EP2507498A1 - Ventilvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Ventilvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine

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EP2507498A1
EP2507498A1 EP10781694A EP10781694A EP2507498A1 EP 2507498 A1 EP2507498 A1 EP 2507498A1 EP 10781694 A EP10781694 A EP 10781694A EP 10781694 A EP10781694 A EP 10781694A EP 2507498 A1 EP2507498 A1 EP 2507498A1
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EP
European Patent Office
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gear
internal combustion
combustion engine
engine according
valve
Prior art date
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EP10781694A
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English (en)
French (fr)
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EP2507498B1 (de
Inventor
Martin Nowak
Andreas Köster
Andres Tönnesmann
Heinrich Dismon
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
    • F02M26/67—Pintles; Spindles; Springs; Bearings; Sealings; Connections to actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors

Definitions

  • Such valve devices are used in particular as exhaust gas recirculation valves.
  • a gear unit is rotated, which has a Kopp! Ungse! Ement, via which the rotational movement of the gears is converted into a translational movement of the valve stem.
  • an exhaust gas flow which is attributed from the exhaust manifold to the intake manifold for the reduction of pollutant emissions, regulated over a wide range.
  • the electric motor driven valves with the intermediate gearbox have a high Regeigenaumaschinetechnik. Exhaust gas recirculation valves are, however, exposed in the exhaust area of a high thermal load and progressive pollution.
  • EP 0 887 540 B1 discloses an exhaust gas recirculation valve in which a gear transmission is driven via an electric motor.
  • the ripped transmission gear has a guide opening into which a bolt projects, which is fixedly connected to the valve rod and extending perpendicular to this.
  • the bolt moves in the guide opening, wherein a guided by the housing translational movement of a valve actuating rod follows. Ingress of blow-by gases into the gear compartment is prevented by dividing the valve rod into two axially superimposed sections, which are connected to one another via a fastening member, wherein a membrane is arranged on the outside of the fastening member.
  • the housing consists of a cup-shaped motor housing part, a gear housing part, in in which the gear box is formed and in which the axes of rotation of the gears are fixed, and a valve housing part in which the inlet and the outlet are formed with the valve seat.
  • a particularly advantageous form of transmission results when using a spur gear, wherein the gear unit consists of a Antriebritzei, which meshes with the larger gear of a double gear whose smaller gear meshes with the output gear, soft is designed as a gear segment.
  • Such a transmission requires only a small space and is easy to install with a large translation.
  • valve device which is largely insensitive to contamination in particular by blow-by gases and thermal stress and at the same time with high Steugenautechnik iediglieh has a low space requirement and thus is inexpensive to produce.
  • valve device An embodiment of a valve device according to the invention is shown in the figures and will be described below.
  • Figure 1 shows a side view of a valve device according to the invention in a sectional Darsander.
  • Figure 2 shows a perspective view of the valve assembly.
  • Figure 3 shows a perspective view of the gear unit and the drive unit of the valve device according to the invention of Figure 1, wherein parts of the gear unit are shown as an exploded view.
  • the valve device shown in Figure 1 consists of a multi-part housing 2, which is composed of a cup-shaped motor housing part 4, a gear housing part 6 and a valve housing part 8.
  • the gear housing part 6 has on its first side an annular projection 10, on the outer circumference with Eiseniage a seal 12, the motor housing part 4 is fixed and the inner periphery forms a receptacle 14, in which a serving as a drive unit 16 electric motor is inserted.
  • the electric motor 16 is largely closed at its end facing the gear housing part 6 by an engine cap 18, so that an engine compartment 20 is separated from the gear housing part 6. Only a drive shaft 22, on which a drive pinion 24 of a gear unit 26 is arranged rotationally fixed and two motor connection contacts, not shown, protrude through corresponding openings of the motor cap 18th
  • the gear unit 26 is arranged and stored in a gear chamber 28. It consists of the drive pinion 24, which meshes with a larger gear 30 of a Doppeiyakrades 32, the smaller gear 34 meshes with an output gear 36, which is designed as a gear segment, which can be seen in particular in Figure 3.
  • the double gear 32 as well as the driven gear 36 are each mounted on a pivot axis 38, 40 serving as the axle bolt, which is fixed in the gear housing part 6.
  • an axis 48 is disposed outside the axis of rotation 40, which extends parallel to the axis of rotation 40 and is moved on rotation of the output gear 36 on a circular arc about the axis of rotation 40.
  • This axle 48 can both be overmolded in the production of the driven gear 36 as well as integrally made with this or otherwise secured to the gear 36. Accordingly, the driven gear 36 simultaneously acts as an eccentric 37, so that can be dispensed with an additional Exzenterbauteil.
  • the axis 48 extends through a likewise part-circular arc-shaped opening 50 of a cover 52 which according to the invention separates the gear chamber 28 from a valve rod movement chamber 54 into which the axle 48 projects.
  • the cover 52 is formed substantially as a flat plate 56 from which outer edges 58 extend at an angle of 90 ° to the plate. These outer edges 58 abut against suitably trained izofizzen 60 of the gear housing part 6, whereby a positive attachment in the gear housing part 6 is formed without having to use additional fasteners. Further, this elongated abutment surface increases the leaktightness of the gear compartment 28, which is separated from its surroundings to the first side by the motor cap 18 and to the opposite side by the cover 52. A Connection exists only through the openings 50, through which the shafts 22 or axes 48 project from the drive or into the gear chamber 28.
  • a roller 62 is arranged on the shaft 48, which is guided in a link 64 of a coupling element 66. which in turn is firmly connected to a Ventüstange 68 of the valve device.
  • the gate 64 which can be seen in Figure 2, it may have a curved shape to represent specific required power stroke courses.
  • the valve rod 68 protrudes through a corresponding opening of the Ventiigephaseuseteils 8, in which a soft guide element 70 is arranged, via which the Ventüstange 68 is mounted so that only a pure lifting movement is possible.
  • a sealing element 72 is arranged in the valve housing part 8, which surrounds the valve rod 68 and significantly reduces a Biow-by gas flow entering the valve rod movement space 54 along the valve rod 68.
  • a shielding member 74 is arranged, which dissolves deposits on the Ventüstange 68 and also improves the seal on the valve stem 68.
  • a support member 84 is attached to the coupling element 66 beyond the coupling element 66, soft, with the valve rod 68 is moved.
  • This carrier element 84 has a ceramic insulating body 86 which extends over the cross section of the support member 84, so that a thermal separation between the optionally thermally highly loaded valve rod and the beyond the insulating body 86 arranged part of the support member 84 is formed.
  • the carrier element 84 has an opening in which a permanent magnet 88 is attached. This communicates with a non-contact sensor 90, which is encapsulated in the gear housing part 6, paralle! to the direction of movement of the support member 84 arranged next to this est.
  • the sensor 90 is connected via a punched grid 92 with a plug 94, the Anschiusspins 96 are formed by the ends of the punched grid 92. Further lines of the stamped grid 92 form motor terminals, which are plugged together with the motor contacts, so that both the control of the drive unit 16 as well as the Lügurmeidung the valve device can be done via the plug 94.
  • the stamped grid 92 is inserted and molded in the production in the injection mold of the gear housing part 6, so that a release of the electrical contacts is reliably prevented.
  • a control unit will provide a required voltage via the connection pins 96 of the plug 94 of the drive unit 16.
  • the gear unit 26 is rotated and thus the driven gear 36.
  • the axis 48 is rotated on a circular arc about the rotation axis 40, so that the roller 62 runs in the link 64.
  • valve closing body 76 is reported back on the sensor 90 by the movement of the permanent magnet 88 with the Sueiement 84 changing magnetic field in a known manner via the plug 94, so that upon reaching the required position, the drive unit 16 is turned off.
  • this valve device requires only a small space.
  • the assembly is simple, whereby the number of components has also been minimized, so that significant cost advantages are achieved with extended life.

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Abstract

Es sind Ventilvorrichtungen mit einer Antriebseinheit (16), einer Getriebeeinheit (26), einem Exzenter (37), der über die Getriebeeinheit (26) antreibbar ist, und einer translatorisch bewegbaren Ventilstange (68), an der ein Kopplungselement (66) befestigt ist, über welches die Bewegung des Exzenters (37) in eine translatorische Bewegung der Ventilstange (68) umwandelbar ist, bekannt. Die bekannten Ventilvorrichtungen neigen zu Verschmutzungen der Getriebeeinheit durch Blow-by-Gase. Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, dass eine Abdeckung (52) zwischen dem Exzenter (37) und dem Kopplungselement (66) angeordnet ist, die den Getrieberaum (28) vom Ventilstangenbewegungsraum (54) trennt.

Description

B E S C H R E I B U N G Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem mehrteiligen Gehäuse, einer Antriebseinheit, die ein Drehmoment erzeugt und in einem Motorraum angeordnet ist, einer Getriebeeinheit, die in einem Getrieberaum angeordnet ist, einem Exzenter, der über die Getriebeeinheit antreibbar ist, einer translatorisch bewegbaren Ventilstange, die in einen Ventilstangenbewegungsraum ragt, einem Kopplungselement, über weiches die Bewegung des Exzenters in eine translatorische Bewegung der Ventilstange umwandelbar ist, einem Ventilsitz zwischen einem Einlass und einem Ausiass und einem Ventilschließkörper, der an der Ventilstange befestigt ist und auf den Ventilsitz absenkbar und vom Ventilsitz abhebbar ist.
Derartige Ventilvorrichtungen werden Insbesondere als Abgasrückführventile verwendet. Über die zumeist elektromotorische Antriebseinheit wird eine Getriebeeinheit in Drehung versetzt, die ein Kopp!ungse!ement aufweist, über welches die rotatorische Bewegung der Zahnräder in eine translatorische Bewegung der Ventilstange umgewandelt wird. Mittels dieser Ventile wird ein Abgasstrom, der vom Abgaskrümmer zum Saugrohr zur Verminderung von Schadstoffemissionen zurückgeführt wird, über einen weiten Bereich geregelt. Die elektromotorisch angetriebenen Ventile mit dem zwischengeschalteten Getriebe weisen dabei eine hohe Regeigenauigkeit auf. Abgasrückführventile sind jedoch im Abgasbereich einer hohen thermischen Belastung und einer fortschreitenden Verschmutzung ausgesetzt. So ist aus der EP 0 887 540 B1 ein Abgasrückführventii bekannt, bei dem ein Zahnradgetriebe über einen Elektromotor angetrieben wird. Das fetzte Getriebezahnrad weist eine Führungsöffnung auf, in die ein Bolzen ragt, der fest mit der Ventilstange verbunden ist und sich senkrecht zu dieser erstreckt. Bei Drehung des Abtriebszahnrades verschiebt sich der Bolzen in der Führungsöffnung, wobei eine vom Gehäuse geführte translatorische Bewegung einer das Ventil betätigenden Stange folgt. Ein Eindringen von Blow-by-Gasen in den Getrieberaum wird dadurch verhindert, dass die Ventilstange in zwei axial übereinanderliegende Abschnitte geteilt ist, die über ein Befestigungsglied miteinander verbunden sind, wobei an der Außenseite des Befestigungsgliedes eine Membran angeordnet ist.
Ein solcher Aufbau vermindert zwar das Eindringen von Blow-by-Gasen, jedoch ist der Aufbau sowohl bezüglich der Anzahl der Bauteile als auch bezüglich des Zusammenbaus sehr aufwendig. Des Weiteren besteht ein erhöhter Platzbedarf,
Zusätzlich ist aus der EP 1 091 112 Bl ein Abgasrückführventii mit einem Pianetengetriebe bekannt, Das letzte Zahnrad des Getriebes ist auf einer Ausgangswelle gelagert, an deren entgegengesetzten Ende ein Exzenter angeordnet ist. Dieser Exzenter ist mit einer Achse verbunden, weiche bei Betätigen des Antriebsmotors um die Drehachse eine Kreisbewegung vollzieht. Auf der Achse ist ein Kugellager angeordnet, welches in einer Kulisse eines Kopplungselementes läuft, das fest mit der Ventilstange verbunden ist, Der Getrieberaum wird durch eine topfförmige Abdeckung verschlossen, aus der die Drehachse herausragt, und welche über Schrauben an einem weiteren Gehäuseteil befestigt wird.
Dieser Aufbau vermindert zwar das Eindringen von Blow-by-Gasen in das Getriebe, hat jedoch seine Öffnung zum Ventilstangenbewegungsraum exakt im Bereich der sich drehenden Achse, welche somit weiterhin als besonders empfindliches Bauteil durch das heiße Abgas belastet ist. Des Weiteren ist der axiale Bauraum eines derartigen Ventils durch das Planetengetriebe und den folgenden Exzenter relativ groß.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, mit der ein Eindringen von Verschmutzungen in ein Getriebe und insbesondere in die empfindlichen, sich drehenden Teile des Getriebes möglichst verhindert werden kann . Gleichzeitig sollen die thermische Belastung der empfindlichen Teile der Ventilvorrichtung reduziert werden und der benötigte Bauraum minimiert werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Abdeckung zwischen dem Exzenter und dem Kopplungselement angeordnet ist, die den Getrieberaum vom Ventilstangenbewegungsraum trennt. Somit befindet sich der Exzenter mit seiner Drehachse im abgekapselten Getrieberaum. Die Drehachse ist somit im Vergleich zu bekannten Ausführungen zusätzlich vor Verschmutzung durch eindringende Blow-by-Gase geschützt.
Vorzugsweise ist in einer Aufnahme des Gehäuses eine Motorkappe angeordnet, die den Getrieberaum vom Motorraum trennt. Auf diese Weise wird ein Eintrag von Bürstenabbrand oder -abrieb vom Motorraum in den Getrieberaum weitestgehend verhindert.
Besonders bevorzugt ist es, eine Achse am Exzenter zu befestigen, die auf einer Kreisbahn um die Drehachse des Exzenters bewegbar ist. Durch diese Ausführung wird eine besonders einfache Kopplung zur Ventilstange ermöglicht.
Eine besondere Ausführung wird geschaffen, indem ein Abtriebszahnrad der Getriebeeinheit als Exzenter dient und die Achse am Abtriebszahnrad angeordnet ist. Entsprechend ist der Exzenter in das Abtriebszahnrad integriert, so dass auf einen Exzenter als zusätzliches Bauteil verzichtet werden kann, wodurch Bauteileanzahl und Montagezeiten verringert werden. Selbstverständlich können das Abtriebszahnrad und die Achse in dieser Ausführung einstückig hergestellt werden oder die Achse umspritzt werden. In einer wetterführenden Ausführung ist das Kopplungselement an der Ventilstange befestigt und weist eine Kulisse auf, in der eine Rolle oder ein Lager geführt ist, die oder das auf der Achse angeordnet ist. So wird die Drehbewegung des Zahnrades auf besonders einfache Weise in eine translatorische Bewegung der Ventilstange umgewandelt. Reibungskräfte werden minimiert, so dass lediglich geringe Stellkräfte erforderlich sind.
Bei einer derartigen Ausführung weist vorzugsweise die Abdeckung eine teilkreisbogenförmige Öffnung auf, durch welche die Achse hindurch ragt. Diese Öffnung bildet die einzige Verbindung zwischen Ventilstangenbewegungsraum und Getrieberaum und liegt nicht in unmittelbarer Nähe zu den drehbeweglich gelagerten Achsen, Bei relativ hoher Abschirmung durch die Abdeckung wird dennoch die Funktionsfähigkeit gewährleistet. Vorzugsweise ist die Abdeckung als Platte mit senkrecht zur Platte umgebogenen Außenkanten ausgeführt. Eine derartige Abdeckung kann ohne zusätzliche Befestigungsmittel im Gehäuse eingelegt werden. Das Befestigen erfolgt, in einem derartigen Fall durch Formschluss. In einer weiterführenden Ausführung liegen die Außenkanten zumindest teilweise gegen sich in gleicher Richtung erstreckende Anlageflächen des Gehäuses an. Hierdurch wird die Dichtstrecke am Außenumfang der Abdeckung erhöht, so dass ein zusätzlicher Strömungswiderstand geschaffen wird, der einem Eindringen von Gasen in den Getrieberaum entgegenwirkt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Gehäuse aus einem topfförmigen Motorgehäuseteil, einem Getriebegehäuseteil, in weichem der Getrieberaum ausgebildet ist und in dem die Drehachsen der Zahnräder befestigt sind und einem Ventilgehäuseteil, in dem der Einlass und der Auslass mit dem Ventilsitz ausgebildet sind. Dieser Aufbau ermöglicht eine hohe Dichtigkeit gegenüber der außenliegenden Atmosphäre bei einfacher Montage.
In einer weiterführenden Ausführung sind die Anlageflächen für die Außenkanten der Abdeckung am Getriebegehäuseteii ausgebildet, so dass keine Verschiebung der Anlageflächen im Gehäuse bezüglich der Außenkanten der Abdeckung entstehen kann.
Eine besonders vorteilhafte Getriebeform ergibt sich bei Verwendung eines Stirnradgetriebes, bei dem die Getriebeeinheit aus einem Antriebsritzei besteht, welches mit dem größeren Zahnrad eines Doppelzahnrades kämmt, dessen kleineres Zahnrad mit dem Abtriebszahnrad kämmt, weiches als Zahnradsegment ausgeführt ist. Ein derartiges Getriebe benötigt bei großer Übersetzung nur einen geringen Bauraum und ist einfach zu montieren.
Vorzugsweise ist im Getriebegehäuseteii eine zur Drehachse des Abtriebszahnrades konzentrische Ausnehmung ausgeformt, in der eine Schraubenfeder angeordnet ist, deren erster Schenke! am Getriebegehäuseteii anliegt und deren zweiter Schenkel am Abtriebszahnrad anliegt, so dass bei Drehung des Zahnrades aus der geschlossenen Stellung des Ventils in der Feder Energie zum Rückdrehen des Zahnrades in die Ausgangsposition gespeichert wird. Eine derartige Anordnung bewirkt die Möglichkeit zur Erweiterung des Exzenterdrehwinkels, Daraus resultiert ein günstiger Kraftverlauf über den Drehwinkel, so dass in den Extremlagen hohe Kräfte zum Losbrechen des Ventils oder zur Überwindung von Druckdifferenzen aufgebracht werden können. Auch ist es vorteilhaft, dass im Getriebegehäuseteii ein Stanzgitter eingespritzt ist, weiches Anschlusspins eines am Getriebegehäuseteii ausgebildeten Steckers, eines Sensors und der Antriebseinheit aufweist. So kann die elektrische Versorgung des Ventils sowie die Lagerückmeldung über die gesamte Lebensdauer sichergestellt werden, da ein Lösen von Kontakten aufgrund von Erschütterungen des Ventils ausgeschlossen ist.
Eine zusätzliche Dichtheit bereits im Übergang zwischen dem Abgas führenden Bereich und dem Ventiistangenbewegungsraum wird dadurch erreicht, dass die Ventilstange über ein Führungselement im Gehäuse translatorisch geführt ist und auf der Ventilstange zwischen dem Führungselement und dem Kopplungselement ein Dichtelement angeordnet ist.
Durch die Anordnung einer Kontur am Getriebegehäuseteii, welche als Führung des Kopplungselementes dient, wird ein Verdrehen des Kopplungselementes und damit der Ventilstange verhindert,
Es wird somit eine Ventilvorrichtung geschaffen, welche gegen Verschmutzung insbesondere durch Blow-by-Gase und thermische Belastung weitestgehend unempfindlich ist und gleichzeitig bei hoher SteÜgenauigkeit iediglieh einen geringen Bauraumbedarf aufweist und somit kostengünstig herstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in geschnittener Darsteilung.
Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung die Ventilbaugruppe. Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Getriebeeinheit und der Antriebseinheit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung aus Figur 1, wobei Teile der Getriebeeinheit als Explosionszeichnung dargestellt sind.
Die in Figur 1 dargestellte Ventilvorrichtung besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse 2, welches sich aus einem topfförmigen Motorgehäuseteil 4, einem Getriebegehäuseteil 6 und einem Ventilgehäuseteil 8 zusammensetzt.
Das Getriebegehäuseteil 6 weist an seiner ersten Seite einen ringförmigen Vorsprung 10 auf, an dessen Außenumfang unter Zwischeniage einer Dichtung 12 das Motorgehäuseteil 4 befestigt ist und dessen Innenumfang eine Aufnahme 14 bildet, in die ein als Antriebseinheit 16 dienender Elektromotor gesteckt ist. Der Elektromotor 16 ist an seinem zum Getriebegehäuseteil 6 weisenden Ende durch eine Motorkappe 18 weitestgehend verschlossen, so dass ein Motorraum 20 gegenüber dem Getriebegehäuseteil 6 abgetrennt wird. Lediglich eine Antriebswelle 22, auf der ein Antriebsritzel 24 einer Getriebeeinheit 26 drehfest angeordnet ist sowie zwei nicht dargestellte Motoranschlusskontakte ragen durch entsprechende Öffnungen der Motorkappe 18.
Im Getriebegehäuseteil 6 ist die Getriebeeinheit 26 in einem Getrieberaum 28 angeordnet und gelagert. Sie besteht aus dem Antriebsritzel 24, welches mit einem größeren Zahnrad 30 eines Doppeizahnrades 32 kämmt, dessen kleineres Zahnrad 34 mit einem Abtriebszahnrad 36 kämmt, welches als Zahnradsegment ausgeführt ist, was insbesondere in Figur 3 zu erkennen ist. Das Doppelzahnrad 32 ist ebenso wie das Abtriebszahnrad 36 jeweils auf einem als Drehachse 38, 40 dienenden Achsbolzen gelagert, der im Getriebegehäuseteil 6 befestigt ist.
Zusätzlich ist im Getrieberaum 28 eine zur Drehachse des Abtriebszahnrades 36 konzentrisch angeordnete ringförmige Ausnehmung 42 ausgebildet, in der eine in Verdrehrichtung vorgespannte Schraubenfeder 44 angeordnet ist, deren erster, in den Figuren nicht sichtbarer Schenkel gegen das Getriebegehäuseteil 6 anliegt und deren zweiter Schenke! 46 am Abtriebszahnrad 36 anliegt. Diese wird bei Drehung des Abtriebszahnrades 36 aus seiner Ausgangsposition weiter verdreht, so dass diese Feder 44 als Rücksteilfeder verwendet werden kann, welche die Getriebeeinheit 26 in bekannter Weise in ihre Ausgangsstellung zurückdreht, falls beispielsweise die Antriebseinheit 16 ausfallen sollte. Am Abtriebszahnrad 36 ist außerhalb der Drehachse 40 eine Achse 48 angeordnet, die sich parallel zur Drehachse 40 erstreckt und bei Drehung des Abtriebszahnrades 36 auf einem Kreisbogen um die Drehachse 40 bewegt wird. Diese Achse 48 kann sowohl bei der Herstellung des Abtriebszahnrades 36 umspritzt werden als auch einstückig mit diesem hergestellt oder anderweitig am Zahnrad 36 befestigt werden. Entsprechend wirkt das Abtriebszahnrad 36 gleichzeitig als Exzenter 37, so das auf ein zusätzliches Exzenterbauteil verzichtet werden kann.
Die Achse 48 erstreckt sich durch eine ebenfalls teilkreisbogenförmige Öffnung 50 einer Abdeckung 52, welche erfindungsgemäß den Getrieberaum 28 von einem Ventilstangenbewegungsraum 54 trennt, in den die Achse 48 ragt.
Die Abdeckung 52, deren Form in Figur 3 dargestellt ist, ist im Wesentlichen ais flache Platte 56 ausgebildet, von der aus sich in einem Winkel von 90° zur Platte Außenkanten 58 erstrecken. Diese Außenkanten 58 liegen gegen entsprechend ausgebildete Anlagefiächen 60 des Getriebegehäuseteils 6 an, wodurch eine formschlüssige Befestigung im Getriebegehäuseteil 6 entsteht, ohne zusätzliche Befestigungsmittel verwenden zu müssen. Des Weiteren wird durch diese verlängerte Anlagefläche die Dichtheit des Getrieberaums 28 erhöht, welcher zu seiner ersten Seite durch die Motorkappe 18 und zur entgegengesetzten Seite durch die Abdeckung 52 von seiner Umgebung abgetrennt ist. Eine Verbindung besteht lediglich durch die Öffnungen 50, durch welche die Wellen 22 beziehungsweise Achsen 48 zum Antrieb aus beziehungsweise in den Getrieberaum 28 ragen, Im Ventilstangenbewegungsraum 54 ist auf der Achse 48 eine Rolle 62 angeordnet, die in einer Kulisse 64 eines Kopplungselementes 66 geführt ist, welches wiederum fest mit einer Ventüstange 68 der Ventilvorrichtung verbunden ist. Die Kulisse 64, welche in Figur 2 ersichtlich ist, kann dabei eine gebogene Form aufweisen, um spezielle geforderte Kraft-Hub- Verläufe darzustellen.
Die Ventilstange 68 ragt durch eine entsprechende Öffnung des Ventiigehäuseteils 8, in weichem ein Führungselement 70 angeordnet ist, über welches die Ventüstange 68 so gelagert ist, dass lediglich eine reine Hubbewegung möglich ist. Zwischen diesem Führungselement 70 und dem Ventilstangenbewegungsraum ist ein Dichtelement 72 im Ventilgehäuseteil 8 angeordnet, weiches die Ventilstange 68 umgibt und einen entlang der Ventilstange 68 in den Ventilstangenbewegungsraum 54 eindringenden Biow-by Gasstrom deutlich reduziert. Am entgegengesetzten Ende des Führungselementes ist, wiederum die Ventüstange umgebend, ein Abschirmelement 74 angeordnet, welches Ablagerungen an der Ventüstange 68 löst und ebenfalls die Abdichtung an der Ventilstange 68 verbessert.
Auf dem Ende der Ventüstange 68 ist in bekannter Weise ein Ventüschließkörper 76 befestigt, der in der dargestellten Position einen Einlass 78 des Ventils von einem Auslass 80 trennt. Hierzu liegt der Ventüschließkörper auf einem Ventilsitz 82 auf.
Am entgegengesetzten axialen Ende der Ventüstange 68 ist jenseits des Kopplungseiementes 66 ein Trägerelement 84 am Kopplungselement 66 befestigt, weiches mit der Ventilstange 68 bewegt wird. Dieses Trägeretement 84 weist einen keramischen Isolationskörper 86 auf, der sich über den Querschnitt des Trägerelementes 84 erstreckt, so dass eine thermische Trennung zwischen der gegebenenfalls thermisch hochbelasteten Ventilstange und dem jenseits des Isolationskörpers 86 angeordneten Teil des Trägerelementes 84 entsteht. In diesem thermisch abgetrennten Bereich weist das Trägerelement 84 eine Öffnung auf, in der ein Permanentmagnet 88 befestigt ist. Dieser kommuniziert, mit einem berührungslosen Sensor 90, der umspritzt im Getriebegehäuseteil 6, paralle! zur Bewegungsrichtung des Trägerelementes 84 neben diesem angeordnet äst.
Der Sensor 90 ist über ein Stanzgitter 92 mit einem Stecker 94 verbunden, dessen Anschiusspins 96 durch die Enden des Stanzgitters 92 gebildet werden. Weitere Leitungen des Stanzgitters 92 bilden Motoranschlüsse, die mit den Motorkontakten zusammengesteckt werden, so dass sowohl die Ansteuerung der Antriebseinheit 16 als auch die Lagerückmeidung der Ventilvorrichtung über den Stecker 94 erfolgen kann. Das Stanzgitter 92 wird bei der Herstellung in die Spritzgussform des Getriebegehäuseteils 6 eingelegt und umspritzt, so dass ein Lösen der elektrischen Kontakte zuverlässig verhindert wird.
Soll nun die Verbindung vom Einlass 78 zum Auslass 80 zumindest teilweise geöffnet werden, wird eine Steuereinheit über die Anschlusspins 96 des Steckers 94 der Antriebseinheit 16 eine benötigte Spannung zur Verfügung stellen. Durch Drehen der Antriebseinheit 16 wird die Getriebeeinheit 26 in Drehung versetzt und damit das Abtriebszahnrad 36. Dadurch wird die Achse 48 auf einem Kreisbogen um die Drehachse 40 gedreht, so dass die Rolle 62 in der Kulisse 64 abläuft. Dies erzwingt eine translatorische Bewegung des Kopplungselementes 66 und damit der Ventilstange 68 und des Ventilschließkörpers 76, der vom Ventilsitz 82 abgehoben wird, so dass ein Gasstrom vom Einlass 78 zum Auslass 80 fließen kann. Bei dieser Bewegung wird ein Verdrehen der Ventilstange 68 durch eine Kontur 98 am Ventilgehäuseteil 8 verhindert, wie aus Figur 2 hervorgeht. Die Stellung des Ventilschließkörpers 76 wird dabei über das sich am Sensor 90 durch die Bewegung des Permanentmagneten 88 mit dem Trägereiement 84 ändernde magnetische Feld in bekannter Weise über den Stecker 94 zurückgemeldet, so dass bei Erreichen der geforderten Stellung die Antriebseinheit 16 abgestellt wird.
Im Bereich des Auslasses 80 sind Druckpulsationen vorhanden, die dazu führen, dass trotz des Dichtelementes 72 Blow-by Gase entlang der Ventilstange 68 in den Ventilstangenbewegungsraum 54 gelangen. Ein Eindringen dieser Gase in den Getrieberaum kann jedoch zu großen Teilen durch die zusätzliche Abdeckung 52 verhindert werden. Insbesondere befindet sich die Öffnung 50 der Abdeckung 52 nicht direkt gegenüber eines drehgelagerten Teils des Getriebes 26, so dass ein vorrangiges Eindringen des dennoch in den Getrieberaum 28 gelangenden Gases ebenfalls geringere Auswirkungen hat.
Bei hoher Schmutzunempfindlichkeit benötigt diese Ventilvorrichtung nur einen geringen Bauraum. Die Montage ist einfach, wobei die Bautei!eanzahl ebenfalls minimiert wurde, so dass deutliche Kostenvorteile bei verlängerter Lebensdauer erzielt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1. Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einem mehrteiligen Gehäuse,
einer Antriebseinheit, die ein Drehmoment erzeugt und in einem Motorraum angeordnet ist,
einer Getriebeeinheit, die in einem Getrieberaum angeordnet ist, einem Exzenter, der über die Getriebeeinheit antreibbar ist, einer transiatorisch bewegbaren Ventiistange, die in einen Ventilstangenbewegungsraum ragt,
einem Koppiungseiement, über welches die Bewegung des Exzenters in eine translatorische Bewegung der Ventiistange umwandelbar ist, einem Ventilsitz zwischen einem Einlass und einem Auslass und einem Ventilschiießkörper, der an der Ventilstange befestigt ist und auf den Ventilsitz absenkbar und vom Ventilsitz abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Abdeckung (52) zwischen dem Exzenter (37) und dem Kopplungselement (66) angeordnet ist, die den Getrieberaum (28) vom Ventilstangenbewegungsraum (54) trennt.
2. Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Aufnahme (14) des Gehäuses (2) eine Motorkappe (18) angeordnet ist, die den Getrieberaum (28) vom Motorraum (20) trennt.
3. Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse (48) am Exzenter (37) befestigt ist und auf einer Kreisbahn um die Drehachse (40) des Exzenters (37) bewegbar ist.
4. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Abtriebszahnrad (36) der Getriebeeinheit (26) als Exzenter (37) dient und die Achse (48) am Abtriebszahnrad (36) angeordnet ist.
5. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kopplungselement (66) an der Ventilstange (68) befestigt ist und eine Kulisse (64) aufweist, in der eine Rolle (62) oder ein Lager geführt ist, die oder das auf der Achse (48) angeordnet ist.
6. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (52) eine teiikreisbogenförmige Öffnung (50) aufweist, durch weiche die Achse (48) hindurch ragt.
7. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (52) ais Platte (56) mit senkrecht zur Platte (56) umgebogenen Außenkanten (58) ausgeführt ist.
8. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkanten (58) zumindest teilweise gegen sich in gleicher Richtung erstreckende Anlageflächen (60) des Gehäuses (2) anliegen.
9. Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) aus einem topfförmigen Motorgehäuseteil (4), einem Getriebegehäuseteil (6), in weichem der Getrieberaum (28) ausgebildet ist und in dem die Drehachsen (38, 40) der Zahnräder (32, 36) befestigt sind und einem Ventilgehäuseteil (8), in dem der Einlass (78) und der Auslass (80) mit dem Ventilsitz (82) ausgebildet sind, besteht.
10. Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aniageflächen (60) für die Außenkanten (58) der Abdeckung (52) am Getriebegehäuseteil (6) ausgebildet sind.
11. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Getriebeeinheit (26) aus einem Antriebsritzel (24) besteht, welches mit dem größeren Zahnrad (30) eines Doppelzahnrades (32) kämmt, dessen kleineres Zahnrad (34) mit dem Abtriebszahnrad (36) kämmt, welches als Zahnradsegment ausgeführt ist.
12. Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass im Getriebegehäuseteil (6) eine zur Drehachse (40) des Abtriebszahnrades (36) konzentrische Ausnehmung (42) ausgeformt ist, in der eine Schraubenfeder (44) angeordnet ist, deren erster Schenkel am Getriebegehäuseteil (6) anliegt und deren zweiter Schenkel (46) am Abtriebszahnrad (36) anliegt, so dass bei Drehung des Abtriebszahnrades (36) aus der geschlossenen Stellung der Ventiivorrichtung in der Schraubenfeder (44) Energie zum Rückdrehen des Abtriebszahnrades (36) in die Ausgangsposition gespeichert wird.
13. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Getriebegehäuseteil (6) ein Stanzgitter (92) eingespritzt ist, welches Anschlusspins (96) eines am Getriebegehäuseteil (6) ausgebildeten Steckers (94), eines Sensors (90) und der Antriebseinheit (16) aufweist.
14. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilstange (68) über ein Führungselement (70) im Gehäuse (2) translatorisch geführt ist und auf der Ventilstange (68) zwischen dem Führungselement (70) und dem Kopplungselement (66) ein Dichtelement (72) angeordnet ist.
15. Ventiivorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Getriebegehäuseteil (6) eine Kontur (96) ausgebildet ist, welche als Führung des Kopplungselementes (66) dient.
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