EP1338785A2 - Steuerventil, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, zur gesteuerten Rückführung von Abgas - Google Patents

Steuerventil, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, zur gesteuerten Rückführung von Abgas Download PDF

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EP1338785A2
EP1338785A2 EP20020025157 EP02025157A EP1338785A2 EP 1338785 A2 EP1338785 A2 EP 1338785A2 EP 20020025157 EP20020025157 EP 20020025157 EP 02025157 A EP02025157 A EP 02025157A EP 1338785 A2 EP1338785 A2 EP 1338785A2
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EP
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control valve
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valve according
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Bernd Dr.-Ing. Bareis
Mathias Dipl.-Ing. Elsässer (FH)
Franz Bender
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Gustav Wahler GmbH and Co KG
Original Assignee
Gustav Wahler GmbH and Co KG
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    • Y10T137/4273—Mechanical cleaning
    • Y10T137/428—Valve grinding motion of valve on seat

Definitions

  • the invention relates to a control valve, in particular for a Internal combustion engine, for the controlled return of exhaust gas to the fresh gas Internal combustion engine with the features in the preamble of claim 1.
  • the first Valve part can be designed as a flat slide valve with a flat seat an outlet opening of the exhaust pipe cooperates, the flat seat of the Exhaust opening and the flat slide in an extension of the exhaust duct of the Valve housing are arranged.
  • the flat slide is over a rod of an actuator, e.g. an electromagnetic actuator, against a spring in Opening direction moves, the spring when the actuator is not actuated Brings the flat slide valve into the closed position so that there is no exhaust gas recirculation he follows.
  • the flat seat and the flat slide are made of materials with low Produced friction properties, which requires a low actuating force.
  • the Flat slide valve contains only one slide valve opening in the open position Cover is brought with the outlet opening, the slide opening determines the flow cross section of the outlet opening.
  • the Exhaust gas recirculation to the individual cylinders of the internal combustion engine also via Individual exhaust pipes take place, in which case the Flat slide valve for each individual exhaust pipe with an outlet opening in it Has slide opening.
  • the respective flat slide is in the direction of its Area extension and across the incoming exhaust gas by means of the rod the control device between the open position and the closed position postponed.
  • the flat slide valve lies flat on the end of the cross directed exhaust pipe, this end containing the outlet opening.
  • the invention has for its object a control valve of the beginning mentioned type to design as such a rotary slide valve that a low Rotational force required to adjust the rotatable valve part, thereby the Actuator can be made small, compact, light and inexpensive, and not just a little friction between them relative to each other rotatable valve parts and ease of rotation guaranteed but also a permanent accumulation of soot or the like Counteracts particles that could impair the operating mode.
  • the task is according to the control valve of the type mentioned Invention solved by the features in claim 1. This ensures that the contact surfaces on which the two valve parts lie against each other and at Slide the adjustment between the closed position and the open position Narrow areas are reduced. This enables smooth operation Relative movement between the two valve parts and thus a quick one Adjustment. Furthermore, any wear is minimal. The smoothness the adjustment movement makes it possible to use an actuator that is small, light, compact and inexpensive.
  • control valve according to the invention is small, compact, light and inexpensive. Due to small design and few used Individual components result in a low weight and low Production costs. Furthermore, the control valve is reliable with accompanying long life. Another advantage is that the control valve not only is insensitive to dirt, but a high positioning accuracy allows only slight valve leakage and that for valve actuation necessary actuating force or the necessary actuating torque constant over the Is the life of the control valve.
  • control valve 10 in particular for an internal combustion engine, shown according to a first embodiment, which is in the open position.
  • the control valve 10 is the controlled Recirculation of exhaust gas, which is in the lower area A in FIG. 1, namely the front side of the control valve 10, e.g. approximately axially parallel according to arrow 11, Coming from an exhaust gas recirculation line, not shown, is supplied that Control valve 10 passes and this transverse to the longitudinal central axis 12 at one Leaves the circumferential side according to arrow 13 and a not shown Line is mixed with the fresh gas of the internal combustion engine.
  • Exhaust gas recirculation valves are common in internal combustion engines.
  • the control valve 10 has a first valve part 14 and a second valve part 44, which are arranged at the lower end of Fig. 1 of the housing 9 and with a Side by side. Both valve parts 14, 44 each have passages 15 or 45 on. They are between each other about the longitudinal central axis 12 a in the passage of exhaust gas supplied in the direction of arrow 11, Fig. 1 shown open position and one blocking this passage, not shown closed position rotatable. Both valve parts 14, 44 are in the essentially plate-shaped, the first valve part 14 being stationary and the second valve part 44 is arranged rotatable relative thereto. Another, The embodiment not shown can also swap the relationships his. Because of the rotational adjustability of the second valve part 44, this provides represents a rotary valve.
  • the first valve part 14 is the Area that is between two successive in the circumferential direction Passages 15 extends, closed.
  • the first valve part 14 has a substantially flat smooth back 16, which is particularly in Fig. 4 is visible.
  • the opposite, in Fig. 1 down and to the second Valve part 44 facing front 17 of the first valve part 14 is in the area of Areas between two successive circumferential directions Passages 15 run, designed recessed.
  • the boundary edges 18, 19 and 20, which delimit a respective passage 15, run to one
  • the passages 15 protrude from the axial side of the first valve part 15 framing webs 21 or 22 or 23, which over the deeper surfaces protrude from the front 17.
  • the first valve part 14 is designed as a circular disk. It points you along of the circular rim 24 and a ring in the center Through hole 25, which is surrounded by an annular hub 26.
  • the Ring web 24 and the ring hub 26 are in the same direction and so far like the webs 21, 22 and 23 over and form with their respective narrow surface also a bearing surface for the second valve part 44, the back of which 46 rests on it and slides.
  • the passages 15 of the first valve part 14 and the passages 45 of the second Valve part 44 are approximately triangular segment-shaped and are designed such that two Triangular sides, which are about the boundary edges 18 and 19 in the passages 15 correspond, are directed essentially radially starting from the center and the other side of the triangle, which is roughly shaped by the arc Boundary edge 20 is specified by the corresponding Arc section of the circular edge is formed.
  • the passages 15 of the first Valve part 14 extends in the radial direction so far that the respective web there 23 coincides with the ring web 24 in this area.
  • the circulating Ring web 24 thus forms their arcuate in the area of the passages 15 Bridges 23.
  • the first valve part 14 has in the embodiment shown a total of three passages 15 on the same circumferential angular intervals follow one another so that the rectilinear boundary edges 18 in follow circumferential angular intervals of 120 °.
  • the other, approximately radial triangle side, which is defined by the boundary edge 19 is not straight but curved and is - 3 and 4 - in the direction of the rectilinear boundary edge 18 bulged out.
  • the webs 21 and 22 have sharp edges with respect to both web edges be designed.
  • the outer edge of the ring hub 26 and the inner edge of the curved web 23 can be formed with sharp edges.
  • This sharp-edged design together with the smooth back 46 of the second valve part 44, e.g. when it is rotated in Opening direction according to arrow 8 or in the opposite direction in the closing direction, not just a good seal along the webs 22 and 23, but a similar one achieved a scraping tool, by the possible particles adhering to the narrow surface of the webs 22 and 23, such as soot or the like.
  • the passages 45 of the second valve part 44 correspond in terms of their shape, Size and spatial arrangement of those of the first valve part 14, so that reference can be made to the relevant description.
  • the straight forward and corresponds to a diametrically extending boundary edge 18 in the second valve part 44, the boundary edge 48.
  • the other bulging Boundary edge 19 of the first valve part 14 corresponds to the second valve part 44 to the rectilinear boundary edge 48 within the valve part plane protruding boundary edge 49.
  • the boundary edge 20, which is the radial Limiting the passages 15 in the first valve part 14 causes, does not apply to second valve part; because this is designed as a wing disc, which at three in Circumferential direction in succession at equal angular intervals Passages 45 is three-winged.
  • the passages 45 are radially outward open towards and thus as approximately V-shaped spaces between two in Circumferential direction successive wings 57, 58 and 59 are formed.
  • the with its smooth back 46 on the narrow surfaces of the webs 21 to 24 and the second valve part 44 lying on the ring hub 26 is relative to the first valve part 14 from a closed position, not shown, in which each wing 57, 58 and 59 a passage 15 of the first valve part 14 completely covered and sealed completes, in the direction of arrow 8 in an open position and in the opposite direction back adjustable in the closed position.
  • the second valve member has the radially outer Transitional region of the arcuate boundary edge 49 in the adjoining arcuate section-shaped edge one in the direction of rotation protruding nose 60, 61 and 62 on when moving in the opening direction slides on the narrow surface of the ring land 24 and a particularly good one Has a cleaning effect similar to a scraping tool.
  • the boundary edges 48 and 49 can be formed with sharp edges on the back 46.
  • the first valve part 14 is on the end face of the bottom of FIG. 1 Housing 9 inserted into an annular seat 63, e.g. pressed.
  • the Attachment of the valve part 14 is preferably such that it is detachable and against another is interchangeable with a different geometry of the passages 15, so that the throughput characteristic and e.g. the maximum throughput of the control valve 10 can be easily changed.
  • the housing 9 has in Fig. 1st lower end at least one protrusion or edge 64 protruding so far to ensure that this also has its rear 46 on the first valve part 14 adjacent second valve part 44 and protrudes such that both valve parts 14 and 44 through this protruding edge or protrusions are protected.
  • the first valve part 14 is on the side facing away from the second valve part 44 is, by means of positive connection means 65, 66 with respect to the housing 9 secured against rotation.
  • connection means are at least one axially parallel projection 65 and receptacles 66 of the housing 9 and the first Valve part 14 is provided, which when inserting the first valve part 14 in the Ring seat 63 engage with each other.
  • a projection 65 on the housing side and on the rear 16 of the first Valve part 14 three receptacles 66 provided in the form of blind holes, one of which cooperates with the projection 65.
  • An adjusting shaft 67 which is used for the rotary adjustment of the second valve part 44 a drive device 68, e.g. a rotary magnet, can be driven.
  • Part of the drive device 68 is also only a schematic indicated electronic device 69 with position detection.
  • the Drive device 68 is located on the upper area of housing 9 in FIG. 1 attached, the adjusting shaft 67 in an embodiment not shown two coaxial parts connected by a coupling can exist or in a particularly advantageous manner according to the first Embodiment in Fig. 1 can be designed as a component by the Drive device 68 starting clutch-free up to the lower one in FIG. 1 End of the control valve 10 and the second valve part 44 there and still over this can go beyond.
  • the second valve part 44 is approximately floating, preferably detachable and replaceable, with respect to the housing 9 and Control shaft 67 held.
  • the actuating shaft 67 passes through the first valve part 14 its through hole 25 and also a central through hole 70 in the second valve part 44, which is also the centering of the latter in relation to the Actuating shaft 67 is used. Outside of the second valve part 44 is the end the control shaft 67 connected.
  • the first valve part 14 and / or the second valve part 44 is particularly advantageous formed from ceramic, in the embodiment shown in an advantageous Both valve parts are made of ceramic. It has been recognized that Ceramic material is inert, behaves poorly and soot or other particles does not attract as much as metallic material. Soot and similar particles could adhere to the ceramic material, but they are easier to remove or easier to peel off. The fact that both valve parts 14, 44 are made of ceramics, will thus prevent any undesirable adhesion and preventing sticking of soot or the like particles. The one with the other areas in contact, i.e.
  • the two Valve parts 44 and 14 have advantages in the design in ceramic different roughness to prevent them from sticking prevent superimposed surfaces.
  • the narrow surfaces of the first valve part 14 has a lower roughness than that resting thereon Have surface 46 of the second valve part 44.
  • the narrow surfaces of the webs 21 to 24 and the ring hub 26 are e.g. ground and polished and therefore smoother than the rear 46 of the other valve part 44, thereby causing sticking is counteracted and thereby for the actuating movement of the second Valve part 44 necessary to be applied by the drive device 68 Actuating forces can be reduced even further. This allows the drive device 68 made even smaller and lighter and possibly also more economical become.
  • the second valve part 44 When the second valve part 44 is made of ceramic, this can be done with the Actuator shaft 67 is not welded due to this material or by soldering get connected. A floating arrangement that is nevertheless a at least substantially play-free rotation between the adjusting shaft 67 and the second valve part 44 and allows a large tolerance range achieved in that at the end of the actuating shaft 67 a connecting member 71 is attached.
  • the attachment can be detachable or permanent, e.g. by Welding or soldering.
  • the connecting member 71 overlaps the first Valve part 14 facing away from the outside of the second valve part 44 and stands with the latter in rotary driving connection.
  • the second valve part is 44 by means of axial spring force, which is directed towards the first valve part 14, to the Front 17, namely the narrow surfaces of the webs 21 to 24 and the Ring hub 26, pressed.
  • This can be done by using a control shaft 67 or a Actuating shaft part axially acting spring can be reached.
  • the exemplary embodiment is the connecting member 71 itself as a spring member, e.g. as a leaf spring, by means of which the axial spring force itself the second valve part 44 is exerted. This has the advantage that one of the Drive device 68 up to the lower end of the control valve 10 in FIG.
  • the connecting element 71 in training as Spring member has several, e.g. three, radially striving, like leaf spring-like Arms 72 and a practically non-resilient center 73. Located in this there is a through hole 74 through which the end of the actuating shaft 67 passes is sufficient, which in this area is connected in a rotationally fixed manner to the connecting member 71 is.
  • the arms 72 are relatively narrow in relation to the center 73 and can therefore, when the connecting member 71 is thin-walled, bounce well so that the link 71 with a certain axial preload on the second Valve part 44 can attack in the fully assembled position.
  • the second valve part 44 has on the outside facing downward in FIG. 1 Recordings 75, which e.g. as radially directed, blind hole-like elongated holes are trained. These receptacles 75 are on the connecting link 71 provided, approximately as wide drivers 76 assigned to the ends of the Arms 72 are arranged and protrude from them approximately at right angles and approximately engage axially parallel and form-fit in the receptacles 75.
  • This Carriers 76 are e.g. formed from tabs that are approximately in the middle with a Slot 77 are provided and, if necessary, spring and compensating can work.
  • a spring 82 surrounding the actuating shaft 67 e.g. in shape a leg spring, arranged with one end on the housing 9 and with their other end engages the actuating shaft 67.
  • the spring 82 serves as Safety spring, which in the event of a possible failure of the drive device 68 the second valve part 44 in the closed position or, if desired, in the open position moves.
  • valve parts 14 and 44 are Valve parts 14, 44 formed as in the first embodiment, as well it is with the arrangement in the housing 9 and the actuating shaft 67 and the Connection of this with the second valve part 44. Because of all these details referred to the description of the first embodiment.
  • the feed channels 83, 84 are separated from one another by a web 85 which extends up to to the lower end of the control shaft 67, where to maintain the A small gap is left.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgas-Steuerventil mit einem ersten Ventilteil (14) und einem zweiten Ventilteil (44), die mit einer Seite (17, 46) aufeinanderliegen, jeweils Durchlässe (15,45) aufweisen und relativ zueinander zwischen einer den Durchgang von Abgas freigebenden Öffnungsstellung und sperrenden Schließstellung verdrehbar sind. Entlang den die Durchlässe (15,45) im ersten Ventilteil (14) umgrenzenden Begrenzungskanten (18 bis 20) verlaufen zu einer Axialseite des ersten Ventilteils (14) überstehende, die Durchlässe (15) umrahmende Stege (21 bis 23), die mit ihren freien Schmalflächen Auflageflächen für das zweite Ventilteil (44) bilden, das auf seiner dem ersten Ventilteil (14) zugewandten Seite (46) ebenflächig ausgebildet ist und mit dieser ebenen Fläche auf den Schmalflächen der Stege (21 bis 23) aufliegt und bei der relativen Drehverstellung gleitet (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, zur gesteuerten Rückführung von Abgas zum Frischgas der Brennkraftmaschine mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist ein Steuerventil zur Abgasrückführung in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine dieser Art bekannt (DE 42 04 434 C2), bei dem das erste Ventilteil als Flachschieber ausgebildet sein kann, der mit einem Flachsitz einer Auslassöffnung der Abgasleitung zusammenwirkt, wobei der Flachsitz der Auslassöffnung und der Flachschieber in einer Erweiterung des Abgaskanals des Ventilgehäuses angeordnet sind. Der Flachschieber wird über eine Stange von einer Stelleinrichtung, z.B. einem Elektromagnetsteller, gegen eine Feder in Öffnungsrichtung bewegt, wobei die Feder bei unbetätigter Stelleinrichtung den Flachschieber in Schließstellung bringt, so dass dann keine Abgasrückführung erfolgt. Der Flachsitz und der Flachschieber sind aus Werkstoffen mit geringen Reibeigenschaften hergestellt, womit eine geringe Stellkraft benötigt wird. Der Flachschieber enthält nur eine Schieberöffnung, die in der Öffnungsstellung in Überdeckung mit der Auslassöffnung gebracht wird, wobei die Schieberöffnung den Strömungsquerschnitt der Auslassöffnung bestimmt. Alternativ dazu kann die Abgasrückführung zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine auch über Einzelabgasleitungen erfolgen, wobei in diesem Anwendungsfall der Flachschieber für jede Einzelabgasleitung mit Auslassöffnung darin eine Schieberöffnung aufweist. Der jeweilige Flachschieber wird in Richtung seiner Flächenerstreckung und quer zum anströmenden Abgas mittels der Stange über die Stelleinrichtung zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung verschoben. Der Flachschieber liegt flächig auf dem Ende der quer dazu gerichteten Abgasleitung auf, wobei dieses Ende die Auslassöffnung enthält. Das im dem Flachschieber vorgeschalteten Abgaskanal zugeführte Abgas trifft quer auf den Flachschieber auf und gelangt in der Öffnungsstellung des Flachschiebers nach Passieren der Schieberöffnung genauso ausgerichtet in die Abgasleitung. Es ist in der genannten Schrift zwar vermerkt, dass der translatorisch hin- und hergehend betätigte Flachschieber auch als Flachdrehschieber ausgebildet sein kann, wobei jedoch keine Hinweise über die Anordnung und drehbare Betätigung eines solchen Flachschiebers gegeben sind. Dieses bekannte Steuerventil hat vor allem den Nachteil, dass sich im Betrieb sowohl am Flachsitz mit der Auslassöffnung als auch am Flachschieber mit dessen Schieberöffnung und an angrenzenden Flächen Ruß und dergleichen Partikel anlagern, die anbacken und somit haften bleiben und einen störungsfreien Betrieb des Steuerventils beeinträchtigen und nach gewisser Zeit gänzlich unmöglich machen. Daraus ergibt sich, dass bereits nach relativ kurzer Einsatzzeit des Steuerventils die Verstellung des Flachschiebers schwergängig wird. Aufgrund dessen bedarf es einer Stelleinrichtung, die relativ große Stellkräfte ermöglicht. Eine solche Stelleinrichtung hat einen relativ großen Platzbedarf, ist schwer und kostenaufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art als derartiges Drehschieberventil zu gestalten, das eine geringe Drehstellkraft zur Verstellung des verdrehbaren Ventilteils benötigt, wodurch die Stelleinrichtung klein, kompakt, leicht und kostengünstig gestaltet werden kann, und das nicht nur eine geringe Reibung zwischen den relativ zueinander drehbaren Ventilteilen und Leichtgängigkeit bei der Drehverstellung gewährleistet sondern auch einer dauerhaften Ansammlung von Ruß oder dergleichen Partikeln, die die Betriebsweise beeinträchtigen könnten, entgegenwirkt.
Die Aufgabe ist bei einem Steuerventil der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Hierdurch ist erreicht, dass die Kontaktflächen, auf denen die beiden Ventilteile aneinanderliegen und bei der Verstellung zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung gleiten, auf Schmalflächen reduziert sind. Dies ermöglicht eine leichtgängige Relativbewegung zwischen beiden Ventilteilen und damit eine schnelle Verstellung. Ferner ist ein etwaiger Verschleiß nur gering. Die Leichtgängigkeit der Verstellbewegung macht es möglich, eine Stelleinrichtung zu verwenden, die klein, leicht, kompakt und kostengünstig ist. Von Vorteil ist ferner, dass aufgrund der Schmalflächen des einen Ventilteils, auf denen das andere Ventilteil aufliegt und bei der Relativverstellung gleitet, bei den Schmalflächen Kanten, die relativ scharf ausgebildet sein können, geschaffen sind, welche bei der Gleitbewegung ähnlich etwa einem Schabwerkzeug und derart wirksam sein können, dass etwaige anhaftende Partikel, wie Ruß od. dgl., bei der Relativdrehung abgeschabt, abgekratzt oder in sonstiger Weise entfernt werden, bevor diese fest anbacken können. Auch ein Entfernen dieser Partikel durch Abblättern wird dadurch begünstigt. Ferner ist das Steuerventil gemäß der Erfindung klein, kompakt, leicht und kostengünstig. Durch kleine Bauform und wenige verwendete Einzelkomponenten ergeben sich ein geringes Gewicht und geringe Herstellungskosten. Ferner ist das Steuerventil betriebssicher mit einhergehender langer Lebensdauer. Von Vorteil ist ferner, dass das Steuerventil nicht nur unempfindlich gegenüber Verschmutzung ist, sondern eine hohe Stellgenauigkeit ermöglicht, nur geringe Ventilleckagen aufweist und dass die zur Ventilbetätigung nötige Stellkraft bzw. das dazu nötige Stellmoment gleichbleibend über die Lebensdauer des Steuerventils ist.
Weitere besondere Erfindungsmerkmale sowie Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen senkrechten Schnitt eines Steuerventils für die Abgasrückführung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Öffnungsstellung,
Fig. 2
eine vergrößterte schematische Draufsicht in Pfeilrichtung II in Fig. 1 der beiden Ventilteile des Steuerventils ein teilweise geöffneter Stellung,
Fig. 3 und 4
eine schematische Vorderansicht bzw. Rückansicht des ersten Ventilteils in Fig. 2,
Fig. 5 und 6
eine schematische Vorderansicht bzw. Rückansicht des zweiten Ventilteils in Fig. 2,
Fig. 7
einen schematischen Schnitt entlang der Linie VII - VII in Fig. 5,
Fig. 8
eine schematische Rückansicht des Verbindungsgliedes in Fig. 1,
Fig. 9
eine schematische Seitenansicht des Verbindungsgliedes in Pfeilrichtung IX in Fig. 8,
Fig. 10
einen schematischen Schnitt entlang der Linie X - X in Fig. 8,
Fig. 11
einen schematischen senkrechten Schnitt lediglich des unteren Teils eines Steuerventils für Abgas gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist ein Steuerventil 10, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich in Öffnungsstellung befindet. Das Steuerventil 10 dient der gesteuerten Rückführung von Abgas, das im in Fig. 1 unteren Bereich A, und zwar der dortigen Stirnseite des Steuerventils 10, z.B. etwa achsparallel gemäß Pfeil 11, von einer nicht gezeigten Abgasrückführleitung kommend, zugeführt wird, das Steuerventil 10 passiert und dieses quer zur Längsmittelachse 12 an einer Umfangsseite entsprechend Pfeil 13 verlässt und über eine nicht weiter gezeigte Leitung dem Frischgas der Brennkraftmaschine zugemischt wird. Derartige Abgasrückführventile sind bei Brennkraftmaschinen geläufig.
Das Steuerventil 10 weist ein erstes Ventilteil 14 und ein zweites Ventilteil 44 auf, die am in Fig. 1 unteren Ende des Gehäuses 9 angeordnet sind und mit einer Seite aufeinanderliegen. Beide Ventilteile 14, 44 weisen jeweils Durchlässe 15 bzw. 45 auf. Sie sind relativ zueinander um die Längsmittelachse 12 zwischen einer den Durchgang von in Pfeilrichtung 11 zugeführtem Abgas freigebenden, in Fig. 1 gezeigten Öffnungsstellung und einer diesen Durchgang sperrenden, nicht gezeigten Schließstellung verdrehbar. Beide Ventilteile 14, 44 sind im wesentlichen plattenförmig, wobei das erste Ventilteil 14 feststehend und das zweite Ventilteil 44 relativ dazu verdrehbar angeordnet ist. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können die Verhältnisse auch vertauscht sein. Aufgrund der Drehverstellbarkeit des zweiten Ventilteils 44 stellt dieses einen Drehschieber dar.
Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist beim ersten Ventilteil 14 der Flächenbereich, der sich zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Durchlässen 15 erstreckt, geschlossen. Das erste Ventilteil 14 weist eine im wesentlichen ebenflächige glatte Rückseite 16 auf, die insbesondere in Fig. 4 sichtbar ist. Die gegenüberliegende, in Fig. 1 nach unten und zum zweiten Ventilteil 44 weisende Vorderseite 17 des ersten Ventilteils 14 ist im Bereich der Flächen, die zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Durchlässen 15 verlaufen, vertieft gestaltet. Entlang den Begrenzungskanten 18, 19 und 20, die einen jeweiligen Durchlass 15 umgrenzen, verlaufen zu einer Axialseite des ersten Ventilteils 15 überstehende, die Durchlässe 15 umrahmende Stege 21 bzw. 22 bzw. 23, die über die tiefer verlaufenden Flächen der Vorderseite 17 überstehen. Diese Stege 21, 22 und 23 bilden mit ihren Schmalflächen, die alle innerhalb einer radialen Ebene verlaufen, Auflageflächen für das zweite Ventilteil 44, das auf seiner dem ersten Ventilteil 14 zugewandten Rückseite 46 ebenflächig und glatt ausgebildet ist und mit dieser ebenen Fläche auf den genannten Schmalflächen der Stege 21, 22 und 23 aufliegt und bei der relativen Drehverstellung zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung gleitet.
Das erste Ventilteil 14 ist als Kreisscheibe ausgebildet. Es weist einen entlang des Kreisrandes verlaufenden Ringsteg 24 und im Zentrum eine Durchgangsbohrung 25 auf, die von einer Ringnabe 26 umgeben ist. Der Ringsteg 24 und die Ringnabe 26 stehen in der gleichen Richtung und so weit wie die Stege 21, 22 und 23 über und bilden mit ihrer jeweiligen Schmalfläche ebenfalls eine Auflagefläche für das zweite Ventilteil 44, das mit seiner Rückseite 46 darauf aufliegt und gleitet.
Die Durchlässe 15 des ersten Ventilteils 14 sowie die Durchlässe 45 des zweiten Ventilteils 44 sind etwa dreiecksegmentförmig und derart ausgebildet, dass zwei Dreieckseiten, die etwa den Begrenzungskanten 18 und 19 bei den Durchlässen 15 entsprechen, vom Zentrum ausgehend im wesentlichen radial gerichtet sind und die weitere Dreieckseite, die etwa durch die bogenförmige Begrenzungskante 20 vorgegeben ist, durch den entsprechenden Bogenabschnitt des Kreisrandes gebildet ist. Die Durchlässe 15 des ersten Ventilteils 14 reichen in radialer Richtung so weit, dass der jeweilige dortige Steg 23 in diesem Bereich mit dem Ringsteg 24 zusammenfällt. Der umlaufende Ringsteg 24 bildet somit im Bereich der Durchlässe 15 deren bogenförmige Stege 23.
Die eine radiale Dreieckseite der Durchlässe 15 des ersten Ventilteils 14, die durch die Begrerizungskante 18 vorgegeben ist, verläuft geradlinig und dabei etwa entlang einer das Zentrum der Durchgangsbohrung 25 kreuzenden Diametralen. Das erste Ventilteil 14 weist beim gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt drei Durchlässe 15 auf, die in gleichen Umfangswinkelabständen aufeinanderfolgen, so dass die geradlinigen Begrenzungskanten 18 in Umfangswinkelabständen von 120° aufeinanderfolgen.
Die andere, etwa radiale Dreieckseite, die durch die Begrenzungskante 19 vorgegeben ist, verläuft nicht geradlinig sondern bogenförmig und ist dabei - betrachtet man Fig. 3 und 4 - in Richtung zur geradlinigen Begrenzungskante 18 hin vorgewölbt. Durch diese Wölbung der Begrenzungskante 19 und damit des zugeordneten Steges 22 innerhalb der Ebene des ersten Ventilteils 14 wird eine besondere günstige Progressivität der Durchlasskennlinie beim Übergang von der Schließstellung des Steuerventils 10 in die Öffnungsstellung durch Drehverstellung in Pfeilrichtung 8 des zweiten Ventilteils 44 erreicht.
Beim ersten Ventilteil 14 sind der Ringsteg 24 und/oder die Nabe 26 und/oder die Stege 21, 22 und 23, zumindest entlang einer Kante, scharfkantig ausgebildet. So können z.B. die Stege 21 und 22 hinsichtlich beider Stegkanten scharfkantig gestaltet sein. Auch die Außenkante der Ringnabe 26 sowie die innere Kante des bogenförmig verlaufenden Steges 23 können scharfkantig ausgebildet sein kann. Durch diese scharfkantige Gestaltung wird zusammen mit der glatten Rückseite 46 des zweiten Ventilteils 44, z.B. bei dessen Drehverstellung in Öffnungsrichtung gemäß Pfeil 8 oder gegensinnig dazu in Schließrichtung, nicht nur eine gute Abdichtung entlang der Stege 22 und 23, sondern eine ähnlich einem Schaberwerkzeug erfolgende Schabwirkung erreicht, durch die etwaige auf der Schmalfläche der Stege 22 und 23 anhaftende Partikel, wie Ruß oder dergleichen, entfernt werden.
Die Durchlässe 45 des zweiten Ventilteils 44 entsprechen hinsichtlich ihrer Form, Größe und räumlichen Anordnung denjenigen des ersten Ventilteils 14, so dass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann. Der geradlinig und in Richtung einer Diametralen verlaufenden Begrenzungskante 18 entspricht beim zweiten Ventilteil 44 die Begrenzungskante 48. Der anderen vorgewölbten Begrenzungskante 19 des ersten Ventilteils 14 entspricht beim zweiten Ventilteil 44 die zur geradlinigen Begrenzungskante 48 innerhalb der Ventilteilebene vorgewölbte Begrenzungskante 49. Die Begrenzungskante 20, die die radiale Begrenzung der Durchlässe 15 beim ersten Ventilteil 14 bewirkt, entfällt beim zweiten Ventilteil; denn dieses ist als Flügelscheibe ausgebildet, die bei drei in Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen aufeinanderfolgenden Durchlässen 45 dreiflügelig ist. Somit sind die Durchlässe 45 radial nach außen hin offen und dadurch als etwa V-förmige Zwischenräume zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Flügeln 57, 58 und 59 ausgebildet. Das mit seiner glatten Rückseite 46 auf den Schmalflächen der Stege 21 bis 24 und der Ringnabe 26 aufliegende zweite Ventilteil 44 ist relativ zum ersten Ventilteil 14 von einer nicht gezeigten Schließstellung, in der jeder Flügel 57, 58 und 59 einen Durchlass 15 des ersten Ventilteils 14 gänzlich überdeckt und dicht abschließt, in Pfeilrichtung 8 in eine Öffnungsstellung und gegensinnig dazu zurück in die Schließstellung drehverstellbar. Da die rückseitige Anlage des zweiten Ventilteils 44 auf lediglich den Schmalflächen der Stege 21 bis 24 und der Ringnabe 26 geschieht, liegt nur ein kleinflächiger Kontakt zwischen beiden Ventilteilen 14, 44 vor, wodurch einerseits eine gute Schließstellung und andererseits eine leichtgängige Drehverstellung in Öffnungsrichtung und gegensinnig in Schließrichtung möglich ist. Aufgrund der nur schmalen Kontaktflächen, die beim ersten Ventilteil 14 in Form der Schmalflächen vorgesehen sind, könnten sich etwaige Ablagerungen auch nur auf diesen kleinen geringen Flächen ergeben, wobei ferner der Vorteil besteht, dass derartige etwaige Ablagerungen, z.B. etwaiger anhaftender Ruß, schaberartig durch die Drehverstellung des zweiten Ventilteils 44 abgelöst und damit entfernt wird. Geht man vom geschlossenen Zustand des Steuerventils 10 aus, bei dem ein jeweiliger Flügel 57, 58 und 59 des zweiten Ventilteils 44 einen jeweiligen Durchlass 15 gänzlich abdeckt, so läuft die bogenförmige Begrenzungskante 49 zunächst über den vertieften Flächenbereich der Vorderseite 17, während die geradlinig verlaufende rückseitige Begrenzungskante 48 des zweiten Ventilteils 44 die Durchlässe 15 des ersten Ventilteils 14 aufsteuert und die zunehmende Größe des Durchlassquerschnitts des jeweiligen Durchlasses 15 vorgibt durch entsprechende Freigabe des Bereichs zwischen den Stegen 22 und 23, bis schließlich in der gänzlichen Öffnungsstellung die geradlinige Begrenzungskante 48 etwa deckungsgleich mit dem Steg 21 verläuft. Bei dieser Bewegung in Öffnungsrichtung wird der kreisbogenabschnittförmige Teil des Ringsteges 24, der sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchlässen 15 erstreckt, auf seiner Schmalfläche schaberartig freigeschabt. Bei der gegensinnig zum Pfeil 8 erfolgenden Verstellung in Schließrichtung werden die Schmalflächen der bogenförmigen Stege 23 und 22 von der geradlinigen Begrenzungskante 48 überfahren und in ähnlicher Weise schaberartig gereinigt. Wie sich insbesondere aus Fig. 5 und 6 ergibt, weist das zweite Ventilteil am radial äußeren Übergangsbereich der bogenförmig verlaufenden Begrenzungskante 49 in den anschließenden kreisbogenabschnittförmigen Rand jeweils eine in Drehrichtung vorstehende Nase 60, 61 und 62 auf, die bei der Bewegung in Öffnungsrichtung auf der Schmalfläche des Ringsteges 24 gleitet und eine besonders gute Reinigungswirkung ähnlich einem Schabwerkzeug hat. Die Begrenzungskanten 48 und 49 können auf der Rückseite 46 scharfkantig ausgebildet sein.
Das erste Ventilteil 14 ist an der in Fig. 1 unten befindlichen Stirnseite des Gehäuses 9 in einen Ringsitz 63 dieses eingesetzt, z.B. eingepresst. Die Befestigung des Ventilteils 14 ist vorzugsweise so, dass dieses lösbar und gegen ein anderes mit anderer Geometrie der Durchlässe 15 austauschbar ist, so dass die Durchsatzkennlinie und z.B. der maximale Durchsatz des Steuerventils 10 dadurch leicht geändert werden können. Das Gehäuse 9 weist am in Fig. 1 unteren Ende mindestens einen so weit überstehenden Vorsprung oder Rand 64 auf, dass dieser auch über das mit seiner Rückseite 46 am ersten Ventilteil 14 anliegende zweite Ventilteil 44 hinaus und derart übersteht, dass beide Ventilteile 14 und 44 durch diesen überstehenden Rand oder überstehende Vorsprünge geschützt sind.
Das erste Ventilteil 14 ist auf der Seite, die dem zweiten Ventilteil 44 abgewandt ist, mittels formschlüssigen Verbindungsmitteln 65, 66 in Bezug auf das Gehäuse 9 verdrehgesichert. Als solche Verbindungsmittel sind mindestens ein etwa achsparalleler Vorsprung 65 und Aufnahmen 66 des Gehäuses 9 bzw. des ersten Ventilteils 14 vorgesehen, die beim Einsetzen des ersten Ventilteils 14 in den Ringsitz 63 miteinander in Eingriff gelangen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind gehäuseseitig ein Vorsprung 65 und auf der Rückseite 16 des ersten Ventilteils 14 drei Aufnahmen 66 in Form von Sacklochbohrungen vorgesehen, von denen eine mit dem Vorsprung 65 zusammenwirkt.
Zur Drehverstellung des zweiten Ventilteils 44 dient eine Stellwelle 67, die von einer Antriebseinrichtung 68, z.B. einem Drehmagneten, antreibbar ist. Bestandteil der Antriebseinrichtung 68 ist ferner eine nur schematisch angedeutete Elektronikeinrichtung 69 mit Positionserfassung. Die Antriebseinrichtung 68 ist an dem in Fig. 1 oberen Bereich des Gehäuses 9 befestigt, wobei die Stellwelle 67 bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei durch eine Kupplung miteinander verbundenen koaxialen Teilen bestehen kann oder in besonders vorteilhafter Weise entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 als ein Bauteil gestaltet sein kann, das von der Antriebseinrichtung 68 ausgehend kupplungsfrei bis zu dem in Fig. 1 unteren Ende des Steuerventils 10 und dem dortigen zweiten Ventilteil 44 und noch über dieses hinaus reichen kann. Das zweite Ventilteil 44 ist etwa schwimmend, vorzugsweise lösbar und austauschbar, in Bezug auf das Gehäuse 9 und die Stellwelle 67 gehalten. Die Stellwelle 67 durchsetzt beim ersten Ventilteil 14 dessen Durchgangsbohrung 25 und ferner eine zentrale Durchgangsbohrung 70 im zweiten Ventilteil 44, die auch der Zentrierung des letzteren in Bezug auf die Stellwelle 67 dient. Außerhalb des zweiten Ventilteils 44 ist dieses mit dem Ende der Stellwelle 67 verbunden.
Mit besonderem Vorteil ist das erste Ventilteil 14 und/oder das zweite Ventilteil 44 aus Keramik gebildet, wobei beim gezeigten Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise beide Ventilteile aus Keramik bestehen. Man hat erkannt, dass Keramikmaterial inert ist, sich reaktionsarm verhält und Ruß oder andere Partikel nicht so stark anzieht wie etwa metallisches Material. Ruß und ähnliche Partikel könnten zwar auch am Keramikmaterial haften bleiben, jedoch sind diese davon leichter entfernbar bzw. blättern leichter ab. Dadurch, dass beide Ventilteile 14, 44 aus Keramik bestehen, wird somit einem etwaigen unerwünschten Anhaften und Festbacken von Ruß oder dergleichen Partikeln vorgebeugt. Die miteinander in Berührung stehenden Flächen, d.h. die Rückseite 46 des zweiten Ventilteils 44 und die Schmalflächen der Stege 21 bis 24 und der Ringnabe 26, der beiden Ventilteile 44 bzw. 14 weisen bei der Gestaltung in Keramik mit Vorteil unterschiedliche Rauhigkeiten auf, um einem etwaigen Festkleben dieser aufeinanderliegenden Flächen vorzubeugen. So können z.B. die Schmalflächen des ersten Ventilteils 14 eine geringere Rauhigkeit als die darauf aufliegende Fläche 46 des zweiten Ventilteils 44 aufweisen. Die Schmalflächen der Stege 21 bis 24 und der Ringnabe 26 sind z.B. geschliffen und poliert und somit glatter als die Rückseite 46 des anderen Ventilteils 44, wodurch einem Ankleben entgegengewirkt wird und dadurch die für die Stellbewegung des zweiten Ventilteils 44 notwendigen, von der Antriebseinrichtung 68 aufzubringenden Stellkräfte noch weiter verringert werden. Dadurch kann die Antriebseinrichtung 68 noch kleiner und leichter und unter Umständen auch kostengünstiger gestaltet werden.
Bei der Ausbildung des zweiten Ventilteils 44 aus Keramik kann dieses mit der Stellwelle 67 aufgrund dieses Materials nicht verschweißt oder durch Löten verbunden werden. Eine schwimmende Anordnung, die gleichwohl eine zumindest im wesentlichen spielfreie Drehmitnahme zwischen der Stellwelle 67 und dem zweiten Ventilteil 44 und eine große Toleranzbreite ermöglicht, ist dadurch erreicht, dass am Ende der Stellwelle 67 ein Verbindungsglied 71 befestigt ist. Die Befestigung kann lösbar sein oder auch bleibend, z.B. durch Schweißen oder Löten. Das Verbindungsglied 71 übergreift die dem ersten Ventilteil 14 abgewandte Außenseite des zweiten Ventilteils 44 und steht mit letzterem in Drehmitnahmeverbindung. Generell ist das zweite Ventilteil 44 mittels axialer Federkraft, die zum ersten Ventilteil 14 hin gerichtet ist, an die Vorderseite 17, und zwar die Schmalflächen der Stege 21 bis 24 und der Ringnabe 26, angepresst. Dies kann durch eine auf die Stellwelle 67 oder einen Stellwellenteil axial einwirkende Feder erreicht werden. Beim gezeigten ersten Ausführungsbeispiel hingegen ist das Verbindungsglied 71 selbst als Federglied, z.B. als Blattfeder, ausgebildet, mittels dessen selbst die axiale Federkraft auf das zweite Ventilteil 44 ausgeübt wird. Dies hat den Vorteil, dass eine von der Antriebseinrichtung 68 bis zu dem in Fig. 1 unteren Ende des Steuerventils 10 reichende Stellwelle 67 verwendet werden kann, wodurch man auf eine geteilte Stellwelle mit Kupplung zwischen beiden Teilen und auf eine besondere axiale Anpressfeder verzichten kann. Das Verbindungselement 71 in der Ausbildung als Federglied weist mehrere, z.B. drei, radial abstrebende, etwa blattfederartige Arme 72 und ein praktisch nichtfederndes Zentrum 73 auf. In diesem befindet sich eine Durchgangsbohrung 74, durch die das Ende der Stellwelle 67 hindurch reicht, die in diesem Bereich drehfest mit dem Verbindungsglied 71 verbunden ist. Die Arme 72 sind im Verhältnis zum Zentrum 73 relativ schmal und können daher bei Dünnwandigkeit des Verbindungsgliedes 71 gut durchfedern, so dass das Verbindungsglied 71 mit einer gewissen axialen Vorspannung am zweiten Ventilteil 44 in der fertig montierten Stellung angreifen kann.
Auf der in Fig. 1 nach unten weisenden Außenseite weist das zweite Ventilteil 44 Aufnahmen 75 auf, die z.B. als radial gerichtete, sacklochartige Langlöcher ausgebildet sind. Diesen Aufnahmen 75 sind am Verbindungsglied 71 vorgesehene, etwa so breite Mitnehmer 76 zugeordnet, die an den Enden der Arme 72 angeordnet sind und von diesen etwa rechtwinklig abstehen und etwa achsparallel und dabei formschlüssig in die Aufnahmen 75 eingreifen. Diese Mitnehmer 76 sind z.B. aus Laschen gebildet, die etwa auf der Mitte mit einem Schlitz 77 versehen sind und dadurch bedarfsweise federn und ausgleichend wirken können.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist das Gehäuse 9 im Inneren ein oder mehrere etwa achsparallel gerichtete Gehäusekammern 78 auf, die mit einem quer zur Längsmittelachse 12 gerichteten Auslass 79 in der Gehäusewandung 80 in Verbindung stehen. Bei geöffnetem Steuerventil 10 gelangt das zu steuernde, von einer Abgasrückführleitung kommende Abgas in Pfeilrichtung 11 durch die Durchlässe 15, 45 in die Gehäusekammern 78, aus denen das Abgas über den Auslass 79 quer zur Längsmittelachse 12 in Pfeilrichtung 13 austritt. Oberhalb davon enthält das Gehäuse 9 einen inneren, z.B. ringförmigen, Kühlkanal 81, dem z.B. achsparallel an einer Stelle Kühlmittel zugeführt wird, das an anderer Stelle z.B. radial abgeführt wird. Im Gehäuse 9 ist oberhalb der Gehäusekammern 78 eine die Stellwelle 67 umgebende Feder 82, z.B. in Form einer Schenkelfeder, angeordnet, die mit einem Ende am Gehäuse 9 und mit ihrem anderen Ende an der Stellwelle 67 angreift. Die Feder 82 dient als Sicherheitsfeder, die im Falle eines etwaigen Ausfalls der Antriebseinrichtung 68 das zweite Ventilteil 44 in die Schließstellung oder, sollte es gewünscht sein, in die Öffnungsstellung bewegt.
Bei dem in Fig. 11 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet, so dass dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist. Außerdem ist dort das Steuerventil hinsichtlich der Ventilteile 14 und 44 nur schematisch unter Verzicht auf eine Fig. 1 entsprechende Detaildarstellung angedeutet. Dennoch sind die Ventilteile 14, 44 so wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, ebenso verhält es sich mit der Anordnung im Gehäuse 9 und der Stellwelle 67 sowie der Verbindung dieser mit dem zweiten Ventilteil 44. Wegen all dieser Details wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles verwiesen.
Die Besonderheit des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 liegt darin, dass dem ersten Ventilteil 14 und dem zweiten Ventilteil 44 für die Zuführung des Abgases zwei voneinander getrennte Zufuhrkanäle 83, 84 vorgeschaltet sind, die jeweils einer Zylinderbank der nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Beide Zufuhrkanäle 83, 84 sind bis zum Auftreffen auf das zweite Ventilteil 44 voneinander getrennt, so dass keine Vermischung des je Zufuhrkanal 83, 84 in Pfeilrichtung zugeführten Abgases und keine Beeinflussung der Zylinderbänke durch unterschiedliche Druckverhältnisse des Abgases erfolgt.
Die Zufuhrkanäle 83, 84 sind durch einen Steg 85 voneinander getrennt, der bis zum unteren Ende der Stellwelle 67 reicht, wo zur Erhaltung der Drehverstellbarkeit ein kleiner Spalt belassen ist.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass entlang den die Durchlässe 15, 45 des einen Ventilteils 14 oder 44 umgrenzenden Begrenzungskanten 18, 19, 20 bzw. 48, 49 zu einer Axialseite des Ventilteils 14 oder 44 überstehende, diese Durchlässe 15 oder 45 umrahmende Stege verlaufen, die mit ihren Schmalflächen Auflageflächen für das andere Ventilteil 44 oder 14 bilden, das auf seiner zugewandten Seite 46 oder 17 ebenflächig ausgebildet ist und mit dieser Fläche auf den Schmalflächen der Stege im wesentlichen aufliegt. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können bei beiden Ventilteilen 14, 44 die Verhältnisse kinematisch vertauscht und derart gewählt sein, dass nicht das erste Ventilteil 14 sondern statt dessen das zweite Ventilteil 44 entlang den die Durchlässe 45 umgrenzenden Begrenzungskanten 48, 49, insbesondere entlang den die Flügelränder säumenden Kanten, zu einer Axialseite des Ventilteils 44 überstehende Stege aufweist, die mit ihren freien Schmalflächen Auflageflächen für das erste Ventilteil 14 bilden. Hierbei ist das erste Ventilteil 14 auf der dem zweiten Ventilteil 44 zugewandten Seite 17 ebenflächig ausgebildet, wobei das zweite Ventilteil 44 mit den Schmalflächen der Stege auf dieser ebenen Fläche 17 im wesentlichen aufliegt. Bei der relativen Drehverstellung gleitet das zweite Ventilteil 44 mit diesen Schmalflächen auf der ebenen Fläche 17 des ersten Ventilteils 14. Hierbei gelten die vorstehenden Erläuterungen nunmehr für die beim zweiten Ventilteil 44 vorgesehenen Stege, wobei das zweite Ventilteil 44 im Zentrum im Bereich der Durchgangsbohrung 70 ebenfalls in gleicher Weise erhaben ausgebildet sein kann.
Beim ersten Ausführungsbeispiel können der Ringsteg 24 und/oder die Ringnabe 26 und/oder die Stege 21, 22, 23 eine Höhe von mindestens fünf Zehntel mm aufweisen. Zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächen beider Ventilteile 14, 44, insbesondere zwischen den Auflageflächen der Stege 21, 22, 23 und des Ringsteges 24 einerseits und der diesen zugewandten Seite 46 des anderen Ventilteils 44 andererseits, kann ein Abstand zwischen Null und einem Zehntel mm konstant gehalten sein. Dies geschieht z. B. mittels eines zwischen beiden Ventilteilen 14, 44 angeordneten Distanzelements, z. B. einer Distanzscheibe, oder durch eine entsprechend bemessene Höhe der Ringnabe 26. Im Fall der kinematischen Vertauschung gilt analoges dann für die Gestaltung der die Flügelränder säumenden, überstehenden Stege des zweiten Ventilteils 44 und einer im Bereich der Durchgangsbohrung 70 vorhandenen Ringnabe.
Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besteht zumindest das zweite Ventilteil 44 aus Metall, z. B. aus Stahl. In diesem Fall kann das zweite Ventilteil 44 mit der Stellwelle 67 unmittelbar verbunden sein, z. B. durch Formschluss, wobei dann auf die Stellwelle 67 eine Axialkraft wirkt, die das Anpressen des zweiten Ventilteils 44 an das erste Ventilteil 14 bewirkt. Zusätzlich dazu oder statt dessen kann auch das erste Ventilteil 14 aus Metall, z. B. aus Stahl, gebildet sein. Ist das eine oder das andere Ventilteil 14 oder 44 aus Metall, z. B. aus Stahl, gebildet, so kann in vorteilhafter Weise dann die Ringnabe 26 des ersten Ventilteils 14 als Ringdichtung zur Abdichtung in bezug auf die hindurchgeführte Stellwelle 67 ausgebildet sein. Ist alternativ dazu das zweite Ventilteil 44 mit überstehenden Stegen und im Bereich der Durchgangsbohrung 70 mit einer überstehenden Ringnabe versehen, so kann hierbei diese Ringnabe als Ringdichtung zur entsprechenden Abdichtung ausgebildet sein.

Claims (42)

  1. Steuerventil, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, zur gesteuerten Rückführung von Abgas zum Frischgas der Brennkraftmaschine, mit zwei Ventilteilen (14, 44), die mit einer Seite (17, 46) aufeinanderliegen, wobei die Ventilteile (14, 44) jeweils Durchlässe (15, 45) aufweisen und relativ zueinander zwischen einer den Durchgang von Abgas freigebenden Öffnungsstellung und einer diesen Durchgang sperrenden Schließstellung verdrehbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass entlang den die Durchlässe (15, 45) des einen Ventilteils (14 oder 44), z.B. des ersten Ventilteils (14), umgrenzenden Begrenzungskanten (18, 19, 20, 48, 49) zu einer Axialseite des Ventilteils (14 oder 44) überstehende, die Durchlässe (15, 45) umrahmende Stege (21, 22, 23) verlaufen, die mit ihren freien Schmalflächen Auflageflächen für das andere Ventilteil (44 oder 14), z.B. das zweite Ventilteil (44), bilden, das auf seiner dem einen Ventilteil (14 oder 44) zugewandten Seite (46 oder 17) ebenflächig ausgebildet ist und mit dieser ebenen Fläche auf den Schmalflächen der Stege (21, 22, 23) im wesentlichen aufliegt und bei der relativen Drehverstellung gleitet.
  2. Steuerventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) als Kreisscheibe ausgebildet ist und einen entlang des Kreisrandes verlaufenden Ringsteg (24) aufweist, der so weit wie die Stege (21, 22, 23) übersteht und mit seiner Schmalfläche eine Auflagefläche für das zweite Ventilteil (44) bildet, das darauf aufliegt und gleitet.
  3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) im Zentrum eine Durchgangsbohrung (25) aufweist, die von einer Ringnabe (26) umgeben ist, die so weit wie die Stege (21, 22, 23) übersteht und mit ihrer Schmalfläche eine Auflagefläche für das zweite Ventilteil (44) bildet, das darauf aufliegt und gleitet.
  4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (15, 45) der Ventilteile (14, 44) etwa dreiecksegmentförmig und derart ausgebildet sind, dass zwei Dreieckseiten (18, 19) vom Zentrum ausgehend etwa radial gerichtet sind und die weitere Dreieckseite (20) durch den Bogenabschnitt eines Kreisrandes gebildet ist.
  5. Steuerventil nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Dreieckseite (18) geradlinig und etwa entlang einer das Zentrum kreuzenden Diametralen verläuft.
  6. Steuerventil nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die andere etwa radiale Dreieckseite (19) bogenförmig verläuft.
  7. Steuerventil nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmig verlaufende Dreieckseite (19) zur geradlinigen Dreieckseite (18) hin vorgewölbt ist.
  8. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten Ventilteil (14) der Ringsteg (24) und/oder die Ringnabe (26) und/oder die Stege (21, 22, 23) zumindest entlang einer Kante scharfkantig ausgebildet sind und vorzugsweise schaberartig wirken können.
  9. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ringsteg (24) und oder die Ringnabe (26) und/oder die Stege (21, 22, 23) eine Höhe von mindestens fünf Zehntel mm aufweisen.
  10. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächen beider Ventilteile (14, 44), insbesondere zwischen den Auflageflächen der Stege (21, 22, 23) und des Ringsteges (24) des einen Ventilteils (14) und der diesen zugewandten Seite (46) des anderen Ventilteils (44), ein Abstand zwischen Null und einem Zehntel mm konstant gehalten ist, z. B. mittels eines zwischen beiden Ventilteilen angeordneten Distanzelementes, insbesondere einer Distanzscheibe, oder durch eine entsprechend bemessene Höhe der Ringnabe (26).
  11. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ventilteil (14, 44) drei in etwa gleich großen Umfangswinkelabständen voneinander angeordnete Durchlässe (15, 45) aufweist.
  12. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (45) des zweiten Ventilteils (44) hinsichtlich ihrer Form, Größe und räumlichen Anordnung den Durchlässen (15) des ersten Ventilteils (14) entsprechen.
  13. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) feststehend und das zweite Ventilteil (44) relativ dazu verdrehbar angeordnet ist.
  14. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) als Flügelscheibe ausgebildet ist und dass dessen Durchlässe (45) radial nach außen hin offen sind und als etwa V-förmige Zwischenräume zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Flügeln (57, 58, 59) ausgebildet sind.
  15. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) relativ zum ersten Ventilteil (14) in einer Drehrichtung von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und gegensinnig dazu zurück in die Schließstellung drehverstellbar ist.
  16. Steuerventil nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Ventilteil (44) die bogenförmig verlaufende Begrenzungskante (49) der jeweiligen Durchlässe (45) in Öffnungsdrehrichtung vorgewölbt ist und als vordere verläuft, derart, dass dessen jeweilige geradlinig verlaufende hintere Begrenzungskante (48) bei der Bewegung in Öffnungsrichtung nachläuft und die dabei zunehmende Größe des Durchlassquerschnitts der Durchlässe (15) im ersten Ventilteil (14) vorgibt.
  17. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmig verlaufende vordere Begrenzungskante (49) der Durchlässe (45) des zweiten Ventilteils (44) bei der Bewegung in Öffnungsrichtung mit den Kantenbereichen, die auf den Schmalflächen des ersten Ventilteils (14) gleiten, ähnlich einem Schabwerkzeug zum Abschaben etwaiger anhaftender Partikel, wie Ruß od. dgl., wirksam ist und auf der dem ersten Ventilteil (14) zugewandten Seite vorzugsweise scharfkantig ausgebildet ist.
  18. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) am radial äußeren Übergangsbereich der bogenförmig verlaufenden Begrenzungskante (49) in den anschließenden kreisbogenabschnittförmigen Rand jeweils eine in Öffnungs-Drehrichtung vorstehende Nase (60, 61, 62) aufweist, die bei der Bewegung in Öffnungsrichtung auf dem Ringsteg (24) des ersten Ventilteils (14) gleitet und ähnlich etwa einem Schabwerkzeug zum Abschaben etwaiger anhaftender Partikel, wie Ruß od. dgl., wirksam ist.
  19. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass die geradlinig verlaufende Begrenzungskante (48) der Durchlässe (45) des zweiten Ventilteils (44) bei der Bewegung zurück in die Schließstellung mit den Kantenbereichen, die auf den Schmalflächen des ersten Ventilteils (14) gleiten, ähnlich etwa einem Schabwerkzeug zum Abschaben etwaiger anhaftender Partikel, wie Ruß od. dgl., wirksam ist und auf der dem ersten Ventilteil (14) zugewandten Seite vorzugsweise scharfkantig ausgebildet ist.
  20. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei beiden Ventilteilen (14, 44) die Verhältnisse kinematisch vertauscht und derart gewählt sind, dass das zweite Ventilteil (44) entlang den die Durchlässe (45) umgrenzenden Begrenzungskanten (48, 49), insbesondere entlang den die Flügelränder säumenden Kanten, zu einer Axialseite des Ventilteils (44) überstehende Stege aufweist, die mit ihren freien Schmalflächen Auflageflächen für das erste Ventilteil (14) bilden, das auf seiner dem zweiten Ventilteil (44) zugewandten Seite (17) ebenflächig ausgebildet.ist und mit dieser ebenen Fläche (17) an den Schmalflächen dieser Stege im wesentlichen anliegt, wobei das zweite Ventilteil (44) bei der relativen Drehverstellung mit seinen Schmalflächen auf der ebenen Fläche (17) des ersten Ventilteils (14) gleitet.
  21. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) an einer Stirnseite des Gehäuses (9) in dieses, vorzugsweise lösbar und auswechselbar, eingesetzt ist, z.B. eingepresst ist.
  22. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) auf der dem Gehäuse (9) abgewandten Seite (17) des ersten Ventilteils (14) auf dessen Schmalflächen aufliegt.
  23. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) am Ende einen oder mehrere über das zweite Ventilteil (44) überstehenden, die Ventilteile (14, 44) schützenden Vorsprung, insbesondere einen umlaufenden Rand (64), aufweist.
  24. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) auf der Seite (16), die dem zweiten Ventilteil (44) abgewandt ist, mittels formschlüssigen Verbindungsmitteln (65, 66) in Bezug auf das Gehäuse (9) verdrehgesichert ist.
  25. Steuerventil nach Anspruch 24,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel aus mindestens einem etwa achsparallelen Vorsprung (65) und Aufnahmen (66) des Gehäuses (9) bzw. des ersten Ventilteils (14) gebildet sind, die beim Einsetzen des ersten Ventilteils (14) miteinander in Eingriff gelangen.
  26. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) etwa schwimmend, vorzugsweise lösbar und austauschbar, gehalten ist und mit einer von einer Antriebseinrichtung (68), z.B. einem Drehmagneten, antreibbaren Stellwelle (67) verbunden ist.
  27. Steuerventil nach Anspruch 26,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle (67) die zentrale Durchgangsbohrung (25) des ersten Ventilteils (14) und ferner eine zentrale Durchgangsbohrung (70) im zweiten Ventilteil (44) durchsetzt und außerhalb des zweiten Ventilteils (44) mit diesem gekoppelt ist.
  28. Steuerventil nach Anspruch 26 oder 27,
    dadurch gekennzeichnet, dass an der Stellwelle (67) ein Verbindugnsglied (71) befestigt ist, z.B. lösbar oder durch Schweißen, Löten od. dgl., welches die dem ersten Ventilteil (14) abgewandte Außenseite des zweiten Ventilteils (44) übergreift und mit dem zweiten Ventilteil (44) in Drehmitnahmeverbindung steht.
  29. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 28,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) mittels axialer Federkraft an die zugeordnete Seite (17), insbesondere die Schmalflächen, des ersten Ventilteils (14) angepresst ist.
  30. Steuerventil nach Anspruch 28 oder 29,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (71) als Federglied, z.B. als Blattfeder, ausgebildet ist, mittels dessen die axiale Federkraft auf das zweite Ventilteil (44) ausgeübt wird.
  31. Steuerventil nach einem der Ansprüche 28 bis 30,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (71) mehrere, z.B. drei, radial abstehende etwa blattfederartige Arme (72) und ein vorzugsweise nichtfederndes Zentrum (73) aufweist.
  32. Steuerventil nach einem der Ansprüche 28 bis 31,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilteil (44) auf der Außenseite Aufnahmen (75) und das Verbindungsglied (71) in die Aufnahmen (75) formschlüssig eingreifende Mitnehmer (76), z.B. geschlitzte Laschen, aufweist.
  33. Steuerventil nach Anspruch 32,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (76) an den Enden der Arme (72) angeordnet sind und von diesen etwa rechtwinklig abstehen und etwa achsparallel in die Aufnahmen (75) des zweiten Ventilteils (44) eingreifen.
  34. Steuerventil nach Anspruch 32 oder 33,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (75) als radial gerichtete sachlockartige Langlöcher im zweiten Ventilteil (44) ausgebildet sind.
  35. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 34,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) und/oder das zweite Ventilteil (44) aus Keramik gebildet sind.
  36. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 35,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das zweite Ventilteil (44) aus Metall, z. B. aus Stahl, gebildet ist, und vorzugsweise dass das zweite Ventilteil (44) mit der Stellwelle (67) durch Formschluss verbunden ist.
  37. Steuerventil nach Anspruch 35 oder 36,
    dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Berührung stehenden Flächen der beiden Ventilteile (14, 44) unterschiedliche Rauhigkeiten aufweisen.
  38. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 37,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilteil (14) aus Metall, z. B. aus Stahl, gebildet ist und dass die Ringnabe (26) des ersten Ventilteils oder des zweiten aus Metall gebildeten Ventilteils (44) als Ringdichtung zur Abdichtung in Bezug auf die Stellwelle (67) ausgebildet ist.
  39. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 38,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) im Inneren mindestens eine etwa achsparallel gerichtete Gehäusekammer (78) aufweist, die mit einem quer zur Gehäuseachse gerichteten Auslass (79) in der Gehäusewandung (80) in Verbindung steht.
  40. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 39,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) einen inneren, z.B. ringförmigen, Kühlkanal (81) enthält, dem z.B. achsparallel an einer Stelle Kühlmittel zugeführt wird, das an anderer Stelle z.B. radial abgeführt wird.
  41. Steuerventil nach einem der Ansprüche 26 bis 40,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle (67) als Einbauteil von der Antriebseinrichtung (68) ausgehend kupplungsfrei bis zum Verbindungsglied (71) reicht.
  42. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 41,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Ventilteil (14) und dem zweiten Ventilteil (44) für die Zufuhr des Abgases zwei voneinander getrennte Zufuhrkanäle (83, 84) vorgeschaltet sind, die jeweils einer Zylinderbank einer Brennkraftmaschine zugeordnet sind.
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