EP1526272B2 - Abgasrückführventil - Google Patents

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EP1526272B2
EP1526272B2 EP03024509A EP03024509A EP1526272B2 EP 1526272 B2 EP1526272 B2 EP 1526272B2 EP 03024509 A EP03024509 A EP 03024509A EP 03024509 A EP03024509 A EP 03024509A EP 1526272 B2 EP1526272 B2 EP 1526272B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cam
rotation
valve
exhaust gas
gas recirculation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03024509A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1526272B1 (de
EP1526272A1 (de
Inventor
Christoph Thiery
Bernhard Klipfel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
Original Assignee
Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
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Priority to AT03024509T priority Critical patent/ATE353400T1/de
Priority to EP03024509A priority patent/EP1526272B2/de
Priority to PT03024509T priority patent/PT1526272E/pt
Priority to DE50306462T priority patent/DE50306462D1/de
Priority to ES03024509T priority patent/ES2280668T5/es
Application filed by Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH filed Critical Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
Priority to CNB200410095436XA priority patent/CN100487236C/zh
Priority to KR1020040085409A priority patent/KR100677942B1/ko
Publication of EP1526272A1 publication Critical patent/EP1526272A1/de
Publication of EP1526272B1 publication Critical patent/EP1526272B1/de
Publication of EP1526272B2 publication Critical patent/EP1526272B2/de
Application granted granted Critical
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F02M26/54Rotary actuators, e.g. step motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65Constructional details of EGR valves
    • F02M26/70Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation valve according to the preamble of claim 1.
  • valves For exhaust gas recirculation valves, various types of actuation are known to open and close the valve.
  • a known principle is to release the valve element, for example a valve plate, from its valve seat by a translatory movement.
  • it is from the EP 0 856 657 B1 known to provide a cam which is rotationally driven by a drive, and which is in engagement with a translationally movable valve stem such that the valve stem during a rotational movement of the cam is translationally moved and raised, for example, when opening from its valve seat.
  • an exhaust gas recirculation valve according to the preamble of claim 1 is known.
  • a rotational movement is transmitted by a suitable transmission device to the valve element, for example a hinged valve disk, which moves in rotation between an open and closed position and vice versa.
  • the EP 1 103 715 A1 concerns an exhaust gas recirculation valve in which a valve stem is tilted slightly by a cam member and is moved substantially translationally to realize an opening and closing movement.
  • the invention has for its object to provide an exhaust gas recirculation valve with a variety of characteristics for the valve opening and closing mechanism in a simple and compact design.
  • the exhaust gas recirculation valve comprises a rotary drive and a valve element which is rotationally actuated between an open and closed position.
  • the rotational movement of the rotary drive is suitably transmitted to the valve element such that it also rotates and is moved by a rotational movement between the open and closed positions.
  • the term "rotary drive” used is to be understood as meaning any element from which a rotation is transmitted to the valve element by means of the elements explained in greater detail below.
  • the rotary drive may be a rotary motor or a gear which is driven by a rotary motor.
  • a cam element with a cam curve is provided for the first time, which transmits said rotational movement.
  • the cam member may be both the driving and the driven element.
  • the cam element in a suitable manner, optionally with the interposition of a transmission, for example with gears, connected to the rotary drive.
  • the cam member is suitably driven by the rotary drive and is connected to the valve member so that the generated rotation of the cam member causes rotation of the valve member.
  • a roller is provided which cooperates with the cam curve of the cam element in such a way that the described rotations can be generated. As explained in more detail below, the roller, which is attached to a lever, roll on the cam curve.
  • the described cam element can, as explained in more detail below, an extremely compact design can be achieved.
  • the drive with respect to the valve element and in particular its axis of rotation can be arranged such that it is almost aligned so that little space is needed.
  • a variety of characteristics for the valve opening and closing mechanism can be advantageously realized by a cam member. For example, at the beginning of an opening process, a higher force can be applied than in the further course of the opening process.
  • other, more elaborate gear forming means such as e.g. Lever mechanisms and gears are avoided. Overall, this results in an improved, simple and compact design of an exhaust gas recirculation valve.
  • the angle which covers the cam curve, and which is accordingly passed through when opening can be adjusted in a suitable manner.
  • favorable results have been obtained for angles in the range of about 70 ° to 360 °.
  • both an over- and a reduction can be achieved in order to achieve certain, explained in more detail below effects.
  • the cam curve starting from a closed state of the valve, initially runs flat.
  • a rotation of the cam member by a certain angle generates a rotation of the valve member at a smaller angle than the rotational angle of the cam member.
  • a translation takes place to the effect that with a comparatively large rotational movement of the rotary drive, a smaller, compared to, rotation of the valve element is generated, and because of the mechanical laws in this case a high force is transmitted.
  • This can be used advantageously when opening a valve element in order to solve bonds that may have resulted.
  • the application of a comparatively high force can be advantageous to open the valve element against a pending gas pressure.
  • a high control quality is achieved, especially at small opening angles. This can be achieved in that the "actuator" describes a comparatively large angular range, while the valve element is rotated by a small angular range, and thus the angle of the valve element can be set exactly within the framework of the rotation of the "actuator".
  • the cam element can be provided in any desired manner with a cam curve.
  • it may be a cam in the narrower sense, on the circumference of the cam curve is formed.
  • Particular advantages in terms of a compact design and a simultaneously reliable function, however, have been shown for a cam member in the form of a cam in which the cam curve is provided in the form of a recess.
  • the recess may be designed as a groove with a bottom, or it may be formed continuously as an opening or opening.
  • the cam member cooperates with the roller rotatably mounted on a lever.
  • the role runs off to a certain extent on the cam curve and transmits the movement to the lever. In this way, the further transmission of the rotary movement between the rotary drive and the valve element can take place.
  • exhaust gas recirculation valve 10 initially has a rotary drive 12, which may be provided for example in the form of a torque or rotary motor.
  • a rotary drive 12 which may be provided for example in the form of a torque or rotary motor.
  • the valve element is a flap valve, which may be designed substantially in accordance with the above-mentioned application of the Applicant.
  • a valve disk 14 is moved in rotation about an axis 16 located outside the valve disk between an open and closed position.
  • a rotation in the case shown away from the viewer, about the axis 16, which lifts the valve plate 14 from its valve seat and this here it effectively moves in a lateral edge region of the flowed through and closed with the valve plate 14 line.
  • a lever 20 is fixedly mounted on the axis 18 of the rotary drive 12 on the one hand.
  • a roller 22 is rotatably provided in the case shown. This roller 22 cooperates with a formed in the cam member 24 as a penetration cam curve 26.
  • the cam member 24 is in turn fixedly connected to the axis 16 of the valve member 14.
  • the roller 22 in the transmission of the rotational movement is the driving element, while the cam member 24 is driven.
  • the lever 20 rotates with the roller 22 attached thereto to the viewer, and the roller 22 cooperates with the cam curve 26 in such a way that the cam element 24 is rotated away from the observer, viewed from above, in the clockwise direction.
  • Fig. 2a the initial state is shown, in which the valve is closed.
  • the lever 20 has already been rotated by 20 ° counterclockwise.
  • the roller 22 in this case presses on the radially inner flank of the cam curve 26. Since the cam curve of the rotational axis 16 of the cam member approaches, thereby rotation of the cam member 24 can be generated in the clockwise direction.
  • the cam curve is in this case chosen such that an exemplary rotation of the lever 20 by 20 ° only leads to a rotation of the cam element by (in the example shown) 11.7 °.
  • a translation with respect to the transferable force takes place in that, at least in this part of the opening movement, the driving element describes a larger angle than the driven element.
  • the force gain generated thereby can be used advantageously to solve possible adhesions of the valve element 14 at its seat, or to cause a reliable opening of the valve, even if a gas pressure acts on the valve.
  • a high control quality can be achieved.
  • accurate metering of small amounts of exhaust gas recirculation is possible, which can be adjusted by small valve opening angles.
  • the characteristic can also be adapted in a suitable manner, and the cam curve 26 can in particular be designed so that towards the end of the opening movement by a relatively small rotation of the lever 20 causes a more extensive rotation of the cam member 24 and thus of the valve element 14 becomes.
  • a rotation of the lever 20 by 50 ° takes place, while the cam member 24 has already moved by about 59 °, in a concrete case 58.7 °.
  • a power boost was accordingly no longer used here.
  • it is usually also not necessary since in this area of the opening movement no adhesions can occur more, and the gas pressure no longer appreciably acts on the already partially folded valve element 14.
  • Fig. 2d is the final state, ie the fully open state of the valve element shown.
  • the roller 22 on the lever 20 has reached the end of the cam curve 22, and the lever 20 has described here by way of example an angle of 70 °.
  • the cam member 24 and thus the valve member 14 have been rotated by 90 °, so that the valve member 14 has been pivoted in such a way in a lateral region of the flow-through conduit that it no longer represents a significant flow resistance.
  • the roller 22 rolls on the radially outer flank of the cam curve 26 and presses on its rotation, in this case in the clockwise direction, on this flank in such a way that the cam member 24 is moved back counterclockwise to the closed position of the valve element 14 ,
  • the axis of rotation 16 of the cam member which corresponds to the axis of rotation of the valve element 14
  • the rotary drive 12 can be arranged quasi aligned with the valve element 14 and its axis of rotation 16, which allows a compact design without the use of a complex geared forming device with gears.
  • the cam member 24 is the driven member connected to the valve member 14, but rather the cam member 124 is the driving member.
  • the actual rotary drive 112 is arranged a little laterally, and its rotational movement is transmitted in the case shown by way of gears on the cam member 124.
  • the circumference of the substantially circular cam member 124 is provided with a gear contour 128.
  • the cam member 124 has a cam curve 126 which, in the case shown, is penetrating, but could also be designed as a groove with a bottom.
  • the cam curve 126 cooperates with a roller 122 in the cam curve 126 is arranged and is also rotatably mounted on a lever 120.
  • the lever 120 is attached to the rotation axis 116 of the valve element 114, so that the lever 120 as a driven element transmits the rotational movement transmitted by the rotary drive 112 by means of the cam element 124 to the valve element 114.
  • Fig. 4 is shown in a plan view in addition, as this rotational movement can be transmitted to form a special characteristic.
  • the cam curve 126 covers an angle of approximately 360 ° in this case. It should be emphasized, however, that angles smaller or larger than 360 ° are possible, and the cam element 24 according to the embodiment of FIG Fig. 1 and 2 only has a cam curve with an angular range of 70 °.
  • selected training of the cam curve 126 a particularly large power gain can be generated in certain phases of the opening process. This results for example from the fact that the cam curve 126 at its beginning, that is, starting from a closed position of the valve, is extremely flat.
  • the effective for the opening movement inner edge of the cam curve 126 extends at the beginning of the cam curve 126 only to a small extent in the radial direction. Accordingly, also causes a comparatively extensive rotation of the cam member 124, in the Fig. 4 shown situation by 70 ° from the opening state, a comparatively small rotation of the lever 120. In the example shown was a rotation by only 6 °. Due to this extremely extensive translation, an extensive power boost can be achieved in this phase of the opening process. In particular, the applied force is able to release, if necessary, adhesions of the valve element 114 and to open this also against a pending gas pressure.
  • the opening characteristic is such that the rotation of the cam member 124 by 360 ° leads to a rotation of the valve member by 90 °, so that an overall increase in the opening force can be achieved.
  • a good dosage of the recirculated exhaust gas amounts is achieved by a high control quality can be ensured for small angles at the beginning of opening.
  • the cam member 124 is rotated counterclockwise and the radially outer flank of the cam curve 126 progressively forces the roller 122 inward so that also the lever 120 and thus the valve element 114 is pushed back to the closed position. Also for this embodiment is based on Fig. 4 It can be seen that the axis of rotation 116 of the valve element and the axis of rotation 130 of the cam element can be arranged close to each other, so that a compact design can be realized.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und insbesondere in Zusammenhang mit der Verbesserung der Emissionswerte eines Verbrennungsmotors, sowie der Senkung des Kraftstoffverbrauchs ist es bekannt, eine Abgasrückführung zu der Frischluftzuführung des Verbrennungsmotors vorzusehen.
  • Stand der Technik
  • Für Abgasrückführventile sind verschiedene Arten der Betätigung bekannt, um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Hinsichtlich der Bewegung des Ventilelements, also dem Lösen des Ventilelements von seinem Ventilsitz und der umgekehrten Bewegung zum Schließen des Ventils, besteht ein bekanntes Prinzip darin, das Ventilelement, beispielsweise einen Ventilteller, durch eine translatorische Bewegung von seinem Ventilsitz zu lösen. Diesbezüglich ist es aus der EP 0 856 657 B1 bekannt, einen Nocken vorzusehen, der von einem Antrieb drehend angetrieben wird, und der mit einem translatorisch bewegbaren Ventilstößel derart in Eingriff steht, dass der Ventilstößel bei einer Drehbewegung des Nockens translatorisch bewegt und beispielsweise beim Öffnen von seinem Ventilsitz angehoben wird.
  • Aus der EP 1 245 820 A1 ist ein Abgasrückführventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Hierbei wird eine Drehbewegung durch eine geeignete Getriebeeinrichtung auf das Ventilelement, beispielsweise einen klappbaren Ventilteller, übertragen, der sich zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung, sowie umgekehrt, drehend bewegt.
  • Die EP 1 103 715 A1 betrifft ein Abgasrückführventil, bei dem durch ein Nockenelement ein Ventilstößel leicht verkippt und zur Realisierung einer Öffnungs- und Schließbewegung im Wesentlichen translatorisch bewegt wird.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführventil mit einer Vielfalt an Charakteristika für den Ventil-Öffnungs- und Schließmechanismus bei einer einfachen und kompakten Bauart zu schaffen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das in Anspruch 1 beschriebene Abgasrückführventil.
  • Demzufolge weist das erfindungsgemäße Abgasrückführventil einen Drehantrieb und ein Ventilelement auf, das zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung drehend betätigt wird. Mit anderen Worten geht es nicht darum, eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung des Ventilelements umzuwandeln. Vielmehr ist die Drehbewegung des Drehantriebs in geeigneter Weise auf das Ventilelement derart zu übertragen, dass sich dieses ebenfalls dreht und durch eine Drehbewegung zwischen der Öffnungs- und Schließstellung bewegt wird. Mit dem verwendeten Begriff "Drehantrieb" ist jedes Element zu verstehen, von dem mittels der nachfolgend noch genauer erläuterten Elemente eine Drehung auf das Ventilelement übertragen wird. Hierbei kann der Drehantrieb ein Drehmotor oder ein Zahnrad sein, das von einem Drehmotor angetrieben wird. Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass das Ventilelement als solches in Übereinstimmung mit der oben genannten EP 1 245 820 gestaltet sein kann. Insbesondere wird die Offenbarung dieser Druckschrift im Hinblick auf die Gestaltung des Ventilelements zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.
  • Erfindungsgemäß ist erstmalig zur Übertragung der Drehbewegung des Drehantriebs auf eine Drehbewegung des Ventilelements ein Nockenelement mit einer Nockenkurve vorgesehen, das die genannte Drehbewegung überträgt. Hierbei kann das Nockenelement sowohl das antreibende als auch das angetriebene Element sein. Im ersten Fall ist das Nockenelement in geeigneter Weise, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes, beispielsweise mit Zahnrädern, mit dem Drehantrieb verbunden. Im zweiten Fall wird das Nockenelement in geeigneter Weise von dem Drehantrieb angetrieben und ist mit dem Ventilelement verbunden, so dass die erzeugte Drehung des Nockenelements eine Drehung des Ventilelements bewirkt. In geeigneter Form ist darüber hinaus eine Rolle vorgesehen, die mit der Nockenkurve des Nockenelements derart zusammenwirkt, dass die beschriebenen Drehungen erzeugt werden können. Wie nachfolgend noch genauer erläutert, kann die Rolle, die an einem Hebel befestigt ist, an der Nockenkurve abrollen.
  • Durch das beschriebene Nockenelement kann, wie nachfolgend noch genauer erläutert, eine äußert kompakte Bauweise erreicht werden. Insbesondere kann der Antrieb bezüglich des Ventilelements und insbesondere dessen Drehachse derart angeordnet werden, dass er nahezu damit fluchtet, so dass wenig Bauraum benötigt wird. Darüber hinaus kann durch ein Nockenelement in vorteilhafter Weise eine Vielfalt an Charakteristika für den Ventil-Öffnungs- und Schließmechanismus realisiert werden. Beispielsweise kann zu Beginn eines Öffnungsvorgangs eine höhere Kraft aufgebracht werden als im weiteren Verlauf des Öffnungsvorgangs. Ferner können durch die Verwendung eines Nockenelements andere, aufwändigere getriebliche Umformeinrichtungen, wie z.B. Hebelmechanismen und Zahnräder, vermieden werden. Insgesamt ergibt sich hierdurch ein verbesserter, einfacher und kompakter Aufbau eines Abgasrückführventils.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
  • Es wurde insbesondere für eine Ausführungsform festgestellt, dass sie besonders wenig Bauraum benötigt, bei der zumindest zwei der Drehachsen des Drehantriebs, des Nockenelements und des Ventilelements parallel zueinander sind. Bevorzugt sind alle drei genannten Drehachsen parallel zueinander. Insbesondere kann durch geeignete Anordnung des die Drehbewegung übertragenden Nockenelements auch vorgesehen sein, dass die Drehachse des Drehantriebs weitgehend mit der Drehachse des Ventilelements fluchtet. In jeder der genannten Varianten wird Bauraum lediglich in der Verlängerung der Drehachse des Ventilelements benötigt, und die Bereiche seitlich hierzu können weitgehend freigehalten werden.
  • Wie erwähnt, kann durch eine geeignete Gestaltung der Nockenkurve des Nockenelements eine gewünschte Charakteristik bei der Kraftübertragung beim Öffnen realisiert werden.
  • Hierzu kann der Winkel, den die Nockenkurve abdeckt, und der dementsprechend beim Öffnen durchfahren wird, in geeigneter Weise eingestellt werden. Bei Versuchen haben sich hier günstige Ergebnisse für Winkel im Bereich von etwa 70° bis zu 360° ergeben. Insbesondere kann das Nockenelement für einen Abtriebswinkel von 90°, also eine Verdrehung des Ventilelements um 90°, sowohl Winkel kleiner als auch größer 90° aufweisen. Hierdurch kann sowohl eine Über- als auch eine Untersetzung erreicht werden, um bestimmte, nachfolgend noch genauer erläuterte Effekte zu erzielen.
  • Für ein zuverlässiges Öffnen des Abgasrückführventils bietet es Vorteile, wenn die Nockenkurve, ausgehend von einem Schließzustand des Ventils, zu Beginn flach verläuft. Hierbei erzeugt eine Drehung des Nockenelements um einen bestimmten Winkel eine Drehung des Ventilelements mit einem geringeren Winkel als dem Drehwinkel des Nockenelements. Mit anderen Worten findet zumindest zu Beginn des Öffnungsvorgangs eine Übersetzung dahingehend statt, dass mit einer vergleichsweise umfangreichen Drehbewegung des Drehantriebs eine, im Vergleich dazu, geringere Drehung des Ventilelements erzeugt wird, und wegen der mechanischen Gesetze hierbei eine hohe Kraft übertragen wird. Diese kann beim Öffnen eines Ventilelements in vorteilhafter Weise genutzt werden, um Verklebungen, die sich ergeben haben können, zu lösen. Ferner kann die Aufbringung einer vergleichsweise hohen Kraft dahingehend günstig sein, das Ventilelement auch gegen einen anstehenden Gasdruck zu öffnen. Zusätzlich wird insbesondere bei kleinen Öffnungswinkeln eine hohe Regelgüte erreicht. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass der "Aktuator" einen vergleichsweise großen Winkelbereich beschreibt, während das Ventilelement um einen kleinen Winkelbereich verdreht wird, und sich somit im Rahmen der Verdrehung des "Aktuators" der Winkel des Ventilelements exakt einstellen lässt.
  • Grundsätzlich kann das Nockenelement in beliebiger Weise mit einer Nockenkurve versehen sein. Beispielsweise kann es sich um einen Nocken im engeren Sinn handeln, an dessen Umfang die Nockenkurve ausgebildet ist. Besondere Vorteile im Hinblick auf eine kompakte Bauweise und eine gleichzeitig verlässliche Funktion haben sich jedoch für ein Nockenelement in Form einer Kurvenscheibe gezeigt, in der die Nockenkurve in Form einer Aussparung vorgesehen ist. Die Aussparung kann als Nut mit einem Boden gestaltet sein, oder sie kann als Öffnung oder Durchbrechung durchgehend ausgebildet sein.
  • Im Hinblick auf eine einfache Bauweise wirkt das Nockenelement mit der Rolle zusammen, die drehbar an einem Hebel angebracht ist. Hierbei läuft die Rolle gewissermaßen an der Nockenkurve ab und überträgt die Bewegung auf den Hebel. Hierdurch kann die weitere Übertragung der Drehbewebung zwischen dem Drehantrieb und dem Ventilelement erfolgen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden beispielhaft in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils in einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 2a bis d
    verschiedene Stellungen der die Drehbewegung übertragenden Elemente des Abgasrückführventils von Fig. 1;
    Fig. 3
    eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Abgasrückführventils in einer zweiten Ausführungsform; und
    Fig. 4
    eine Draufsicht der die Drehbewegung übertragenden Elemente des Abgasrückführventils gemäß Fig. 3.
    Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
  • Das in Fig. 1 dargestellte Abgasrückführventil 10 weist zunächst einen Drehantrieb 12 auf, der beispielsweise in Form eines Torque- oder Drehmotors vorgesehen sein kann. Bevor auf die Übertragung der Drehbewegung von dem Drehantrieb 12 zu dem Ventilelement eingegangen wird, soll zunächst das Ventilelement beschrieben werden.
  • Bei dem Ventilelement handelt es sich um ein Klappenventil, das im Wesentlichen gemäß der oben genannten Anmeldung der Anmelderin gestaltet sein kann. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kommt es lediglich darauf an, dass ein Ventilteller 14 um eine außerhalb des Ventiltellers liegende Achse 16 drehend zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung bewegt wird. Mit anderen Worten erfolgt, ausgehend von dem in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Zustand, eine Drehung, in dem gezeigten Fall vom Betrachter weg, um die Achse 16, die den Ventilteller 14 von seinem Ventilsitz abhebt und ihn hierbei gewissermaßen in einem seitlichen Randbereich der durchströmten und mit dem Ventilteller 14 verschließbaren Leitung bewegt.
  • Zur Übertragung der Drehbewegung von dem Drehantrieb 12 zu dem Ventilelement 14 ist zum einen an der Achse 18 des Drehantriebs 12 ein Hebel 20 fest angebracht. Am freien Ende des Hebels 20 ist in dem gezeigten Fall drehbar eine Rolle 22 vorgesehen. Diese Rolle 22 wirkt mit einer in dem Nockenelement 24 als Durchdringung ausgebildeten Nockenkurve 26 zusammen. Das Nockenelement 24 ist seinerseits fest mit der Achse 16 des Ventilelements 14 verbunden.
  • In dem gezeigten Beispiel ist die Rolle 22 bei der Übertragung der Drehbewegung das treibende Element, während das Nockenelement 24 angetrieben wird. Ausgehend von dem in Fig. 1 gezeigten Zustand dreht sich der Hebel 20 mit der daran angebrachten Rolle 22 zu dem Betrachter, und die Rolle 22 wirkt dabei derart mit der Nockenkurve 26 zusammen, dass das Nockenelement 24 von dem Betrachter weg, von oben betrachtet, mit dem Uhrzeigersinn gedreht wird.
  • Dies geht ergänzend aus den Fig. 2a bis d hervor. In Fig. 2a ist zunächst der Ausgangszustand gezeigt, in dem das Ventil geschlossen ist. In der Situation gemäß Fig. 2b wurde der Hebel 20 bereits um 20° gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Die Rolle 22 drückt hierbei auf die radial innenliegende Flanke der Nockenkurve 26. Da sich die Nockenkurve der Drehachse 16 des Nockenelements annähert, kann hierdurch eine Drehung des Nockenelements 24 in Richtung des Uhrzeigersinns erzeugt werden. Die Nockenkurve ist in diesem Fall derart gewählt, dass eine beispielhafte Drehung des Hebels 20 um 20° lediglich zu einer Verdrehung des Nockenelements um (in dem gezeigten Beispiel) 11,7° führt. Mit anderen Worten findet eine Übersetzung im Hinblick auf die übertragbare Kraft statt, indem zumindest in diesem Teil der Öffnungsbewegung das treibende Element einen größeren Winkel beschreibt als das angetriebene Element. Die dadurch erzeugte Kraftverstärkung kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um mögliche Verklebungen des Ventilelements 14 an seinem Sitz zu lösen, oder ein zuverlässiges Öffnen des Ventils auch dann zu bewirken, wenn ein Gasdruck auf das Ventil wirkt. Durch geeignete Auslegung kann ferner eine hohe Regelgüte erreicht werden. Mit anderen Worten ist ein genaues Dosieren von geringen Abgasrückführmengen möglich, die durch kleine Ventilöffnungswinkel eingestellt werden können.
  • Im weiteren Verlauf der Öffnungsbewegung kann die Charakteristik ebenfalls in geeigneter Weise angepasst werden, und die Nockenkurve 26 kann insbesondere so gestaltet werden, dass gegen Ende der Öffnungsbewegung durch eine vergleichsweise geringe Verdrehung des Hebels 20 eine umfangreichere Verdrehung des Nockenelements 24 und damit des Ventilelements 14 bewirkt wird. In der Situation gemäß Fig. 2c ist beispielsweise eine Verdrehung des Hebels 20 um 50° erfolgt, während sich das Nockenelement 24 bereits um etwa 59°, in konkretem Fall 58,7° bewegt hat. Mit anderen Worten hat, verglichen mit der in Fig. 2b gezeigten Situation, eine stärkere Verdrehung des Nockenelements 24 als des antreibenden Hebels 20 stattgefunden. Eine Kraftverstärkung wurde hier dementsprechend nicht mehr genutzt. Sie ist jedoch üblicherweise auch nicht erforderlich, da in diesem Bereich der Öffnungsbewegung keine Verklebungen mehr auftreten können, und der Gasdruck nicht mehr nennenswert auf das bereits teilweise weggeklappte Ventilelement 14 wirkt.
  • In Fig. 2d ist der Endzustand, also der vollständig geöffnete Zustand des Ventilelements gezeigt. Die Rolle 22 an dem Hebel 20 hat das Ende der Nockenkurve 22 erreicht, und der Hebel 20 hat hierbei beispielhaft einen Winkel von 70° beschrieben. Das Nockenelement 24 und damit das Ventilelement 14 sind jedoch um 90° gedreht worden, so dass das Ventilelement 14 derart in einen seitlichen Bereich der durchströmten Leitung geschwenkt wurde, dass es keinen nennenswerten Strömungswiderstand mehr darstellt. Beim Schließvorgang, ausgehend von dem in Fig. 2d gezeigten Zustand, rollt die Rolle 22 an der radial außenliegenden Flanke der Nockenkurve 26 ab und drückt bei seiner Drehung, in diesem Fall in Richtung des Uhrzeigersinns, derart auf diese Flanke, dass das Nockenelement 24 entgegen dem Uhrzeigersinn in die Schließstellung des Ventilelements 14 zurückbewegt wird. Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, können die Drehachse 18 des Hebels 20, die der Drehachse des Drehantriebs 12 entspricht, und die Drehachse 16 des Nockenelements, die der Drehachse des Ventilelements 14 entspricht, äußerst nahe zueinander angeordnet werden. Hierdurch kann der Drehantrieb 12 quasi fluchtend mit dem Ventilelement 14 und dessen Drehachse 16 angeordnet werden, was ohne die Verwendung einer aufwändigen getrieblichen Umformeinrichtung mit Zahnrädern eine kompakte Bauweise gestattet.
  • Dies gilt auch für die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform, bei der nicht, wie in Fig. 1, das Nockenelement 24 das angetriebene, mit dem Ventilelement 14 verbundene Element ist, sondern vielmehr das Nockenelement 124 das treibende Element darstellt. Bei dem Abgasrückführventil 110 gemäß Fig. 3 ist der eigentliche Drehantrieb 112 ein wenig seitlich angeordnet, und seine Drehbewegung wird in dem gezeigten Fall über Zahnräder auf das Nockenelement 124 übertragen. Zu diesem Zweck ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Umfang des im Wesentlichen kreisförmigen Nockenelements 124 mit einer Zahnradkontur 128 versehen. Wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 weist das Nockenelement 124 eine Nockenkurve 126 auf, die in dem gezeigten Fall durchdringend vorgesehen ist, jedoch ebenso als Nut mit Boden gestaltet sein könnte. Die Nockenkurve 126 wirkt mit einer Rolle 122 zusammen, die in der Nockenkurve 126 angeordnet ist und darüber hinaus drehbar an einem Hebel 120 gelagert ist. Der Hebel 120 ist an der Drehachse 116 des Ventilelements 114 angebracht, so dass der Hebel 120 als angetriebenes Element, die von dem Drehantrieb 112 mittels des Nockenelements 124 übertragene Drehbewegung auf das Ventilelement 114 überträgt.
  • In Fig. 4 ist in einer Draufsicht ergänzend dargestellt, wie diese Drehbewegung unter Ausbildung einer besonderen Charakteristik übertragen werden kann. Zunächst zeigt sich aus Fig. 4, dass die Nockenkurve 126 in diesem Fall einen Winkel von etwa 360° abdeckt. Es ist jedoch zu betonen, dass auch geringere oder größere Winkel als 360° möglich sind, und das Nockenelement 24 gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 lediglich eine Nockenkurve mit einem Winkelbereich von 70° aufweist. Durch die bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 und 4 gewählte Ausbildung der Nockenkurve 126 kann jedoch eine besonders umfangreiche Kraftverstärkung in bestimmten Phasen des Öffnungsvorgangs erzeugt werden. Dies ergibt sich beispielsweise daraus, dass die Nockenkurve 126 an ihrem Beginn, d.h. ausgehend von einer Schließstellung des Ventils, äußerst flach ist. Mit anderen Worten verläuft die für die Öffnungsbewegung wirksame innere Flanke der Nockenkurve 126 am Beginn der Nockenkurve 126 nur in geringem Umfang in radialer Richtung. Dementsprechend bewirkt auch eine vergleichsweise umfangreiche Drehung des Nockenelements 124, in der in Fig. 4 dargestellten Situation um 70° von dem Öffnungszustand, eine vergleichsweise geringe Verdrehung des Hebels 120. Bei dem gezeigten Beispiel erfolgte eine Verdrehung um lediglich 6°. Durch diese äußerst umfangreiche Übersetzung kann eine umfangreiche Kraftverstärkung in dieser Phase des Öffnungsvorgangs erreicht werden. Insbesondere ist die aufgebrachte Kraft in der Lage, gegebenenfalls Verklebungen des Ventilelements 114 zu lösen und dieses auch gegen einen anstehenden Gasdruck zu öffnen. Bei der weiteren Drehung des Nockenelements 124 in Richtung des Uhrzeigersinns wird die Rolle 122 weiter nach außen gedrückt, und der Hebel 120 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht. Insgesamt ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Öffnungscharakteristik so, dass die Drehung des Nockenelements 124 um 360° zu einer Drehung des Ventilelements um 90° führt, so dass insgesamt eine Verstärkung der Öffnungskraft erreicht werden kann. Darüber hinaus wird eine gute Dosierung der rückgeführten Abgasmengen erreicht, indem eine hohe Regelgüte für kleine Winkel am Beginn des Öffnens gewährleistet werden kann.
  • Ausgehend von dem vollständig geöffneten Zustand wird das Nockenelement 124 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, und die radial äußere Flanke der Nockenkurve 126 drückt die Rolle 122 zunehmend nach innen, so dass auch der Hebel 120 und damit das Ventilelement 114 in die geschlossene Stellung zurückgedrückt wird. Auch für dieses Ausführungsbeispiel ist anhand von Fig. 4 zu erkennen, dass die Drehachse 116 des Ventilelements und die Drehachse 130 des Nockenelements nahe zueinander angeordnet werden können, so dass eine kompakte Bauart realisiert werden kann.

Claims (5)

  1. Abgasrückführventil (10, 110), mit:
    einem Drehantrieb (12, 112), und
    einem zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung drehend betätigbaren Ventilelement (14, 114),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Nockenelement (24, 124) mit einer Nockenkurve (26, 126) vorgesehen ist, das die Drehbewegung von dem Drehantrieb (12, 112) auf das Ventilelement (14, 114) als eine ausschließliche Drehbewegung überträgt, und
    das Nockenelement (24, 124) mit einer Rolle (22, 122) zusammenwirkt, die drehbar an einem Hebel (20, 120) angebracht ist,
    wobei das Nockenelement (124) gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes mit dem Drehantrieb (112) verbunden und von diesem drehend antreibbar ist, und der Hebel (120) an einer Drehachse (116) des Ventilelements (114) angebracht ist, oder der Hebel (20) fest an einer Achse (18) des Drehantriebs (12) angebracht ist, und das Nockenelement (24) fest mit der Achse (16) des Ventilelements (14) verbunden ist.
  2. Abgasrückführventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest zwei der Drehachsen (16, 116, 18, 118, 130) des Drehantriebs (12, 112), des Nockenelements (24, 124) und des Ventilelements (14, 114) parallel zueinander sind.
  3. Abgasrückführventil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Nockenkurve (26, 126) des Nockenelements (24, 124) einen Winkel von 70° bis 360° abdeckt.
  4. Abgasrückführventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Nockenkurve (26, 126) ausgehend von einem Schließzustand am Beginn flach gestaltet ist, so dass eine Drehung des Drehantriebs (12, 112) um einen bestimmten Drehwinkel eine Drehung des Ventilelements (14, 114) mit einem geringeren Winkel als dem Drehwinkel des Drehantriebs (12, 112) erzeugt.
  5. Abgasrückführventil nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Nockenelement (24, 124) eine Kurvenscheibe ist, in der die Nockenkurve (26, 126) in Form einer Aussparung vorgesehen ist.
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