EP2653709A1 - Mischventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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EP2653709A1
EP2653709A1 EP12464005.3A EP12464005A EP2653709A1 EP 2653709 A1 EP2653709 A1 EP 2653709A1 EP 12464005 A EP12464005 A EP 12464005A EP 2653709 A1 EP2653709 A1 EP 2653709A1
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Daniel Losif Maxim
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Continental Automotive GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a mixing valve of an internal combustion engine of a motor vehicle having a flap arranged in an intake passage and a valve disposed in an exhaust passage flap, with rotatable, the valves holding waves, the intake passage and the exhaust passage into a common collection channel, and with a drive means for driving the flaps.
  • Such mixing valves are often used in exhaust gas recirculation systems of internal combustion engines of modern motor vehicles and are known from practice.
  • the movements of the flap of the intake passage and the flap of the exhaust passage are controlled such that the flap of the exhaust passage opens from the first position linearly with a drive signal of the drive means.
  • the flap of the intake passage initially remains in the first position and is closed only above a designated drive signal.
  • the flap of the exhaust passage remains in the open position.
  • the invention is based on the problem to design a mixing valve of the type mentioned so that it has a very small space.
  • the flaps can be particularly close to each other order.
  • the position of the driver is determined how the flaps are controlled in response to the movement of the drive pinion. Since the drivers of the control discs and the drive pinion can be freely positioned, almost any movement can be generated with a single drive. As a result, the space of the mixing valve according to the invention is kept particularly low.
  • the control discs and the drive pinions are sandwiched over one another, which contributes to the compact construction of the mixing valve.
  • the pivotal movement of the flaps can be easily limited according to another advantageous embodiment of the invention, when a shaft bearing housing has stops for supporting the arranged on the control discs driver.
  • a movement of the flaps in both directions can be according to another advantageous embodiment of the invention easily avoided if at least one of the control discs is biased by a spring element in the basic position. In conjunction with the coupling of the drive pinion via the intermediate gear, it is sufficient if only one of the control discs is biased in the normal position.
  • the drive pinions are formed as part gears with a exclusively over 180 ° extending sprocket.
  • FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 with an intake passage 2 and with an exhaust pipe 3.
  • the intake passage 2 has an intake passage 4, is sucked through the air from the environment.
  • an exhaust passage 5 via a mixing valve 6 into the intake passage 2.
  • the mixing valve 6 performs the intake passage 4 and the exhaust passage 5 to a collecting channel 7 together.
  • the collecting channel 7 leads directly to the internal combustion engine 1.
  • a drive device 8 with an electric servomotor 9 allows an adjustment of the mixing valve. 6
  • FIG. 2 shows a sectional view of the mixing valve 6 FIG. 1 ,
  • the intake passage 4 and in the exhaust passage 5 are each a flap 10, 11 mounted on pivotal shafts 12, 13.
  • the exhaust passage 5 is arranged at right angles to the intake passage 4.
  • the servomotor 9 of the drive device 8 is arranged in the corner region between the intake duct 4 and the exhaust duct 5.
  • the shafts 12, 13 and thus also the flaps 10, 11 are driven.
  • the Figure 3a and 3b show from two perspectives the mixing valve 6 in a plan view of the drive means 8.
  • the mixing valve 6 has an open housing 14 shown with a plane open towards the recess 15 for receiving the servomotor 9.
  • On the shafts 12, 13 are respectively control discs 16, 17th arranged rotationally fixed and drive pinion 18, 19 rotatably mounted.
  • the drive pinions 18, 19 are connected to a common pinion 21 in engagement.
  • the servomotor 9 drives an intermediate gear 20 connected to the pinion 21.
  • the drive pinions 18, 19 have on their the control discs 16, 17 facing sides in each case a driver 22, 23, with which they protrude into a range of movement of a arranged on the control discs 16, 17 driver 24, 25.
  • Spring elements 30, 31 bias the control discs 16, 17 in a basic position in which the intake passage 4 is opened and the exhaust passage 5 is closed.
  • FIG. 4 shows for clarity the individual components of the drive device in an exploded view.
  • the flaps 10, 11 are fastened to the shafts 12, 13 by means of screws 33, 33 '.
  • the shafts 12, 13 have bushings 34, 34 'for mounting in the housing 14.
  • a cover 37 closes in the mounted state, the housing 14.
  • the arranged on the shaft 12 of the flap 10 of the output channel 4 driver 24 is connected via a further spring element 36 with the drive pinion 18 is connected.
  • a second, mounted on this shaft 12 driver 38 acts with in FIG. 5 shown stops 26, 27 of the housing together.
  • a structural unit of intermediate gear 20 and pinion 21 is rotatably mounted on a bearing shaft 39 fixed in the housing 14.
  • FIG. 5 shows a plan view of the housing 14. It can be seen that the housing 14 stops 26-29 for support of the drivers 24, 25 of the control discs 16, 17 has.
  • the housing 14 has, in addition to the stops 28, 29 for supporting the driver 25 of the control disk 17 of the flap 11 of the exhaust passage 5, a recess 32 for supporting the spring element 31st

Abstract

Ein Mischventil (6) einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeuges hat eine Antriebseinrichtung (8) mit jeweils einem Antriebsritzel (18, 19) und einer Steuerscheibe (16, 17) zum Antrieb zweier Klappen (10, 11). Ein einziger Stellmotor (9) zum Antrieb der Antriebsritzel (18, 19) ist in einem Eckbereich eines Abgaskanals (5) und eines Ansaugkanals (4) angeordnet. Das Mischventil (6) gestaltet sich besonders kompakt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mischventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer in einem Ansaugkanal angeordneten Klappe und einer in einem Abgaskanal angeordneten Klappe, mit drehbaren, die Klappen haltenden Wellen, wobei der Ansaugkanal und der Abgaskanal in einen gemeinsamen Sammelkanal münden, und mit einer Antriebseinrichtung zum Antrieb der Klappen.
  • Solche Mischventile werden bei Abgasrückführungssystemen von Brennkraftmaschinen heutiger Kraftfahrzeuge häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die Bewegungen der Klappe des Ansaugkanals und der Klappe des Abgaskanals sind derart gesteuert, dass die Klappe des Abgaskanals ausgehend von der ersten Stellung linear mit einem Ansteuersignal der Antriebseinrichtung öffnet. Die Klappe des Ansaugkanals verharrt jedoch zunächst in der ersten Stellung und wird erst oberhalb eines vorgesehenen Ansteuersignals geschlossen. Während der Schließbewegung der Klappe des Ansaugkanals verbleibt die Klappe des Abgaskanals in der geöffneten Stellung.
  • Bei heutigen Kraftfahrzeugen besteht jedoch das Bedürfnis, dass das Mischventil besonders wenig Bauraum beansprucht.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Mischventil der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass es einen besonders kleinen Bauraum aufweist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebseinrichtung auf den Wellen der Klappen drehfest angeordnete Steuerscheiben und auf den Wellen der Klappen drehbar gelagerte und angetriebene Antriebsritzel aufweist, und dass die Steuerscheiben und die Antriebsritzel miteinander korrespondierende Mitnehmer aufweisen.
  • Durch diese Gestaltung lassen sich die Klappen besonders eng nahe beieinander anordnen. Durch die Position der Mitnehmer wird festgelegt, wie die Klappen in Abhängigkeit von der Bewegung der Antriebsritzel angesteuert werden. Da sich die Mitnehmer der Steuerscheiben und der Antriebsritzel frei positionieren lassen, können mit einem einzigen Antrieb nahezu beliebige Bewegungsabläufe erzeugt werden. Hierdurch wird der Bauraum des erfindungsgemäßen Mischventils besonders gering gehalten. Vorzugsweise sind die Steuerscheiben und die Antriebsritzel sandwichartig übereinander angeordnet, was zu dem kompakten Aufbau des Mischventils beiträgt.
  • Die Schwenkbewegung der Klappen lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach begrenzen, wenn ein die Wellen lagerndes Gehäuse Anschläge zur Abstützung der auf den Steuerscheiben angeordneten Mitnehmer hat.
  • Der bauliche Aufwand zum Antrieb der Antriebsritzel lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn die beiden Antriebsritzel mit einem gemeinsamen Zwischenzahnrad in Eingriff stehen. Durch diese Gestaltung sind die beiden Antriebsritzel miteinander gekoppelt. Daher genügt zum Antrieb der Klappen des erfindungsgemäßen Mischventils ein einziger Stellmotor.
  • Eine Bewegung der Klappen in beide Richtungen lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn zumindest eine der Steuerscheiben von einem Federelement in die Grundstellung vorgespannt ist. In Verbindung mit der Koppelung der Antriebsritzel über das Zwischenzahnrad reicht es, wenn nur eine einzige der Steuerscheiben in die Grundstellung vorgespannt ist.
  • Zur weiteren Verringerung des baulichen Aufwandes des Mischventils trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Federelement als Schenkelfeder ausgebildet ist und in einer neben den Anschlägen angeordneten Ausnehmung des Gehäuses abgestützt ist.
  • Die Antriebseinrichtung gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn der Abgaskanal und der Ansaugkanal rechtwinklig zueinander angeordnet sind und wenn ein einziger Stellmotor der Antriebseinrichtung im Eckbereich des Abgaskanals und des Ansaugkanals angeordnet ist.
  • Die Montage des Stellmotors gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn das Gehäuse eine von der Seite der Anschläge her zugängliche Ausnehmung für den Stellmotor hat. Durch diese Gestaltung sind die Steuerscheiben, das Federelement und die Antriebsritzel zusammen mit dem einzigen Stellmotor von einer Seite her zugänglich. Daher lässt sich das erfindungsgemäße Mischventil besonders kostengünstig in einer Großserie fertigen.
  • Zur weiteren Verringerung der Abmessungen des Mischventils trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Antriebsritzel als Teilzahnräder mit einem sich ausschließlich über 180° erstreckenden Zahnkranz ausgebildet sind.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in:
    • Fig. 1
    schematisch eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Mischventil,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch das Mischventil aus Figur 1,
    Fig. 3a/3b
    das Mischventil in zwei perspektivischen Ansichten auf eine Antriebseinrichtung,
    Fig. 4
    die einzelnen Bauteile des Mischventils in einer Explosionsdarstellung,
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf ein Gehäuse des Mischventils.
  • Figur 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Ansaugleitung 2 und mit einer Abgasleitung 3. Die Ansaugleitung 2 hat einen Ansaugkanal 4, über den Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Von der Abgasleitung 3 führt ein Abgaskanal 5 über ein Mischventil 6 in die Ansaugleitung 2. Das Mischventil 6 führt den Ansaugkanal 4 und den Abgaskanal 5 zu einem Sammelkanal 7 zusammen. Der Sammelkanal 7 führt unmittelbar zu der Brennkraftmaschine 1. Eine Antriebseinrichtung 8 mit einem elektrischen Stellmotor 9 ermöglicht eine Verstellung des Mischventils 6.
  • Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Mischventils 6 aus Figur 1. In dem Ansaugkanal 4 und in dem Abgaskanal 5 ist jeweils eine Klappe 10, 11 auf schwenkbaren Wellen 12, 13 befestigt. Der Abgaskanal 5 ist rechtwinklig zu dem Ansaugkanal 4 angeordnet. Im Eckbereich zwischen Ansaugkanal 4 und Abgaskanal 5 ist der Stellmotor 9 der Antriebseinrichtung 8 angeordnet. Über den Stellmotor 9 werden die Wellen 12, 13 und damit auch die Klappen 10, 11 angetrieben.
  • Die Figur 3a und 3b zeigen aus zwei Perspektiven das Mischventil 6 in einer Draufsicht auf die Antriebseinrichtung 8. Das Mischventil 6 hat ein geöffnet dargestelltes Gehäuse 14 mit einer zur Zeichenebene hin offenen Ausnehmung 15 zur Aufnahme des Stellmotors 9. Auf den Wellen 12, 13 sind jeweils Steuerscheiben 16, 17 drehfest angeordnet und Antriebsritzel 18, 19 drehbar gelagert. Die Antriebsritzel 18, 19 stehen mit einem gemeinsamen Ritzel 21 im Eingriff. Der Stellmotor 9 treibt ein mit dem Ritzel 21verbundenes Zwischenzahnrad 20 an. Die Antriebsritzel 18, 19 weisen auf ihrer den Steuerscheiben 16, 17 zugewandten Seiten jeweils einen Mitnehmer 22, 23 auf, mit dem sie in einen Bewegungsbereich eines auf den Steuerscheiben 16, 17 angeordneten Mitnehmers 24, 25 hineinragen. Federelemente 30, 31 spannen die Steuerscheiben 16, 17 in eine Grundstellung vor, in der der Ansaugkanal 4 geöffnet und der Abgaskanal 5 geschlossen ist.
  • Figur 4 zeigt zur Verdeutlichung die einzelnen Bauteile der Antriebseinrichtung in einer Explosionsdarstellung. Die Klappen 10, 11 sind mittels Schrauben 33, 33' an den Wellen 12, 13 befestigt. Die Wellen 12, 13 haben Lagerbuchsen 34, 34' zur Lagerung in dem Gehäuse 14. Ein Deckel 37 verschließt im montierten Zustand das Gehäuse 14. Der auf der Welle 12 der Klappe 10 des Ausgangskanals 4 angeordnete Mitnehmer 24 ist über ein weiteres Federelement 36 mit dem Antriebsritzel 18 verbunden. Ein zweiter, auf dieser Welle 12 befestigter Mitnehmer 38 wirkt mit in Figur 5 dargestellten Anschlägen 26, 27 des Gehäuses zusammen. Eine bauliche Einheit aus Zwischenzahnrad 20 und Ritzel 21 ist drehbar auf einer im Gehäuse 14 befestigten Lagerachse 39 angeordnet.
  • Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse 14. Hierbei ist zu erkennen, dass das Gehäuse 14 Anschläge 26 - 29 zur Abstützung von den Mitnehmern 24, 25 der Steuerscheiben 16, 17 hat. Das Gehäuse 14 hat neben den Anschlägen 28, 29 zur Abstützung des Mitnehmers 25 der Steuerscheibe 17 der Klappe 11 des Abgaskanals 5 eine Ausnehmung 32 zur Abstützung vom Federelement 31.
  • Durch Antrieb der Antriebseinrichtung 8 mittels des Stellmotors 9 werden die beiden Antriebsritzel 18, 19 angetrieben. Dabei nimmt zuerst das Antriebsritzel 19 die auf der Klappe 11 des Abgaskanals 5 befestigte Steuerscheibe 17 mit, bis die Klappe 11 des Abgaskanals 5 in die vollständig geöffnete Stellung bewegt ist. Dabei gelangt der Mitnehmer 22 des anderen Antriebsritzels 18 gegen den Mitnehmer 24 der Steuerscheibe 16 der in dem Ansaugkanal 4 angeordneten Klappe 10. Bei einem weiteren Antrieb der Antriebseinrichtung 8 wird die Klappe 10 im Ansaugkanal 4 geschlossen.

Claims (8)

  1. Mischventil (6) einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeuges mit einer in einem Ansaugkanal (4) angeordneten Klappe (10) und einer in einem Abgaskanal (5) angeordneten Klappe (11), mit drehbaren, die Klappen (10, 11) haltenden Wellen (12, 13), wobei der Ansaugkanal (4) und der Abgaskanal (5) in einen gemeinsamen Sammelkanal (7) münden, und mit einer Antriebseinrichtung (8) zum Antrieb der Klappen (10, 11), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (8) auf den Wellen (12, 13) der Klappen (10, 11) drehfest angeordnete Steuerscheiben (16, 17) und auf den Wellen (12, 13) der Klappen (10, 11) drehbar gelagerte und angetriebene Antriebsritzel (18, 19) aufweist, und dass die Steuerscheiben (16, 17) und die Antriebsritzel (18, 19) miteinander korrespondierende Mitnehmer (22 - 25) aufweisen.
  2. Mischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Wellen (12, 13) lagerndes Gehäuse (14) Anschläge (26 - 29) zur Abstützung der auf den Steuerscheiben (16, 17) angeordneten Mitnehmer (24, 25) hat.
  3. Mischventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsritzel (18, 19) mit einem gemeinsamen Ritzel (21) in Eingriff stehen.
  4. Mischventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass zumindest eine der Steuerscheiben (16, 17) von einem Federelement (30, 31) in die Grundstellung vorgespannt ist.
  5. Mischventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (31) in einer neben den Anschlägen (28, 29) angeordneten Ausnehmung (32) des Gehäuses (14) abgestützt ist.
  6. Mischventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (5) und der Ansaugkanal (4) rechtwinklig zueinander angeordnet sind und dass ein einziger Stellmotor (9) der Antriebseinrichtung (8) im Eckbereich des Abgaskanals (5) und des Ansaugkanals (4) angeordnet ist.
  7. Mischventil nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) eine von der Seite der Anschläge (26 - 29) her zugängliche Ausnehmung (15) für den Stellmotor (9) hat.
  8. Mischventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsritzel (18, 19) als Teilzahnräder mit einem sich ausschließlich über 180° erstreckenden Zahnkranz ausgebildet sind.
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