt, die ein Mutter-Spindel-System aufweist. Hierdurch kann in besonders einfacher und wirkungsvoller Weise die Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine kombinierte Dreh- und Hubbewegung des Ventilelements umgewandelt werden.For the actuating mechanism, an embodiment has been found to be particularly advantageous, having a nut-spindle system. As a result, the rotational movement of a drive motor can be converted into a combined rotary and lifting movement of the valve element in a particularly simple and effective manner.
Hierbei bietet es Vorteile, wenn die Spindel als kugelgelagerte Spindel ausgeführt ist. Die Kugellaufbahn kann in vorteilhafter Weise so gestaltet werden, dass dem Ventilelement zunächst lediglich eine Drehbewegung erteilt wird, und ab einem gewissen Zeitpunkt eine kombinierte Dreh- und Hubbewegung. Hierfür ist die Kugellaufbahn zunächst planar und ab einer gewissen Stelle spiralförmig ausgebildet.It offers advantages when the spindle is designed as a ball-bearing spindle. The ball track can be designed in an advantageous manner so that the valve element initially only a rotational movement is granted, and from a certain point in time a combined rotational and lifting movement. For this purpose, the ball track is initially planar and formed spirally from a certain point.
Alternativ wird eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei welcher der Betätigungsmechanismus ein Drehelement aufweist, das eine Kontur- oder Nockenfläche aufweist, die an einem an dem Ventilgehäuse angebrachten Element abläuft. Hierdurch kann durch die Zusammenwirkung zwischen dem mit der Kontur versehenen Drehelement und den an dem Ventilgehäuse angebrachten Elementen eine Bewegung des Drehelements derart erreicht werden, dass dieses gedreht und durch Ausbildung der entsprechenden Kontur ab einem gewissen Zeitpunkt zusätzlich angehoben wird. Durch eine feste Verbindung zwischen diesem Drehelement und dem Ventilelement, also beispielsweise dem Ventilstößel mit dem daran ausgebildeten Ventilteller, kann die kombinierte oder nacheinander erfolgende Dreh- und Hubbewegung auf das Ventilelement übertragen werden.Alternatively, an embodiment of the invention is preferred in which the actuating mechanism comprises a rotary member having a contour or cam surface which runs on an attached to the valve housing member. In this way, a movement of the rotary member can be achieved by the interaction between the provided with the contour of the rotary element and the elements mounted on the valve housing elements such that this is rotated and additionally raised by forming the corresponding contour from a certain time. By a fixed connection between this rotary element and the valve element, so for example the valve stem with the valve disc formed thereon, the combined or successively rotating and lifting movement can be transmitted to the valve element.
Für die Übertragung der Drehbewegung eines Antriebsmotors auf Elemente, die fest mit dem translatorisch verschiebbaren Ventilelement verbunden sind und deshalb ihrerseits verschiebbar sein müssen, hat es sich als günstig erwiesen, translatorisch gegeneinander verschiebbare Zahnräder vorzusehen.For the transmission of the rotational movement of a drive motor to elements which are firmly connected to the translationally displaceable valve element and therefore in turn must be displaceable, it has proved to be favorable to provide translationally mutually displaceable gears.
Alternativ ist eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der gesamte Betätigungsmechanismus einschließlich des Antriebs verschiebbar an dem Ventilgehäuse angebracht ist. Folglich bewirkt der Betätigungs- und Antriebsmechanismus nicht nur neben der erfindungsgemäßen Drehbewegung zumindest zu Beginn des Öffnungsvorganges die zum Öffnen des Ventils erforderliche translatorische Bewegung, sondern nimmt an dieser teil.Alternatively, an embodiment is conceivable in which the entire actuating mechanism including the drive is slidably mounted on the valve housing. Consequently, the actuation and drive mechanism causes not only in addition to the rotational movement according to the invention, at least at the beginning of the opening process for opening the valve required translational movement, but participates in this.
In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Abgasrückführventil schließlich mit einem Rückstell- oder Fail-Save-Mechanismus kombiniert werden, der beim Öffnen des Ventils auf Torsion und vorzugsweise zusätzlich auf Druck beansprucht wird. Eine derartige Fail-Save-Funktion trägt dem Umstand Rechnung, dass dem Ventilelement erfindungsgemäß eine Drehbewegung erteilt wird, so dass die Rückstellung sicher durch eine tordierte Rückstelleinrichtung erfolgen kann, die dem Ventilelement die erforderliche Drehung zur Gewährleistung einer Schließbewegung erteilt. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass hierdurch besonders sicher das Schließen des Ventils erreicht werden kann.In an advantageous manner, the exhaust gas recirculation valve according to the invention can finally be combined with a reset or fail-save mechanism, which is subjected to torsion and preferably additionally to pressure when the valve is opened. Such a fail-safe function takes into account the fact that the valve element according to the invention is given a rotational movement, so that the return can be done safely by a twisted return device that gives the valve element the required rotation to ensure a closing movement. In experiments, it has been found that this can be achieved particularly safe closing the valve.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils; und
- Fig. 3
- eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils.
Show it:
- Fig. 1
- a sectional view of a first embodiment of the exhaust gas recirculation valve according to the invention;
- Fig. 2
- a sectional view of a second embodiment of the exhaust gas recirculation valve according to the invention; and
- Fig. 3
- a sectional view of a third embodiment of the exhaust gas recirculation valve according to the invention.
Wie Fig. 1 zeigt, weist das erfindungsgemäße Abgasrückführventil 10 ein Ventilgehäuse 12 auf, das in seinem unteren Bereich durch eine Öffnung 14, die mit einem Ventilsitz 16 versehen ist, mit Abgas durchströmt wird. Die Öffnung 14 ist durch ein Ventilelement, in dem gezeigten Fall einen Ventilteller 18 verschließbar. Der Ventilteller 18 ist an einem Ventilstößel 20 angebracht, der in dem gezeigten Fall in seinem oberen Bereich als Spindel 22 gestaltet ist. Die Spindel 22 ist, wie gezeigt, in einer fest in dem Ventilgehäuse 12 verankerten Mutter 24 kugelgelagert. In seinem oberen Bereich ist ein sogenanntes Harmonic-Drive-Getriebe 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe vorgesehen, um die Drehbewegung eines Elektromotors 28 auf den Ventilstößel 20 zu übertragen. Schließlich ist an dem Ventilgehäuse 12 einerseits und dem oberen Abschnitt des Ventilstößels 20 andererseits eine Rückholfeder 30 fest verankert, die, wie nachfolgend beschrieben ist, eine sichere Rückkehr des Ventils in den geschlossenen Zustand auch bei Ausfall des Elektromotors 28 gewährleistet. Unterhalb der Mutter 24 befindet sich bei diesem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dichtung 32 zur Abdichtung des von dem Abgas durchströmten Bereichs von dem Betätigungsmechanismus.As shown in FIG. 1, the exhaust
Die Funktionsweise des gezeigten Abgasrückführventils mit dem neuartigen Betätigungsmechanismus ist wie folgt. In Fig. 1 ist ein geöffneter Zustand des Ventils gezeigt. Dieser wird dadurch erreicht, dass der Elektromotor 28 in Drehung versetzt wird, und diese Drehung über das Harmonic-Drive-Getriebe 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe auf den Ventilstößel 20 übertragen wird. Dadurch, dass der Ventilstößel 20 in seinem oberen Bereich als Spindel 22 ausgebildet ist, führt die Drehbewegung des Ventilstößels 20 in Zusammenwirkung mit der Mutter 24 zu einer translatorischen Bewegung des Ventilstößels 20 zusammen mit dem Ventilteller 18. Hierdurch wird der Ventilteller 18 in dem Ventilsitz 16 nicht nur, insbesondere zu Beginn des Öffnungsvorganges, verdreht, sondern auch von diesem angehoben, so dass das Ventil geöffnet wird.The operation of the exhaust gas recirculation valve shown with the novel actuating mechanism is as follows. In Fig. 1, an open state of the valve is shown. This is achieved by rotating the
Gemäß der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spindel 22 in der Mutter 24 kugelgelagert. Dies bietet den Vorteil, dass die Kugellaufbahnen derart gestaltet werden können, dass die Spindel bis zu einem gewissen Punkt ausschließlich eine Drehbewegung durchführt., um, wie vorangehend beschrieben, mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand den Ventilteller 18 von dem Ventilsitz 16 trotz Verklebungen zu lösen. Die Kugellaufbahnen sind ferner so gestaltet, dass sie ab einem bestimmten Punkt zusätzlich durch eine spiralförmige Ausbildung der Kugellaufbahnen für eine translatorische Bewegung des Ventiltellers 18, und ein entsprechendes, vergleichsweise schnelles Öffnen des Ventiltellers 18 sorgen. Da sich nicht nur der Ventilteller 18, sondern auch der Ventilstößel 20 sowie der sich daran nach oben anschließende Bereich, der bereits Teil des Harmonic-Drive-Getriebes 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe ist, translatorisch bewegt, ist die Zusammenwirkung zwischen den einzelnen Zahnrädern des Harmonic-Drive-Getriebes 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe so gestaltet, dass die beteiligten Zahnräder gegeneinander verschiebbar sind.According to the illustrated preferred embodiment of the invention, the
Beim Öffnen des Ventils wird die Rückholfeder 30 sowohl verdreht, also tordiert, als auch wegen der axialen Verschiebung, auf Druck belastet. Die Zusammenwirkung der in dieser Weise in der Rückholfeder 30 gespeicherten Energie kann zuverlässig ein Schließen des Ventils auch in dem Fall gewährleisten, dass der Elektromotor 28 aus irgendeinem Grund ausfallen sollte.When opening the valve, the
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils 10 ist diese Fail-Save-Einrichtung in Form der Rückholfeder 30 gleichgestaltet. Die Betätigung des Ventils, insbesondere das Anheben des Ventiltellers 18 von dem Ventilsitz 16 erfolgt bei dieser Ausführungsform jedoch anders als bei der Ausführungsform von Fig. 1. In diesem Fall ist ein (in Fig. 2 nicht zu erkennender) Motor vorgesehen, dessen Drehbewegung über ein Stirnradgetriebe 34 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe auf ein Drehelement, insbesondere ein Zahnrad 36 übertragen wird, das fest mit dem Ventilstößel 20 verbunden ist. Die Schraubenfeder 30 übernimmt in diesem Fall die zusätzliche Funktion, das Zahnrad 36 gegen sogenannte Anlaufrollen 38 zu drücken, die in dem Ventilgehäuse 12 drehbar gelagert sind. Hierzu sind mit dem Ventilgehäuse 12 jeweilige Achsen fest verbunden.In the embodiment of the exhaust
Wie im linken Bereich des Zahnrads 36 zu erkennen ist, ist dieses in dem Bereich, in dem es an den Anlaufrollen 38 abrollt, mit einer Kontur versehen, die sich in Richtung der Achse des Ventilstößels 20 erstreckt. Diese Kontur bewirkt, dass das Zahnrad 36, und damit der über den Ventilstößel 20 fest mit dem Zahnrad 36 verbundene Ventilteller 18 in Folge der Drehbewegung, welche die Kontur in Eingriff mit den Anlaufrollen 38 bringt, in geeigneter Weise angehoben wird. Hierbei kann die Kontur beispielsweise so eingestellt werden, dass diese hinsichtlich ihrer Höhe bezüglich der Anlaufrollen 38 zunächst nicht verändert ist, so dass der Ventilteller 18 an dem Ventilsitz 16 zu Beginn des Öffnungsvorganges lediglich eine Drehbewegung durchführt. Dies ermöglicht das beschriebene leichte Lösen von etwaigen Verklebungen und eine Reinigung des Ventilsitzes 16.As can be seen in the left portion of the
Nach dieser Drehbewegung, die ggf. von einer leichten Anhebebewegung unterstützt sein kann, die durch eine entsprechend leichte Steigung der Kontur bewirkt wird, kann die Kontur durch steilere Steigung derart ausgebildet sein, dass ein schnelleres Öffnen erfolgt. Dies bedeutet, dass während der Phase einer geringen Steigung der Kontur hohe Öffnungskräfte übertragen werden können. Es sei angemerkt, dass eine derartige Charakteristik auch durch eine entsprechende Gestaltung der Kugellaufbahnen bei dem Spindel-Mutter-System der Ausführungsform von Fig. 1 realisiert werden kann. Beim Öffnen des Ventils wird, wie dargelegt, das Zahnrad 36 verdreht und zusätzlich angehoben, so dass die fest an dem Zahnrad 36 und,an dem Ventilgehäuse 12 verankerte Rückholfeder 30 sowohl auf Druck als auch auf Torsion belastet wird. Dies gewährleistet ggf. eine Umsetzung der in der Feder gespeicherten Energie dergestalt, dass das Ventil durch Rückdrehung des Zahnrades 36 sicher geschlossen wird.After this rotational movement, which may possibly be supported by a slight lifting movement, which is effected by a correspondingly slight slope of the contour, the contour may be formed by steeper slope such that a faster opening occurs. This means that high opening forces can be transmitted during the phase of a low slope of the contour. It should be noted that such a characteristic can also be realized by a corresponding design of the ball raceways in the spindle-nut system of the embodiment of Fig. 1. When opening the valve, as explained, the
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils gezeigt, die sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 durch die Art des Getriebes unterscheidet, mit dem die Drehbewegung des Elektromotors auf das Ventil übertragen wird. Zu diesem Zweck ist ähnlich wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 ein Harmonic-Drive-Getriebe 26 oder ein anderes kompakt bauendes Getriebe vorgesehen. Durch die Rückholfeder 30 ist eines der Zahnräder 36, das fest mit dem Ventilstößel 20 verbunden ist, auch bei dieser Ausführungsform gegen Anlaufrollen 38 gedrückt, die an dem Ventilgehäuse 12 drehbar gelagert sind. Folglich erfolgt die Umwandlung der Drehbewegung in eine Hubbewegung des Ventiltellers 18 ähnlich wie bei der Ausführungsform von Fig. 2 über eine an dem Zahnrad 36 ausgebildete Kontur, die mit den Anlaufrollen zusammenwirkt. Im mittleren Bereich des Ventilstößels 20 ist eine Ventilstößelführung 40 und eine Dichtung 32 zu erkennen.In Fig. 3, a further embodiment of the exhaust gas recirculation valve according to the invention is shown, which differs from the embodiment of FIG. 2 by the type of transmission, with which the rotational movement of the electric motor is transmitted to the valve. For this purpose, similar to the embodiment of FIG. 1, a
Ein Vergleich der Fig. 3 und 1 zeigt, dass sich von der geschlossenen Stellung (vgl. Fig. 3) zu der offenen Stellung (vgl. Fig. 1) des Ventils das mit der Welle des Elektromotors gekoppelte Zahnrad und das Zahnrad 36 (vgl. Fig. 3) des Harmonic-Drive-Getriebes 26 gegeneinander verschieben.A comparison of Figures 3 and 1 shows that from the closed position (see Fig. 3) to the open position (see Fig. 1) of the valve coupled to the shaft of the electric motor gear and the gear 36 (see Fig. 3) of the
Es sei ergänzend angemerkt, dass die Rückholfeder 36 in allen drei Fällen als kombinierte Druck- und Torsionsfeder gezeigt ist. Es ist jedoch zur Gewährleistung der zum Schließen erforderlichen Drehbewegung ebenfalls möglich, eine reine Torsionsfeder, beispielsweise eine sogenannte Urwerksfeder, vorzusehen. Ferner können für die Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors, beispielsweise eines Gleichstrom (DC)-Motors auf das Ventil auch andere kompakt bauende Getriebearten als die gezeigten, also beispielsweise Stirnrad-, Planeten-, Kegelradgetriebe usw. verwendet werden. Schließlich sei festgestellt, dass die Verwendung eines Elektromotors mit sich drehender Ausgangswelle auch ohne die Übertragung der Drehbewegung auf den Ventilteller gewisse Vorteile bietet. Hierzu kann beispielsweise das für die Fig. 1 gezeigte Spindel-Mutter-System derart umgekehrt werden, dass die Mutter drehbar mit dem Elektromotor gekoppelt ist und die Spindel undrehbar, aber translatorisch bewegbar, in dem Ventilgehäuse geführt ist und an seinem unteren Ende den Ventilteller 18 aufweist. Auch eine derartige Ausführungsform bietet im Hinblick auf die Betätigung des Ventils mittels vergleichsweise geringer Kräfte Vorteile.It should be additionally noted that the
Claims (7)
- Waste gas return valve having a translationally movable valve element, in particular a valve disk (18), and an actuating mechanism which confers on the valve element (18) at least at the beginning of the opening operation a turning movement ensuing about the axis thereof.
- Waste gas return valve according to claim 1, characterised in that the actuating mechanism comprises a nut (24)-spindle (22) system.
- Waste gas return valve according to claim 2, characterised in that the spindle (22) is mounted on ball bearings, wherein the ball race is shaped in such a way that in sections it is of planar construction and in sections it is of helical construction.
- Waste gas return valve according to at least one of the preceding claims, characterised in that the actuating mechanism has a turning element (36) having a contour which acts in conjunction with at least one element (38) attached to the valve housing (12).
- Waste gas return valve according to at least one of the preceding claims, characterised in that the actuating mechanism possesses gear wheels which are translationally displaceable with respect to one another.
- Waste gas return valve according to at least one of the preceding claims, characterised in that the actuating mechanism, preferably together with a drive (28), is fitted displaceably on the valve housing (12).
- Waste gas return valve according to at least one of the preceding claims, characterised in that a resetting device (30) is present which when the valve opens applies torsional load and preferably is additionally compressed.
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