MIXER VALVE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A MOTOR VEHICLE

Beschreibung

Mischventil einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges 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 Abgasrückführungs Systemen 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 je- doch zunächst in der ersten Stellung und wird erst oberhalb eines vorgesehenen Ansteuersignais 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 beson- ders 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 An- triebsritzel 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 begren- zen, wenn ein die Wellen lagerndes Gehäuse Anschläge zur Ab- stützung 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 er- findungsgemäßen 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 Schenkelfe- der 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 An sichten auf eine Antriebseinrichtung,

Fig. 4 die einzelnen Bauteile des Mischventils in ei- ner 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 Ab- stützung von den Mitnehmern 24, 25 der SteuerScheiben 16, 17 hat. Das Gehäuse 14 hat neben den Anschlägen 28, 29 zur Ab- stützung 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 ande- ren 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.