Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse be ^¬ findlichen Strömungskanal, einer in dem Strömungskanal ange ^¬ ordneten Klappe zum Verschließen des Strömungskanals, wobei die Klappe an einer Achse befestigt und die Achse drehbar in dem Gehäuse gelagert ist.

Derartige Ventilvorrichtungen finden beispielsweise als Dros ^¬ selklappenstutzen oder Abgasrückführventile Verwendung und sind seit langem bekannt. Durch die drehbar gelagerte Klappe ist es möglich, den Strömungskanal vollständig zu verschließen oder derart zu öffnen, dass ein maximaler Massendurchsatz erfolgt. Dementsprechend ist die Ventilvorrichtung nach dem maximalen Massendurchsatz und damit nach dem freien Strömungsquerschnitt im Bereich der Klappe ausgelegt. Hinsichtlich der Regelung des Massendurchsatzes besteht die größte Schwierigkeit darin, beim minimalen Massendurchsatz, bei dem die Klappe aus dem geschlossenen Zustand lediglich wenige Grad verschwenkt wird, eine hinreichende Regelgüte zu erzielen. Hierfür ist eine sorgfältige Abstimmung hinsichtlich der Geometrie und der Materialpaarungen zwischen der Klappe und dem Strömungskanal erforderlich. Dazu ist es bekannt, im Bereich der Schließstellung der Klappe einen auf die Klappe und auf die am Umfang der Klappe angeordnete Dichtung abgestimmten Ventilsitz mit zylindrischer Bohrung im Strömungskanal anzuordnen, der zu beiden Seiten von einer Kalot- tenstruktur umgeben ist. Da sich die Dichtung aufgrund ihrer Elastizität beim Öffnen der Klappe weitet, liegt sie zu Beginn des Öffnens weiter am Ventilsitz an. Erst ab einem gewissen Öffnungswinkel der Klappe steht die Dichtung nicht mehr mit der Wandung des Strömungskanals in Berührung. Das bedeutet, bis zu diesem Punkt ist der Strömungskanal trotz bereits verschwenkter Klappe immer noch verschlossen. Dieser Punkt im Strömungskanal ist bezogen auf die axiale Erstreckung des Strömungskanals einige Millimeter von dem Punkt entfernt, an dem die Dichtung der Klappe in der Schließstellung im Strömungskanal steht. Da die Dichtung beim Öffnen in beide Richtungen verschwenkt, verdoppelt sich diese Strecke. Der zylindrische Ventilsitz muss somit eine axiale Länge von genau dieser Strecke haben, ehe sich die beiden

Kalottenstrukturen anschließen können, um den Massendurchsatz zu regeln. Nachteilig dabei ist, dass der zylindrische Ventilsitz eine nicht unerhebliche axiale Ausdehnung aufweist, was zum einen das Gewicht und die Materialkosten des Ventils erhöht. Zum anderen benötigen solche Ventile einen größeren Bauraum in axialer Erstreckung. Weiter ist aufgrund der verwendeten Dichtung, insbesondere deren Elastizität und die damit ver ^¬ bundene Ausdehnung in Abhängigkeit von der Temperatur, die Strecke bis zu der trotz öffnender Klappe der Strömungskanal immer noch verschlossen ist, variabel. Dadurch ist die gewählte axiale Länge des Ventilsitzes immer ein Kompromiss, so dass die Regelgüte in Abhängigkeit von diesen Randbedingungen schwankt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Klappe zuerst immer um einen nicht unerheblichen Winkel verschwenkt werden muss, bis der Regelbereich erreicht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, mit der insbesondere kleine Massendurchsätze mit hoher Güte und geringem Aufwand regelbar sind.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Dichtung im Gehäuse angeordnet ist und dass der Strömungskanal bezogen auf seine axiale Länge beidseitig der Dichtung kalottenförmige Bereiche aufweist .

Mit der Anordnung der Dichtung im Gehäuse und somit in der Wand des Strömungskanals reicht aufgrund der geringen Dicke der Dichtung bereits ein ganz geringer Schwenkwinkel der Klappe, dass die Klappe nicht mehr in Berührung mit der feststehenden Dichtung ist. Das hat zur Folge, dass die Klappe bereits ab diesem geringen Schwenkwinkel in den Wirkbereich der beiden kalottenförmigen Bereiche und damit in den Regelbereich eintritt. Der wesent- lichste Vorteil besteht darin, dass mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung bereits ab einem sehr geringen Schwenkwinkel der Klappe ein Massendurchsatz regelbar ist. Die kalottenför- migen Bereiche erlauben dabei die Regelbarkeit von besonders geringen Massendurchsätzen, so dass man mit dieser Vorrichtung eine sehr flache Kennlinie für den Massendurchsatz bezogen auf den Schwenkwinkel der Klappe erhält, was eine sehr gute Re ^¬ gelbarkeit ermöglicht. Zudem ist kein separater Ventilsitz, der für die Regelung eher nachteilig ist, erforderlich. Die Ven- tilvorrichtung ist somit einfacher aufgebaut und benötigt in axialer Erstreckung weniger Bauraum.

Die Ventilvorrichtung lässt sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besonders einfach fertigen, wenn einer der beiden kalottenförmigen Bereiche von einem Einsatz gebildet ist.

Die Anordnung des kalottenförmigen Einsatzes im Strömungskanal gestaltet sich besonders einfach, wenn er eingeschraubt oder eingepresst ist.

Die Anordnung der Dichtung ist gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung mit wenig Aufwand verbunden, wenn sie zwischen Gehäuse und kalottenförmigen Einsatz angeordnet ist. Zusätzliche Mittel zur Aufnahme oder Fixierung der Dichtung sind nicht erforderlich, wenn der kalottenförmige Einsatz auf seiner der Schließstellung der Klappe zugewandten Seite eine Aufnahme für die Dichtung hat. In Abhängigkeit von dem zu regelnden Massendurchsatz ist die Klappe scheibenförmig oder kugelförmig ausgebildet. Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung hat dabei den Vorteil das beide Arten von Klappen verwendet werden können. An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen in: Fig. 1: eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung,

Fig. 2: eine Klappe einer Ventilvorrichtung nach dem Stand der

Technik,

Fig. 3-5: mehrere Klappenanordnungen der Ventilvorrichtung nach

Fig. 1 und

Fig. 6: ein Kennliniendiagramm.

Figur 1 zeigt ein Abgasrückführventil mit einem Gehäuse 1, einem in dem Gehäuse befindlichen Strömungskanal 2, in dem eine scheibenförmige Klappe 3 angeordnet ist. Die Klappe 3 ist fest mit einer Achse 4 verbunden und die Achse 4 ist in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert. Die Achse 4 wird von einem im Gehäuse 1 angeordneten Elektromotor 5 angetrieben, wobei zwischen Achse 4 und Elektromotor 5 ein Getriebe 6 zwischengeschaltet ist.

Figur 2 zeigt eine Klappe 3 nach dem Stand der Technik mit einer in der Klappe 3 angeordneten Dichtung 7. Bis zum Schwenkwinkel steht die Dichtung 7 mit dem zylindrischen Ventilsitz 8 in Kontakt. Die Höhe des Ventilsitzes 8 ist dabei doppelt so hoch wie die axiale Länge zwischen der Schließstellung der Klappe 3 und dem Öffnen durch die Dichtung 7, bedingt durch das Ver- schwenken der Dichtung 7 auf beiden Seiten des Ventilsitzes 8.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen verschiedene Klappenformen der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung. Allen Vorrichtungen ist gemeinsam, dass die Dichtung 7 im Gehäuse 1 und somit in der Wand des Strömungskanals 2 angeordnet ist. Bezogen auf die axiale Erstreckung sind zu beiden Seiten der Dichtung 7 kalottenförmige Bereiche 9, 10 angeordnet, wobei ein kalottenförmiger Bereich 9 vom Gehäuse 1 und der andere kalottenförmige Bereich 10 von einem Einsatz 11, welcher mit dem Gehäuse 1 verpresst ist, angeordnet ist. Der kalottenförmige Einsatz 11 besitzt auf seiner der

Schließstellung der Klappe 3 zugewandten Seite eine Aufnahme 12 für die Dichtung 7, so dass die Dichtung 7 zwischen Gehäuse 1 und Einsatz 11 angeordnet ist. Sobald die Klappe 3 um wenige Grad verschwenkt wird, gibt es keine Berührung zwischen Klappe 3 und Dichtung 7 und die Klappe 3 tritt in die kalottenförmigen Bereiche ein. Ab diesem Schwenkwinkel ist die Regelbarkeit des Massen- durchflusses gegeben. Die Klappe 3 in Figur 3 ist scheibenförmig. Der Einsatz 11 besitzt eine ausgeprägte Kalottenkontur, so dass die Achse 4 neben der Lagerung im Gehäuse 1 auch den Einsatz 11 durchdringt. Der Einsatz 11 in Figur 4 ist flacher, so dass die Achse 4 nur mit dem Gehäuse 1 in Berührung steht. Die Klappe 3 in Figur 5 ist kugelförmig, wodurch eine noch feinere Regelung bei sehr geringem Massendurchsatz möglich ist.

Zum Vergleich der Regelgüte in Abhängigkeit von der Ventilge ^¬ staltung dient das Kennliniendiagramm in Figur 6. In diesem ist auf der senkrechten Achse der Durchfluss und auf der waagerechten Achse die Klappenposition aufgetragen. Danach steigt die Regelgüte je flacher die Kennlinie ist. Die Kennlinie 1 entspricht einer herkömmlichen Klappe. Die Kennlinie 3 entspricht einer kugelförmigen Klappe und Kennlinie 2 entspricht einer kugel- förmigen Klappe mit Kalottenförmigen Bereichen. Alle drei

Klappen tragen dabei die Dichtung. Die Kennlinie 4 entspricht der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung. Insbesondere im Bereich geringer Schwenkwinkel besitzt diese Kennlinie einen noch flacheren Anstieg.