DE102014117675A1

DE102014117675A1 - Valve device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102014117675A1
Application number: DE102014117675.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Grauten; Hans Gerards; Jürgen Michels
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: WO2016087108A1; EP3227541B1; EP3227541A1; DE102014117675B4

Abstract

Klappenvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Strömungsgehäuse (10), das einen Strömungskanal (12) begrenzt, einem Klappenkörper (14), der drehbar im Strömungskanal (12) angeordnet ist, einer Welle (16), auf der der Klappenkörper (14) befestigt ist, einem Aktor (28), über den die Welle (16) und der Klappenkörper (14) im Strömungskanal (12) drehbar sind und einem Aktorgehäuse (30), in dem der Aktor (28) angeordnet ist, sind bekannt. Um einen zuverlässigen Schutz der Klappenvorrichtung gegen eindringendes Spritzwasser zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass am Strömungsgehäuse (10) ein sich in Richtung des Aktorgehäuses (30) erstreckender Vorsprung (40) ausgebildet ist und am Aktorgehäuse (30) ein sich in Richtung des Strömungsgehäuses (10) erstreckendes Aufnahmeelement (44) ausgebildet ist, welches radial gegen den Vorsprung (40) des Strömungsgehäuses (10) anliegt, wobei zwischen dem Vorsprung (40) des Strömungsgehäuses (10) und dem Aufnahmeelement (44) des Aktorgehäuses (30) eine umlaufende Nut (42) ausgebildet ist.Flap devices for internal combustion engines with a flow housing (10) defining a flow channel (12), a flap body (14) rotatably disposed in the flow channel (12), a shaft (16) on which the flap body (14) is mounted, an actuator (28), via which the shaft (16) and the valve body (14) are rotatable in the flow channel (12) and an actuator housing (30), in which the actuator (28) is arranged, are known. In order to provide reliable protection of the flap device against penetrating spray water, it is proposed that a projection (40) extending in the direction of the actuator housing (30) is formed on the flow housing (10) and on the actuator housing (30) in the direction of the flow housing ( 10) extending receiving element (44) is formed, which bears radially against the projection (40) of the flow housing (10), wherein between the projection (40) of the flow housing (10) and the receiving element (44) of the actuator housing (30) has a circumferential Groove (42) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Strömungsgehäuse, das einen Strömungskanal begrenzt, einem Klappenkörper, der drehbar im Strömungskanal angeordnet ist, einer Welle, auf der der Klappenkörper befestigt ist, einem Aktor, über den die Welle und der Klappenkörper im Strömungskanal drehbar sind, einem Aktorgehäuse, in dem der Aktor angeordnet ist.The invention relates to a flap device for an internal combustion engine having a flow housing defining a flow channel, a flap body rotatably disposed in the flow channel, a shaft on which the flap body is mounted, an actuator over which the shaft and the flap body rotatable in the flow channel are, an actuator housing in which the actuator is arranged.

Derartige Klappenvorrichtungen werden beispielsweise als Abgasstauklappen oder Abgasrückführventile in Niederdruck- oder Hochdruckabgaskreisläufen oder als Drosselklappen im Ansaugtrakt von Verbrennungsmotoren eingesetzt und dienen zur Regelung einer zu den Zylindern zurückzuführenden Abgasmenge oder zur Regelung des Drucks im Abgasrückführkanal zur Verringerung der Schadstoffemissionen des Motors oder zur Regelung der angesaugten Luftmenge.Such flap devices are used, for example, as exhaust gas flaps or exhaust gas recirculation valves in low-pressure or high-pressure exhaust gas circuits or as throttle valves in the intake tract of internal combustion engines and serve to control an amount of exhaust gas attributable to the cylinders or to regulate the pressure in the exhaust gas recirculation channel to reduce the pollutant emissions of the engine or to control the intake air quantity ,

Je nach Einbauort sind diese Ventile sowohl bezüglich der anfallenden Schadstoffmenge als auch bezüglich der herrschenden Temperaturen unterschiedlich stark belastet. Insbesondere bei Ventilen, welche im Abgasbereich angeordnet sind, können aufgrund der hohen thermischen Belastung Wärmedehnungen entstehen, die zu einem Verklemmen der Welle führen können. Des Weiteren muss auch bei nicht thermisch belasteten Ventilen, welche lediglich einseitig gelagert werden, eine einfache Drehbarkeit sichergestellt werden, indem eine zuverlässige Lagerung bereitgestellt wird, mit der Fluchtungsfehler vermieden werden.Depending on the installation location, these valves are subject to varying degrees of load, both with regard to the amount of pollutants produced and with regard to the prevailing temperatures. In particular, in the case of valves which are arranged in the exhaust gas area, thermal expansions can occur due to the high thermal load, which can lead to jamming of the shaft. Furthermore, even with non-thermally loaded valves, which are stored only on one side, a simple rotation must be ensured by providing a reliable storage is provided with the alignment errors are avoided.

Ein solches Ventil mit einem vom Aktorgehäuse trennbaren Strömungsgehäuse ist aus der DE 10 2009 011 951 A1 bekannt. Die beiden Gehäuse werden über einen Befestigungsrahmen, der mit dem Strömungsgehäuse verschweißt ist, mittels zweier radial verlaufender Schrauben aneinander befestigt und die Klappenwelle über eine Kupplung mit der Welle des Aktors verbunden. Die Lagerung der Klappe erfolgt vollständig im Strömungsgehäuse an den beiden axialen Enden der Welle. Problematisch bei einer derartigen Ausführung ist jedoch, dass eine korrekte Ausrichtung des Strömungsgehäuses zum Aktorgehäuse zum Erhalt einer korrekten Anbindung des Antriebs bei einer derartigen Ausführung nicht sichergestellt ist. Des Weiteren kann Spritzwasser zwischen den Gehäuseteilen von außen in Richtung der Lager eindringen.Such a valve with a separable from the actuator housing flow housing is from the DE 10 2009 011 951 A1 known. The two housings are fastened to one another via a fastening frame, which is welded to the flow housing, by means of two radially extending screws, and the valve shaft is connected to the shaft of the actuator via a coupling. The storage of the flap is completely in the flow housing at the two axial ends of the shaft. However, the problem with such an embodiment is that a correct alignment of the flow housing with the actuator housing to obtain a correct connection of the drive in such an embodiment is not ensured. Furthermore, spray water can penetrate between the housing parts from the outside in the direction of the bearings.

Des Weiteren ist aus der DE 10 2010 006 023 A1 eine Abgasklappenvorrichtung bekannt, bei der ein hülsenförmiges Dichtmittel die Welle der Klappe außerhalb des Gehäuses umgibt, wobei im Dichtmittel eine Nut ausgebildet ist, die verhindert, dass Abgas entlang der Welle nach außen dringt. Ein Eindringen von Spritzwasser von außen in Richtung der Lager kann jedoch nicht verhindert werden.Furthermore, from the DE 10 2010 006 023 A1 an exhaust flap device is known in which a sleeve-shaped sealing means surrounds the shaft of the flap outside the housing, wherein in the sealing means a groove is formed, which prevents exhaust gas from flowing along the shaft to the outside. However, penetration of spray water from the outside in the direction of the bearings can not be prevented.

In allen bekannten Ausführungen von Abgasklappen und insbesondere bei solchen mit trennbaren Aktor- und Strömungsgehäusen kann im Bereich der Anbindung zwischen dem Strömungsgehäuse und dem Aktorgehäuse Spritzwasser eindringen. Dieses Spritzwasser kondensiert im Bereich der Klappenlager und schädigt diese insbesondere in Zusammenhang mit sich an der Welle absetzenden Abgasbestandteilen, was die Lebensdauer einer derartigen Klappenvorrichtung einschränkt.In all known versions of exhaust valves and in particular in those with separable actuator and flow housings, spray water can penetrate in the area of the connection between the flow housing and the actuator housing. This splashing water condenses in the region of the flap bearings and damages them, in particular in connection with exhaust components settling on the shaft, which limits the life of such a flap device.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Klappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, welche ein vom Strömungsgehäuse trennbares Aktorgehäuse aufweist, wobei ein Eindringen von Spritzwasser zwischen dem Strömungsgehäuse und dem Aktorgehäuse zuverlässig verhindert werden soll, so dass die Lager vor Schäden geschützt werden. Auch soll die Welle selbst keinem Spritzwasser ausgesetzt sein, also im aus dem Strömungsgehäuse ragenden Bereich vollständig vom Gehäuse umgeben sein. Dennoch soll eine korrekte axiale Anbindung und Ausrichtung des Aktorgehäuses zum Strömungsgehäuse zum Erhalt geringer Stellkräfte und einem Verhindern von Verklemmen der Weile sichergestellt wird. Des Weiteren soll möglichst wenig Bauraum benötigt werden und die Klappenvorrichtung soll kostengünstig hergestellt werden können.It is therefore the object to provide a flap device for an internal combustion engine, which has a separable from the flow housing actuator housing, with a penetration of spray water between the flow housing and the actuator housing is to be reliably prevented, so that the bearings are protected from damage. Also, the wave itself should not be exposed to splashing, so be completely surrounded by the housing in the projecting from the flow housing area. Nevertheless, a correct axial connection and alignment of the actuator housing to the flow housing for maintaining low restoring forces and preventing jamming of the time is to be ensured. Furthermore, as little space as possible should be needed and the flap device should be able to be manufactured inexpensively.

Diese Aufgabe wird durch eine Klappenvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a flap device with the features of the main claim 1.

Dadurch, dass am Strömungsgehäuse ein sich in Richtung des Aktorgehäuses erstreckender Vorsprung ausgebildet ist und am Aktorgehäuse ein sich in Richtung des Strömungsgehäuses erstreckendes Aufnahmeelement ausgebildet ist, welches radial gegen den Vorsprung des Strömungsgehäuses anliegt, wobei zwischen dem Vorsprung des Strömungsgehäuses und dem Aufnahmeelement des Aktorgehäuses eine umlaufende Nut ausgebildet ist, wird einerseits eine korrekte axiale Aufnahme des Aktorgehäuses am Strömungsgehäuse sichergestellt und somit ein radialer Versatz, der zu einem Verklemmen führen könnte, zuverlässig vermieden, wobei durch diese Anbindung ein Abführen von Wärme von der Klappenwelle über das Aktorgehäuse ermöglicht wird und andererseits durch die Nut verhindert, dass aufgrund von auftretenden Kapillarkräften, Spritzwasser zwischen dem Vorsprung und dem Aufnahmeelement und damit zwischen dem Strömungsgehäuse und dem Aktorgehäuse in das Innere der Klappenvorrichtung und somit zu den Lagern eindringen kann. Hierdurch wird die Lebensdauer einer derartigen Klappenvorrichtung deutlich erhöht. Des Weiteren ist die aus dem Strömungsgehäuse ragende Welle vollständig durch das umliegende Gehäuse geschützt.Characterized in that on the flow housing in the direction of the actuator housing extending projection is formed and on the actuator housing extending in the direction of the flow housing receiving element which bears radially against the projection of the flow housing, wherein between the projection of the flow housing and the receiving element of the actuator housing a circumferential groove is formed, on the one hand ensures a correct axial reception of the actuator housing on the flow housing and thus a radial offset, which could lead to jamming reliably avoided, with this connection, a removal of heat from the valve shaft on the actuator housing is made possible and on the other prevented by the groove that due to capillary forces occurring, splashing between the projection and the receiving element and thus between the flow housing and the actuator housing in the interior of the flap device and thus to the camps can penetrate. As a result, the life of such a flap device is significantly increased. Furthermore, the protruding from the flow housing shaft is completely protected by the surrounding housing.

Vorzugsweise sind der Vorsprung und das Aufnahmeelement hohlzylinderförmig ausgebildet, so dass je nach Bauraum der Aktor zum Strömungsgehäuse gedreht werden kann. Des Weiteren wird die Herstellung der zueinander korrespondierenden Flächen des Vorsprungs und des Aufnahmeelementes sowie der zwischenliegenden Nut vereinfacht.Preferably, the projection and the receiving element are formed in a hollow cylinder, so that depending on the space of the actuator to the flow housing can be rotated. Furthermore, the production of the mutually corresponding surfaces of the projection and the receiving element and the intermediate groove is simplified.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Vorsprung des Strömungsgehäuses in das Aufnahmeelement des Aktorgehäuses und liegt axial unter Zwischenlage einer Dichtung gegen ein absatzförmiges Ende des Aufnahmeelementes des Aktorgehäuses an, So wird die Dichtigkeit sowohl bezüglich eindringenden Spritzwassers erhöht als auch verhindert, dass Abgas, welches entlang der Welle in Richtung des Aktors dringt, nach außen strömt.In a further advantageous embodiment, the projection of the flow housing projects into the receiving element of the actuator housing and is axially with the interposition of a seal against a paragraph-shaped end of the receiving element of the actuator housing, so the tightness is increased both with respect to penetrating spray water and prevents exhaust gas, which along the shaft penetrates in the direction of the actuator, flows outward.

Vorteilhafterweise ragt die Welle in das Aktorgehäuse und ist über ein erstes Lager und ein zweites Lager einseitig gelagert. Durch diese Anordnung wird eine zuverlässige Lagerung der Welle geschaffen, wobei auf eine Lagerung an der entgegengesetzten Seite des Strömungsgehäuses verzichtet werden kann. Hierdurch wird die Montage deutlich vereinfacht. Bei Verwendung von Gleitlagern wird zusätzlich eine Unempfindlichkeit gegen thermische Belastung oder Verunreinigungen erreicht. Des Weiteren kann durch diese Lager eine gute thermische Anbindung und somit Wärmeabfuhr zum Aktorgehäuse sichergestellt werden.Advantageously, the shaft protrudes into the actuator housing and is mounted on one side via a first bearing and a second bearing. By this arrangement, a reliable storage of the shaft is created, which can be dispensed with a storage on the opposite side of the flow housing. As a result, the assembly is significantly simplified. When using plain bearings, insensitivity to thermal stress or impurities is additionally achieved. Furthermore, a good thermal connection and thus heat dissipation to the actuator housing can be ensured by these bearings.

Vorzugsweise ist das erste Lager in einer ersten Lageraufnahme angeordnet ist, welche am Strömungsgehäuse ausgebildet ist und das zweite Lager in einer zweiten Lageraufnahme angeordnet ist, welche am Aktorgehäuse ausgebildet ist. So wird eine korrekte Ausrichtung der Welle zum Aktor und somit eine Leichtgängigkeit des Getriebes sichergestellt. Die einseitige Klappenlagerung führt dabei auch zu einer Unempfindlichkeit gegen Verzug durch thermische Belastung. Zusätzlich ist die Anbindung der Klappe am Aktor auf einfache Weise mit durchgehender Welle möglich, so dass die Montage kostengünstig durchführbar ist. Auf eine zusätzliche Lagerung einer Ausgangswelle des Getriebes kann verzichtet werden.Preferably, the first bearing is arranged in a first bearing receptacle which is formed on the flow housing and the second bearing is arranged in a second bearing receptacle, which is formed on the actuator housing. This ensures a correct alignment of the shaft to the actuator and thus a smooth running of the gearbox. The one-sided flap bearing also leads to insensitivity to distortion due to thermal stress. In addition, the connection of the flap on the actuator in a simple manner with a continuous shaft is possible, so that the installation is inexpensive to carry out. On an additional storage of an output shaft of the transmission can be omitted.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Lageraufnahme des Aktorgehäuse, die Lageraufnahme des Strömungsgehäuses, das Aufnahmeelement und der Vorsprung des Strömungsgehäuses eine gemeinsame Mittelachse aufweisen, so dass die Anbindung der Welle zum Aktor in Axialrichtung direkt über die Lagerstellen der beiden Gehäuse erfolgt, wodurch ein Versatz ausgeschlossen werden kann.It is also advantageous if the bearing receptacle of the actuator housing, the bearing receptacle of the flow housing, the receiving element and the projection of the flow housing have a common center axis, so that the connection of the shaft to the actuator in the axial direction takes place directly over the bearing points of the two housings, whereby an offset can be excluded.

Des Weiteren ist vorzugsweise im radial Innern des Vorsprungs des Strömungsgehäuses ein Absatz ausgebildet, gegen den axial eine ringförmige Scheibe anliegt, die im Vorsprung befestigt ist und die Lageraufnahme des ersten Lagers axial begrenzt. So wird eine axiale Verschiebung des ersten Lagers im Vorsprung verhindert.Furthermore, a shoulder is preferably formed in the radially inner part of the projection of the flow housing, against which an annular disc rests axially, which is fastened in the projection and axially delimits the bearing receptacle of the first bearing. Thus, an axial displacement of the first bearing is prevented in the projection.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist das Aktorgehäuse am Strömungsgehäuse über am Strömungsgehäuse befestigte Verbindungsplatten mittels Schrauben befestigt. So entsteht eine einstellbare und ausrichtbare Befestigung, so dass der Aktor für verschiedene Klappen genutzt werden kann, ohne die Konstruktion ändern zu müssen. Bei einer Verwendung von zwei Schrauben, wobei die erste Schraube koaxial zur Wellenachse angeordnet ist und die zweite Schraube tangential zur Wellenachse angeordnet ist, kann zusätzlich eine optimale Fluchtung der beiden Lager zueinander eingestellt werden, da sowohl Winkel als auch Längenversätze ausgeglichen werden können.In a preferred embodiment of the invention, the actuator housing is attached to the flow housing by means of screws secured to the flow housing via connecting plates. This results in an adjustable and alignable attachment, so that the actuator can be used for different flaps, without having to change the construction. When using two screws, wherein the first screw is arranged coaxially to the shaft axis and the second screw is arranged tangentially to the shaft axis, in addition, an optimal alignment of the two bearings can be adjusted to each other, since both angle and length offsets can be compensated.

Auch können die Lagerspiele zur Welle minimiert werden, wodurch die Abdichtung verbessert wird und die Lager eine längere Lebensdauer aufweisen. Durch die Verwendung der Verbindungsplatten, in denen Bohrungen zur Durchführung der Schrauben ausgebildet sind, wobei am Aktorgehäuse Gewindebohrungen zur Aufnahme der Schrauben ausgebildet sind, wird die Montage vereinfacht. Alternativ kann das Gewinde in den Verbindungsplatten integriert werden, so dass im Aktorgehäuse Durchgangsbohrungen ausgebildet sind, durch die die Schrauben gesteckt werden.Also, the bearing clearance can be minimized to the shaft, whereby the seal is improved and the bearings have a longer life. By using the connecting plates, in which bores are formed for the passage of the screws, wherein on the actuator housing threaded holes are formed for receiving the screws, the assembly is simplified. Alternatively, the thread can be integrated in the connecting plates, so that through holes are formed in the actuator housing through which the screws are inserted.

Vorzugsweise ist in der zweiten Lageraufnahme axial an der vom Klappenkörper weg weisenden Seite des zweiten Lagers ein Dichtring angeordnet, der die Welle umgibt. So kann ein Eindringen von heißem Abgas in das Aktorgehäuse zuverlässig vermieden werden.Preferably, a sealing ring which surrounds the shaft is arranged axially on the side of the second bearing facing away from the flap body in the second bearing receptacle. Thus, penetration of hot exhaust gas into the actuator housing can be reliably avoided.

Auch ist es vorteilhaft, wenn auf der Welle eine Anlaufscheibe befestigt ist, welche mittels einer Druckfeder gegen das zweite Lager belastet ist. Die Anlaufscheibe ist fest auf der Welle befestigt und sorgt mit der Feder für eine axiale Positionsfestlegung der Welle und damit der Klappe im Kanal. Zusätzlich wird durch die Anlaufscheibe ein Abgasstrom entlang der Welle minimiert, so dass durch die Anlaufscheibe zusätzlich eine verbesserte Abdichtung erzielt wird.It is also advantageous if a thrust washer is mounted on the shaft, which is loaded by a compression spring against the second bearing. The thrust washer is fixedly mounted on the shaft and provides with the spring for an axial position fixing of the shaft and thus the flap in the channel. In addition, an exhaust gas flow along the shaft is minimized by the thrust washer, so that in addition an improved seal is achieved by the thrust washer.

Es wird somit eine Klappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, mit der ein Eindringen von Spritzwasser in das Gehäuseinnere und zu den Lagern zuverlässig auf kostengünstige Weise verhindert wird. Auch wird die Welle vor dem Kontakt mit Spritzwasser geschützt, da sie im außerhalb des Strömungsgehäuses liegenden Bereichs vollständig vom Gehäuse umgeben ist. Die Klappenvorrichtung kann im Heißgasbereich eingesetzt werden, wobei eine Leichtgängigkeit der Klappe beziehungsweise der Welle auch bei auftretendem Wärmeverzug und feuchter Umgebung sichergestellt wird. Durch eine korrekte Fluchtung der Lager wird das Drehen der Klappe beziehungsweise der Welle mit geringem Drehmoment ermöglicht. Es werden zusätzliche Lager eingespart, so dass die Montage erleichtert wird und Kosten reduziert werden.It is thus provided a flap device for an internal combustion engine, with the ingress of spray water in the Housing interior and the bearings is reliably prevented in a cost effective manner. Also, the shaft is protected from contact with spray because it is completely surrounded by the housing in the area outside the flow housing. The flap device can be used in the hot gas area, wherein a smooth running of the flap or the shaft is ensured even when occurring heat distortion and humid environment. By a correct alignment of the bearings, the rotation of the flap or the shaft with low torque is possible. Additional bearings are saved, making assembly easier and reducing costs.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of a flap device according to the invention is shown in the figures and will be described below.

1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung in geschnittener Darstellung. 1 shows a side view of a flap device according to the invention in a sectional view.

2 zeigt eine im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel um 90° gedrehte Darstellung der erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung in geschnittener Darstellung. 2 shows a rotated in comparison to the first embodiment by 90 ° view of the flap device according to the invention in a sectional view.

Die erfindungsgemäße Klappenvorrichtung weist ein Strömungsgehäuse 10 auf, welches einen Strömungskanal 12 begrenzt. Im Strömungskanal 12 ist ein Klappenkörper 14 angeordnet, über den der Durchströmungsquerschnitt des Strömungskanals 12 geregelt werden kann, indem der Klappenkörper 14 im Strömungskanal 12 gedreht wird.The flap device according to the invention has a flow housing 10 on which a flow channel 12 limited. In the flow channel 12 is a valve body 14 arranged over which the flow cross section of the flow channel 12 can be regulated by the flap body 14 in the flow channel 12 is turned.

Hierzu ist der Klappenkörper 14 auf einer Welle 16 befestigt, die durch das Strömungsgehäuse 10 in den Strömungskanal 12 ragt. Am zum Klappenkörper 14 gegenüberliegenden Ende ist auf der Welle 16 ein Abtriebszahnrad 18 befestigt, welches Teil eines als Stirnradgetriebe ausgebildeten Getriebes 20 ist. Dieses Getriebe 20 wird über einen Elektromotor 22 bei entsprechender Bestromung des Elektromotors 22 angetrieben. Hierzu ist auf einer Ausgangswelle 24 des Elektromotors 22 ein Antriebsritzel 26 befestigt, welches als Antriebsglied des Getriebes 20 wirkt, so dass die Drehbewegung des Elektromotors 22 untersetzt über das Getriebe 20 auf die Welle 16 und damit auf den Klappenkörper 14 übertragen wird.For this purpose, the valve body 14 on a wave 16 attached by the flow housing 10 in the flow channel 12 protrudes. On to the valve body 14 opposite end is on the shaft 16 an output gear 18 attached, which part of a spur gear designed as a transmission 20 is. This gear 20 is via an electric motor 22 with appropriate energization of the electric motor 22 driven. This is on an output shaft 24 of the electric motor 22 a drive pinion 26 attached, which as a drive member of the transmission 20 acts, allowing the rotary motion of the electric motor 22 stocky over the transmission 20 on the wave 16 and thus on the valve body 14 is transmitted.

Der Elektromotor 22 und das Getriebe 20 dienen somit als Aktor 28 der Klappenvorrichtung und sind in einem gemeinsamen Aktorgehäuse 30 angeordnet, welches aus einem Hauptgehäuseteil 32, in dem der Elektromotor 22 sowie das Getriebe 20 montiert sind und einem einen Aktorinnenraum 34 verschließenden Deckel 36 besteht, der unter Zwischenlage einer Dichtung 38 am Hauptgehäuseteil 32 des Aktorgehäuses 30 befestigt ist.The electric motor 22 and the gearbox 20 thus serve as an actor 28 the flap device and are in a common actuator housing 30 arranged, which consists of a main housing part 32 in which the electric motor 22 as well as the transmission 20 are mounted and one an actuator interior 34 closing lid 36 that exists with the interposition of a seal 38 at the main body part 32 of the actuator housing 30 is attached.

Um ein Eindringen von Abgas und von Spritzwasser in das Aktorgehäuse 30 zu verhindern und eine einfache Drehbarkeit und Positionierung der Welle 16 beziehungsweise des Klappenkörpers 14 im Strömungskanal 12 sicher zu stellen, muss die Welle 16 zuverlässig axial und radial gelagert sowie abgedichtet werden und eine Verbindungsfläche zwischen dem Aktorgehäuse 30 und dem Strömungsgehäuse 10 zuverlässig abgedichtet werden.To prevent the ingress of exhaust gas and splash water into the actuator housing 30 prevent and easy rotation and positioning of the shaft 16 or the valve body 14 in the flow channel 12 To make sure, the shaft has to be 16 Reliable axially and radially stored and sealed and a connection surface between the actuator housing 30 and the flow housing 10 be reliably sealed.

Hierzu ist am Strömungsgehäuse 10 ein hohlzylindrischer Vorsprung 40 ausgebildet, der sich in Richtung des Aktorgehäuses 30 erstreckt und an dessen Außenumfang erfindungsgemäß eine umlaufende Nut 42 ausgebildet ist. Der hohlzylindrische Vorsprung 40 liegt mit seinem Außenumfang radial gegen eine Innenwand eines hohlzylindrischen Aufnahmeelementes 44 des Aktorgehäuses 30 an, welches somit den Vorsprung 40 über eine definierte Höhe radial fest umgibt, wobei die Nut 42 innerhalb dieses vom Aufnahmeelement 44 umgebenen Abschnitt des Vorsprungs 40 ausgebildet ist. Dieser den Vorsprung 40 umgebende Abschnitt des Aufnahmeelementes 44 dient entsprechend als Aufnahmeöffnung 46 für den Vorsprung 40. Die Ausbildung der Nut 42 an dieser Position hat zur Folge, dass Spritzwasser von außen durch den Spalt zwischen der Außenwand des Vorsprungs 40 und der Innenwand des Aufnahmeelementes 44 aufgrund von Kapillarkräften eindringen könnte. Diese Kapillarkräfte reißen jedoch im Bereich der Nut 42 ab, wodurch ein weiteres Eindringen von Spritzwasser in den Innenraum zuverlässig vermieden wird. Selbstverständlich wird eine gleiche Wirkung auch mit einer Nut erzielt, die an der Innenwand des Aufnahmeelementes 44 statt an der Außenwand des Vorsprungs 40 ausgebildet ist. Zusätzlich wird der aus dem Strömungsgehäuse ragende Abschnitt der Welle 16 vor direktem Kontakt mit Spritzwasser geschützt, da dieser Abschnitt der Welle 16 vollständig vom Aktorgehäuse 30 und dem Vorsprung 40 umgeben ist.This is due to the flow housing 10 a hollow cylindrical projection 40 formed, extending in the direction of the actuator housing 30 extends and at its outer periphery according to the invention a circumferential groove 42 is trained. The hollow cylindrical projection 40 lies with its outer circumference radially against an inner wall of a hollow cylindrical receiving element 44 of the actuator housing 30 which is thus the lead 40 radially fixed over a defined height, wherein the groove 42 within this of the receiving element 44 surrounded portion of the projection 40 is trained. This the lead 40 surrounding portion of the receiving element 44 serves as a receiving opening 46 for the lead 40 , The formation of the groove 42 At this position has the consequence that splashing water from the outside through the gap between the outer wall of the projection 40 and the inner wall of the receiving element 44 could penetrate due to capillary forces. However, these capillary forces break in the region of the groove 42 from, whereby a further penetration of water spray is reliably prevented in the interior. Of course, a similar effect is achieved with a groove on the inner wall of the receiving element 44 instead of on the outer wall of the projection 40 is trained. In addition, the protruding from the flow housing portion of the shaft 16 protected from direct contact with water spray, as this section of the shaft 16 completely from the actuator housing 30 and the lead 40 is surrounded.

Ein axial in die Aufnahmeöffnung 46 des Aufnahmeelementes 44 des Aktorgehäuses 30 ragendes Ende 47 des hohlzylindrischen Vorsprungs 40 liegt zudem gegen einen die Aufnahmeöffnung 46 axial begrenzenden Absatz 48 des Aufnahmeelementes 44 unter Zwischenlage einer Dichtung 50 an. Sollte somit trotz der Nut 42 Spritzwasser von außen weiter entlang des Spaltes zwischen dem Vorsprung 40 und dem Aufnahmeelement 44 strömen, so wird dieses durch die Dichtung 50 von einem weiteren Eindringen gehindert.An axial in the receiving opening 46 of the receiving element 44 of the actuator housing 30 outstanding end 47 of the hollow cylindrical projection 40 also lies against a receiving opening 46 axially limiting paragraph 48 of the receiving element 44 with the interposition of a seal 50 at. Should thus despite the groove 42 Splashing water from the outside further along the gap between the projection 40 and the receiving element 44 flow, this is through the seal 50 prevented from further penetration.

An das Aufnahmeelement 44 schließt sich in den Aktorinnenraum 34 ragend ein hohlzylindrischer Vorsprung 52 verkleinerten Durchmessers an, so dass zwischen dem sich axial erstreckenden Aufnahmeelement 44 und dem sich axial erstreckenden hohlzylindrischen Vorsprung 52 ein zweiter Absatz 54 ausgebildet ist. Im weiteren Verlauf des hohlzylindrischen Vorsprungs 52 weist dieser an seiner Innenseite einen dritten Absatz 56 auf, von dem aus sich der Vorsprung 52 mit erneut verkleinertem Durchmesser erstreckt. In Verlängerung dieses Vorsprungs 52 befindet sich das Abtriebszahnrad 18, so dass sich die Welle 16 aus dem Strömungskanal 12 durch den hohlzylindrischen Vorsprung 40 des Strömungsgehäuses 10 und den Vorsprung 52 des Aktorgehäuses 30 erstreckt.To the receiving element 44 closes in the actuator interior 34 protruding a hollow cylindrical projection 52 reduced diameter, so that between the axially extending receiving element 44 and the axially extending hollow cylindrical projection 52 a second paragraph 54 is trained. In the further course of the hollow cylindrical projection 52 this has on its inside a third paragraph 56 on, from which the projection 52 extends again with reduced diameter. In extension of this projection 52 is the output gear 18 so that the shaft 16 from the flow channel 12 through the hollow cylindrical projection 40 of the flow housing 10 and the lead 52 of the actuator housing 30 extends.

Die Welle 16 wird über ein erstes Lager 58 und ein zweites Lager 60 einseitig gelagert. Das erste Lager 58 ist in einer ersten Lageraufnahme 62 angeordnet, die im hohlzylindrischen Vorsprung 40 axial zwischen der den Strömungskanal 12 begrenzenden Gehäusewand 64 des Strömungsgehäuses 10 und einem an der Innenwand des Vorsprungs 40 ausgebildeten Absatz 66 ausgebildet ist. Das zweite Lager 60 ist in einer zweiten Lageraufnahme 68 angeordnet, welche axial zwischen dem zweiten Absatz 54 und dem dritten Absatz 56 am Vorsprung 52 des Aktorgehäuses 30 ausgebildet ist. Entsprechend weisen die Vorsprünge 40, 52, das Aufnahmeelement 44 sowie die Lager 58, 60 und die Lageraufnahmen 62, 68 eine gemeinsame Mittelachse 70 auf, die gleichzeitig die Wellenachse ist.The wave 16 is about a first camp 58 and a second camp 60 stored on one side. The first camp 58 is in a first camp admission 62 arranged in the hollow cylindrical projection 40 axially between the flow channel 12 limiting housing wall 64 of the flow housing 10 and one on the inner wall of the projection 40 trained paragraph 66 is trained. The second camp 60 is in a second camp admission 68 arranged, which axially between the second paragraph 54 and the third paragraph 56 at the lead 52 of the actuator housing 30 is trained. Accordingly, the projections 40 . 52 , the receiving element 44 as well as the bearings 58 . 60 and the bearing shots 62 . 68 a common central axis 70 on, which is at the same time the wave axis.

Beide Lager 58, 64 werden bevorzugt als Gleitlager aus Kohle-Graphit hergestellt und liegen radial gegen die sie umgebenden Vorsprünge 40, 52 an. Axial wird eine Bewegung des ersten Lagers 58 einerseits durch die Gehäusewand 64 andererseits durch eine ringförmige Scheibe 72 begrenzt, die im Innern des Vorsprungs 40 befestigt ist und axial gegen den Absatz 66 anliegt, der die Lageraufnahme 62 begrenzt und von dem aus sich der Vorsprung 40 mit vergrößertem Innendurchmesser in das Aktorgehäuse 30 erstreckt. Dieser Absatz 66 und damit das Lager 58 befinden sich in einem Abschnitt des Vorsprungs 40, der nicht vom Aufnahmeelement 44 umgeben ist, so dass Wärme aus dem Lager 58 einfacher nach außen abgeführt werden kann.Both bearings 58 . 64 are preferably made as sliding bearings made of carbon-graphite and are radially against the surrounding projections 40 . 52 at. Axial becomes a movement of the first bearing 58 on the one hand through the housing wall 64 on the other hand by an annular disc 72 limited inside the ledge 40 is fixed and axially against the paragraph 66 is present, the bearing 62 limited and from which the projection 40 with an enlarged inner diameter in the actuator housing 30 extends. This paragraph 66 and with it the camp 58 are located in a section of the projection 40 not from the receiving element 44 surrounded, so that heat from the warehouse 58 can be easily removed to the outside.

Das zweite Lager 60 liegt axial einerseits gegen den dritten Absatz 56 am Vorsprung 52 und andererseits gegen eine Anlaufscheibe 76 an, die fest mit der Welle 16 verbunden ist. Das zum Klappenkörper 14 weisende axiale Ende des zweiten Lagers 60 ragt geringfügig über den zweiten Absatz 54 hinaus, so dass die Anlaufscheibe 76 aus Richtung des Strömungsgehäuses 10 betrachtet vor dem zweiten Absatz 54 angeordnet ist. Auf diese Weise wird es möglich, dass die Anlaufscheibe 76 über eine Dreh- und Druckfeder 78 zur axialen Lagefixierung der Welle 16 gegen das zweite Lager 60 gedrückt wird und eine zusätzliche Abdichtung bildet, die einen Abgasstrom entlang der Welle 16 in Richtung des Aktors 28 deutlich reduziert.The second camp 60 lies axially on the one hand against the third paragraph 56 at the lead 52 and on the other hand against a thrust washer 76 on, stuck with the shaft 16 connected is. That to the valve body 14 facing axial end of the second bearing 60 slightly above the second paragraph 54 out, leaving the thrust washer 76 from the direction of the flow housing 10 considered before the second paragraph 54 is arranged. In this way it becomes possible that the thrust washer 76 via a rotary and compression spring 78 for axially fixing the position of the shaft 16 against the second camp 60 is pressed and forms an additional seal, which is an exhaust gas flow along the shaft 16 in the direction of the actuator 28 significantly reduced.

Diese spiralförmig gewickelte Dreh-Druckfeder 78 ist im Aktorinnenraum 34, den Vorsprung 52 radial umgebend und sich am Boden des Aktorgehäuses 30 abstützend angeordnet und drückt gegen das fest auf der Welle 16 angeordnete Abtriebszahnrad 18, so dass mit diesem auch die Welle 16 in dieser axialen Richtung belastet wird. Des Weiteren greifen die beiden Endschenkel der Feder 78 in bekannter Weise derart hinter in den Figuren nicht erkennbare Vorsprünge am Aktorgehäuse 30 und am Abtriebszahnrad 18, dass die Welle 16 in eine Richtung zumindest bei Drehung aus der Ruhestellung vorgespannt ist. Entsprechend wird die Welle 16 aufgrund der Federkraft bei Ausfall des Elektromotors 22 in eine Notlaufposition gedreht.This spirally wound rotary compression spring 78 is in the actor interior 34 , the lead 52 radially surrounding and at the bottom of the actuator housing 30 arranged supporting and presses against the firmly on the shaft 16 arranged output gear 18 so that with this too the wave 16 loaded in this axial direction. Furthermore, the two end legs of the spring grip 78 in a known manner, such behind behind in the figures unrecognizable projections on the actuator housing 30 and on the output gear 18 that the shaft 16 is biased in one direction at least during rotation from the rest position. Accordingly, the wave 16 due to the spring force in case of failure of the electric motor 22 turned into an emergency stop position.

Am in den Aktorinnenraum 34 weisenden Ende des Vorsprungs 52 ist die Welle 16 umgebend ein Dichtring 79 angeordnet, der axial von der zum Lager 60 gegenüberliegenden Seite gegen den dritten Absatz 56 anliegt und die Wellendurchführung zusätzlich in Richtung des Aktorinnenraums 34 abdichtet.Am in the actor interior 34 pointing end of the projection 52 is the wave 16 surrounding a sealing ring 79 arranged axially from the to the bearing 60 opposite side against the third paragraph 56 is applied and the shaft passage additionally in the direction of the actuator interior 34 seals.

Bei der Montage erfolgt eine Vorpositionierung des Aktorgehäuses 30 zum Strömungsgehäuse 10 durch das Aufschieben des Aufnahmeelementes 44 auf den Vorsprung 40 des Strömungsgehäuses 10 und gegen den Anschlag am Absatz 48. Des Weiteren wird durch die beiden Lageraufnahmen 62, 68 im Aktorgehäuse 30 und im Strömungsgehäuse 10 sichergestellt, dass die Welle 16 sowohl zum Getriebe 20 als auch zum Strömungskanal 12 optimal angeordnet ist.During assembly, the actuator housing is pre-positioned 30 to the flow housing 10 by pushing the receiving element 44 on the lead 40 of the flow housing 10 and against the attack on the heel 48 , Furthermore, by the two bearing shots 62 . 68 in the actuator housing 30 and in the flow housing 10 made sure the shaft 16 both to the transmission 20 as well as the current channel 12 is optimally arranged.

Die endgültige Befestigung des Aktorgehäuses 30 am Strömungsgehäuse 10 erfolgt über zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Schrauben 80, die durch Durchgangsbohrungen 86, 88 am Strömungsgehäuse 10 gesteckt und in Gewinde von Schweißmuttern, die an Verbindungsplatten 82, 84, befestigt sind, geschraubt werden. Die Verbindungsplatten 82, 84 sind ebenfalls durch Schweißen am Strömungsgehäuse 10 befestigt. Selbstverständlich ist diese Befestigung auch umgekehrt möglich, indem im Aktorgehäuse Gewindebohrungen eingebracht werden.The final attachment of the actuator housing 30 at the flow housing 10 via two screws aligned perpendicular to each other 80 through through holes 86 . 88 at the flow housing 10 plugged and threaded by welding nuts attached to connecting plates 82 . 84 , are attached, screwed. The connection plates 82 . 84 are also welded to the flow housing 10 attached. Of course, this attachment is also possible vice versa by tapping holes are introduced in the actuator housing.

Es wird somit eine Klappenvorrichtung geschaffen, bei der ein Eindringen vom Spritzwasser durch einen Spalt zwischen dem Strömungsgehäuse und dem Aktorgehäuse zuverlässig verhindert wird. Der aus dem Strömungskanal ragende Abschnitt der Welle und die Lagerungen der Welle sind vollständig vom Gehäuse umgeben, so dass ein Kontakt zum Spritzwasser mit daraus folgender Korrosion zuverlässig verhindert wird. Zusätzlich wird eine exakte Ausrichtung der Lager zueinander sichergestellt, von denen eines im Aktorgehäuse und eines im Strömungsgehäuse angeordnet ist. So werden eine gute Positionierung des Klappenkörpers im Kanal und eine Anbindung der Stellwelle sichergestellt.It is thus provided a flap device in which penetration of the spray water is reliably prevented by a gap between the flow housing and the actuator housing. The protruding from the flow channel portion of the shaft and the bearings of the shaft are completely surrounded by the housing, so that contact with the spray water with consequent corrosion is reliably prevented. In addition, an exact alignment of the bearing is ensured to each other, one of which is arranged in the actuator housing and one in the flow housing. So be a good one Positioning of the flap body in the channel and a connection of the control shaft ensured.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Insbesondere können auch mehrere Nuten zwischen dem Aufnahmeelement und dem Vorsprung angebracht werden, wobei diese sowohl an der Außenwand des Vorsprungs als auch an der Innenwand des Aufnahmeelementes angeordnet werden können. Auch ist es denkbar, das Aufnahmeelement innerhalb des Vorsprungs anzuordnen und entsprechend die Nut an dessen Innenwand oder an der Außenwand des Aufnahmeelementes auszubilden. Die konstruktive Ausgestaltung der Gehäuse, die verwendeten Antriebe oder Getriebe sowie die Kanal- und Klappenformen können ebenfalls abgeändert werden.It should be understood that the scope of the present invention is not limited to the embodiments described. In particular, a plurality of grooves between the receiving element and the projection can be attached, which can be arranged both on the outer wall of the projection and on the inner wall of the receiving element. It is also conceivable to arrange the receiving element within the projection and to form the corresponding groove on the inner wall or on the outer wall of the receiving element. The structural design of the housing, the drives or gears used and the channel and flap shapes can also be changed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009011951 A1 [0004]
DE 102010006023 A1 [0005]

Claims

Valve device for an internal combustion engine with a flow housing ( 10 ), which has a flow channel ( 12 ), a valve body ( 14 ), which is rotatable in the flow channel ( 12 ), a shaft ( 16 ), on which the valve body ( 14 ), an actuator ( 28 ) over which the wave ( 16 ) and the valve body ( 14 ) in the flow channel ( 12 ) are rotatable, an actuator housing ( 30 ), in which the actuator ( 28 ), characterized in that on the flow housing ( 10 ) in the direction of the actuator housing ( 30 ) extending projection ( 40 ) is formed and on the actuator housing ( 30 ) in the direction of the flow housing ( 10 ) extending receiving element ( 44 ) is formed, which radially against the projection ( 40 ) of the flow housing ( 10 ), wherein between the projection ( 40 ) of the flow housing ( 10 ) and the receiving element ( 44 ) of the actuator housing ( 30 ) a circumferential groove ( 42 ) is trained.

Flap device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the projection ( 40 ) and the receiving element ( 44 ) are formed hollow cylindrical.

Flap device for an internal combustion engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the projection ( 40 ) of the flow housing ( 10 ) in the receiving element ( 44 ) of the actuator housing ( 30 ) protrudes and axially with the interposition of a seal ( 50 ) against a heel-shaped end ( 47 ) of the receiving element ( 44 ) of the actuator housing ( 30 ) is present.

Flap device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 16 ) in the actuator housing ( 30 ) and a first camp ( 58 ) and a second warehouse ( 60 ) is mounted on one side.

Flap device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first bearing ( 58 ) in a first storage receptacle ( 62 ), which on the flow housing ( 10 ) and the second bearing ( 60 ) in a second storage receptacle ( 68 ) which is arranged on the actuator housing ( 30 ) is trained.

Flap device for an internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the bearing receptacle ( 68 ) of the actuator housing ( 30 ), the camp admission ( 62 ) of the flow housing ( 10 ), the receiving element ( 44 ) and the lead ( 40 ) of the flow housing ( 10 ) a common central axis ( 70 ) exhibit.

Flap device for an internal combustion engine according to one of claims 4 to 6, characterized in that in the radially inner of the projection ( 40 ) of the flow housing ( 10 ) a paragraph ( 66 ) is formed, against the axially an annular disc ( 72 ), which is in the lead ( 40 ) and the bearing receiver ( 62 ) of the first warehouse ( 58 ) axially limited.

Flap device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator housing ( 30 ) on the flow housing ( 10 ) over at the flow housing ( 10 ) fastened connection plates ( 82 . 84 ) by means of screws ( 80 ) is attached.

Flap device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the second bearing receptacle ( 68 ) axially on the flap body ( 14 ) away side of the second camp ( 60 ) a sealing ring ( 79 ), which is the shaft ( 16 ) surrounds.

Flap device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that on the shaft ( 16 ) a thrust washer ( 76 ), which by means of a compression spring ( 78 ) against the second camp ( 60 ) is charged.