EP2089619A1

EP2089619A1 - Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: EP2089619A1
Application number: EP07803398A
Authority: EP
Inventors: Andres Tönnesmann; Rolf Lappan; Björn RENTEMEISTER; Martin Nowak
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-08-19
Also published as: DE102006054041B3; WO2008058779A1

Abstract

Es ist bekannt, einen Gasstrom in einer Verbrennungskraftmaschine durch Klappen zu regeln. Dabei ist häufig das Problem einer genauen Volumenstromregelung bei nur leicht geöffneter Klappe. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die Klappe (4, 5) zweiflügelig auszuführen und auf je einer der beiden Flügelflächen jedes Klappenflügels (61, 62) eine Ausbuchtung (63, 64) auszubilden, welche sich über den Umfang der jeweiligen Flügelfläche erstreckt und im geöffneten Zustand der Klappe (4, 5) zu der Seite des Kanals (6, 7) gerichtet ist, an der der jeweilige Klappenflügel (61, 62) im geschlossenen Zustand anliegt. Hieraus folgt, dass bei leichter Verdrehung der Klappe (4, 5) aus der geschlossenen Stellung die Ausbuchtung (63, 64) den ansonsten vorhandenen Spalt leicht verengt, so dass ein geringerer Volumenstrom als bei sonst bekannten Klappen die Folge ist.

Description

B E S C H R E I B U N G

Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Gehäuse, einem Gas durchströmten Kanal, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, einer zweiflügeligen Klappe, die den Gasstrom im Kanal steuert, einer Abtriebswelle, auf der die Klappe zumindest drehfest angeordnet ist, Lagern, in denen die Abtriebswelle im Gehäuse gelagert ist und einer Stelleinheit, über die die Abtriebswelle zumindest indirekt in Drehung versetzbar ist.

Derartige Regelvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen werden insbesondere als Steuerungsorgane für einen rückgeführten Abgasstrom in Nutzfahrzeugen benutzt, bei denen große Abgasmengen genau geregelt dem Motor zur Verfügung gestellt werden müssen. Hierbei sind sowohl ein- als auch zweiflutige Systeme be- kannt. Lange Zeit war es dabei üblich, die im Kanal angeordneten Klappen hydraulisch oder pneumatisch zu betätigen, da bei derartigen Stellgliedern eine geringere Wärmeempfindlichkeit bezüglich des heißen Abgases vorliegt. Da eine genaue Dosierung im Zuge der strengeren Abgasrichtlinien immer wichtiger wird, ist man dazu übergegangen, diese Regelvorrichtungen mit einer elektromotorischen Antriebsein- heit auszustatten.

So wird in der EP 1 420 158 A2 eine Abgasregelvorrichtung beschrieben, welche ein Gehäuse aufweist, in dem ein Abgasrückführkanal ausgebildet ist, der von einer Klappe beherrscht wird. Diese Klappe wird über eine Getriebeeinheit von einem E- lektromotor angetrieben und weist zur korrekten Lagerückmeldung einen berührungslosen Sensor auf, der mit einem Permanentmagneten korrespondiert. Dieser Permanentmagnet dreht sich mit der Abtriebswelle der zweiflügeligen Klappe. Die Klappe als auch die Antriebseinheit sind dabei in einem gemeinsamen Gehäuse an- geordnet, in welchem zusätzlich Kühlmittelkanäle zur thermischen Trennung des E- lektromotors vom Abgasrückführkanal, angeordnet sind.

Trotz des Vorhandenseins des Stellungssensors und der vorhandenen Untersetzung durch die Getriebeeinheit bleibt eine genaue Einstellung der zurückgeführten Abgasmenge insbesondere bei kleinen Verstellwinkeln einer derartigen Regelvorrichtung jedoch sehr schwierig, da insbesondere bei kleinen Differenzen im Drehwinkel aus der geschlossenen Stellung heraus eine große Volumenstromänderung folgt.

Hieraus ergibt sich die Aufgabe, eine Regelvorrichtung zu schaffen, mit der es möglich wird, auch bei kleinen Verstellwinkeln der Klappe im Kanal eine genaue Volumenstromsteuerung zu gewährleisten. Gleichzeitig soll eine möglichst schnelle Regelung der rückgeführten Abgasmenge auch bei großen Winkeln, bei denen kleinere Drehwinkelveränderungen nur geringe Auswirkung auf den Volumenstrom haben, er- reicht werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf je einer der beiden Flügelflächen eines Klappenflügels eine Ausbuchtung ausgebildet ist, welche sich über den Umfang der jeweiligen Flügelfläche erstreckt und welche im geöffneten Zustand der Klappe zu der Seite des Kanals gerichtet ist, an der der jeweilige Klappenflügel im geschlossenen Zustand anliegt. Durch diese Ausbuchtung im beschriebenen Bereich wird die tatsächlich geöffnete Fläche im Kanal bei gleichem kleinen Drehwinkel im Vergleich zu bekannten Ausführungen verringert, und somit eine deutlich verbesserte Volumenstromregelung erreicht. Eine geringe Verdrehung hat somit eine kleinere Ände- rung des Volumenstroms zur Folge.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform sind die Klappenflügel exzentrisch zur Abtriebswelle angeordnet, wobei durch eine maximale Erhebung der Ausbuchtung am ersten Klappenflügel eine erste Ebene aufgespannt ist, welche parallel zu einer zweiten Ebene angeordnet ist, die durch eine maximale Erhebung der Ausbuchtung am zweiten Klappenflügel aufgespannt ist. Hier wird die Volumenstromregelung im Bereich von kleinen Öffnungswinkeln zusätzlich verbessert, da die freigegebene Fläche bei gleichem Drehwinkel zusätzlich durch die Lage der Ebenen zueinander verringert wird. In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform weisen die Ausbuchtungen zu einer dritten Ebene, die parallel zur ersten und zweiten Ebene angeordnet ist und durch die Drehachse der Abtriebswelle verläuft, wodurch trotz der Exzentrizität der Klappe Kollisionen mit dem Gehäuse in einem Bereich nahe der Klappenwelle bei Drehung der Klappe zuverlässig vermieden werden.

Vorzugsweise weist die Klappe in ihren beiden axialen Randbereichen die Abtriebswelle umgebende Vorsprünge auf, welche zu den Lagern im Gehäuse weisen und diese im Inneren des Kanals umgeben. Dies erhöht die Dichtigkeit der Klappe im geschlossenen Zustand, da ein Leckagestrom entlang der Innenwand des Kanals zwischen Klappenkörper und Lager weitestgehend verhindert wird. Zusätzlich wird eine bessere Lagerabdichtung erreicht, so dass weniger Leckluft sowohl durch das Lager in Richtung zur Stelleinheit als auch über das mittlere Lager in Richtung eines gege- benenfalls vorhandenen benachbarten Kanals dringen kann.

In einer weiterführenden Ausführungsform gehen die Ausbuchtungen der Klappenflügel in Umfangshchtung in ebene Flächen über, welche im geschlossenen Zustand der Klappe an einer Innenwand des Kanal bildenden Gehäuses anliegen. Im ge- schlossenen Zustand wird hierdurch eine bessere Dichtigkeit der Klappe erreicht, da der Widerstand im Bereich des Spaltes aufgrund der längeren Dichtstrecke vergrößert wird.

Vorzugsweise weist die Stelleinheit einen elektronisch kommutierten Gleichstrommo- tor und eine mit dem Gleichstrommotor gekoppelte Getriebeeinheit auf, über die zumindest indirekt die Abtriebswelle der Klappe antreibbar ist. Hierdurch wird die Möglichkeit einer Integration der Elektronik mit Lagerückmeldung geschaffen, gleichzeitig die Lebensdauer einer derartigen Stellvorrichtung deutlich erhöht, insbesondere da kein Bürstenverschleiß des Elektromotors vorliegt.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist der elektronisch kommutierte Gleichstrommotor in einem Gehäuse angeordnet, in dem zumindest ein Kühlkanal ausgebildet ist, welcher derart von Kühlmittel durchströmt ist, dass eine Zwangsum- strömung des Gleichstrommotors entsteht. Durch diese Zwangsumströmung mit Kühlmittel wird eine thermische Entkopplung zu einem heißen Gasstrom im Kanal erreicht und somit die elektrischen Bauteile des Gleichstrommotors zuverlässig vor thermischer Überlastung geschützt. Bei Integration der Ansteuerelektronik oder der Leistungsbausteine der Elektronik in das Gehäuse des Gleichstrommotors wird gleichzeitig eine Wärmeabfuhr aus diesen elektronischen Bauteilen sichergestellt.

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, wenn zwischen dem Gehäuse des elektronisch kommutierten Gleichstrommotors und dem Gehäuse des Gas durchströmten Kanals ein Wärmestrahlungsschutz, insbesondere ein Abschirmblech, angeordnet ist. Dies wirkt als zusätzliche Abschirmung und somit Schutz vor Überhitzung durch Wärmestrahlung des Gases und heißer Bauteile.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Regelvorrichtung eine Einrichtung zur Lagerückmeldung auf, die einen berührungslosen Sensor aufweist, der mit einem Magneten kommuniziert, der auf einem Ende einer der Wellen angeordnet ist. Je nach Wärmeeintrag in den Bereich der Stellvorrichtung kann somit der günstigste Einbauort für den Sensor festgelegt werden. Gleichzeitig wird eine genaue Lagerückmeldung ohne sich berührende Teile erreicht, die des Weiteren nur geringem Verschleiß unterliegt. Dies ermöglicht zusätzlich eine genaue Volumenstromregelung im Kanal und eine Nutzung des Sensorsignals zur Kommutierungsansteuerung des Gleichstrommotors.

Vorzugsweise ist die Getriebeeinheit ein Planetengetriebe mit einem sich daran anschließenden Koppelgetriebe, was sehr unempfindlich gegen Verschmutzungen ist.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist der Antriebshebel eines Topfes des Koppelgetriebes derart zum Abtriebshebel eines Topfes angeordnet ist, dass sich bei gleich bleibendem Verdrehwinkel der Antriebswelle der Verdrehwinkel der Abtriebswelle bei Bewegung in die geschlossene Stellung der Klappe verkleinert. Ei- ne derartige Ausführung verbessert die Dosierbarkeit bei kleinen Stellwinkeln aus der geschlossenen Stellung und ermöglicht gleichzeitig einen schnelleren Durchlauf der Bereiche, in denen die Verstellung eine geringere Änderung des Volumenstroms zur Folge hat, also bei Drehstellungsänderungen im Bereich der maximalen Öffnung. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Regelvorrichtung zwei Rückstellfedern aufweist, von denen eine erste Rückstellfeder antriebsseitig und eine zweite Rückstellfeder abtriebsseitig wirkt. Hierdurch kann ein Anfahren einer fail-safe Stellung der Klappe sowohl bei Motor- als auch bei Getriebeausfall zuverlässig durchgeführt werden. Die Federn können dabei so ausgelegt werden, dass beispielsweise beim Bruch der Koppelstange lediglich ausreichend Kraft zur Verfügung gestellt werden muss, um die Klappe mit der Abtriebswelle in die fail-safe Stellung zu drehen. Im Gegensatz dazu wirken beide Rückstellfedern bei Ausfall des Motors, wobei in die- sem Fall zusätzliche Rückstellkraft erforderlich ist, um auch den Motor entsprechend zurückzudrehen. Die Gesamtausmaße der Federn im Vergleich zu einer einzeln verwendeten Feder ändert sich somit nur geringfügig.

In einer weiterführenden bevorzugten Ausführung ist im Kanal auf der Anströmseite der Klappe eine Belüftungsbohrung ausgebildet, welche sich von einer Innenwand des Kanals aus betrachtet bis zur Rückseite der im Gehäuse angeordneten Lager erstreckt. Über diese Belüftungsbohrung wird ein Druckabfall über das Lager verhindert, so dass der Schmutzeintrag ins Lager reduziert wird, was wiederum eine längere Lebensdauer des Lagers zur Folge hat.

Vorzugsweise ist das Gehäuse der Stelleinheit mit dem Gehäuse, in dem der Kanal ausgebildet ist, über einen Halter verbunden, welcher einen Anschlag zur Begrenzung des Drehwinkels in der geöffneten Stellung der Klappe aufweist. Auf störende Anschläge im Inneren des Kanals oder in der Getriebeeinheit kann somit verzichtet werden.

Vorzugsweise weist die Regelvorrichtung zwei parallele Abgas durchströmte Rückführkanäle auf, welche von je einer auf einer gemeinsamen Abtriebswelle angeordneten Abgasrückführklappe beherrscht sind. Dies ermöglicht eine genaue Dosierung großer Abgasmengen, wie sie insbesondere im Nutzfahrzeugbereich benötigt werden.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung weist somit Elemente zur genauen Dosierung auch großer Abgasmengen auf und ist gleichzeitig unempfindlich gegen thermi- sehe Beanspruchung sowie Verschleiß, so dass eine hohe Lebensdauer gewährleistet wird.

Ein Ausführungsbeispiel in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrie- ben.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in geschnittener Darstellung.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung aus Figur 1 in leicht abgewandelter Form mit einer Schnittebene entlang der durchströmten Kanäle durch die Abtriebswelle.

Figur 3 zeigt eine Kopfansicht der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung als Drauf- sieht.

Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines durchströmten Kanals mit darin angeordnetem Klappenkörper in Offenstellung in geschnittener Darstellung.

Figur 5 zeigt eine zur Figur 4 entsprechende Darstellung, wobei sich der Klappenkörper in Schließstellung befindet.

Figur 6 zeigt eine Prinzipskizze eines Koppelgetriebes mit sich änderndem Drehwinkel vom Antrieb zum Abtrieb.

Figur 7 zeigt eine graphische Darstellung des Drehwinkels der Antriebswelle zur Abtriebswelle bei variabler Übersetzung.

Die in Figur 1 dargestellte Regelvorrichtung besteht aus einer Stelleinheit 1 , welche über eine Getriebeeinheit 2 eine Abtriebswelle 3 antreibt, auf der zwei zweiflügelige Klappen 4, 5 angeordnet sind.

Mittels dieser Klappen 4, 5 wird synchron der Gasdurchsatz durch zwei Kanäle 6, 7 gesteuert, wobei die Klappe 4 den Gasstrom im Kanal 6 und die Klappe 5 den Gas- ström im Kanal 7 steuert. Die gasdurchströmten Kanäle 6, 7 sind in einem Gehäuse 8 ausgebildet, welche zusätzlich eine Querbohrung 9 aufweist, in der drei Lager 10, 11 , 12 angeordnet sind, in denen die Abtriebswelle 3 drehbar gelagert ist. Die Bohrung 9 wird am abthebseitigen Ende durch einen Deckel 13 verschlossen, während 5 am antriebsseitigen Ende der Abtriebswelle 3 eine in das Gehäuse 8 eingepresste Scheibe 14 die Bohrung 9 verschließt.

Die Abtriebswelle 3 ist von hier aus weiter nach außen zur Antriebsseite geführt und ist hinter der Scheibe 14 drehbar in einer Bundbuchse 15 angeordnet, die mittels ei-

10 ner Druckfeder 16 gegen eine axial zwischen der Scheibe 14 und der Bundbuchse 15 angeordneten Gleitbuchse 73 gepresst wird, durch die die resultierenden Reibkräfte und Momente reduziert werden. Auf diese Weise wird eine Leckage entlang der Abtriebswelle 4 sowohl axial als auch radial hinter der Scheibe 14 weitgehend eingeschränkt. Die entgegengesetzte Seite der Druckfeder 16 liegt gegen einen Topf

15 17 an, der fest auf der Abtriebswelle 3 befestigt ist und einen Kugelkopf 18 zur Anbindung an eine Koppelstange 19 aufweist, wie in Figur 2 bzw. 3 dargestellt ist.

An das Gehäuse 8 ist ein Halter 20 angeschraubt, über den das Gehäuse 8 mit der Stelleinheit 1 mechanisch verbunden ist. An dem Halter 20 ist zusätzlich eine nicht

20 dargestellte Erhebung ausgebildet, hinter die das Ende einer ersten Rückstellfeder 21 greift, deren zweites Ende hinter einen zweiten Vorsprung 22 greift, der sich in Richtung zum Gehäuse 8 vom Topf 17 aus erstreckt. Die beiden Enden der Rückstellfeder 21 sind derart hinter die beiden Vorsprünge 22 geklemmt, dass die Rückstellfeder 21 vorgespannt ist und beim Drehen aus dieser fail-safe Stellung weiter

25 tordiert wird, so dass bei Entfall der Stellkraft durch Ausfall der Stelleinheit 1 oder Bruch der Getriebeeinheit 2 die Klappen 4, 5 automatisch in die fail-safe Stellung zurück gedreht werden.

Der Topf 17 mit dem Kugelkopf 18 bildet gleichzeitig die ersten Teile der Getriebe- 30 einheit 2, welche aus einem Koppelgetriebe 23 und einem Planetengetriebe 24 besteht, welches zwischen Stelleinheit 1 und Koppelgetriebe 23 angeordnet ist. Das Koppelgetriebe 23 besteht zusätzlich zum Topf 17 und dem daran angeordneten Kugelkopf 18 sowie der auf dem Kugelkopf 18 angeordneten Koppelstange 19 aus ei- nem zweiten Kugelkopf 25, der auf einem zweiten Topf 26 befestigt ist, der als Abtriebsglied des Antriebs dient.

Der Topf 26 ist drehfest auf einem Wellenstumpf 27 angeordnet, auf dem zusätzlich drehfest ein Hohlrad 28 angeordnet ist, welches auch einstückig mit dem Wellenstumpf 27 hergestellt werden kann und sich mit diesem dreht. Dieses Hohlrad 28 ist Teil des Planetengetriebes 24 und kämmt mit drei Zahnrädern, die als Doppelzahnräder 29 ausgeführt sind, von denen die jeweils kleineren Zahnräder 30 mit dem Hohlrad 28 kämmen und die größeren Zahnräder 31 mit einem Antriebsritzel 32 kämmen, welches auf einer Antriebswelle 33 eines Gleichstrommotors 34 gepresst ist.

Das Planetengetriebe 24 ist in einem zweiteiligen Getriebegehäuse 35, 36 angeordnet. Das Getriebegehäuseteil 35 wird über Schrauben mit dem Halter 20 verbunden, und ist fest mit dem Getriebegehäuseteil 36 verbunden, welches wiederum mit einer den Gleichstrommotor 34 verschließenden Endplatte 37 verbunden ist. In den Getriebegehäusen 35, 36 sind Kugellager 38, 39 zur Lagerung des Wellenstumpfes 27, sowie Lagerachsen 40 der Doppelzahnräder 29 aufgenommen.

Um das Planetengetriebe 24 herum ist eine zweite Rückstellfeder 41 angeordnet, welche, wie die erste Rückstellfeder 21 , vorgespannt in der fail-safe Stellung der Klappen 4, 5 eingebaut ist, wobei ein erstes Ende hinter einen Vorsprung am Topf 26 geklemmt ist und ein zweites Ende hinter einen Vorsprung am Getriebegehäuseteil 35 geklemmt ist. Die beiden Rückstellfedern 21 , 41 bringen somit im Fehlerfall, bei- spielsweise bei Ausfall des Gleichstrommotors 34 oder wenn die Koppelstangenverbindung versagt, gemeinsam oder auch jeweils einzeln die nötige Kraft zur Rückstellung der Klappen 4, 5 und des Gleichstrommotors 34 mit der Getriebeeinheit 2 auf.

Der Gleichstrommotor 34 ist vorzugsweise ein elektronisch kommutierter Motor, so dass eine hohe Lebensdauer gewährleistet werden kann. Dieser Gleichstrommotor 34 ist entweder mit einer externen Elektronik ausgestattet oder die Elektronik wird in nicht dargestellter Weise am zum Gehäuse 8 entgegengesetzten Ende des Gleichstrommotors 34 an dessen Gehäuse angeflanscht. Denkbar wäre auch eine Integration in die Getriebeeinheit 2. Das Gehäuse des Gleichstrommotors 34 besteht neben der verschließenden Endplatte 37 aus einem zylindertopfförmigen Gehäuseteil 42, welches am Gehäuseboden 43 eine Bohrung 44 aufweist, die weitestgehend durch die Endplatte 37 ver- schlössen wird. In dem Gehäuseteil 42 sind in bekannter Weise Stator und Rotor des Gleichstrommotors 34 angeordnet. Am Gehäuseteil 42 sind nach radial außen weisende Stege 45 ausgebildet, welche sich schraubenförmig um den gesamten Gleichstrommotor 34 erstrecken, und über die ein zylinderförmiges Gehäuseteil 46 geschoben wird, so dass nach dem Zusammenbau zwischen den Stegen 45 ein schraubenförmiger Kanal 47 entsteht, der von Kühlmittel durchströmt werden kann, wodurch eine thermische Entkopplung zu den Gas durchströmten Kanälen 6, 7 und der heißen Umgebung entsteht. Gleichzeitig kann hierdurch auch eine am Gehäuseteil 46 anzuflanschende Elektronik gekühlt werden. Von der zur Getriebeeinheit 2 entgegengesetzten Seite wird das Motorgehäuseteil 42 durch eine Endplatte 48 ver- schlössen. Des Weiteren ist zum Schutz des Gleichstrommotors 34 vor zu hoher thermischer Belastung ein Abschirmblech 49 zwischen dem Gehäuse 8 und dem Gehäuse 37, 42, 46 des Gleichstrommotors 34 angeordnet. Dieses dient insbesondere zum Schutz vor Wärmestrahlung.

In Figur 2 ist nun zusätzlich zu erkennen, dass in Strömungsrichtung vor der Abtriebswelle 3 je eine Belüftungsbohrung 50 ausgebildet ist, welche sich von einer Innenwand 51 der Kanäle 6, 7 bis auf eine Rückseite 52 zwischen dem Lager 12 und der Scheibe 14 erstreckt bzw. dem Lager 10 und einem die Bohrung 9 verschließenden Deckel 13 erstreckt. Auf diese Weise wird ein Druckabfall über die Lager 10, 12 verhindert, so dass der Schmutzeintrag von vom jeweiligen Kanal 6, 7 in die Lager 10, 12 reduziert wird, wodurch die Lebensdauer der Lager 10, 12 erhöht wird.

Des Weiteren ist in Figur 2 zu erkennen, dass die Lager 10, 11 , 12 jeweils so ausgebildet sind, dass sie leicht in die Kanäle 6 bzw. 7 reichen. In diesem Bereich werden sie jedoch von ringförmigen Vorsprüngen 54 umgeben, welche an den axialen Enden der Klappenkörper 5 ausgebildet sind, und sich zunächst in radialer Richtung entlang des axialen Endes des jeweiligen Lagers 10, 11 , 12 und anschließend am radialen Ende der Lager 10, 11 , 12 um dieses Ende in axialer Richtung erstrecken, so dass die Leckage über die Klappen 4, 5, also zwischen Klappe 4, 5 und Lager 10, 11 , 12 entlang der Innenwand 51 des Kanals 6, 7 im geschlossenen Zustand sowie zwischen Abtriebswelle 3 und den Lagern 10, 11 , 12 deutlich verringert wird.

In der Figur 3 ist das Koppelgetriebe 23 mit den beiden Töpfen 17, 26 zu erkennen. Des Weiteren ist der Halter 20 zu erkennen, an dem zusätzlich ein Anschlag 55 angeordnet ist, der die Drehung der Klappen 4, 5 in Öffnungsrichtung begrenzt. Wie auch aus Figur 2 deutlich wird, weist dieser Halter 20 im Wesentlichen eine U-form auf, wobei ein unterer Schenkel 56 vom Gehäuse 8 in Richtung zum Motorgehäuse 42, 46 wächst.

In der Figur 3 ist die Stellung des Koppelgetriebes 23 bei geöffneten Klappen 4, 5 dargestellt, also bei Anschlag einer Kontur des Topfes 17 gegen den Anschlag 55 zur Begrenzung des Stellwinkels. Entsprechend ergibt sich, dass der Topf 17 des Abtriebs im unteren Bereich dargestellt ist, während der Antrieb mit dem Topf 26 im o- beren Bereich der Figur 3 zu erkennen ist.

In dem vorliegenden Fall ist das Koppelgetriebe 23 so aufgeführt, dass die jeweiligen wirkenden Hebel der Töpfe 17, 26 gleich groß sind, so dass eine direkte nicht übersetzte Bewegungsübertragung über die Koppelstange 19 erfolgt. Selbstverständlich ist es jedoch auch denkbar, wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt, die wirkenden Radien unterschiedlich groß auszuführen und die Koppelstange 19 derartig anzuordnen, dass ein Antriebshebel 57 so zu einem Abtriebshebel 58 liegt, dass eine Bewegung des als Antriebshebel 57 wirkenden Topfes 26 eine nicht gleichförmige Bewegung des als Abtriebshebel 58 wirkenden Topfes 17 zur Folge hat, sondern in einem Winkelbereich, der hier insbesondere im unteren Bereich des Abtriebshebels 58 zu erkennen ist, kleinere Drehwinkel am Abtriebshebel 58 erzeugt als am Antriebshebel 57. Hierzu sind unterschiedliche Hebelanordnungen denkbar, bei denen das Koppelgetriebe 23 sowohl als Kurbelschwinge oder als Doppelschwinge ausgeführt werden kann.

Es wird deutlich, dass insbesondere bei Bewegung des Antriebshebels 57 in einem Bereich einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden feststehenden Drehachsen der Hebel 57, 58 am Abtriebshebel 58 eine deutlich kleinere Drehbewegung zur Folge hat. Die daraus folgenden unterschiedlichen Bewegungen des Abtriebshebels 55 sind in Figur 7 dargestellt. Der Graph 59 zeigt eine Bewegungsübertragung, wie sie beispielsweise durch das Koppelgetriebe 23 der Figur 3 übertragen wird, also bei dem jeweils der Drehwinkel des Antriebshebels 57 gleich dem Drehwinkel des Abtriebshebels 58 ist. Im Gegensatz hierzu zeigt der Graph 60, dass bei entsprechender Anordnung der Hebel 57, 58 bzw. Angriffspunkte der Koppelstange 19 zueinander in den Randbereichen bei einer 180° Verdrehung diese übertragene Bewegung auf den Abtriebshebel 58 nicht mehr linear erfolgt sondern im ausgeführten Beispiel bei etwa minus 80° offensichtlich am Abtriebshebel 58 die Todstellung einer Kurbelschwinge überfahren wird, also sich die Drehrichtung des Abtriebshebels 58 bei der Übertragung der Drehbewegung ändert. Genau in diesem Bereich werden auch deutlich kleinere Drehwinkel auf den Abtriebshebel 58 übertragen.

In den Figuren 4 und 5 ist eine der Klappen 4, 5 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung im Schnitt dargestellt. Sie weist einen ersten Klappenflügel 61 sowie einen zweiten Klappenflügel 62 auf, welche sich zu beiden Seiten der Abtriebswelle 3 erstrecken.

Im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen weist diese Klappe Ausbuchtungen 63, 64 auf, wobei die Ausbuchtung 63 am Klappenflügel 61 und die Ausbuchtung 64 am Klappenflügel 62 ausgebildet ist. Diese Ausbuchtungen 63, 64 weisen in entgegen gesetzte Richtungen, und zwar derart, dass im geöffneten Zustand der Klappe 5, 6 die jeweilige Ausbuchtung 63, 64 in Richtung zur Innenwand 51 des Kanals 6, 7 weist, an der der jeweilige Klappenflügel 61 , 62 im geschlossenen Zustand anliegt.

Da sich die Ausbuchtungen 63, 64 über den gesamten Umfang des jeweiligen Klappenflügels 61 , 62 erstrecken, wird durch ihre maximalen Erhebungen 65, 66 eine erste und eine zweite Ebene 67, 68 aufgespannt. Die beiden Klappenflügel 61 , 62 sind derart exzentrisch zur Abtriebswelle 3 angeordnet, dass die Ausbuchtungen 60, 61 zu einer dritten Ebene 69 weisen, die parallel zur ersten und zweiten Ebene 67, 68 angeordnet ist und durch die Drehachse der Abtriebswelle 3 verläuft. Des Weiteren sind auch in diesen Figuren 4 und 5 die Vorsprünge 54 an den axialen Enden der Klappe 4, 5 zu erkennen. Es wird deutlich, dass die Klappe 4, 5 über einen durch die Abtriebswelle 3 verlaufenden Stift 70 drehfest auf der Abtriebswelle 3 befestigt ist. Andere Verbindungen sind selbstverständlich denkbar. Die Klappen 4, 5 ist insgesamt derart kontuhert, dass sie einen möglichst geringen Strömungswiderstand im Kanal 6, 7 bildet, weswegen scharfe Kanten bei der Klappenform vermieden werden. Gleichzeitig sollte der Materialeintrag der Klappe 4, 5 möglichst gering sein, wodurch beidseitige Einbuchtungen entstehen.

Betrachtet man die Figur 5, so wird deutlich, dass die Klappe 4, 5 mit ihrem Außenumfang ringförmig gegen die Innenwand 51 des Kanals 6, 7 anliegt. Hierzu gehen die Ausbuchtungen 63, 64 von der Drehachse aus gesehen nach radial außen in eine ebene Fläche 71 über, so dass eine flächige Berührung zur Innenwand 51 im geschlossenen Zustand vorliegt, die eine gute Abdichtung des Kanals 6, 7 aufgrund der breiten wirksamen Dichtungsfläche zur Folge hat.

Es wird ersichtlich, dass durch die ausgeführten Ausbuchtungen 63, 64 bei leichter Verdrehung der Klappe 4, 5 aus dem geschlossenen Zustand die Ausbuchtungen 63, 64 zur jeweils gegenüber liegenden Innenwand 51 weisen, so dass auch während Durchfahren der ersten Drehwinkelgrade lediglich sehr kleine Spalte freigegeben werden. Durch diese Freigabe lediglich kleiner Spalte ist eine genaue Dosierung des Volumenstromes möglich.

Es wird somit eine kompakte Regelvorrichtung geschaffen, welche zur Regelung ei- nes heißen Gasstromes, beispielsweise Abgasstromes, geeignet ist. Der Antrieb erfolgt elektromotorisch und weist eine hohe Lebensdauer auf. Des Weiteren werden verschiedene Möglichkeiten zur genauen Volumenstromeinstellung aufgezeigt. Hierzu dient sowohl das Koppelgetriebe 23 als auch die Form der Klappenkörper 4, 5.

Selbstverständlich ist es möglich, einen Magneten auf einem der Enden der Antriebswelle 33 oder Abtriebswelle 3 anzuordnen oder aber auf einem Ende des Wellenstumpfes 27, welcher mit einem berührungslosen, nicht dargestellten Sensor in Verbindung steht. Auf diese Weise wird zuverlässig eine Lagerückmeldung ermöglicht, so dass bei entsprechender Anbindung an eine Steuereinheit je nach ge- wünschter Lage ein genauer dazu korrespondierender Volumenstrom eingestellt werden kann. Des Weiteren kann der Sensor selbstverständlich zur Kommutierung des Gleichstrommotors herangezogen werden.

Aufgrund dieser beschriebenen Vorteile eignet sich die beschriebene Regelvorrichtung vor allem zum Einsatz bei der Abgasrückführung in Nutzfahrzeugen mit hohen zu regelnden Abgasrückführraten.

Es sollte klar sein, dass verschiedene konstruktive Änderungen bezüglich des Auf- baus der Regelvorrichtung denkbar sind, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu veranlassen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Gehäuse, einem Gas durchströmten Kanal, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, einer zweiflügeligen Klappe, die den Gasstrom im Kanal steuert, einer Abtriebswelle, auf der die Klappe zumindest drehfest angeordnet ist, Lagern, in denen die Abtriebswelle im Gehäuse gelagert ist und einer Stelleinheit, über die die Abtriebswelle zumindest indirekt in Drehung ver- setzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf je einer der beiden Flügelflächen eines Klappenflügels (61 , 62) eine Ausbuchtung (63, 64) ausgebildet ist, welche sich über den Umfang der jeweiligen Flügelfläche erstreckt und welche im geöffneten Zustand der Klappe (4, 5) zu der Seite des Kanals (6, 7) gerichtet ist, an der der jeweilige Klappenflügel (61 , 62) im geschlossenen Zustand anliegt.

2. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenflügel (61 , 62) exzentrisch zur Abtriebswelle (3) angeordnet sind, wobei durch eine maximale Erhebung (65) der Ausbuchtung (63) am ersten Klappenflügel (51 ) eine erste Ebene (67) aufgespannt ist, welche parallel zu einer zweiten Ebene (68) angeordnet ist, die durch eine maximale Erhebung (66) der Ausbuchtung (64) am zweiten Klappenflügel (62) aufgespannt ist.

3. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (63, 64) zu einer dritten Ebene (69) weisen, die parallel zur ersten Ebene (67) und zweiten Ebene (68) angeordnet ist und durch die Dreh- achse der Abtriebswelle (3) verläuft.

4. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (4, 5) in ihren beiden axialen Randbereichen die Abtriebswelle (3) um- gebende Vorsprünge (54) aufweist, welche zu den Lagern (10, 11 , 12) im Gehäuse (8) weisen und diese im Inneren des Kanals (6, 7) umgeben.

5. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (63, 64) der Klappenflügel (61 , 62) in Umfangshchtung in e- bene Flächen (71 ) übergehen, welche im geschlossenen Zustand der Klappe (4, 5) an einer Innenwand (51 ) des Kanals (6, 7) anliegen.

6. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (1 ) einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor (34) und eine mit dem Gleichstrommotor (34) gekoppelte Getriebeeinheit (2) aufweist, über die zumindest indirekt die Abtriebswelle (3) der zumindest einen Klappe (4, 5) antreibbar ist.

7. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronisch kommutierte Gleichstrommotor (34) in einem Gehäuse (42, 46) angeordnet ist, in dem zumindest ein Kühlkanal (47) ausgebildet ist, welcher der- art von Kühlmittel durchströmt ist, dass eine Zwangsumströmung des Gleichstrommotors (34) entsteht.

8. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (42, 46) des elektronisch kommutierten Gleichstrommo- tors (34) und dem Gehäuse (8) des Gas durchströmten Kanals (6, 7) ein Wärmestrahlungsschutz, insbesondere ein Abschirmblech (49), angeordnet ist.

9. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung eine Einrichtung zur Lagerückmeldung aufweist, die einen berührungslosen Sensor umfasst, der mit einem Magneten kommuniziert, der auf einem Ende einer der Wellen (3, 27, 33) angeordnet ist.

10. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (2) ein Planetengetriebe (24) mit einem sich daran anschließendem Koppelgetriebe (23) ist.

11. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebshebel (57) eines Topfes (26) des Koppelgetriebes (23) derart zum

Abtriebshebel (58) eines Topfes (17) angeordnet ist, dass sich bei gleich bleibendem Verdrehwinkel der Antriebswelle (33) der Verdrehwinkel der Abtriebswelle (3) bei Bewegung in die geschlossene Stellung der Klappe (4, 5) verkleinert.

12. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung zwei Rückstellfedern (21 , 41 ) aufweist, von denen eine erste Rückstellfeder (41 ) anthebsseitig und eine zweite Rückstellfeder (21 ) abtriebssei- tig wirkt.

13. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kanal (6, 7) auf der Anströmseite der Klappe (4, 5) eine Belüftungsbohrung (50) ausgebildet ist, welche sich von einer Innenwand (51 ) des Kanals (6, 7) aus bis zur Rückseite der im Gehäuse (8) angeordneten Lager (10, 12) erstreckt.

14. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (35, 36, 37, 42, 46) der Stelleinheit (1 ) oder des Planetengetriebes (24) mit dem Gehäuse (8), in dem der zumindest eine Kanal (6, 7) ausgebildet ist, über einen Halter (20) verbunden ist, welcher einen Anschlag (55) zur Begrenzung des Drehwinkels in der geöffneten Stellung der Klappe (4, 5) aufweist.

15. Regelvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung zwei parallele Abgas durchströmte Rückführkanäle (6, 7) aufweist, welche von je einer auf einer gemeinsamen Abtriebswelle (3) angeordneten Abgasrückführklappe (4, 5) beherrscht sind.