Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Steuerung eines Abgasstromes, mit einem Gehäuse (15), das einen Gehäusekanal (40) mit Einlass (14) und Auslass (13) für das Abgas enthält, mit einem Rückführventil (17), das mittels einer Antriebseinrichtung (18) zur Steuerung der Abgasmenge durch den Gehäusekanal (40) betätigbar ist, und mit einem Umschaltventil (23) im Gehäusekanal (40), das zur Umschaltung zwischen einer ersten und zweiten Stellung, insbesondere für einen Bypassstrom bzw. Kühlerstrom, im Gehäusekanal (40) angetrieben ist. Der Antrieb zur Umschaltung des Umschaltventils (23) ist von der eine Betätigung des Rückführventils (17) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewirkenden Antriebseinrichtung (18) getrieblich abgeleitet, derart, dass vor oder bei Erreichen der Schließstellung des Rückführventils (17) das Umschaltventil (23) betätigt und zur Umschaltung von der einen auf die andere Stellung angetrieben wird (Fig. 2).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es ist eine Ventileinrichtung dieser Art bekannt (EP 1 707 790 A1), bei der das Gehäuse einen mit dem Ausgang eines Abgaskühlers verbindbaren Einlass und einen zweiten Einlass für das Abgas aufweist, durch den über einen den Kühler umgehenden Bypass Abgas in das Gehäuse eingeleitet werden kann. Das Gehäuse weist ferner einen Auslass für das Abgas auf. Zwischen den beiden Einlässen und dem Auslass ist einerseits ein Umschaltventil mit einer Umschaltklappe angeordnet, dem ein eigener Antrieb zugeordnet ist. Durch Schwenkbetätigung der Klappe des Umschaltventils kann entweder der mit dem Kühler verbindbare Einlass oder der mit der Bypassleitung verbindbare Einlass in Bezug auf den gehäuseseitigen Auslass abgesperrt werden. Im Bereich des gehäuseseitigen Auslasses ist ferner ein Rückführventil angeordnet, dessen Betätigungswelle koaxial zur Welle der Klappe des Umschaltventils angeordnet ist. Das Rückführventil weist einen eigenen Antrieb auf, durch den das Rückführventil und über dieses die den Auslass des Gehäuses verlassende Abgasmenge steuerbar ist. Eine derartige Ventileinrichtung ist hinsichtlich der Antriebseinrichtung für das Rückführventil und das Umschaltventil sehr aufwendig. Es hat deswegen auch einen großen Platzbedarf.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach, betriebssicher und kostengünstig ist, aus nur wenigen Bauteilen besteht und einen nur geringen Platzbedarf hat.

[0004] Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Weitere besondere Erfindungsmerkmale, Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0005] Die Ventileinrichtung gemäß der Erfindung ist einfach, betriebssicher, besteht aus einer nur geringen Anzahl von Bauteilen und ist kompakt, weswegen diese nur einen geringen Bauraum benötigt. Sie verlangt außerdem einen relativ geringen Aufwand. Dadurch, dass der Antrieb zur Umschaltung des Umschaltventils von der eine Betätigung des Rückführventils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewirkenden Antriebseinrichtung getrieblich abgeleitet ist, derart, dass vor oder bei Erreichen der Schließstellung des Rückführventils das Umschaltventil betätigt und zur Umschaltung von der einen auf die andere Stellung angetrieben wird, ist die Anzahl notwendiger Bauelemente erheblich reduziert. Es ist nur eine Antriebseinrichtung mit entsprechenden getrieblichen Mitteln notwendig. Dadurch wird auch die Steuerung der Antriebseinrichtung vereinfacht. Durch die Erfindung sind ferner die Voraussetzungen dafür geschaffen, durch entsprechende Gestaltung der Antriebseinrichtung bei kompakt bauendem Getriebe ein großes Übersetzungsverhältnis im Öffnungsbereich zu verwirklichen, das jedoch bei weiterer Öffnung des Ventils stärker abnimmt und so eine kurze Stellzeit zwischen der Schließposition und der voll geöffneten Ventilposition erlaubt. Auch ist die Verwirklichung eines großen Getriebewirkungsgrades durch reduzierte Reibung möglich. Das Rückführventil kann als Klappenventil mit einem als Drehklappe, Schwenkklappe, Klappdeckel od. dgl. ausgebildeten Ventilglied gestaltet sein, auch mit einem als Drehklappe ausgebildeten Ventilglied, die in Bezug auf ihre Betätigungswelle unter einem spitzen Winkel schräg und im Wesentlichen aufrecht gerichtet ist und innerhalb einer rohrförmigen Ventilsitzfläche um die Achse der Betätigungswelle drehbar ist. Ein derartiges sog. Schmetterlingsventil ist besonders platzsparend, einfach und betriebssicher. Es benötigt zwischen der Schließstellung und Offenstellung einen nur geringen Schwenkwinkel sowie relativ geringe Stellkräfte. Stattdessen kann das Rückführventil als Ventilglied auch einen Klappdeckel aufweisen, der neben der Betätigungswelle angeordnet ist und mit dieser über einen quer gerichteten Arm verbunden ist und entlang einer Bogenbahn um die Achse der Betätigungswelle herum zwischen der Schließstellung, in der eine Ventilöffnung abgedeckt ist, und der Offenstellung, in der der Klappdeckel von der Ventilöffnung wegbewegt ist, bewegbar ist. Generell oder in diesem Zusammenhang mit einer derartigen Ausgestaltung des Rückführventils kann eine solche Antriebseinrichtung von besonderem Vorteil sein, die ein Nockengetriebe mit zumindest einem Nockenelement mit mindestens einer Nockenkurve aufweist, mit der eine Rolle in Eingriff steht, die drehbar an einem Hebel gehalten ist, welcher drehfest mit der Betätigungswelle des Rückführventils verbunden ist. Hierbei kann mit Vorteil das Nockenelement hinsichtlich der Nockenkurve so gestaltet sein, dass zu Beginn der Bewegung eine große Kraft auf den Hebel ausgeübt wird und am Ende nur eine kleine Kraft. Durch das Nockenelement kann in einfacher Weise eine Vielzahl von Charakteristika für den Ventilöffnungsvorgang und Ventilschließvorgang bei verbesserter, einfacher und kompakter Bauweise der Ventileinrichtung realisiert werden.

[0006] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern stattdessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und Efindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus den Zeichnungen entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

[0007] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische perspektivische Ansicht einer Ventileinrichtung zur Steuerung eines Abgasstromes, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2

einen schematischen senkrechten Schnitt der Ventileinrichtung in Fig. 1,

Fig. 3

eine schematische Draufsicht eines mit einem Stift in Eingriff stehenden Gabelhebels der Ventileinrichtung in Fig. 1 und 2,

Fig. 4a

bis 4f jeweils eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Einzelheit der Ventileinrichtung, bei der das Rückführventil und das Umschaltventil sich in verschiedenen Positionen befinden,

Fig. 5

eine schematische perspektivische Ansicht mit senkrechtem Schnitt einer Einzelheit der Ventileinrichtung in Fig. 2,

Fig. 6

eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung von Einzelteilen der Ventileinrichtung gemäß Fig. 5,

Fig. 7, 8 und 9

jeweils eine schematische Draufsicht eines Antriebsrades der Einzelheit der Ventileinrichtung in Fig. 5, in verschiedenen Positionen,

Fig. 10

den Gabelhebel gemäß Fig. 3 in verschiedenen Positionen,

Fig. 11

ein Diagramm des Verhältnisses Drehmoment zu Drehwinkel des Ventilelements des Umschaltventils der Ventileinrichtung,

Fig. 12

eine schematische Draufsicht eines Gabelhebels in Eingriff mit einem Stift der Ventileinrichtung etwa entsprechend Fig. 10, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13

eine schematische perspektivische Ansicht einer Ventileinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 14

einen schematischen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 13,

Fig. 15

einen schematischen Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 13,

Fig. 16 bis 19

jeweils eine schematische perspektivische Ansicht mit teilweisem Schnitt der Ventileinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Positionen,

Fig. 20

eine Draufsicht des Nockenelements der Ventileinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit zugeordneten geometrischen Angaben.

[0008] In Fig. 1 bis 11 ist vereinfacht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung 10 zur Steuerung eines Abgasstromes gezeigt, der von einer nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine abgezweigt und zurückgeführt werden soll. Die Ventileinrichtung weist ein Gehäuse 15 auf, das oberseitig mittels eines Deckels 16 verschlossen ist und einen Gehäusekanal 40 mit einem Einlass 14 und einem Auslass 13 für das Abgas enthält. Die Ventileinrichtung 10 weist ein Rückführventil 17 auf, das mittels einer Antriebseinrichtung 18 zur Steuerung der Abgasmenge durch den Gehäusekanal 40 betätigbar ist. Die Antriebseinrichtung 18 weist einen in seiner Antriebsrichtung umsteuerbaren Drehantrieb 19, insbesondere einen elektrischen Antriebsmotor, z. B. einen Gleichstrommotor, Servomotor, Schrittmotor, Drehmagneten od. dgl., und ein nachgeschaltetes Getriebe 20 auf. Das Gehäuse 15 kann mit einer inneren Gehäusekühlung versehen sein, die durch innere Kanäle 21, 22 und Verbindungsleitungen verwirklicht ist und durch die zum Beispiel das Kühlwasser des Kühlkreislaufs der Brennkraftmaschine hindurch geleitet wird.

[0009] Bestandteil der Ventileinrichtung 10 ist ferner ein Umschaltventil 23 im Gehäusekanal 40, das zur Umschaltung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung, insbesondere für einen Bypassstrom bzw. Kühlerstrom, im Gehäusekanal 40 angetrieben ist. Das Umschaltventil 23 weist ein mittels einer drehbaren Welle 24 schwenkbares Ventilelement 25 auf, das z. B. aus einer Klappe 26 besteht, die mittels der Welle 24 innerhalb des Gehäusekanals 40 zwischen beiden Stellungen schwenkbar ist. Der Antrieb zur Umschaltung des Umschaltventils 23 ist von der eine Betätigung des Rückführventils 17 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewirkenden Antriebseinrichtung 18 getrieblich abgeleitet, derart, dass vor oder bei Erreichen der Schließstellung des Rückführventils 17 das Umschaltventil 23 betätigt und zur Umschaltung von der einen auf die andere Stellung angetrieben wird. Hierzu ist mit der Welle 24 insbesondere an deren oberem Ende ein radial abstehender Gabelhebel 27 drehfest verbunden, der eine etwa U-förmige Gabelöffnung 28 aufweist, in die zum Drehantrieb der Welle 24 ein Stift 29 der Antriebseinrichtung 18 formschlüssig eingreifen kann, der auf einer Kreisbahn mittels der Antriebseinrichtung 18 bewegt wird, wie z. B. aus Fig. 4a bis Fig. 4f und aus Fig. 10 ersichtlich ist. Der Gabelhebel 27 ist in Fig. 3 in vereinfachter Ausbildung gezeigt. Der Stift 29 verläuft etwa parallel zur Welle 24 und in Querabstand von dieser. Er wird von der Antriebseinrichtung 18 auf einer Kreisbogenbahn und über einen Umfangswinkel z. B. etwa zwischen 170° und 210°, z.B. von etwa 200°, in einer Drehrichtung sowie in entgegengesetzter Drehrichtung bewegt. Bei der angetriebenen Umlaufbewegung steht der Stift 29 über einen Umfangswinkel, der zumindest annähernd dem Schwenkwinkel der Welle 24 mit Ventilelement 25 entspricht, mit der Gabelöffnung 28 des Gabelhebels 27 in Eingriff. Der Umfangswinkel kann je Drehrichtung etwa 35° bis 45° betragen. Die Welle 24 ist von einem Federelement 30 in Richtung der Endlagen des Ventilelements 25 beaufschlagt, das am Gabelhebel 27 angreift und zum Beispiel als Zugfeder oder stattdessen auch als Druckfeder oder dergleichen ausgebildet ist.

[0010] Das Rückführventil 17 weist eine Betätigungswelle 31 und ein mittels der Betätigungswelle 31 betätigtes Ventilglied 32 auf. Die Betätigungswelle 31 und die Welle 24 des Umschaltventils 23 verlaufen in Querabstand voneinander und parallel zueinander. Man erkennt insbesondere aus Fig. 2, dass das Umschaltventil 23 vor dem Auslass 13 und das Rückführventil 17, hinter dem Einlass 14 angeordnet sind. Dabei ist das Rückführventil 17, in Strömungsrichtung des Abgases durch den Gehäusekanal 40 gesehen, dem Umschaltventil 23 vorgeschaltet.

[0011] Die Welle 24 des Umschaltventils 23 ist mit beidseitig der Klappe 26 an diese angrenzenden Wellenabschnitten 33, 34 mittels Lagern 35 bzw. 36, z.B. Gleitlagern, im Gehäuse 15 drehbar gelagert. Die Welle 24 ist in Bezug auf den das Abgas führenden Gehäusekanal 40 abgedichtet. Oberhalb des in Fig. 2 oberen Lagers 35 ist eine Dichtung 37 angeordnet. Zur axialen Sicherung der Welle 24 in Fig. 2 nach unten hin dient eine am Gehäuse 15 und an der Welle 24 abgestützte Scheibe 38.

[0012] Wie insbesondere aus Fig. 1, 2 und Fig. 4a bis 4f ersichtlich ist, enthält der Gehäusekanal 40 auf dem Abschnitt, der sich zwischen der Klappe 26 und dem Auslass 13 für das Abgas erstreckt, eine Trennwand 41, mittels der eine Unterteilung in einen ersten Kanalteil 42, z.B. für den ersten Strom, insbesondere Bypassstrom, und in einen zweiten Kanalteil 43, z.B. für den zweiten Strom, insbesondere Kühlerstrom, erfolgt. Man erkennt, dass ferner der Abschnitt des Gehäusekanals 40, der sich an die Klappe 26 anschließt, sich zum Auslass 13 hin etwa trichterförmig erweitert. Die Welle 24 der Klappe 26 verläuft etwa rechtwinklig zu dem Abschnitt des Gehäusekanals 40, der diese Klappe 26 enthält (Fig. 2). Dieser Abschnitt weist innenseitige Anschlaglinien 44 und 45 auf, an denen die Klappe 26 in einer Umschaltstellung und in einer demgegenüber geschwenkten anderen Umschaltstellung anschlägt. In jeder Umschaltstellung der Klappe 26 liegt für diese eine stabile Endlage vor. Die etwa trichterförmige Erweiterung des Gehäusekanals 40 mündet in eine etwa rechteckförmige Öffnung 46 aus, die durch die Trennwand 41 in zwei nebeneinander befindliche, vorzugsweise unterschiedlich groß bemessene, Offnungshälften 47, 48 unterteilt, von denen eine Offnungshälfte 47, vorzugsweise die kleinere, für den ersten Strom, insbesondere Bypassstrom, und die andere, vorzugsweise die größere Offnungshälfte 48, für den zweiten Strom, insbesondere Kühlerstrom, vorgesehen ist, der aus der Öffnung 46 austritt. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Gehäusekanal 40 einen rohrförmigen Abschnitt 49 mit einer den Einlass 14 bildenden Öffnung auf, in dem das Rückführventil 17 enthalten ist. Dieser Abschnitt 49 des Gehäusekanals 40 verläuft zumindest annähernd in einer Flucht mit dem etwa trichterförmig erweiterten Abschnitt oder dazu unter einem stumpfen Winkel geneigt. Das Ventilglied 32 des Rückführventils 17 und die Klappe 26 des Umschaltventils 23 sind nebeneinander und mit Abstand voneinander angeordnet. Die Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17 reicht durch das Gehäuse 15 hindurch und durchsetzt den rohrförmigen Abschnitt 49 vollständig, wobei beide Wellenenden 50, 51 im Gehäuse 15 mittels jeweiliger Lager 52 bzw. 53, insbesondere Gleitlagerhülsen, vorzugsweise auf wesentlicher Länge drehbar gelagert sind. Statt dieser beidendigen Lagerung auf beiden Seiten des Ventilgliedes 32 ist auch eine Anordnung denkbar, bei der die Betätigungswelle 31 frei in den rohrförmigen Abschnitt 49 hineinragt und das in diesem Abschnitt 49 verlaufende Wellenende frei und ungelagert ausläuft. Die Betätigungswelle 31 ist im Bereich des einen Wellenendes 51 mit einem radial überkragenden Ringteil 54, z.B. Wellenbund oder Ring, versehen, an dem das benachbarte Lager 53, insbesondere die dortige Gleitlagerhülse, mit ihrem dem Ringteil 54 zugewandten Ende axial abgestützt ist. Der Ringteil 54 und/oder zumindest dasjenige Wellenende 51, das mittels des Lagers 53, insbesondere der Gleitlagerhülse, gelagert ist, sind auf der Oberfläche gehärtet, z.B. hartverchromt, kolsterisiert od. dgl. Die Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17 und/oder die Welle 24 des Umschaltventils 23 bestehen aus Edelstahl. Die Betätigungswelle 31 ist in Bezug auf den das Abgas führenden Gehäusekanal 40 abgedichtet mittels einer unteren Dichtung 55 und einer oberen Dichtung 56. Die Betätigungswelle 31 weist auf dem Wellenabschnitt, der sich axial zwischen dem Ringteil 54 und dem Ventilglied 32 erstreckt, noch eine einen Rußeintrag verhindernde Hülse 57 auf. Eine entsprechende Hülse 58 ist ferner auf dem axialen Bereich der Betätigungswelle 31 vorgesehen, der sich zwischen dem Ventilglied 32 und dem in Fig. 2 unteren Lager 52 erstreckt. Durch diese Hülsen 57, 58 ist zuverlässig dem Eindringen von Ruß oder dergleichen Verunreinigungen entgegengewirkt. Der Ringteil 54 dient der axialen Sicherung der Betätigungswelle 31.

[0013] Der Drehantrieb 19 steht mit dem Getriebe 20 in Antriebsverbindung, das als Stirnradgetriebe ausgebildet ist. Das Getriebe 20 weist ein Antriebsrad 59 auf, welches beim ersten Ausführungsbeispiel direkt auf die Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17 arbeitet. Das Antriebsrad 59 ist am in Fig. 2 oberen Ende der Betätigungswelle 31 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Bestandteil des Getriebes 20 ist ferner ein Abtriebsrad 60, z. B. Zahnritzel, des Drehantriebs 19 und ein benachbartes Zwischenrad 61, vorzugsweise mit Stufenrad. Das Zwischenrad 61 kämmt mit dem Abtriebsrad 60, wobei das in Fig. 1 nicht sichtbare Stufenrad des Zwischenrades 61 mit dem Antriebsrad 59 in Antriebsverbindung steht. Alle Räder sind umfangsverzahnt. Sie sind auf einer Seite des Gehäuses 15 nebeneinander angeordnet und mittels des Deckels 16 abgedeckt. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Abtriebsrad 60 direkt mit dem Antriebsrad 59 in Antriebsverbindung stehen. Der Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17 ist ein Drehwinkelgeber 62 zugeordnet, der ein Geberelement 63 z. B. in Form eines Magneten an der Betätigungswelle 31 und eine dem Geberelement 63 zugeordnete Sensorik 64 aufweist, die mit dem Gehäuse 15, insbesondere dem Deckel 16, verbunden ist.

[0014] Dem Drehantrieb 19, z. B. der Betätigungswelle 31 oder dem Antriebsrad 59 des Rückführventils 17, ist je Drehrichtung ein Federelement 65 und 66 in Form z. B. einer Drehfeder zugeordnet. Das Federelement 65 ist für den Kühlerbetrieb und das andere Federelement 66 für den Bypassbetrieb vorgesehen. Für die Federelemente 65, 66 ist ein umgekehrt etwa topfförmiger Federhalter 67 vorgesehen, der in dieser umgestülpten Ausrichtung in das Gehäuse 15 eingesetzt ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die Federelemente 65, 66 konzentrisch und zueinander koaxial angeordnet und in zugeordneten Ringräumen, die vom Federhalter 67 und vom Gehäuse 15 gebildet sind, aufgenommen. Die Federelemente 65, 66 sind mit einem Ende am Gehäuse 15 festgelegt und mit ihrem anderen Ende 68 bzw. 69 in Fig. 6 nach oben gerichtet, wobei die Federelemente 65, 66 mit diesen Enden 68, 69 in einen jeweils zugeordneten Bogenschlitz 70 bzw. 71 des Antriebsrades 59 eingreifen und dort am Schlitzende abstützbar sind. Auf diese Weise sind die Federelemente 65, 66 mit einem Federende am Gehäuse 15 fixiert und andererseits, mit dem anderen Ende 68, 69, mit der Betätigungswelle 31 bzw. dem Antriebsrad 59 des Rückführventils 17 verbunden, derart, dass das jeweilige Federelement 65, 66 bei dem Drehantrieb in die eine bzw. in die andere Drehrichtung, die der jeweiligen Öffnungsbetätigung des Rückführventils 17 entspricht, unter Federspannung gesetzt wird und bei Abfall des Drehantriebes 19 die Betätigungswelle 31 mit ihrem Ventilglied 32 unter Federentspannung in die Schließstellung zurückdreht. Wird das Rückführventil 17 über das Antriebsrad 59 z. B. in Richtung des Pfeiles 72 und somit im Uhrzeigersinn aus der Schließstellung gemäß Fig. 4e in die Offenstellung gemäß Fig. 4f gedreht, so wird über das Ende 68 das Federelement 65 unter Federspannung gesetzt, während das andere Federelement 66 ohne Funktion bleibt. Sollte in dieser Stellung der Drehantrieb 19 ausfallen, ist es erforderlich, dass das Ventilglied 32 mittels des sich entspannenden Federelements 65 aus der Offenstellung gemäß Fig. 4f gegensinnig zum Pfeil 72 in die Schließstellung gemäß Fig. 4e geschwenkt wird. Dies geschieht in diesem Fall dadurch, dass sich das gespannte Federelement 65 entspannt, wobei über das Ende 68, das am Schlitzende des Bogenschlitzes 70 anliegt, das Antriebsrad 59 und mit diesem die Betätigungswelle 31 gegensinnig zum Pfeil 72 gedreht werden. Wird andererseits dann, wenn sich das Umschaltventil 23 mit dem Ventilelement 25 in Bypassstellung befindet und somit der Bypass-Regelbetrieb durch das Rückführventil 17 ermöglicht ist, das Ventilglied 32 des Rückführventils 17 in Pfeilrichtung 73 in die Offenstellung gemäß Fig. 4a gedreht durch entsprechende Drehbetätigung des Antriebsrades 59 mittels des Drehantriebes 19, so wird dabei aufgrund des am Schlitzende des Bogenschlitzes 71 anschlagenden Endes 69 das Federelement 66 unter Federspannung gesetzt, während das andere Federelement 65 außer Funktion ist. Bei einem etwaigen Ausfall des Drehantriebes 19 soll das Ventilglied 32 durch die Wirkung des Federelements 66 in die Schließstellung, gegensinnig zum Pfeil 73 und somit im Uhrzeigersinn gemäß Fig. 4a, zurückgedreht werden. Dies geschieht unter der Wirkung des sich entspannenden Federelements 66, da dessen Ende 69 am Schlitzende des Bogenschlitzes 71 anliegt und bei der Federentspannung das Antriebsrad 59 mitsamt der Betätigungswelle 31 und dem Ventilglied 32 gegensinnig zum Pfeil 73 in Schließstellung bewegt. Die erstgenannte und zuletzt genannte Fail-Safe-Position ist aus Fig. 9 ersichtlich.

[0015] Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, ist der mit dem Gabelhebel 27 zusammenwirkende Stift 29 fest mit dem Antriebsrad 59 verbunden, wobei sich der Stift 29 auf einer Axialseite des Antriebsrades 59 des Rückführventils 17 befindet und der Gabelhebel 27 der Welle 24 des Umschaltventils 23 auf Höhe des Stiftes 29 angeordnet ist. Der Stift 29 weist gemäß Fig. 4 nach unten, während das Federelement 30 oberhalb des Antriebsrades 59 angeordnet ist. Das Rückführventil 17 und das Umschaltventil 23 sind über den Gabelhebel 27 und den Stift 29 zur Umschaltung der Klappe 26 in die eine oder andere Umschaltstellung miteinander gekoppelt, wobei das Umschaltventil 23 vom Rückführventil 17 durch dessen Drehbetätigung in der einen sowie in der anderen Drehrichtung betätigt wird. Dies wird insbesondere aus Fig. 4a bis Fig. 4f deutlich. In Fig. 4a ist eine Position gezeigt, die dem Bypassbetrieb entspricht. In dieser Position ist die Klappe 26 in Fig. 4a mit der Welle 24 im Uhrzeigersinn soweit geschwenkt, dass die Klappe in der einen Endstellung an der gehäuseseitigen Anschlaglinie 44 anschlägt. Das Ventilglied 32 des Rückführventils 17 befindet sich dabei in einer mehr oder weniger ganz geöffneten Position. Über den Einlass 14 eingeleitetes Abgas gelangt somit in Form eines relativ großen Mengenstromes durch das geöffnete Rückführventil 17 hindurch und strömt aus dem für den Bypassbetrieb vorgesehenen ersten Kanalteil 42 aus der Offnungshälfte 47 aus. Soll ausgehend davon die Ventileinrichtung 10 auf den Kühlerbetrieb umgeschaltet werden, so wird mittels des Drehantriebes 19 das Antriebsrad 59 ausgehend von Fig. 4a im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch über die Betätigungswelle 31 das Ventilglied 32 aus der Offenstellung gemäß Fig. 4a in Richtung der Schließstellung gedreht wird. Im Laufe der Drehbetätigung des Antriebsrades 59 gelangt der Stift 29 in Eingriff mit dem Gabelhebel 27 entsprechend Fig. 4c, so dass bei der Drehbetätigung des Antriebsrades 59 über den Stift 29 und Gabelhebel 27 die Welle 24 gedreht wird. Diese Drehbetätigung setzt sich über Fig. 4c fort bis Fig. 4d und Fig. 4e, die zeigt, dass die Klappe 26 ihre andere Endstellung erreicht hat, in der diese an der gehäuseseitigen Anschlaglinie 45 anschlägt, wobei der Stift 29 außer Eingriff mit dem Gabelhebel 27 gelangt. In dieser Position gemäß Fig. 4e ist das Umschaltventil 23 auf Kühlerbetrieb umgeschaltet, das Rückführventil 17 hingegen noch in Schließstellung. Wenn nun eine Regelung des Volumenstromes des hindurchströmenden Abgases in dieser Kühlerbetriebsstellung gewünscht wird, so wird das Antriebsrad 59 im Uhrzeigersinn von Fig. 4e in die Position gemäß Fig. 4f und damit in die völlige Offenstellung gedreht, bis z. B. der Stift 29 an einem gehäuseseitigen Endanschlag anschlägt. Der Massenstrom kann durch Drehbetätigung des Rückführventils 17 zwischen der Schließstellung gemäß Fig. 4e und der Offenstellung gemäß Fig. 4f gesteuert werden, sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegensinnig dazu. Soll ausgehend davon das Umschaltventil 23 zurück in den Bypassbetrieb gemäß Fig. 4a, 4b bewegt werden, so wird über den Drehantrieb 19 das Antriebsrad 59 gegensinnig zum Pfeil 72 gedreht. In Fig. 4d gelangt der Stift 29 in Eingriff mit dem Gabelhebel 27, so dass eine fortgesetzte Drehung des Antriebsrades 59 im Gegenuhrzeigersinn zu einer Schwenkbetätigung der Welle 24 und Klappe 26 über Fig. 4c bis hin zu Fig. 4b und dort in die andere Endstellung der Klappe 26 führt. In dieser Endstellung ist der erste Kanalteil 42 mit dem Einlass 14 verbunden, während der zweite Kanalteil 43 durch die Klappe 26 in Bezug auf den Einlass 14 gesperrt ist. Der durch den ersten Kanalteil 42 hindurch gelassene Volumenstrom des Abgases kann in dieser Bypassbetriebstellung durch entsprechende Drehbetätigung des Rückführventils 17 über das Antriebsrad 59 gesteuert werden. In der Offenstellung gemäß Fig. 4a kann der Stift 29 an einem gehäuseseitigen Anschlag anschlagen, durch den diese Betätigung des Rückführventils 17 in Öffnungsrichtung begrenzt wird. Aus Fig. 10 ersieht man die Vorgänge beim Eingreifen des Stiftes 29 in die Gabelöffnung 28 des Gabelhebels 27, wobei aus der Grafik gemäß Fig. 11 ersichtlich ist, welches Drehmoment über den Drehwinkel der Schwenkbetätigung der Klappe 26 des Umschaltventils 23 erreicht wird. Je nach Gestaltung kann der Bereich der Zwangsmitnahme des Gabelhebels 27 mittels des Stiftes 29 von A über C bis E und gegensinnig oder nur von B über C bis D oder gegensinnig reichen, während dann der restliche Bereich von D nach E oder gegensinnig von B nach A ohne Zwangsmitnahme allein durch die Wirkung des Federelements 30 geschieht.

[0016] Aus Fig. 1 und 2 ergibt sich der Verlauf innerer Kanäle 21, 22, die einen Kühlkanal im Gehäuseinneren bilden, der mit seinen Öffnungen an eine nicht gezeigte äußere Kühlmittelversorgung anschließbar ist. Dieser Kühlkanal durch die Kanäle 21, 22 ist mit Vorzug in dem Bereich des Gehäuses 15 vorgesehen, der die Lager 52, 53, insbesondere Gleitlager, der Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17 enthält. Dabei kann der Kühlkanal sich etwa bogenförmig, z. B. über etwa 180° Umfangswinkel, um den diese Lager 52 und/oder 53 enthaltenden Bereich des Gehäuses 15 herum erstrecken. Dadurch wird eine gute Kühlung längs des Bereichs der Betätigungswelle 31 erzielt, wodurch verhindert wird, dass die Kolsterisierung der Bereiche der Betätigungswelle 31 durch große Hitzeeinwirkung zunichte gemacht wird. Außerdem wird die Bildung von Chrom-Nickel-Carbiden bei aus Edelstahl gebildeter Betätigungswelle 31 verhindert.

[0017] Man erkennt, dass eine einfache Einstellung des Umschaltbereichs des Umschaltventils 23 und damit eine Verlegung des Umschaltbetriebes zwischen z. B. 0° und - 20° möglich ist, indem in einfacher Weise die relative Drehstellung der Klappe 26 in Bezug auf die Welle 24 verstellt wird. Die Klappe 26 des Umschaltventils 23 oder der Gabelhebel 27 sind relativ zur Welle 24 verstellbar und feststellbar, derart, dass die Beziehung zwischen dem Klappenwinkel des Umschaltventils 23 und dem Ventilwinkel des Rückführventils 17 verändert wird.

[0018] Das Rückführventil 17 kann in verschiedener Weise gestaltet sein, z. B. als Klappenventil mit einem als Drehklappe, Schwenkklappe, Klappdeckel od. dgl. ausgebildeten Ventilglied 32. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rückführventil 17 als Klappenventil mit einer in Bezug auf die Betätigungswelle 31 unter einem spitzen Winkel schräg und im wesentlichen aufrecht gerichteten Drehklappe als Ventilglied 32 ausgebildet, die innerhalb einer etwa rohrförmigen Ventilsitzfläche 74 im rohrförmigen Abschnitt 49 des Gehäusekanals 40 mittels der Betätigungswelle 31 um deren Achse drehbar ist. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungswelle 31 mit darauf drehfest angeordnetem Ventilglied 32 zentral in Bezug auf das drehfest damit verbundene Antriebsrad 59 angeordnet. Die Drehachse des Antriebsrades 59 verläuft etwa parallel zur Welle 24 des Umschaltventils 23. Es ergibt sich eine besonders kompakte Baueinheit der Ventileinrichtung 10, die einen nur geringen Platzbedarf hat. Dadurch, dass das Rückführventil 17 und das Umschaltventil 23 über den Gabelhebel 27 und den Stift 29 zur Umschaltung der Klappe 26 in die eine oder andere Umschaltstellung miteinander gekoppelt sind, wobei das Umschaltventil 23 vom Rückführventil 17 durch dessen Drehbetätigung in der einen sowie in der anderen Drehrichtung betätigt wird, ist die Antriebseinrichtung 18 besonders einfach. Es werden nur wenig Bauelemente benötigt. Durch die beiden Federelemente 65, 66 und deren Anordnung ist in einfacher Weise eine Fail-Safe-Funktion in beiden Stellungen des Umschaltventils 23, also sowohl bei Bypassbetrieb als auch bei Kühlerbetrieb, verwirklicht.

[0019] Es versteht sich, dass hinsichtlich des Rückführventils 17 statt der Gestaltung als Klappenventil mit unter einem spitzen Winkel schräg und im wesentlichen aufrecht gerichteter Drehklappe auch andere Ventilkonstruktionen im Rahmen der Erfindung liegen, u.a. z. B. auch ein solches Ventil mit Klappdeckel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Auch das Umschaltventil 23 kann in anderer Gestaltung verwirklicht sein.

[0020] Bei dem in Fig. 12 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet, so dass dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist. In Fig. 12 ist das Federelement 30, das beim ersten Ausführungsbeispiel z. B. als zylindrische Schraubenfeder in Gestalt einer Zugfeder ausgebildet ist, statt dessen als Blattfeder 75 gestaltet. Diese Blattfeder 75 greift mit einem Federende an der Welle 24 und/oder am Gabelhebel 27 an, während das andere Federende in Querabstand davon am Gehäuse 15 festgelegt ist. Die Blattfeder 75 ist dann, wenn die Klappe 26 des Umschaltventils 23 in eine Umschaltstellung gebracht ist, etwa bogenförmig gekrümmt, wie die in Fig. 12 links und rechts befindlichen Positionen, die jeweils einer Umschaltstellung zugeordnet sein können, zeigen.

[0021] Beim ersten Ausführungsbeispiel erfolgt der Dreh- oder Schwenkantrieb des Rückführventils 17 direkt über das Antriebsrad 59 und die Betätigungswelle 31 auf das damit drehfeste Ventilglied 32. Bei dem in Fig. 13 bis Fig. 20 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel hingegen arbeitet das Antriebsrad 59 nicht direkt sondern mittels nachfolgend beschriebener Übertrager auf die Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17. Auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet, so dass dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist.

[0022] Das Getriebe 20 weist ein Stirnradgetriebe in Form des vom Drehantrieb 19 angetriebenen Abtriebsrades 60, insbesondere des Ritzels, und des mit letzterem in Eingriff stehenden Antriebsrades 59 auf, das z. B. drehbar auf einer Achse 76 gelagert und geführt ist. Statt dessen kann das Antriebsrad 59 mit der Achse 76 auch drehfest verbunden sein, die dann ihrerseits drehbar im Gehäuse 15 aufgenommen und gelagert ist.

[0023] Das Rückführventil 17 ist als Klappenventil ausgebildet, bei dem das Ventilglied 32 als Klappdeckel 77 gestaltet ist, der neben der Betätigungswelle 31 angeordnet und mit dieser über einen quer gerichteten Arm 78 verbunden ist und entlang einer Bogenbahn um die Achse der Betätigungswelle 31 herum zwischen der z. B. in Fig. 17 und Fig. 18 gezeigten Schließstellung und der in Fig. 16 und Fig. 19 Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung gemäß Fig. 17 und 18 ist mittels des Klappdeckels 77 eine Ventilöffnung 79 abgedeckt, während diese in der Offenstellung gemäß Fig. 16 und 19, in der der Klappdeckel 77 von der Ventilöffnung 59 wegbewegt ist, freigegeben ist.

[0024] Das Antriebsrad 59 trägt im Bereich des äußeren Umfanges einen nach oben gerichteten Stift 29, der in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit dem Gabelhebel 27 zur Umschaltbewegung der Welle 24 des Umschaltventils 23 zusammenwirkt. Insoweit ist auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles verwiesen.

[0025] Das Antriebsrad 59 wirkt hier über ein Nockengetriebe 80 auf die Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17. Dieses Nockengetriebe 80 weist unterhalb des Antriebsrades 59 ein Nockenelement 81 mit einer Nockenkurve 82 auf, mit der eine Rolle 83 in Eingriff steht und in Eingriff gehalten wird. Die Rolle 83 ist drehbar an einem Hebel 84 gehalten, der drehfest mit der Betätigungswelle 31 des Rückführventils 17 verbunden ist. Das Nockenelement 81 ist von dem Antriebsrad 59 der Antriebseinrichtung 18 angetrieben. Das Nockenelement 81 kann z. B. mit dem Antriebsrad 59 einstückig sein (Fig. 14) und zusammen mit diesem auf der Achse 76 drehbar gelagert sein. Wie ersichtlich ist, ist das Nockenelement 81 als Kurvenscheibe ausgebildet. Die Nockenkurve 82 ist in Bezug auf die Achse 76 exzentrisch, wobei diese Achse 76 etwa parallel zur Betätigungswelle 31 verläuft. Wie insbesondere aus Fig. 16 bis Fig. 20 ersichtlich ist, ist die Nockenkurve 82 auf der äußeren Umfangsfläche des Nockenelements 81 vorgesehen, wobei die Rolle 83 an dieser Außenfläche anliegt und mittels einer Feder 85 federnd an diese Außenfläche angepresst ist. Die Feder 85 ist mit einem Ende am Gehäuse 15 festgelegt und arbeitet mit dem anderen Ende auf den Hebel 84 oder die Betätigungswelle 31. Dadurch ist sichergestellt, dass die Rolle 83 federnd an die Außenfläche des Nockenelements 81 angepresst ist, wobei bei etwaigen Ablagerungen zwischen dem Ventilsitz im Bereich der Ventilöffnung 79 und dem Klappdeckel 77 die Funktionsfähigkeit der Ventileinrichtung 10 beibehalten bleibt. Diese Ventileinrichtung 10 eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Hochdruck-Abgasrückführeinrichtungen. Das Ventilglied 32 kann mit der Strömung des Abgases oder insbesondere auch gegen die Strömung geöffnet werden, wobei das Ventilglied 32 mit dem Differenzdruck gegen den Ventilsitz der Ventilöffnung 79 angedrückt wird. Aufgrund des Nockengetriebes 80 ist es möglich, zum Überführen des Rückführventils 17 von der Schließstellung in die Offenstellung bei Öffnen gegen die Abgasströmung die großen hierfür erforderlichen Antriebsmomente aufzubringen, wobei in der weit geöffneten Position des Ventilgliedes 32 dann nur noch geringe Stellmomente erforderlich sind. Die Ventileinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist eine einfache Betätigungseinrichtung für das Rückführventil 17 auf mit einem stark variablen Übersetzungsverhältnis zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition, das gleichzeitig tolerant ist gegenüber einem sich über den Betrieb ändernden Drehwinkel der Schließposition. Mit dem Nockengetriebe 80 ist eine Gestaltung verwirklicht, die ein kompakt bauendes Getriebe aufweist, welches ein großes Übersetzungsverhältnis im Öffnungsbereich hat, das jedoch bei weiterer Öffnung stark abnimmt und somit eine kurze Stellzeit zwischen der Schließposition und der voll geöffneten Position erlaubt. Der Getriebewirkungsgrad ist aufgrund geringer Reibung hoch. Das Nockenelement 81 ist hinsichtlich der Gestaltung der Nockenkurve 82 so ausgeführt, dass zu Beginn der Bewegung eine große Kraft auf den Hebel 84 und am Ende nur eine kleine Kraft auf diesen ausgeübt wird. Bei Verschmutzung zwischen dem Ventilsitz der Ventilöffnung 79 und dem Klappdeckel 77 wird der Klappdeckel 77 von den Anlagerungen in Abstand von dem Ventilsitz gehalten. Dies ist möglich, da über die entsprechende Schwenkung der Betätigungswelle 31 mit Hebel 84 die Rolle 83 von der Nockenkurve 82 abheben kann. Ein etwaiges Klemmen im Bereich des Nockengetriebes 80 und der Betätigung des Ventilgliedes 32 ist in einfacher Weise vermieden.

[0026] Man erkennt, dass bei dieser Gestaltung des Rückführventils 17 auch zwei Klappenventile vorgesehen sein können. Dabei werden zwei übereinander angeordnete und miteinander verbundene Nockenelemente 81 angetrieben und in beschriebener Weise über Rolle 83 und Hebel 84 je eine Betätigungswelle 31 abwechselnd bewegt.

[0027] Wie insbesondere aus Fig. 20 ersichtlich ist, weist das Nockenelement 81 drei verschiedene Kurvenverläufe I, II, und III auf seiner äußeren Umfangsfläche auf. Ist das Umschaltventil 23 in beschriebener Weise in die Endstellung überführt, die dem Bypassbetrieb entspricht, ist der Kurvenverlauf I des Nockenelements 81 bei Drehbetätigung dieses im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 16 und 17 für die entsprechende Volumensteuerung des Abgases vorgesehen, ausgehend von der in Fig. 17 gezeigten Schließstellung des Rückführventils 17 bis zu der in Fig. 16 gezeigten Öffnungsstellung. Diese wird durch Drehung des Nockenelements 81 um die Achse 76 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Pfeil 86 erreicht. Eine entsprechende Drehung des Nockenelements 81 um die Achse 76 hat zur Folge, dass die Rolle 83 auf der Kurve I abrollt, ausgehend von der Position B bis hin zur Position A in Fig. 20. Dadurch wird der Hebel 84 und mit diesem die Betätigungswelle 31 geschwenkt, so dass das Ventilglied 32 von der Schließstellung gemäß Fig. 17 in Offenstellung gemäß Fig. 16 gelangt. Die Schließstellung gemäß Fig. 17 wird durch gegensinnige Rückdrehung des Nockenelements 81 erreicht. Die Umschaltung des Umschaltventils 23 erfolgt entlang der Kurve II. Dazu wird das Nockenelement 81, ausgehend von der Position gemäß Fig. 17, im Uhrzeigersinn um die Achse 76 gedreht in die Position gemäß Fig. 18. Hierbei bleibt das Rückführventil 17 geschlossen und deswegen unbeeinflußt, weil im Bereich der Nockenkurve II die Rolle 83 von B nach C abrollt, ohne dass dabei zusätzlich der Hebel 84 in Schwenkrichtung beaufschlagt wird. Soll nach dieser Umschaltung des Umschaltventils 23 z. B. auf Kühlerbetrieb gemäß Fig. 18 der Massenstrom des Abgases mittels des Rückführventils 17 gesteuert werden, so wird das Nockenelement 81 in Fig. 18 im Uhrzeigersinn um die Achse 76 gedreht. Hierbei ist die Kurve III aktiv, entlang der bei dieser Drehbetätigung die Rolle 83 abrollt unter gleichzeitiger Schwenkbetätigung der Betätigungswelle 31 mittels des Hebels 84 und Bewegung des Ventilgliedes 32 von der Schließstellung gemäß Fig. 18 in die Öffnungsstellung gemäß Fig. 19. Zur Umschaltung des Umschaltventils 23 bedarf es der gegensinnigen Drehbetätigung des Nockenelements 81 von der Position gemäß Fig. 19 zurück auf diejenige gemäß Fig. 18 und hiernach der Drehung des Nockenelements 81 von der Position gemäß Fig. 18 zurück auf diejenige gemäß Fig. 17, bei der die Kurve II des Nockenelements 81 durchlaufen wird mit Schwenkbetätigung des Umschaltventils 23 ohne Betätigung des Rückführventils 17.

[0028] Die Nockenkurve 82 mit den Kurven I, II und III ist somit derart ausgebildet, dass zu Beginn einer gegen die Strömungsrichtung erfolgenden Öffnungsbetätigung des Rückführventils 17 eine große Kraft und am Ende der Öffnungsbetätigung nur eine kleine Kraft auf den Hebel 84 ausgeübt wird. Ersichtlich wird durch das Nockengetriebe 80 eine äußerst kompakte Bauweise erreicht mit geringem Bauraumbedarf. Außerdem kann durch das Nockenelement 81 in einfacher Weise eine Vielzahl unterschiedlicher Charakteristika für die Ventilöffnungs- und -schließbetätigung verwirklicht werden. Durch das Nockengetriebe 80 wird zu Beginn des Öffnungsvorganges eine große Kraft übertragen, die beim Öffnen des Ventilgliedes 32 mit Vorteil zum Lösen etwaiger Verklebungen zwischen Ventilglied 32 und Ventilsitz führen kann. Das Öffnen mit großer Kraft erleichtert ferner das Öffnen gegen einen anstehenden Gasdruck.

[0029] Auch wenn beim dritten Ausführungsbeispiel das Nockengetriebe 80 aus dem beschriebenen Nockenelement 81 und der Rolle 83 gebildet ist, sind jedoch jegliche andere Bauarten eines Nockengetriebes ebenfalls denkbar.

Ansprüche

1. Ventileinrichtung zur Steuerung eines von einer Brennkraftmaschine zurückgeführten und zugeführten Abgasstromes, mit einem Gehäuse (15), das einen Gehäusekanal (40) mit Einlass (14) und Auslass (13) für das Abgas enthält, mit einem Rückführventil (17), das mittels einer Antriebseinrichtung (18) zur Steuerung der Abgasmenge durch den Gehäusekanal (40) betätigbar ist, und mit einem Umschaltventil (23) im Gehäusekanal (40), das zur Umschaltung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung, insbesondere für einen Bypasstrom bzw. Kühlerstrom, im Gehäusekanal (40) angetrieben ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb zur Umschaltung des Umschaltventils (23) von der eine Betätigung des Rückführventils (17) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewirkenden Antriebseinrichtung (18) getrieblich abgeleitet ist derart, dass vor oder bei Erreichen der Schließstellung des Rückführventils (17) das Umschaltventil (23) betätigt und zur Umschaltung von der einen auf die andere Stellung angetrieben wird.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Umschaltventil (23) ein mittels einer drehbaren Welle (24), vorzugsweise aus Edelstahl, schwenkbares Ventilelement (25) aufweist und dass mit der Welle (24) ein radial abstehender Gabelhebel (27) mit einer Gabelöffnung (28) drehfest verbunden ist, in die zum Drehantrieb der Welle (24) ein Stift (29) der Antriebseinrichtung (18) eingreift, der z. B. etwa parallel zur Welle (24) und in Querabstand von dieser verläuft.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stift (29) von der Antriebseinrichtung (18) auf einer Kreisbogenbahn und über einen Umfangswinkel zwischen etwa 170° und 210°, z.B. von etwa 200°, in einer Drehrichtung sowie in entgegengesetzter Drehrichtung bewegt wird.

4. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stift (29) bei der angetriebenen Umlaufbewegung über einen Umfangswinkel, der zumindest annähernd dem Schwenkwinkel der Welle (24) mit Ventilelement (25) entspricht, mit der Gabelöffnung (28) des Gabelhebels (27) in Eingriff steht, und vorzugsweise, dass der Umfangswinkel etwa 30° bis 45° je Drehrichtung beträgt.

5. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle (24) von einem Federelement (30) in Richtung der Endlagen des Ventilelements (25) beaufschlagt ist, das an der Welle (24) oder am Gabelhebel (27) angreift und vorzugsweise als Zugfeder, Druckfeder od. dgl. ausgebildet ist.

6. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückführventil (17) eine Betätigungswelle (31), vorzugsweise aus Edelstahl, und ein mittels der Betätigungswelle (31) betätigtes Ventilglied (32) aufweist.

7. Ventileinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Umschaltventil (23) als Ventilelement (25) eine Klappe (26) aufweist, die mittels ihrer Welle (24) innerhalb des Gehäusekanals (40) schwenkbar ist, wobei die Betätigungswelle (31) und die Welle (24) in Querabstand voneinander und parallel zueinander verlaufen, und vorzugsweise, dass die Welle (24) mit beidseitig der Klappe (26) an diese angrenzenden Wellenabschnitten (33, 34) mittels Lagern (35, 36), z. B. Gleitlagern, im Gehäuse (15) drehbar gelagert ist.

8. Ventileinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gehäusekanal (40) auf dem Abschnitt, der sich zwischen der Klappe (26) und einer Öffnung für das Abgas, z. B. dem Auslass (13), erstreckt, eine Trennwand (41) enthält, mittels der eine Unterteilung in einen ersten Kanalteil (42), z. B. für den ersten Strom, insbesondere Bypassstrom, und in einen zweiten Kanalteil (43), z.B. für den zweiten Strom, insbesondere Kühlerstrom, erfolgt, und vorzugsweise, dass der Abschnitt des Gehäusekanals (40), der sich an die Klappe (26) anschließt, sich zur Öffnung, z. B. zum Auslass (13), hin etwa trichterförmig erweitert, und vorzugsweise, dass die Erweiterung des Gehäusekanals in eine etwa rechteckförmige Öffnung (46) ausmündet, die durch die Trennwand (41) in zwei nebeneinander befindliche, vorzugsweise unterschiedlich groß bemessene, Öffnungshälften (47, 48) unterteilt ist, von denen eine (47), vorzugsweise die kleinere, für den ersten Strom, insbesondere Bypassstrom, und die andere (48), vorzugsweise die größere, für den zweiten Strom, insbesondere Kühlerstrom, vorgesehen ist.

9. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle (24) der Klappe (26) etwa rechtwinklig zu dem Abschnitt des Gehäusekanals (40) verläuft, der diese Klappe (26) enthält.

10. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abschnitt des Gehäusekanals (40), der die Klappe (26) enthält, innenseitige Anschlaglinien (44, 45) aufweist, an denen die Klappe (26) in einer Umschaltstellung und in einer demgegenüber geschwenkten anderen Umschaltstellung anschlägt, und vorzugsweise, dass in jeder Umschaltstellung der Klappe (26) eine stabile Endlage der Klappe vorliegt.

11. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gehäusekanal (40) einen rohrförmigen Abschnitt (49) mit einer Öffnung für das Abgas, z. B. mit dem Einlass (14), aufweist und dass das Rückführventil (17) in diesem rohrförmigen Abschnitt (49) angeordnet ist,
wobei vorzugsweise der rohrförmige Abschnitt (49) des Gehäusekanals (40) zumindest annähernd in einer Flucht mit dem etwa trichterförmig erweiterten Abschnitt verläuft oder dazu unter einem stumpfen Winkel geneigt verläuft.

12. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Umschaltventil (23) vor dem Auslass (13) angeordnet ist, dass das Rückführventil (17) hinter dem Einlass (14) angeordnet ist und
dass das Rückführventil (17) in Strömungsrichtung des Abgases durch den Gehäusekanal (40) gesehen dem Umschaltventil (23) vorgeschaltet ist.

13. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) frei in den rohrförmigen Abschnitt (49) hineinragt und das im Abschnitt (49) verlaufende Wellenende frei und ungelagert ausläuft oder dass die Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) den rohrförmigen Abschnitt (49) vollständig durchsetzt und mit beiden Wellenenden (50, 51) im Gehäuse (15) gelagert ist,
wobei die Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Ventilgliedes (32) auf wesentlicher Länge mittels eines Lagers (52, 53), insbesondere einer Gleitlagerhülse, im Gehäuse (15) gelagert ist.

14. Ventileinrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungswelle (31) auf einer Seite des Ventilgliedes (32) auf ihrer Länge zwischen dem Ventilglied (32) und dem Lager (53), insbesondere der Gleitlagerhülse, einen radial überkragenden Ringteil (54), z. B. einen Wellenbund oder Ring, aufweist, an dem das Lager (53), insbesondere die Gleitlagerhülse, mit dem zugewandten Ende axial abgestützt ist und der vorzugsweise auf seiner Oberfläche gehärtet ist, z. B. hartverchromt ist, kolsterisiert ist oder dergleichen.

15. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (18) ein Getriebe (20) aufweist, mit dem der Drehantrieb (19) in Antriebsverbindung steht, dass das Getriebe (20) ein direkt oder mittels Übertragern (80, 83, 84) auf die Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) arbeitendes Antriebsrad (59) aufweist und dass der Drehantrieb (19) ein Abtriebsrad (60), z. B. ein Zahnritzel, aufweist, das über ein benachbartes Zwischenrad (61), vorzugsweise mit Stufenrad, oder direkt das Antriebsrad (59) antreibt, und vorzugsweise, dass die Räder (60, 59, 61) des Getriebes (20) auf einer Seite des Gehäuses (15) und nebeneinander angeordnet sind.

16. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) ein Drehwinkelgeber (62) zugeordnet ist, der ein Geberelement (63), z. B. einen Magneten, an der Betätigungswelle (31) und eine dem Geberelement (63) zugeordnete, mit dem Gehäuse (15) verbundene Sensorik (64) aufweist.

17. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Drehantrieb (19), z. B. der Betätigungswelle (31) oder dem Antriebsrad (59) des Rückführventils (17), je Drehrichtung ein Federelement (65, 66), z. B. eine Drehfeder, zugeordnet ist, das einerseits, z. B. mit einem Federende, am Gehäuse (15) fixiert ist und andererseits, z. B. mit dem anderen Federende (68, 69), mit der Betätigungswelle (31) oder dem Antriebsrad (59) des Rückführventils (17) verbunden ist, derart, dass das jeweilige Federelement (65, 66) bei dem Drehantrieb in die eine bzw. in die andere Drehrichtung, die der jeweiligen Öffnungsbetätigung des Rückführventils (17) entspricht, unter Federspannung gesetzt wird und bei Abfall des Drehantriebes die Betätigungswelle (31) mit ihrem Ventilglied (32) unter Federentspannung in die Schließstellung zurückdreht.

18. Ventileinrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei konzentrisch angeordnete und in zugeordneten Ringräumen des Gehäuses (15) aufgenommene Federelemente (65, 66), insbesondere Drehfedern, vorgesehen sind, die jeweils einenends am Gehäuse (15) festgelegt sind und mit ihrem anderen Ende (68, 69) in einen jeweils zugeordneten Bogenschlitz (70, 71) des Antriebsrades (59) eingreifen und dort am Schlitzende abstützbar sind.

19. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (15) zumindest einen inneren Kühlkanal (21, 22) enthält, der mit seinen Öffnungen an eine äußere Kühlmittelversorgung anschließbar ist und der in dem Bereich des Gehäuses (15) vorgesehen ist, der die Lager (52, 53), insbesondere Gleitlagerhülsen, der Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) enthält, wobei der Kühlkanal (21, 22) sich vorzugsweise etwa bogenförmig, z. B. über etwa 180° Umfangswinkel, um den die Lager (52, 53) enthaltenden Bereich des Gehäuses (15) herum erstreckt.

20. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückführventil (17) und das Umschaltventil (23) über den Gabelhebel (27) und den Stift (29) zur Umschaltung der Klappe (26) in die eine oder andere Umschaltstellung miteinander gekoppelt sind, wobei das Umschaltventil (23) vom Rückführventil (17) durch dessen Drehbetätigung in der einen sowie in der anderen Drehrichtung betätigt wird, und vorzugsweise, dass der Stift (29) auf einer Axialseite des Antriebsrades (59) des Rückführventils (17) vorgesehen ist und der Gabelhebel (27) der Welle (24) des Umschaltventils (23) auf der Höhe des Stiftes (29) angeordnet ist.

21. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Federelement (30) als Blattfeder (75) ausgebildet ist, die mit einem Federende an der Welle (24) und/oder am Gabelhebel (27) angreift und mit dem anderen Federende in Querabstand davon am Gehäuse (15) festgelegt ist und dann, wenn die Klappe (26) des Umschaltventils (23) in eine Umschaltstellung gebracht ist, etwa bogenförmig gekrümmt ist.

22. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klappe (26) des Umschaltventils (23) oder der Gabelhebel (27) relativ zur Welle (24) verstellbar und festlegbar ist, derart, dass die Beziehung zwischen dem Klappenwinkel des Umschaltventils (23) und dem Ventilwinkel des Rückführventils (17) verändert wird.

23. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückführventil (17) als Klappenventil mit einem als Drehklappe, Schwenkklappe, Klappdeckel od. dgl. ausgebildeten Ventilglied (32) gestaltet ist.

24. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückführventil (17) als Klappenventil mit einer in Bezug auf die Betätigungswelle (31) unter einem spitzen Winkel schräg und im Wesentlichen aufrecht gerichteten Drehklappe (32) ausgebildet ist, die innerhalb einer rohrförmigen Ventilsitzfläche (74) in einem rohrförmigen Abschnitt (49) des Gehäusekanals (40) mittels der Betätigungswelle (31) um deren Achse drehbar ist, oder dass das Ventilglied (32) als Klappdeckel (77) ausgebildet ist, der neben der Betätigungswelle (31) angeordnet und mit dieser über einen quer gerichteten Arm (78) verbunden ist und entlang einer Bogenbahn um die Achse der Betätigungswelle (31) herum zwischen der Schließstellung, in der eine Ventilöffnung (79) abgedeckt ist, und der Offenstellung, in der der Klappdeckel (77) von der Ventilöffnung (79) wegbewegt ist, bewegbar ist.

25. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (18, 80) zumindest ein Nockenelement (81) mit mindestens einer Nockenkurve (82, I, II, III) aufweist, mit der eine Rolle (83) in Eingriff steht, die drehbar an einem Hebel (84) gehalten ist, welcher drehfest mit der Betätigungswelle (31) des Rückführventils (17) verbunden ist.

26. Ventileinrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Nockenelement (81) vom Antriebsrad (59) der Antriebseinrichtung (18) angetrieben ist und z. B. als Kurvenscheibe ausgebildet ist.

27. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehachse (76) des Antriebsrades (59) etwa parallel zur Betätigungswelle (31) und/oder Welle (24) verläuft und das Nockenelement (81) vorzugsweise auf der Drehachse (76) des Antriebsrades (59) angeordnet und damit drehfest verbunden ist.

28. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nockenkurve (82, I, II, III) in Bezug auf die Drehachse (76) exzentrisch verläuft.

29. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nockenkurve (82, I, II, III) auf der Außenfläche des Nockenelements (81) vorgesehen ist und dass die Rolle (83) an der Außenfläche des Nockenelements (81) anliegt und mittels einer auf den Hebel (84) oder die Betätigungswelle (31) arbeitenden Feder (85) federnd an die Außenfläche angepresst ist.

30. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nockenkurve (82, I, II, III) derart ausgebildet ist, dass zu Beginn einer gegen die Strömungsrichtung erfolgenden Öffnungsbetätigung des Rückführventils (17) eine große Kraft und am Ende der Öffnungsbetätigung nur eine kleine Kraft auf den Hebel (84) ausgeübt wird.

Zeichnung