DE112005001467B4

DE112005001467B4 - Flap valve for the exhaust system of a motor vehicle

Info

Publication number: DE112005001467B4
Application number: DE112005001467.3T
Authority: DE
Inventors: Yohann Rouaud; Matthias Hildebrand
Original assignee: Faurecia Abgastechnik GmbH
Current assignee: Faurecia Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: WO2006003017A1; DE112005001467A5

Abstract

Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Ventilgehäuse (1), in dem eine Ventilklappe (3) um eine quer zu dessen Mittellängsachse (11) verlaufenden Welle (2) zwischen einer dessen Innenquerschnittsfläche überdeckenden Schließstellung und einer diese freigebenden Öffnungsstellung schwenkbar ist, mit folgender weiterer Ausgestaltung: – außen am Ventilgehäuse (1) ist ein Lagergehäuse (4) gasdicht angebracht, – die Welle (2) durchsetzt eine Öffnung (6) des Ventilgehäuses und ragt über diese erste Öffnung (6) im Ventilgehäuse (1) in das Lagergehäuse (4) hinein und tritt über eine zweite Öffnung (7) im Lagergehäuse (4) aus diesem wieder aus, – innerhalb des Lagergehäuses (4) ist die Welle (2) von einem Lagerring (17) umfasst, der eine zur Ventilklappe (3) weisende, quer zur Welle (2) ausgerichtete Stützfläche (19) und eine von der Ventilklappe (3) weg weisende, mit einem die zweite Öffnung (7) umgrenzenden Innenwandbereich (22) des Lagergehäuses (4) im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkende Gleitfläche (20) aufweist, – zumindest ein die Gleitfläche (20) aufweisender Bereich des Lagerrings (17) besteht aus einem Material, das eine geringere Wärmedehnung aufweist als das Material der Welle (2), – im Lagergehäuse (4) ist ein die Welle (2) umgreifendes, Federelement angeordnet, das den Lagerring (17) mit seiner Gleitfläche (20) gegen den Innenwandbereich (22) des Lagergehäuses (4) drückt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerring (17) und dem Federelement als Dichtelement eine radial von der Welle abstehende Dichtscheibe (25) aus metallischem Material angeordnet ist, die mit ihrer einen Seite dichtend an der Stützfläche (19) des Lagerrings (17) anliegt und dichtend mit der Umfangsfläche der Welle verbunden ist und dass die Dichtscheibe (25) eine zentrale, von der Welle (2) durchgriffene Bohrung (26) aufweist, wobei ...Flap valve for the exhaust system of a motor vehicle, with a valve housing (1) in which a valve flap (3) about a transversely to the central longitudinal axis (11) extending shaft (2) between a inner cross-sectional area covering the closed position and a releasing opening position is pivotally, with following further embodiment: - outside the valve housing (1) a bearing housing (4) is gas-tight, - the shaft (2) passes through an opening (6) of the valve housing and protrudes into the valve housing (1) via this first opening (6) Bearing housing (4) inside and exits through a second opening (7) in the bearing housing (4) from this again, - within the bearing housing (4), the shaft (2) by a bearing ring (17) comprises, one to the valve flap ( 3) facing, transverse to the shaft (2) aligned support surface (19) and one of the valve flap (3) facing away, with a second opening (7) delimiting the inner wall region (22) of the Lagerge housing (4) has a sliding surface (20) which cooperates in the sense of a sliding pairing, - at least one region of the bearing ring (17) having the sliding surface (20) consists of a material which has a lower thermal expansion than the material of the shaft (2), in the bearing housing (4) a shaft (2) encompassing, spring element is arranged, which presses the bearing ring (17) with its sliding surface (20) against the inner wall region (22) of the bearing housing (4), characterized in that between the bearing ring ( 17) and the spring element is arranged as a sealing element a radially projecting from the shaft sealing washer (25) made of metallic material, with its one side sealingly against the support surface (19) of the bearing ring (17) and is sealingly connected to the peripheral surface of the shaft and in that the sealing disc (25) has a central bore (26) through which the shaft (2) passes, wherein

Description

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges. Ein solches, beispielsweise aus EP 0 835 998 B1 oder DE 37 07 904 A1 bekanntes Ventil wird allgemein als Sperrorgan in verzweigten Abgasanlagen eingesetzt. Es weist ein Ventilgehäuse auf, in dem eine Klappe um eine quer zur Mittellängsachse des Ventilgehäuses bzw. quer zu einem von diesem umgrenzten Strömungskanal verlaufenden Welle drehbar gelagert ist. Die Ventilklappe ist dabei zwischen einer die Innenquerschnittsfläche des Ventilgehäuses überdeckenden Schließstellung und einer diese freigebenden Öffnungsstellung schwenkbar. Außen am Ventilgehäuse ist ein Lagergehäuse gasdicht angebracht, etwa angeschweißt. Die Welle durchsetzt eine Öffnung des Ventilgehäuses und ragt über eine erste Öffnung im Lagergehäuse in dieses hinein und tritt über eine zweite Öffnung im Lagergehäuse aus diesem wieder aus. Innerhalb des Lagergehäuses ist die Welle von einem Lagerring umfasst, der eine zur Klappe weisende quer zur Welle ausgerichtete Stützfläche und eine von der Klappe weg weisende, mit einem die zweite Öffnung umgrenzenden Innenwandbereich des Lagergehäuses im Sinne einer Gleitpaarung zusammen wirkende Gleitfläche aufweist. Diese wird durch ein die Welle umgreifendes Federelement an den genannten Innenwandbereich gedrückt. Bei einem solchen Klappenventil ist das Material des Lagerrings so gewählt, dass bei einer Drehbetätigung der Welle möglichst geringe Reibungskräfte zu überwinden sind, trotzdem aber eine ausreichende Abdichtung gewährleistet, also verhindert ist,
dass Abgas über den zwischen Lagerring und dem Innenwandbereich des Lagergehäuses vorhandenen Spalt nach außen gelangen kann. Materialien, die diese Anforderungen erfüllen, etwa keramische Materialien, weisen in der Regel eine geringere Wärmedehnung auf als das Material der Welle, beispielsweise rostfreier Stahl. Im Betrieb werden im Lagergehäuse Temperaturen von 600°C und mehr erreicht. Um bei einer derartigen Erwärmung eine Radialausdehnung der Welle zu ermöglichen, ohne dass dabei der Lagerring zerstört wird, ist ein entsprechend großes Spiel zwischen den genannten Teilen vorzusehen. Als Folge dieses Spiels können jedoch Abgase zwischen Welle und Lagering nach außen gelangen.The invention relates to a flap valve for the exhaust system of a motor vehicle. Such, for example EP 0 835 998 B1 or DE 37 07 904 A1 Known valve is commonly used as a blocking device in branched exhaust systems. It has a valve housing, in which a flap is rotatably mounted about a transverse to the central longitudinal axis of the valve housing or transversely to a plane defined by this flow channel shaft. The valve flap is pivotable between a closed cross-sectional area of the valve housing covering the closed position and this releasing opening position. Outside of the valve housing, a bearing housing is gas-tight, such as welded. The shaft passes through an opening of the valve housing and protrudes into the bearing housing via a first opening and exits therefrom via a second opening in the bearing housing. Within the bearing housing, the shaft is surrounded by a bearing ring, which has a flap facing transversely oriented to the shaft support surface and facing away from the flap, with a second opening delimiting the inner wall portion of the bearing housing in the sense of a sliding pair together acting sliding surface. This is pressed by a shaft surrounding the spring element to said inner wall portion. In such a flap valve, the material of the bearing ring is selected so that as low as possible frictional forces are to be overcome in a rotary actuation of the shaft, but nevertheless ensures a sufficient seal, that is prevented,
that exhaust gas can pass through the existing between the bearing ring and the inner wall portion of the bearing housing gap to the outside. Materials that meet these requirements, such as ceramic materials, usually have a lower thermal expansion than the material of the shaft, such as stainless steel. During operation, temperatures of 600 ° C and more are reached in the bearing housing. In order to allow a radial expansion of the shaft in such a heating, without causing the bearing ring is destroyed, a correspondingly large game between the said parts is provided. As a result of this game, however, exhaust gases between shaft and bearing ring can escape to the outside.

Bei dem aus EP 0 835 998 B1 bekannten Klappenventil wird eine derartige Abgasleckage durch Verwendung eines Tellerfederstapels als Federelement verhindert. Die einzelnen Tellerfedern liegen jeweils mit ihren Innen- bzw. Außenrändern mehr oder weniger gasdicht aufeinander auf und bilden somit einen Zylinder mit einer geschlossenen Zylinderwand. Die beiden äußeren Tellerfedern liegen plan eben an der Stützfläche des Lagerrings bzw. an einer Gegenfläche an der Welle dichtend an. Der zwischen dem Lagerring und der Gegenfläche angeordnete Bereich der Welle ist somit im Wesentlichen gasdicht abgedichtet, so dass kein Abgas durch den aufgrund des Lagerspiels zwischen Lagerring und Welle vorhandene Ringspalt nach außen gelangen kann.At the EP 0 835 998 B1 known flap valve prevents such exhaust leakage by using a plate spring stack as a spring element. The individual disc springs are each with their inner and outer edges more or less gas-tight on each other and thus form a cylinder with a closed cylinder wall. The two outer plate springs lie flat against the support surface of the bearing ring or on a counter surface on the shaft sealingly. The arranged between the bearing ring and the counter surface area of the shaft is thus sealed substantially gas-tight, so that no exhaust gas can pass through the existing due to the clearance between bearing ring and shaft annular gap to the outside.

Aus US 5 630 571 A ist beispielsweise ein Klappenventil bekannt, bei dem anstelle von Federelementen ein Dichtring aus metallischem Material vorhanden ist, der dichtend an der Stützfläche des Lagerrings anliegt und dichtend mit der Umfangsfläche der Welle verbunden ist, um die Lageranordnung überwiegend gasdicht abzudichten.Out US 5,630,571 A For example, a flap valve is known in which instead of spring elements, a sealing ring made of metallic material is present, which rests sealingly on the support surface of the bearing ring and is sealingly connected to the peripheral surface of the shaft to seal the bearing assembly mainly gas-tight.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klappenventil vorzuschlagen, das ohne teuere und aufwändig zu fügende Tellerfedern auskommt, wobei aber dennoch ein Austritt von Abgas über den Ringspalt zwischen Lagerring und Welle verhindert oder zumindest verringert ist.The object of the invention is to propose a flap valve, which does not require expensive and expensive to be joined disc springs, but still prevents leakage of exhaust gas through the annular gap between the bearing ring and shaft or at least reduced.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zwischen dem Lagerring und dem Federelement als Dichtelement eine radial von der Welle abstehende Dichtscheibe aus metallischem Material angeordnet ist, die mit ihrer einen Seite dichtend an der Stützfläche des Lagerrings anliegt und dichtend mit der Umfangsfläche der Welle verbunden ist. Die Dichtscheibe weist außerdem eine zentrale, von der Welle durchgriffene Bohrung auf, wobei die Dichtscheibe und die Welle aus Materialien bestehen, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten so gewählt sind, dass sich die Größe eines zwischen Welle und Dichtscheibe vorhandenen Trennspalts bei Erwärmung der genannten Teile nicht oder nur unwesentlich verändert.This object is achieved according to claim 1, characterized in that between the bearing ring and the spring element as a sealing element radially projecting from the shaft sealing washer made of metallic material is disposed, with its one side sealingly abuts the support surface of the bearing ring and sealingly with the peripheral surface of the shaft connected is. The sealing disc also has a central, durchdurch by the shaft bore, wherein the sealing disc and the shaft consist of materials whose coefficients of thermal expansion are chosen so that the size of a present between the shaft and washer separating gap when heating the said parts is not or only insignificantly changed.

Eine aus metallischem Material, d. h. aus Vollmaterial gefertigte Scheibe lässt sich, im Gegensatz zu nachgiebigen Dichtelementen wie solchen aus Gewebe, Drahtgeflecht oder dergleichen, mit exakten, etwa als Planebenen ausgebildeten, mit dem Lagerring zusammenwirkenden Dichtbereichen und hoher Maßgenauigkeit fertigen, so dass eine nahezu gasdichte Abdichtung zwischen der Dichtscheibe und dem Lagerring erreichbar ist. Zur Abdichtung zwischen Welle und Dichtscheibe kommt nicht zuletzt aus Kostengründen vorzugsweise eine als separates Teil ausgebildete Scheibe mit einer von der Welle durchgriffenen Bohrung in Frage. Der Innendurchmesser der Bohrung lässt sich exakt an den Durchmesser der Welle so anpassen, dass ein zwischen Dichtscheibe und Welle vorhandener Trennspalt so gering ist, dass eine Leckage von Abgas verhindert ist oder nur in vernachlässigbarem Ausmaß stattfindet. Aufgrund der Maßhaltigkeit und Formstabilität einer Scheibe aus metallischem Material ist ein Verwerfen der Scheibe und ein damit einhergehendes Nachlassen der Dichtwirkung nicht zu befürchten. Eine Verwendung von teueren, Dicht- und Federfunktion in sich vereinenden Tellerfedern, wie bei dem oben erwähnten bekannten Klappenventil, ist nicht erforderlich. Es kann vielmehr auf einfach herstellbare und vor allen Dingen kostengünstige und auf einfache Weise fügbare Federelemente, vorzugsweise auf Schraubenfedern zurückgegriffen werden.A made of metallic material, ie made of solid material disc can be, in contrast to yielding sealing elements such as those of fabric, wire mesh or the like, with exact, designed as Plätzen, cooperating with the bearing ring sealing areas and high dimensional accuracy finished, so that a nearly gas-tight Seal between the sealing washer and the bearing ring is reached. For sealing between the shaft and the sealing washer, not least for cost reasons, it is preferable to use a disk formed as a separate part with a bore through which the shaft passes. The inner diameter of the bore can be adjusted exactly to the diameter of the shaft so that an existing between sealing disc and shaft separation gap is so small that leakage of exhaust gas is prevented or takes place only to a negligible extent. Due to the dimensional stability and dimensional stability of a disc of metallic material discarding the disc and a concomitant decrease in the sealing effect is not to be feared. A use of expensive, sealing and spring function in unifying disc springs, as in the Above-mentioned known flapper valve is not required. Rather, it is possible to resort to coil springs which are easy to produce and above all cost-effective and easily attachable spring elements.

Ein weiterer Vorteil einer Dichtscheibe aus metallischem Material besteht darin, dass sie eine genau bestimmte bzw. bestimmbare Wärmedehnung aufweist. Für Dichtscheibe und Welle werden Materialien mit derartigen Wärmeausdehnungskoeffizienten gewählt, dass sich die Größe eines zwischen Welle und Dichtscheibe vorhandenen Trennspalts bei Erwärmung der genannten Teile nicht oder nur unwesentlich verändert. So ist es denkbar, dass Welle und Dichtscheibe aus demselben Material oder aus Materialien mit gleichen oder relativ ähnlichen Wärmedehnungen bestehen. Die Abmessungsrelationen von Dichtscheibe und Welle und damit die Größe des Trennspalts bleiben dann bei Erwärmung auf gleiche oder vergleichbare Temperaturen zumindest annähernd erhalten. Ein bei der Montage im kalten Zustand vorhandener Trennspalt sowie eine damit erreichte Dichtigkeit bleiben daher auch bei Erwärmung auf Betriebstemperatur, die bei 600°C und höher liegen kann, erhalten. Es kann also eine von der Temperatur unabhängige Dichtwirkung erzielt werden, d. h. sowohl in der Kaltstartphase als auch später im erhitzten Zustand ist eine Leckage von Abgas wirksam verhindert. Auch ist verhindert, dass bei Erwärmung die Dichtscheibe durch die Welle aufgeweitet wird, wobei sich diese unter Verlust ihrer dichtenden Anlage am Lagerring verwerfen würde.Another advantage of a sealing disc made of metallic material is that it has a precisely determined or determinable thermal expansion. For sealing disc and shaft materials with such coefficients of thermal expansion are chosen that the size of a present between the shaft and washer separating gap does not change or only insignificantly when heating the said parts. Thus, it is conceivable that shaft and sealing disc made of the same material or materials with the same or relatively similar thermal expansions. The dimension relations of sealing disc and shaft and thus the size of the separating gap then remain at least approximately when heated to the same or comparable temperatures. An existing during assembly in the cold condition separating gap and thus achieved tightness therefore remain even when heated to operating temperature, which may be at 600 ° C and higher obtained. It can therefore be achieved independent of the temperature sealing effect, d. H. Both in the cold start phase and later in the heated state, a leakage of exhaust gas is effectively prevented. It is also prevented that when heated, the sealing washer is widened by the shaft, which would discard this loss of their sealing contact with the bearing ring.

Beispielsweise aufgrund von fahrtwindbedingten Kühleffekten kann es je nach Einbausituation vorkommen, dass während des Fahrzeugbetriebs die Dichtscheibe weniger stark erhitzt wird als der von ihr umfasste Bereich der Welle. Die Welle würde sich dann stärker radial ausdehnen als die Dichtscheibe, wenn Materialien mit gleichen Wärmedehnungen eingesetzt würden. Dies könnte, wenn der anfängliche Trennspalt zur Verhinderung von Abgasleckagen in der Kaltphase des Fahrzeugbetriebs sehr klein gehalten wird, zu einer Aufweitung und Verwerfung der Dichtscheibe führen. Abhilfe wird hier dadurch geschaffen, dass für die Dichtscheibe ein Material gewählt wird, das eine größere Wärmedehnung aufweist als das Material der Welle.Depending on the installation situation, it may happen, for example due to wind-induced cooling effects, that the sealing disk is heated less strongly during vehicle operation than the area of the shaft encompassed by it. The shaft would then expand more radially than the sealing disc if materials with the same thermal expansions were used. This could lead to widening and warping of the gasket if the initial separation gap to prevent exhaust leakage in the cold phase of vehicle operation is kept very small. Remedy is created here by the fact that a material is selected for the sealing disc, which has a greater thermal expansion than the material of the shaft.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das Material der Dichtscheibe eine geringere Wärmedehnung aufweist als die Welle. Es wäre etwa denkbar, dass für die Kaltstartphase ein größerer Trennspalt in Kauf genommen wird, der sich später aber aufgrund der geringeren Wärmeausdehnung der Dichtscheibe bei Erwärmung auf Betriebstemperatur verkleinert.But it may also be advantageous if the material of the sealing disc has a lower thermal expansion than the shaft. It would be conceivable that for the cold start phase, a larger separation gap is accepted, but later reduced due to the lower thermal expansion of the gasket when heated to operating temperature.

Zur Erhöhung der Dichtwirkung der Dichtscheibe ist es denkbar, dass an diese eine Hülse angeformt ist, die sich zwischen Lagerring und Welle axial hinein erstreckt und die Welle mit geringem Trennspalt bzw. spielfrei umfasst. Während bei einer bloßen Dichtscheibe sich der Dichtbereich auf die Dicke der Scheibe bzw. die Länge der Bohrung erstreckt, ist dieser Dichtbereich entsprechend der Länge der Hülse vergrößert.To increase the sealing effect of the sealing disc, it is conceivable that a sleeve is formed on this, which extends axially between the bearing ring and shaft and includes the shaft with a small separating gap or clearance. While in a mere sealing disc, the sealing area extends to the thickness of the disc or the length of the bore, this sealing area is increased according to the length of the sleeve.

Die beste Abdichtung zwischen Dichtscheibe und Welle wird erreicht, wenn die genannten Teile einstückig miteinander verbunden sind. Da dann gleiche Materialen vorliegen, gibt es auch keine Probleme bei der Erwärmung, etwa ein Verwerfen der Dichtscheibe.The best seal between the sealing washer and shaft is achieved when the parts mentioned are integrally connected. Since then the same materials are present, there are also no problems in the heating, such as discarding the gasket.

Wie bereits erwähnt, ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung keine teure Tellerfeder erforderlich, um eine Abgasleckage zu vermeiden, es sind vielmehr einfache und kostengünstige Federelemente, insbesondere Schraubenfedern einsetzbar. Das Federelement drückt die Dichtscheibe gegen die Stützfläche des Lagerings, wobei eine Plananlage der Dichtscheibe bevorzugt ist.As already mentioned, in an embodiment according to the invention, no expensive diaphragm spring is required in order to avoid exhaust leakage, but rather simple and cost-effective spring elements, in particular helical springs, can be used. The spring element presses the sealing disc against the support surface of the bearing ring, wherein a flat contact of the sealing disc is preferred.

Ein Material, das sowohl gute Gleit- als auch Dichteigenschaften bei Zusammenwirkung mit einer metallischen Fläche, also dem oben erwähnten Innenwandbereich des Lagergehäuses aufweist, ist ein Keramikmaterial. Dieses weist naturgemäß eine wesentlich kleinere Wärmeausdehnung auf als die metallische, etwa aus rostfreiem Stahl bestehende Welle. Deswegen ist zwischen Welle und dem Lagerring ein entsprechend großes Spiel erforderlich, um ein ungehindertes radiales Ausdehnen der Welle bei hohen Temperaturen zu gewährleisten. Der Lagerring kann ganz aus Keramikmaterial sein. Denkbar ist aber auch, dass nur ein die Gleitfläche tragender Bereich aus Keramik besteht.A material which has both good sliding and sealing properties in cooperation with a metallic surface, that is, the above-mentioned inner wall portion of the bearing housing, is a ceramic material. This has naturally a much smaller thermal expansion than the metallic, consisting of stainless steel shaft. Therefore, between the shaft and the bearing ring a correspondingly large game is required to ensure unimpeded radial expansion of the shaft at high temperatures. The bearing ring can be made entirely of ceramic material. It is also conceivable, however, that only a region carrying the sliding surface consists of ceramic.

Das Federelement kann sich direkt an der Welle abstützen. Dazu ist an dieser eine sich nach außen erstreckende Radialschulter vorhanden. Vorzugsweise ist jedoch zwischen dem Federelement und der Radialschulter eine die Welle umgreifende Buchse vorhanden, welche mit ihrer Umfangsfläche mit der Innenfläche des Lagergehäuses im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkt und zugleich als thermischer Isolator für die temperaturempfindlichen Federelemente dient. Da die Buchse ein separates Teil ist, kann sie aus einem Material gefertigt werden, welches gegenüber dem metallischen Lagergehäuse geringere Reibbeiwerte aufweist als dies bei einer Metall-Metall-Reibpaarung der Fall wäre. Vorzugsweise wird aufgrund der thermischen Belastung eine Buchse aus Keramikmaterial eingesetzt.The spring element can be supported directly on the shaft. For this purpose, an outwardly extending radial shoulder is present at this. Preferably, however, a sleeve encompassing the shaft is present between the spring element and the radial shoulder, which cooperates with its peripheral surface with the inner surface of the bearing housing in the sense of a sliding pair and at the same time serves as a thermal insulator for the temperature-sensitive spring elements. Since the bush is a separate part, it can be made of a material which has lower coefficients of friction than the metallic bearing housing than would be the case with a metal-metal friction pairing. Preferably, a sleeve made of ceramic material is used due to the thermal stress.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. Show it:

1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsvariante eines Klappenventils, 1 a cross section through a first embodiment of a flap valve,

2 das Detail II aus 1, 2 the detail II off 1 .

3A bis C Abbildungen entsprechend 2, welche unterschiedliche Gleitpaarungen zwischen Lagerring und Lagergehäuse darstellen, 3A up to C figures accordingly 2 which represent different sliding pairings between bearing ring and bearing housing,

4 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante eines Klappenventils. 4 a cross section through a second embodiment of a flap valve.

Wie 1 zeigt, umfasst ein Klappenventil ein als Rohrabschnitt ausgebildetes Ventilgehäuse 1, eine darin angeordnete, mit Hilfe einer Welle 2 drehbar gelagerte Ventilklappe 3 und ein Lagergehäuse 4. Die Welle 2 erstreckt sich quer zur Mittellängsachse 11 des Ventilgehäuses 1 bzw. des von diesem umschlossenen Strömungskanals 21. Die Wand 5 des einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweisenden Ventilgehäuses 1 ist von einer ersten Öffnung 6 durchbrochen. Über diese Öffnung erstreckt sich die Welle 2 in das Lagergehäuse 4 hinein. Im Lagergehäuse 4 ist eine zweite Öffnung 7 vorhanden, die von dem der Ventilklappe 3 abgewandten, äußeren Ende 8 der Welle durchsetzt ist. Das innere Ende 9 der Welle 2 ist radial verbreitert, wobei der Übergang zwischen dem engerem und dem breiteren Wellenteil als eine sich rechtwinklig zur Mittellängsachse 10 der Welle 2 erstreckende Radialschulter 12 ausgebildet ist. Das innere Ende 9 der Welle 2 trägt die Ventilklappe 3. Dazu weist das Ende 9 einen Axialschlitz (nicht dargestellt) auf, in welchem die Ventilklappe 3 mit einem Randbereich eingesteckt und etwa durch eine Verschweißung fixiert ist. An einer dem inneren Ende 9 diametral gegenüberliegenden, von der Mittellängsachse 10 durchstoßenen Stelle ist an der Ventilklappe 2 ein Lagerzapfen 13 fixiert, der in einer napfförmigen Ausbuchtung 14 in der Wand 5 des Ventilgehäuses 1 eingreift.As 1 shows, a flapper valve designed as a tubular valve housing 1 , arranged in it, with the help of a wave 2 rotatably mounted valve flap 3 and a bearing housing 4 , The wave 2 extends transversely to the central longitudinal axis 11 of the valve housing 1 or of the flow channel enclosed by this 21 , The wall 5 of a circular inner cross-section having valve housing 1 is from a first opening 6 breached. About this opening, the shaft extends 2 in the bearing housing 4 into it. In the bearing housing 4 is a second opening 7 present, that of the valve flap 3 opposite, outer end 8th the wave is interspersed. The inner end 9 the wave 2 is radially widened, wherein the transition between the narrower and the wider shaft part as a perpendicular to the central longitudinal axis 10 the wave 2 extending radial shoulder 12 is trained. The inner end 9 the wave 2 carries the valve flap 3 , This is the end of it 9 an axial slot (not shown) in which the valve flap 3 Inserted with a border area and fixed by a weld. At one's inner end 9 diametrically opposite, from the central longitudinal axis 10 pierced point is on the valve flap 2 a journal 13 fixed in a cup-shaped bulge 14 in the wall 5 of the valve housing 1 intervenes.

Das etwa hülsenförmige Lagergehäuse 4 ist mit seinem dem Innenraum des Ventilgehäuses 1 zugewandten Ende 15 in die erste Öffnung 6 des Ventilgehäuses eingesetzt und mit der Wand 5 verschweigt. Der sich etwa an die zweite Öffnung 7 anschließende Bereich des Lagergehäuses 4 ist in Form eines sich zur Klappe 3 hin öffnenden Konus 16 ausgebildet. In diesem Bereich des Lagergehäuses 4 ist ein Lagerring 17 aus einem Keramikmaterial angeordnet. Der Lagerring 17 umgreift die Welle 2 unter Freilassung eines Ringspalts 18. Der Ringspalt 18 ist dabei so bemessen, dass sich die Welle bei einer Erhitzung während des Fahrzeugbetriebs auf Temperaturen von > 600°C radial ausdehnen kann, ohne dabei den Lagerring 18 radial aufzuweiten, was aufgrund des spröden Keramikmaterials dessen Zerstörung zur Folge hätte. Der Lagerring 17 weist eine der Ventilklappe 3 zugewandte, quer zur Mittellängsachse 10 verlaufende planebene Stützfläche 19 auf. Weiterhin ist am Lagerring 17 eine von der Ventilklappe 3 wegweisende Gleitfläche 20 vorhanden, welche mit dem Innenwandbereich 22 des Konus 16 bzw. des Lagergehäuses 4 im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkt. Die Gleitfläche 20 ist gekrümmt und Teil einer Kugel- oder Torusfläche. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist zwischen dem Innenwandbereich 22 und der Gleitfläche 20 nur ein schmaler, nahezu linienförmiger Berührungsbereich 23 vorhanden.The approximately sleeve-shaped bearing housing 4 is with his the interior of the valve body 1 facing the end 15 in the first opening 6 of the valve body and with the wall 5 conceals. The approximately to the second opening 7 subsequent area of the bearing housing 4 is in the form of a flap 3 towards the opening cone 16 educated. In this area of the bearing housing 4 is a bearing ring 17 arranged from a ceramic material. The bearing ring 17 embraces the wave 2 leaving an annular gap 18 , The annular gap 18 is dimensioned so that the shaft can expand radially at temperatures of> 600 ° C when heated during vehicle operation, without losing the bearing ring 18 expand radially, which would have its destruction due to the brittle ceramic material. The bearing ring 17 has one of the valve flap 3 facing, transverse to the central longitudinal axis 10 extending planar support surface 19 on. Furthermore, on the bearing ring 17 one from the valve flap 3 groundbreaking sliding surface 20 present, which with the inner wall area 22 of the cone 16 or the bearing housing 4 cooperates in the sense of a sliding pair. The sliding surface 20 is curved and part of a sphere or torus surface. Due to this configuration is between the inner wall area 22 and the sliding surface 20 only a narrow, almost linear contact area 23 available.

Die Welle 2 ist von einer Schraubenfeder 24 mit Radialspiel umgriffen. Zwischen dem Lagerring 17 und der Schraubenfeder 24 ist eine Dichtscheibe 25 angeordnet. Die Dichtscheibe 25 weist eine zentrale Bohrung 26 auf, die von der Welle 2 spielfrei durchgriffen ist. Der Durchmesser der Bohrung 26 ist dabei so gewählt, dass die Dichtscheibe – bei Kraftbeaufschlagung durch die Schraubenfeder 24 – axial an der Welle verschiebbar ist. Aufgrund dieser Verschiebbarkeit wird die Dichtscheibe 25 an die Stützfläche 19 des Lagerrings 17 und dieser mit seiner Gleitfläche 20 an den Innenwandbereich 22 des Lagergehäuses 4 gedrückt. Die Dichtscheibe 25 liegt plan an der Stützfläche 19 an, so dass durch die zwischen den beiden Teilen vorhandenen Trennfuge kein Abgas in den Ringspalt 18 zwischen Lagerring 17 und Welle 2 und von da in die Öffnung 7, welche die Welle 2 mit Radialspiel umfasst, nach außen gelangen kann. Ein Durchtritt von Abgas durch die Bohrung 26 hindurch ist dadurch verhindert, dass diese mit ihrer Innenwand spielfrei an der Oberfläche der Welle 2 anliegt. Der dadurch geschaffene axiale Dichtbereich 27 ist durch die Dicke der Dichtscheibe 25 vorgegeben. In 2 ist auf der rechten Hälfte angedeutet, dass der Dichtbereich 27a dadurch verlängert werden kann, dass an die Dichtscheibe 25a eine Dichthhülse 28 angeformt ist, welche sich zwischen Lagerring 17 und Welle 2 hinein erstreckt und die Welle 2 spielfrei und axial verschiebbar umfasst. Damit auch in diesem Falle eine radiale Ausdehnung der Welle 2 bzw. der Dichthülse 28 problemlos möglich ist, ist zwischen der Dichthülse 28 und dem Lagering 17 ebenfalls ein Ringspalt 18a vorhanden. Die Welle 2 besteht aus Metall, beispielsweise aus einem rostfreien Stahl. Die Dichtscheibe 25 bzw. die Dichtscheibe 25a und die Dichthülse 28 sind aus einem metallischen Material gefertigt, das eine mit dem Material der Welle 2 vergleichbare Wärmeausdehnung aufweist. Dies wird am besten dadurch erreicht, dass die genannten Teile aus dem gleichen Material gefertigt sind wie die Welle 2.The wave 2 is from a coil spring 24 embraced with radial play. Between the bearing ring 17 and the coil spring 24 is a gasket 25 arranged. The sealing washer 25 has a central hole 26 on that from the wave 2 is passed through without play. The diameter of the hole 26 is chosen so that the sealing washer - when force is applied by the coil spring 24 - Is axially displaceable on the shaft. Due to this displacement, the sealing disc 25 to the support surface 19 of the bearing ring 17 and this with its sliding surface 20 to the inner wall area 22 of the bearing housing 4 pressed. The sealing washer 25 lies flat on the support surface 19 on, so that there is no exhaust gas in the annular gap due to the parting line present between the two parts 18 between bearing ring 17 and wave 2 and from there into the opening 7 which the wave 2 with radial play includes, can get to the outside. A passage of exhaust gas through the hole 26 Through this is prevented by this with its inner wall clearance on the surface of the shaft 2 is applied. The created thereby axial sealing area 27 is through the thickness of the gasket 25 specified. In 2 is indicated on the right half that the sealing area 27a can be extended by that to the sealing disc 25a a sealing sleeve 28 is formed, which is between bearing ring 17 and wave 2 extends into it and the shaft 2 includes play and axially displaceable. Thus, in this case, a radial expansion of the shaft 2 or the sealing sleeve 28 is easily possible, is between the sealing sleeve 28 and the storage 17 also an annular gap 18a available. The wave 2 It is made of metal, for example of stainless steel. The sealing washer 25 or the sealing washer 25a and the sealing sleeve 28 are made of a metallic material, the one with the material of the shaft 2 has comparable thermal expansion. This is best achieved by making these parts of the same material as the shaft 2 ,

Die Schraubenfeder 24 stützt sich mit ihrem dem Lagerring 17 abgewandten Ende unter Zwischenlage einer Buchse 29 aus Keramikmaterial an der Radialschulter 12 der Welle 2 ab. Die Buchse 29 umfasst die Welle 2 ebenfalls unter Freilassung eines Ringspalts 18b, um die oben erwähnte Radialausdehnung der Welle 2 zu ermöglichen. Der Außendurchmesser der Buchse 29 und der Innendurchmesser eines die Buchse umgreifenden Innenwandbereiches 32 des Lagergehäuses 4 sind so bemessen, dass auch im kalten Zustand ein Ringspalt 33 zwischen den genannten Teilen vorhanden ist. Für den Fall, dass trotz dieses Ringspaltes die Buchse 29 mit dem Innenwandbereich in Berührung kommt, werden die Drehbetätigungskräfte für die Weile 2 aufgrund der geringen Reibung zwischen dem Keramikmaterial der Buchse 29 und dem metallischen Lagergehäuse 4 nur unwesentlich erhöht.The coil spring 24 supports itself with its the bearing ring 17 opposite end with the interposition of a socket 29 made of ceramic material on the radial shoulder 12 the wave 2 from. The socket 29 includes the wave 2 also with the release of an annular gap 18b to the above-mentioned radial extent of the shaft 2 to enable. The outer diameter of the bush 29 and the inner diameter of a sleeve surrounding the inner wall area 32 of the bearing housing 4 are dimensioned so that even when cold an annular gap 33 exists between said parts. In the event that despite this annular gap the socket 29 comes in contact with the inner wall area, the rotational actuation forces for the while 2 due to the low friction between the ceramic material of the bush 29 and the metallic bearing housing 4 only slightly increased.

3a bis 3c zeigen ein Lagergehäuse 4a dessen mit dem Lagerring 17a zusammen wirkender Innenwandbereich 22a sich nicht schräg sondern rechtwinklig zur Mittellängsachse 10 der Welle 2 erstreckt. Die Gleitfläche 20a des Lagerrings 17a erstreckt sich parallel zum Innenwandbereich 22. Der Innenwandbereich 22a und die Gleitfläche 20a liegen jedoch nicht mit ihrer gesamten Fläche sondern nur mit einem kleineren Berührungsbereich 23a aneinander an. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass entweder von der Gleitfläche 20a oder vom Innenwandbereich 22a ein mit der jeweils anderen Fläche im Sinne einer Gleitpaarung zusammen wirkender Ringvorsprung 34 bzw. 35 vorsteht. 3a to 3c show a bearing housing 4a its with the bearing ring 17a co-acting interior wall area 22a not inclined but perpendicular to the central longitudinal axis 10 the wave 2 extends. The sliding surface 20a of the bearing ring 17a extends parallel to the inner wall area 22 , The inner wall area 22a and the sliding surface 20a However, they do not lie with their entire surface but only with a smaller contact area 23a to each other. This is accomplished by either sliding surface 20a or from the inner wall area 22a a cooperating with the other surface in the sense of a sliding pair annular projection 34 respectively. 35 protrudes.

Die in 4 gezeigte Ausführungsvariante unterscheidet sich von jener gemäß 1 zunächst dadurch, dass die Dichtscheibe 25a einstückig an der Welle 2a angeformt ist. Dadurch ist von vornherein ein Trennspalt zwischen Dichtscheibe 25a und Welle 2a, über den Abgas nach außen gelangen könnte, nicht vorhanden. Da hier im Gegensatz zu der weiter oben beschriebenen Ausführungsvariante eine axiale Beweglichkeit der Dichtscheibe 25a an der Welle 2a nicht gegeben ist, könnte diese – bei axial fixierter Welle 2a – nicht gegen die Stützfläche 19 des Lagerrings 17 gedrückt werden. Um dies dennoch zu ermöglichen, ist die Welle 2a so ausgestaltet, dass sie relativ zum Lagergehäuse 4 axial beweglich ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das die Ventilklappe 3 haltende Ende 9 als separates Teil ausgebildet ist, welches auf seiner die Radialschulter 12 bildenden Seite eine Ausnehmung 36 aufweist in der ein Endabschnitt 37 der Welle 2a axial verschieblich und drehfixiert einliegt.In the 4 embodiment shown differs from that according to 1 First, by the fact that the sealing disc 25a integral with the shaft 2a is formed. This is from the outset a separation gap between the sealing disc 25a and wave 2a , could come through the exhaust to the outside, not available. Here, in contrast to the embodiment described above, an axial mobility of the sealing disc 25a on the shaft 2a not given, this could - with axially fixed shaft 2a - not against the support surface 19 of the bearing ring 17 be pressed. To make this possible, the wave is 2a designed so that they are relative to the bearing housing 4 is axially movable. This is achieved by the valve flap 3 holding end 9 is formed as a separate part, which on his the radial shoulder 12 forming side of a recess 36 has in the one end portion 37 the wave 2a axially displaceable and rotationally fixed rests.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ventilgehäusevalve housing
22: Wellewave
33: Ventilklappevalve flap
44: Lagergehäusebearing housing
55: Wandwall
66: erste Öffnungfirst opening
77: zweite Öffnungsecond opening
88th: äußeres Endeouter end
99: inneres Endeinner end
1010: Mittellängsachsecentral longitudinal axis
1111: Mittellängsachsecentral longitudinal axis
1212: Radialschulterradial shoulder
1313: Lagerzapfenpivot
1414: Ausbuchtungbulge
1515: EndeThe End
1616: Konuscone
1717: Lagerringbearing ring
1818: Ringspaltannular gap
1919: Stützflächesupport surface
2020: Gleitflächesliding surface
2121: Strömungskanalflow channel
2222: InnenwandbereichInner wall region
2323: Berührungsbereichcontact area
2424: Schraubenfedercoil spring
2525: Dichtscheibesealing washer
2626: Bohrungdrilling
2727: axialer Dichtbereichaxial sealing area
2828: DichthüllseDichthüllse
2929: BuchseRifle
3030: Umfangsflächeperipheral surface
3232: InnenwandbereichInner wall region
3333: Ringspaltannular gap
3434: Ringvorsprungannular projection
3535: Ringvorsprungannular projection
3636: Ausnehmungrecess
3737: Endabschnittend

Claims

Flap valve for the exhaust system of a motor vehicle, with a valve housing ( 1 ), in which a valve flap ( 3 ) about a transverse to its central longitudinal axis ( 11 ) wave ( 2 ) is pivotable between a closed position covering its inner cross-sectional area and an opening position which releases it, with the following further embodiment: - on the outside of the valve housing ( 1 ) is a bearing housing ( 4 ) gas-tight, - the shaft ( 2 ) passes through an opening ( 6 ) of the valve housing and projects beyond this first opening ( 6 ) in the valve housing ( 1 ) in the bearing housing ( 4 ) and enters via a second opening ( 7 ) in the bearing housing ( 4 ) out of this again, - inside the bearing housing ( 4 ) is the wave ( 2 ) of a bearing ring ( 17 ), one of the valve flap ( 3 ) pointing, across the shaft ( 2 ) aligned support surface ( 19 ) and one of the valve flap ( 3 ) pointing away, with a second opening ( 7 ) surrounding inner wall area ( 22 ) of the bearing housing ( 4 ) in the sense of a sliding pair cooperating sliding surface ( 20 ), - at least one the sliding surface ( 20 ) bearing area of the bearing ring ( 17 ) consists of a material that has a lower thermal expansion than the material of the shaft ( 2 ), - in the bearing housing ( 4 ) is a the wave ( 2 ) encompassing, spring element arranged, the bearing ring ( 17 ) with its sliding surface ( 20 ) against the inner wall area ( 22 ) of the bearing housing ( 4 ), characterized that between the bearing ring ( 17 ) and the spring element as a sealing element a radially projecting from the shaft sealing washer ( 25 ) is arranged from metallic material, with its one side sealingly on the support surface ( 19 ) of the bearing ring ( 17 ) and is sealingly connected to the peripheral surface of the shaft and that the sealing disc ( 25 ) a central, from the shaft ( 2 ) drilled hole ( 26 ), wherein the sealing disc ( 25 ) and the wave ( 2 ) consist of materials whose coefficients of thermal expansion are chosen such that the size of an inter-wave ( 2 ) and sealing disc ( 25 ) existing separating gap when heating the said parts not or only slightly changed.

Flap valve according to claim 1, characterized in that the sealing disc ( 25 ) consists of a material that has the same thermal expansion as the shaft ( 2 ).

Flap valve according to claim 1, characterized in that the sealing disc ( 25 ) is made of a material that has a greater thermal expansion than the shaft ( 2 ).

Flap valve according to claim 1, characterized in that the sealing disc ( 25 ) is made of a material that has a smaller thermal expansion than the wave ( 2 ).

Flap valve according to one of the preceding claims, characterized in that on the sealing disc ( 25 ) one axially between bearing ring ( 17 ) and wave ( 2 ) extending into the shaft ( 2 ) comprehensive sealing sleeve ( 28 ) is formed.

Flap valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing disc ( 25 ) plan on the support surface ( 19 ) of the bearing ring ( 17 ) is present.

Flap valve according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element is a helical spring ( 24 ).

Flap valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sliding surface ( 20 ) bearing area of the bearing ring ( 17 ) consists of a ceramic material.

Flap valve according to one of the preceding claims, characterized in that the from the bearing ring ( 17 ) pointing away end of the spring element with the interposition of a shaft ( 2 ) encompassing socket ( 29 ) at a radial shoulder ( 12 ) the wave ( 2 ) is supported, wherein the socket ( 29 ) with its peripheral surface with the inner surface of the bearing housing ( 4 ) cooperates in the sense of a sliding pair.

Flap valve according to claim 9, characterized in that the bushing ( 29 ) consists of a ceramic material.