Bezeichnung der Erfindung

Regeleinrichtung, insbesondere zur Abgasrückführung an

Brennkraftmaschinen

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , und sie ist insbesondere vorteilhaft an den Drosselklappenlagern zur Schwenklagerung der Drosselklappenwelle einer Regeleinrichtung zur Abgasrückführung an Brennkraftmaschinen anwendbar.

Hintergrund der Erfindung

Die Abgasrückführung an Brennkraftmaschinen ist gegenwärtig Bestandteil vieler Motoren konzepte zur Erfüllung der vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte vor allem in Europa. Sie dient der Minderung von Stickstoffoxiden bei der Verbrennung von Kraftstoffen in Otto- und Dieselmotoren, indem ein Teil der Verbrennungsabgase gezielt zurück in den Brennraum der Brennkraftmaschine geführt werden. Das dabei entstehende Gemisch aus Frisch- und Abgas besitzt einen bezogen auf das Volumen niedrigeren Brennwert und erreicht daher nicht mehr die für die Stickstoffoxidbildung erforderliche Temperatur im Brenn- räum. Derzeit wird zwischen zwei Methoden der Abgasrückführung an Brennkraftmaschinen unterschieden, nämlich zum einen einer internen Abgasrückführung durch überschneidungen bei den Ventilöffnungszeiten mittels Nockenwellenverstellung oder variabler Ventiltriebe und zum anderen einer externen Abgasrückführung mittels einer Rückführungsleitung zwischen Abgas- und Ansaugtrakt und einer in der Rückführungsleitung angeordneten Regeleinrichtung zur Steuerung der Durchsatzrate.

Eine solche Regeleinrichtung zur externen Abgasrückführung an Brennkraft-

maschinen ist beispielsweise aus der DE 10 2004 043 125 A1 bekannt und besteht im Wesentlichen aus einem Drosselklappengehäuse mit einem Gaskanal sowie einer den Gasdurchlass durch den Gaskanal regelnden Drosselklappe, die mit einer quer durch den Gaskanal verlaufenden und durch eine Stell- einrichtung verschwenkbaren Drosselklappenwelle verbunden ist. Die Drosselklappenwelle ist dabei beidseitig des Gaskanals in zwei im Drosselklappengehäuse angeordneten Drosselklappenlagern gelagert, die jeweils durch eine aus einem Stahlblech bestehende Nadelhülse und durch eine Vielzahl in jeweils einem Nadelkäfig geführter sowie zwischen der Drosselklappenwelle und der Nadelhülse abrollender Lagernadeln gebildet werden und durch mehrere Dichtungen gegen das Durchströmen von Abgaskondensaten abgedichtet sind.

Bei neuen Motorengenerationen der Schadstoffklassen EU 5/US 7 hat es sich unter dauerhaften Betriebsbedingungen jedoch gezeigt, dass die Drosselklap- penlager solcher Regeleinrichtungen mit zunehmenden Mengen von sogenannten Blow-by-Gasen einer entsprechend erhöhten Menge an Abgaskondensaten ausgesetzt sind, die über die Bohrungen der Drosselklappenwelle zu den Drosselklappenlagern vordringen. Diese Abgaskondensate haben eine ölig-wässrige bis wässrig-saure Zusammensetzung, so dass die in der Regel aus einem gehärteten Wälzlagerstahl mit geringen Legierungs- und Kohlenstoffanteilen, beispielsweise aus MRST443, bestehenden Nadelhülsen der Drosselklappenlager zunächst verstärkten Angriffen von äußerer Korrosion unterliegen, die sich trotz der Mehrfachabdichtung der Drosselklappenlager auch bis in deren Inneres fortsetzt. Dabei bildet das Kondensat zunächst an den äußeren Rändern der Nadelhülsen eine Rostschicht, die sich über deren herstellungsbedingte Schnittkanten bis ins Innere der Nadelhülsen ausbreitet und bis zu den Dichtungen der Drosselklappenlager fortschreitet. Mit weiterem Fortschreiten der Korrosion kommt es dann zu Rostunterwanderungen der Dichtungen, in deren Folge es zu Beschädigungen und zum Ausfall der Dros- selklappenlager verbunden mit dem Funktionsausfall der Drosselklappe kommt und die letztlich für das Liegenbleiben des Fahrzeuges ursächlich sein können. Eine erste Gegenmaßnahme, die Korrosion der Drosselklappenlager durch eine korrosionshemmende Zink-Eisen-Beschichtung der Nadelhülsen, wie bei-

spielsweise durch Corrotect ^® , zu vermeiden, hat sich bisher als ungeeignet erwiesen, da das säurehaltige Kondensat der Abgase das Zink der Zink-Eisen- Beschichtung anlöst und somit deren den Korrosionsschutz bewirkende opfe- ranodische Wirkung verloren geht.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Regeleinrichtung, insbesondere zur Abgasrückführung an Brennkraftmaschinen, zu konzipieren, deren Drosselklappenlager einen dauerhaften Korrosionsschutz gegen Abgas- kondensate sowie gegen saure Medien gewährleisten und sich durch eine kostengünstige Herstellbarkeit auszeichnen.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass zumindest die Nadelhülsen beider Drosselklappenlager aus einem hochlegierten korrosionsbeständigen Stahlblech bestehen und ohne weitere Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung spanlos durch Tiefziehen hergestellt sind.

Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass es durch den Einsatz eines korrosionsbeständigen Stahlbleches für die Nadelhülsen der Drossel- klappenlager einer Regeleinrichtung zur Abgasrückführung in einfacher Weise möglich ist, die aus Abgaskondensaten entstehende Rostbildung vor allem im Inneren der Nadelhülsen wirksam zu vermeiden. Die höheren Kosten für ein derartig hochwertigen Werkstoff werden dabei zumindest teilweise dadurch kompensiert, dass keine weiteren Wärme- und/oder Oberflächenbehandlungen der Nadelhülsen mehr notwendig sind, da die Oberflächenhärte des verwendeten Werkstoffs auch unbehandelt ausreichend ist, um den relativ geringen Beanspruchungen an solchen Drosselklappenlagern zu genügen.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Re- geleinrichtung vorgesehen, dass auch die Nadelkäfige beider Drosselklappenlager aus einem hochlegierten korrosionsbeständigen Stahlblech bestehen und ohne weitere Wärme- und/ oder Oberflächenbehandlung spanlos durch Stanzziehen hergestellt sind. Da auch die Nadelkäfige der Drosselklappenlager von der aus Abgaskondensaten resultierenden Rostbildung im Drosselklappenlager betroffen sind, kann eine solche Maßnahme zur Vervollständigung der Gesamtmaßnahmen hinsichtlich des Korrosionsschutzes am Lager und damit der hinsichtlich Verlängerung der Lagerlebensdauer beitragen. Dabei kann eine weitere Verbesserung der Käfigeigenschaften durch ein zusätzliches Härten der Nadelkäfige erreicht werden, da dies einem vorzeitigen Verschleiß durch den Reibkontakt mit den gehärteten Lagernadeln entgegenwirkt.

Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung, dass die Drosselklappenwelle aus einem Stahl mit einer Härte von mindestens 250 HV10 besteht und die Laufbahnen der Lager- nadeln in den Nadelhülsen eine ebensolche Mindesthärte aufweisen. Die der Härte der Drosselklappenwelle entsprechend Mindesthärte der Laufbahnen in den Nadelhülsen ist dabei notwendig, um durch die auf beiden Bauteilen abrollenden gehärteten Lagernadeln keinen Verschleiß zu erzeugen.

Gemäß Anspruch 4 wird es schließlich noch vorgeschlagen, dass als Werkstoff sowohl für die Nadelhülsen als auch für die Nadelkäfige beider Drosselklappenlager bevorzugt ein Stahlblech der Sorte X5CrNi1810 verwendet wird, um den zuvor beschriebenen Anforderungen gerecht zu werden. Dieser Werkstoff zeichnet sich vor allem durch eine gute Umformbarkeit sowie dadurch aus, dass zu dessen Umformung keine umweltbelastenden chlorhaltigen Ziehöle verwendet werden müssen. Außerdem weist dieser Werkstoff bereits durch die beim Umformen entstehende Kaltverfestigung eine Oberflächenhärte auf, die für die vorgesehene Anwendung ausreichend ist und die bei den bisher ver-

wendeten Werkstoffen nur durch eine zusätzliche Wärmebehandlung erreichbar war. Als alternative Materialien für die Nadelhülsen und Nadelkäfige kommen aber auch sogenannte X4-Materialien oder auch ein Stahl der Sorte X20CM 3 in Frage, die jedoch entweder durch die notwendige Verwendung chlorhaltiger Ziehöle bei deren Umformung oder durch ihre höheren Beschaffungskosten gegenüber dem bevorzugten Stahlblech der Sorte X5CrNi1810 zu berücksichtigende Nachteile aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Gesamtansicht eines Querschnittes durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Regeleinrichtung zur Abgasrückführung an Brennkraftmaschinen;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung einer ersten Ausführung eines Drosselklappenlagers der erfindungsgemäß ausgebildeten Regeleinrichtung;

Figur 3 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausführung eines Drosselklappenlagers der erfindungsgemäß ausgebildeten Re- geleinrichtung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Figur 1 geht deutlich Regeleinrichtung 1 zur Abgasrückführung an Brenn- kraftmaschinen hervor, welche im Wesentlichen aus einem Drosselklappengehäuse 2 mit einem Gaskanal 3 sowie einer den Gasdurchlass durch den Gaskanal 3 regelnden Drosselklappe 4 besteht, die mit einer quer durch den Gaskanal 3 verlaufenden und durch eine Stelleinrichtung 5 verschwenkbaren Dros-

sei klappenwelle 6 verbunden ist. Dabei ist die Drosselklappenwelle 6 beidseitig des Gaskanals 3 in zwei im Drosselklappengehäuse 2 angeordneten Drosselklappenlagern 7, 8 gelagert, die jeweils durch eine aus einem Stahlblech bestehende Nadelhülse 9, 10 und durch eine Vielzahl in jeweils einem Nadelkäfig 11 , 12 geführter Lagernadeln 13, 14 gebildet werden, welche jeweils zwischen der Drosselklappenwelle 6 und der Nadelhülse 9, 10 abrollen. Durch die Figuren 2 und 3 wird darüber hinaus deutlich, dass die Drosselklappenlager 7, 8 außerdem beidseitig der Nadelkäfige 11 , 12 mehrere Dichtungen 15, 16, 17 aufweisen, durch welche die Drosselklappenlager 7, 8 gegen das Durchströ- men von Abgaskondensaten abgedichtet sind.

Lediglich andeutungsweise geht aus den Figuren 2 und 3 desweiteren hervor, dass zur Vermeidung der aus Abgaskondensaten entstehende Rostbildung in den Drosselklappenlagern 7, 8 erfindungsgemäß sowohl die Nadelhülsen 9, 10 als auch die Nadelkäfige 11 , 12 beider Drosselklappenlager 7, 8 aus einem hochlegierten korrosionsbeständigen Stahlblech bestehen und ohne weitere Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung spanlos durch Tiefziehen bzw. durch Stanzziehen hergestellt sind. Als Werkstoff sowohl für die Nadelhülsen 9, 10 als auch für die Nadelkäfige 11 , 12 wurde dabei ein Stahlblech der Sorte X5CrNi1810 verwendet, so dass die Laufbahnen 18, 19 der Lagernadeln 13, 14 in den Nadelhülsen 9, 10 durch die beim Umformen entstehende Kaltverfestigung eine der Härte von mindestens 250 HV10 der Drosselklappenwelle 6 entsprechende Mindesthärte aufweisen, durch die die auf beiden Bauteilen abrollenden gehärteten Lagernadeln 13, 14 keinen Verschleiß verursachen.

Bezugszahlenliste

Regeleinrichtung

Drosselklappengehäuse

Gaskanal

Drosselklappe

Stelleinrichtung

Drosselklappenwelle

Drosselklappenlager

Drosselklappenlager

Nadelhülse von 7

Nadelhülse von 8

Nadel käf ig von 7

Nadel käf ig von 8

Lagernadeln von 7

Lagernadeln von 8

Dichtung

Dichtung

Dichtung

Laufbahn in 7

Laufbahn in 8