WO2020015812A1 - Ventilanordnung für einen einsatz im kraftfahrzeugbereich und abgasrückführventil - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement for use in the motor vehicle sector with a housing arrangement in which a drive device, a transmission arrangement with at least two gear stages and a clutch arrangement is arranged, the transmission arrangement interacting with an actuator via the clutch arrangement, the housing arrangement comprising a receiving housing part with a Has receiving space and a cover part closing the receiving housing part, wherein the drive device and at least parts of the gear arrangement are provided in the receiving space.
  • the invention also relates to an exhaust gas recirculation valve which consists of such a valve arrangement.
  • Such drive arrangements are used to drive different units in internal combustion engines.
  • units that are operated continuously or at least over a longer period of time such as pumps for conveying air, exhaust gas, coolant or other hydraulic fluids and units whose drives only operate over a defined setting range, such as valves and flaps , in particular exhaust gas recirculation valves, exhaust flaps or throttle valves.
  • the object of the invention is therefore to provide a valve arrangement which avoids the disadvantages mentioned above in a simple and inexpensive manner.
  • the cover part has a cover space, at least the first gear stage being arranged spatially in the cover space of the cover part, in such a way that, seen in the longitudinal direction of the drive device, the first gear stage is provided on a side of the clutch arrangement facing away from the drive device.
  • the receiving housing part is made from a metallic material, such as aluminum. This will result in higher strength or rigidity achieved in the storage of the drive device.
  • the receptacle housing part is produced in the die casting or sand casting process. Alternatively, a mold casting process or an additive process is of course also possible.
  • a particularly simple to manufacture valve arrangement is provided in that the transmission arrangement has two transmission stages, the first transmission stage consisting of a drive pinion non-rotatably connected to the drive device and a first gear member of a double gear, and the second gear stage consisting of a second gear member of the dual gear and an output gear member , wherein the output gear member cooperates with the clutch assembly.
  • the actuating part is designed as a valve rod with a valve closure element which is arranged at the end of the valve rod and which is mounted in the receiving housing part. It can be particularly advantageous here if at least one cooling duct is provided in the region of the valve rod.
  • the gear arrangement is particularly robust in terms of its ability to vibrate.
  • the drive device is screwed into the receiving housing part, as a result of which the strength and, in particular, robustness with respect to vibrations of the valve arrangement is increased once again.
  • alternative fastening measures such as clips, are also conceivable.
  • the object is also achieved by an exhaust gas recirculation valve which consists of such a valve arrangement.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a valve arrangement 2 according to the invention, which in the present exemplary embodiment is designed as an exhaust gas recirculation valve.
  • the exhaust gas recirculation valve 2 here has a two-part housing arrangement 4, which consists of a receiving housing part 6 and a cover part 8.
  • the cover part 8 is fastened here via fastening screws 10 to the receiving housing part 6. It should be clear that other fasteners or forms of closure can also be used.
  • the receiving housing part 6 of the exhaust gas recirculation valve 2 is made of aluminum and in the die casting process. Because of this, the receiving housing part 6 has a very high rigidity.
  • the cover part 8 is made of plastic.
  • a plug part 12 which serves for the voltage supply and the control of the exhaust gas recirculation valve 2 and, as can be seen from FIG. 4, is inserted into a plug receptacle 14 of the cover part 8.
  • part of an actuating part 16 is shown in FIG. 1, which in the present exemplary embodiment consists of a valve rod 18 and a valve closure member 19, the valve closure member 19 closing or opening an exhaust gas flow in a known manner in connection with a valve seat (not shown).
  • the receiving housing part 6 defines a receiving space 20, in which a drive device 22 and a second gear stage 24 of a gear arrangement 26 are essentially provided.
  • the lid part 8 defines a lid space 28 in which essentially a first gear stage 30 of the gear arrangement 26 is spatially provided.
  • first gear stage and “second gear stage” refer to the flow of force from the drive device 22 to the actuating part 16.
  • FIG. 2 now shows a front view of the opened receiving housing part 6.
  • the first gear stage 26, which is driven by a drive pinion 32 of FIG. 2 is driven by a drive pinion 32 of FIG. 2
  • a second gear member 38 which is covered by the first gear member 34 in FIG. 2, meshes with an output gear member 40, which in the present exemplary embodiment is designed as a gear segment and, together with the second gear member 38, forms the second gear stage 24.
  • the output gear member 40 cooperates with a clutch assembly 42 to move the valve rod 18 in the longitudinal direction.
  • the coupling arrangement 42 in this case consists in the exemplary embodiment of a roller bearing 44 connected to the driven gear member 40, which is movably mounted in a closed setting 46 in a known manner.
  • FIG. 3 now shows a sectional view along the section III-III in FIG. 2.
  • this sectional view very clearly shows the receiving space 20 with the drive device 22 arranged therein and the second gear stage 24, which acts on the clutch arrangement 42.
  • the first gear stage 30 is spatially arranged in the cover space 28 of the cover part 8.
  • the double wheel 36 is supported by a pin 48 both in the receiving housing part 6 and in the cover part 8.
  • FIG. 4 now shows a sectional view along the section IV-IV in FIG. 2. It can be clearly seen here that the valve rod 18 is mounted in the metallic receiving housing part 6 by means of bearing means 50, 52. The valve rod 18 is held under tension by a spring 54.
  • the reference numeral 56 shows a cooling channel which cools the actuating part 16. Because the receiving housing part 6 is made of aluminum, cooling of the drive device 22 can also be ensured by such a cooling duct 56.

Abstract

Ventilanordnung für einen Einsatz im Kraftfahrzeugbereich miteiner Gehäuseanordnung (4), in der eine ein Antriebseinrichtung (22), eine Getriebeanordnung (26) mit mindestens zwei Getriebestufen (24, 30) und einer Kupplungsanordnung (42) angeordnet, wobei die Getriebeanordnung (26) über die Kupplungsanordnung (42) antriebstechnisch mit einem Stellteil (16) zusammenwirkt, wobei die Gehäuseanordnung (4) ein Aufnahmegehäuseteil(6)mit einem Aufnahmeraum (20) und ein das Aufnahmegehäuseteil verschließendes Deckelteil (8) aufweist, wobei in dem Aufnahmeraum (20) die Antriebseinrichtung (22) und zumindest Teile der Getriebeanordnung (26)vorgesehen sind,wobei das Deckelteil (8) einen Deckelraum (28) aufweist, wobei zumindest die erste Getriebestufe (30) räumlich im Deckelraum (28) des Deckelteils (8) angeordnet ist, derart dass in Längsrichtung der Antriebseinrichtung (22) gesehen, die erste Getriebestufe (30) auf einer von der Antriebseinrichtung (22) abgewandten Seite der Kupplungsanordnung (42) vorgesehen ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Ventilanordnung für einen Einsatz im Kraftfahrzeugbereich und Abgasrückführventil
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Einsatz im Kraftfahrzeugbereich mit einer Gehäuseanordnung, in der eine Antriebseinrichtung, eine Getriebeanordnung mit mindestens zwei Getriebestufen und einer Kupplungsanordnung angeordnet ist, wobei die Getriebeanordnung über die Kupplungsanordnung antriebstechnisch mit einem Stellteil zusammenwirkt, wobei die Gehäuseanordnung ein Aufnahmegehäuseteil mit einem Aufnahmeraum und ein das Aufnahmegehäuseteil verschließendes Deckelteil aufweist, wobei in dem Aufnahmeraum die Antriebseinrichtung und zumindest Teile der Getriebeanordnung, vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Abgasrückführventil, das aus einer derartigen Ventilanordnung besteht.
Derartige Antriebsanordnungen dienen zum Antrieb unterschiedlicher Aggregate in Verbrennungsmotoren. Hier ist zwischen Aggregaten zu unterscheiden, die kontinuierlich oder zumindest über einen längeren Zeitraum betrieben werden, wie beispielsweise Pumpen zur Förderung von Luft, Abgas, Kühlmittel oder anderen hydraulischen Fluiden und Aggregaten, deren Antrieb nur über einen definierten Stellbereich wirkt, wie beispielsweise Ventilen und Klappen, insbesondere Abgasrückführventilen, Abgasklappen oder Drosselklappen.
All diese Antriebe sind im Verbrennungsmotor großen Schwing- und Stoßbelastungen ausgesetzt. Um Beschädigungen an der Antriebseinrichtung zu vermeiden, ist es bekannt die Ventilanordnung zu dämpfen. Darüber hinaus wird der zur Verfügung stehende Bauraum, insbesondere im Motorraum, immer geringer, so dass die notwendige Kompaktheit ein großes konstruktionstechnisches Problem bei der Entwicklung derartiger Ventilanordnungen darstellt.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 2 851 549 A2 ist eine grundsätzlich universell einsetzbare Ventilanordnung mit einem zweiteiligen Gehäuse bekannt. Obwohl diese Ventilanordnung kompakt ausgeführt ist, benötigt diese in Längsrichtung der Antriebseinrichtung vergleichsweise viel Bauraum. Auch das Schwingungsverhalten einer derartigen Ventilanordnung ist nicht optimal.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Ventilanordnung, die die oben genannten Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Deckelteil einen Deckelraum aufweist, wobei zumindest die erste Getriebestufe räumlich im Deckelraum des Deckelteils angeordnet ist, derart, dass in Längsrichtung der Antriebseinrichtung gesehen, die erste Getriebestufe auf einer von der Antriebseinrichtung abgewandten Seite der Kupplungsanordnung vorgesehen ist. Durch eine derartige Anordnung wird einerseits eine sehr kompakte Ausführung ermöglicht, andererseits wird aufgrund der Verschiebung der Antriebseinrichtung in Richtung des Deckelraumes der Abstand zwischen dem Massenschwerpunkt der Antriebseinrichtung und dem Massenschwerpunktes des Ventilstellteils verringert, was zu einer erhöhten Schwingfestigkeit führt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Aufnahmegehäuseteil aus einem metallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt. Hierdurch wird eine höhere Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit bei der Lagerung der Antriebseinrichtung erreicht. In besonders vorteilhafter Weise ist hierbei das Aufnahmegehäuseteil im Druckguss- oder Sandgussverfahren hergestellt. Alternativ ist natürlich auch ein Kokillengussverfahren oder ein additives verfahren möglich.
Eine besonders einfach herzustellende Ventilanordnung wird dadurch bereitgestellt, dass die Getriebeanordnung zwei Getriebestufen aufweist, wobei die erste Getriebestufe aus einem drehfest mit der Antriebseinrichtung verbundenen Antriebsritzel und aus einem ersten Zahnradorgan eines Doppelrades besteht und die zweite Getriebestufe aus einem zweiten Zahnradorgan des Doppelrades und einem Abtriebszahnradorgan besteht, wobei das Abtriebszahnradorgan mit der Kupplungsanordnung zusammenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellteil als Ventilstange mit einem am Ende der Ventilstange angeordneten Ventilverschlussglied ausgeführt, die im Aufnahmegehäuseteil gelagert ist. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn im Bereich der Ventilstange mindestens ein Kühlkanal vorgesehen ist.
Dadurch, dass das Doppelrad sowohl im Aufnahmegehäuseteil als auch im Deckelteil gelagert ist, ist die Getriebeanordnung besonders robust hinsichtlich der Schwingfähigkeit ausgeführt.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Antriebseinrichtung im Aufnahmegehäuseteil verschraubt, wodurch die Festigkeit und insbesondere Robustheit gegenüber Schwingungen der Ventilanordnung noch einmal erhöht wird. Es sind natürlich auch alternative Befestigungsmaßnahmen, wie zum Beispiel Klipsen, denkbar. Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Abgasrückführventil, das aus einer derartigen Ventilanordnung besteht, gelöst.
Weitere Vorteile und Merkmale werden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen aufgezeigt.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 2, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Abgasrückführventil ausgebildet ist. Das Abgasrückführventil 2 weist hierbei eine zweiteilige Gehäuseanordnung 4 auf, die aus einem Aufnahmegehäuseteil 6 und einem Deckelteil 8 besteht. Das Deckelteil 8 ist hier über Befestigungsschrauben 10 am Aufnahmegehäuseteil 6 befestigt. Es sollte deutlich sein, dass auch andere Befestigungsmittel oder Verschlussformen eingesetzt werden können. Das Aufnahmegehäuseteil 6 des Abgasrückführventils 2 ist aus Aluminium und im Druckgussverfahren hergestellt. Flierdurch besitzt das Aufnahmegehäuseteil 6 eine sehr hohe Steifigkeit. Das Deckelteil 8 ist aus Kunststoff hergestellt. Des Weiteren ist ein Steckerteil 12 dargestellt, das der Spannungsversorgung und der Steuerung des Abgasrückführventils 2 dient und, wie aus Figur 4 hervorgeht, in eine Steckeraufnahme 14 des Deckelteils 8 eingefügt ist. Des Weiteren ist in Figur 1 ein Teil eines Stellteiles 16 dargestellt, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Ventilstange 18 und einem Ventilverschlussglied 19 besteht, wobei das Ventilverschlussglied 19 in Zusammenhang mit einem nicht weiter dargestellten Ventilsitz auf bekannte Weise einen Abgasdurchfluss verschließt oder öffnet. Das Aufnahmegehäuseteil 6 definiert, wie in Figur 3 dargestellt, einen Aufnahmeraum 20, in dem im Wesentlichen eine Antriebseinrichtung 22 und eine zweite Getriebestufe 24 einer Getriebeanordnung 26 vorgesehen ist. Das Deckelteil 8 definiert einen Deckelraum 28, in dem im Wesentlichen eine erste Getriebestufe 30 der Getriebeanordnung 26 räumlich vorgesehen ist. Die Begriffe„erste Getriebestufe" und„zweite Getriebestufe" beziehen sich auf den Kraftfluss von der Antriebseinrichtung 22 hin zum Stellteil 16.
Figur 2 zeigt nun eine Vorderansicht auf das geöffnete Aufnahmegehäuseteil 6. Deutlich zu erkennen ist hier die erste Getriebestufe 26, die durch einen Antriebsritzel 32 der
Antriebseinrichtung 22 und aus einem ersten Zahnradorgan 34, das Teil eines Doppelrades 36 ist (siehe hierzu Figur 3). Ein zweites Zahnradorgan 38, das in der Figur 2 durch das erste Zahnradorgan 34 verdeckt ist, kämmt mit einem Abtriebszahnradorgan 40, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnradsegment ausgebildet ist und zusammen mit dem zweiten Zahnradorgan 38 die zweite Getriebestufe 24 ausbildet. Das Abtriebszahnradorgan 40 wirkt mit einer Kupplungsanordnung 42 zusammen, um die Ventilstange 18 in Längsrichtung zu bewegen. Die Kupplungsanordnung 42 besteht hierbei im Ausführungsbeispiel aus einem mit dem Abtriebszahnradorgan 40 verbundenen Wälzlager 44, das auf bekannte Weise in einer geschlossenen Kulisse 46 beweglich gelagert ist. Durch die vorliegende Getriebeanordnung 26 und die Kupplungsanordnung 42 können mit einem klein ausgelegten Elektromotor als Antriebseinrichtung 22 hohe Kräfte auf die Ventilstange 18 und damit auf das Ventilverschlussglied 19 übertragen werden.
Figur 3 zeigt nun eine Schnittansicht entlang dem Schnitt III-III in Figur 2. Neben den bereits genannten Bauteilen zeigt diese Schnittansicht sehr deutlich den Aufnahmeraum 20 mit der darin angeordneten Antriebseinrichtung 22 und der zweiten Getriebestufe 24, die auf die Kupplungsanordnung 42 einwirkt. Im Deckelraum 28 des Deckelteils 8 ist dahingegen die erste Getriebestufe 30 räumlich angeordnet. Hierdurch wird der Abstand zwischen dem Masseschwerpunkt der Antriebseinrichtung 22 und dem Masseschwerpunkt des Ventilstellteils 16 wesentlich verringert, wodurch die Schwingfestigkeit der Ventilanordnung 2 wesentlich erhöht wird. Das Doppelrad 36 ist hierbei über einen Stift 48 sowohl im Aufnahmegehäuseteil 6 als auch im Deckelteil 8 gelagert.
Figur 4 zeigt nun eine Schnittansicht entlang dem Schnitt IV-IV in Figur 2. Deutlich zu erkennen ist hier, dass die Ventilstange 18 mittels Lagermitteln 50, 52 im metallischen Aufnahmegehäuseteil 6 gelagert ist. Über eine Feder 54 wird die Ventilstange 18 unter Vorspannung gehalten. Mit dem Bezugszeichen 56 ist ein Kühlkanal dargestellt, der das Stellteil 16 kühlt. Dadurch, dass das Aufnahmegehäuseteil 6 aus Aluminium hergestellt ist, kann durch einen derartigen Kühlkanal 56 zudem eine Kühlung der Antriebseinrichtung 22 gewährleistet werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Ventilanordnung für einen Einsatz im Kraftfahrzeugbereich mit einer Gehäuseanordnung (4), in der eine ein Antriebseinrichtung (22), eine Getriebeanordnung (26) mit mindestens zwei Getriebestufen (24, 30) und einer Kupplungsanordnung (42) angeordnet, wobei die Getriebeanordnung (26) über die Kupplungsanordnung (42) antriebstechnisch mit einem Stellteil (16) zusammenwirkt, wobei die Gehäuseanordnung (4) ein Aufnahmegehäuseteil (6) mit einem Aufnahmeraum (20) und ein das Aufnahmegehäuseteil verschließendes Deckelteil (8) aufweist, wobei in dem Aufnahmeraum (20) die Antriebseinrichtung (22) und zumindest Teile der Getriebeanordnung (26) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Deckelteil (8) einen Deckelraum (28) aufweist, wobei zumindest die erste Getriebestufe (30) räumlich im Deckelraum (28) des Deckelteils (8) angeordnet ist, derart dass in Längsrichtung der Antriebseinrichtung (22) gesehen, die erste Getriebestufe (30) auf einer von der Antriebseinrichtung (22) abgewandten Seite der Kupplungsanordnung (42) vorgesehen ist.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aufnahmegehäuseteil (6) aus einem metallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aufnahmegehäuseteil (6) im Druckguss- oder Sandgussverfahren hergestellt ist.
4. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Getriebeanordnung (26) zwei Getriebestufen (24, 30) aufweist, wobei die erste Getriebestufe (30) aus einem drehfest mit der Antriebseinrichtung (22) verbundenen Antriebsritzel (32) und aus einem ersten Zahnradorgan (34) eines Doppelrades (36) besteht und die zweite Getriebestufe (24) aus einem zweiten Zahnradorgan (38) des Doppelrades (36) und einem Abtriebszahnradorgan (40) besteht, wobei das Abtriebszahnradorgan (40) mit der Kupplungsanordnung (42) zusammenwirkt.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellteil (16) als Ventilstange (18) mit einem am Ende der Ventilstange (18) angeordneten Ventilverschlussglied (19) ausgeführt ist, die im Aufnahmegehäuseteil (6) gelagert ist.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Ventilstange (18) mindestens ein Kühlkanal (56) vorgesehen ist.
7. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Doppelrad (36) sowohl im Aufnahmegehäuseteil (6) als auch im Deckelteil (8) gelagert ist.
8. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (22) im Aufnahmegehäuseteil (6) verschraubt ist.
9. Abgasrückführventil bestehend aus einer Ventilanordnung (2) nach einem der vorgehenden Ansprüche.
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