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Die Erfindung betrifft ein Abgasklappenventil.
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Im Abgasstrang eines Fahrzeugs muss Gas teilweise umgeleitet werden oder der Abgasstrang mehr oder weniger geschlossen werden, auch zur Veränderung der Akustik oder zum Erzeugen eines Gegenschalls oder eines anderen Schallspektrums. Hierzu werden Abgasklappenventile eingesetzt. Die Ventilklappe des Abgasklappenventils kann je nach Bedarf geschwenkt werden, um die Strömung des Fluids innerhalb des Ventilgehäuses entweder zu steuern oder ganz abzusperren.
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Gleichzeitig ist es notwendig, dass die Gehäuse der Ventile besonders dicht sind, damit eine Freisetzung des Gases in die Umwelt vermieden werden kann.
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Eine aus dem Stand der Technik bekannte Methode zum Bau solcher Abgasklappenventile mit niedriger Leckage ist es, das Gehäuse aus zwei Ventilteilen zu fertigen. Diese beiden Ventilgehäuseteile werden gegossen, anschließend spanend bearbeitet und dann über Steck- und/oder Schraubverbindungen aneinander befestigt. Innen im Gehäuse sind meist Dichtungen angeordnet, an die die Ventilklappe gepresst wird, wenn die Strömung des Fluids komplett unterbrochen werden soll. Diese Gehäuse sind aufwändig in ihrer Herstellung.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Abgasklappenventil bereitzustellen, das einfacher, kostengünstiger und vor allem prozessfähiger hergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist ein Abgasklappenventil mit einem Gehäuse vorgesehen, wobei das Gehäuse zwei unmittelbar aneinandergrenzende Gehäuseteile hat und einen durch die Gehäuseteile begrenzten, durch das Gehäuse verlaufenden verschließbaren Fluidkanal, wobei in einer Schnittstelle zwischen den Gehäuseteilen eine schwenkbare Ventilklappe im Fluidkanal angeordnet ist und die Gehäuseteile einen nach in den Fluidkanal vorstehenden Absatz aufweisen, der einen Anschlag für eine zugeordnete Hälfte der Ventilklappe im geschlossenen Zustand des Abgasklappenventils bildet, und wobei die Gehäuseteile stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Die stoffschlüssige Verbindung der beiden Gehäuseteile ist einfach und prozesssicher realisierbar, führt zu einer guten Abdichtung des Ventilgehäuses gegenüber der Umgebung. Verglichen mit den Ventilgehäusen, die aneinander gesteckt oder miteinander verschraubt werden, können die Ventilgehäuse erfindungsgemäß eine geringe Wandstärke haben, da die Gehäuseteile durch stoffschlüssige Verbindung ineinander übergehen und sich gegenseitig optimal stabilisieren. Die Ventilklappe kann außerhalb des Gehäuses zusammengebaut und in die Schnittstelle der Gehäuseteile, d.h. zwischen die beiden Gehäuseteile vor deren Verbindung eingesetzt werden. Mit der stoffschlüssigen Verbindung ist dann auch die Ventilklappe im Gehäuse befestigt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Schnittstelle des Klappenventils eine Schnittebene, damit ein einfaches Zusammenfügen und stoffschlüssiges Verbinden gewährleistet werden kann. Die Schnittstelle ist also nicht durch verwinkelte, komplementäre, ineinandergreifende Abschnitte und Ausnehmungen gebildet, die einerseits die Herstellung verteuern und andererseits die stoffschlüssige Verbindung an diesen Abschnitten erschwert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform grenzen die Gehäuseteile in Kanallängsrichtung aneinander an und weisen jeweils einen in Umfangsrichtung geschlossenen Abschnitt des Fluidkanals auf, wobei die Gehäuseteile jeweils einen einzigen nach innen vorstehenden Absatz aufweisen, der einen Anschlag für eine zugeordnete Hälfte der Ventilklappe im geschlossenen Zustand des Abgasklappenventils bildet, wobei die Ventilklappe zwei entgegengesetzte Seiten hat und jede Seite mit einem der Anschläge und damit mit einem Gehäuseteil in Kontakt bringbar ist. Gerade die Herstellung der Anschläge ist besonders aufwendig, denn diese stehen gegenüber dem Rest der Innenwand des Gehäuses vor. Durch die Zweiteilung des Gehäuses lässt sich an jedem Gehäuseteil ein Vorsprung zur Bildung des Anschlags anformen, was die Herstellung insgesamt vereinfacht. Der Anschlag liegt insbesondere im Bereich der Schnittebene, was die Herstellung nochmals vereinfacht.
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Vorzugsweise verläuft die Schnittebene im Wesentlichen radial zur Kanallängsrichtung, wobei sich bei einem gekrümmten Kanal die Schnittebene radial zur Kanallängsrichtung im Bereich der Schnittebene selbst erstreckt.
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Gemäß einer Ausführungsform liegen im geschlossenen Zustand des Abgasklappenventils diejenigen Seiten der Hälften der Ventilklappe, die zu der den Anschlag kontaktierenden Seite entgegengesetzt liegen, in der Schnittebene. Die Drehachse der Ventilklappe liegt in der Schnittebene. Die beiden Konatktflächen des Anschlags, die mit der Ventilklappe in Kontakt kommen, liegen damit außerhalb der Schnittebene. Jede Hälfte der Ventilklappe dreht damit im geschlossenen Zustand in dasjenige Gehäuseteil hinein, welches mit seinem zugeordneten Anschlag ausgestattet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Gehäuseteile aufeinandergesetzte Halbschalen, die sich zur Bildung des Fluidkanals ergänzen, wobei jedes der Gehäuseteile für eine der entgegengesetzten Seiten der Ventilklappe einen Anschlag hat. Nur durch das Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile kann also ein geschlossener Fluidkanal gebildet werden, bei dem wiederum, wie oben beschrieben, die Ventilklappe mit ihren entgegengesetzten Seiten an die Anschläge angepresst werden kann, um den Fluidkanal zu verschließen. Jeder Anschlag für eine Ventilklappenhälfte hat ausschließlich ein Gehäuseteil, an dem er ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist im Bereich der Schnittstelle ein Durchlass für einen an der Ventilklappe angeordneten Schwenkbolzen vorgesehen.
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Insbesondere erstrecken sich die Anschläge in Umfangsrichtung von einem Durchlass bis zum gegenüberliegenden Durchlass, da so ein einfaches Zusammensetzen der Ventilteile ermöglicht wird.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass im Durchlass ein Lager für den jeweiligen Schwenkbolzen sitzt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Anschlag eine in einer Radialebene zur Mittelachse des Fluidkanals liegende Kontaktfläche für die Ventilklappe auf, insbesondere wobei die Radialebenen axial versetzt sind. Dadurch ist es möglich, die Ventilklappe im geschlossenen Zustand so auszurichten, dass jede Klappenhälfte senkrecht zur Kanallängsrichtung verläuft. Würden die Anschlagsflächen der Anschläge exakt in einer gemeinsamen Radialebene liegen, so würde die Ventilklappe im geschlossenen Zustand aufgrund ihrer eigenen Dicke leicht schräg stehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass jeder Anschlag durch einen radial nach innen weisenden, angeformten Fortsatz gebildet ist. Dieser Fortsatz kann beispielsweise in das Gehäuseteil gefräst sein, um durch Reduzierung von Einzelteilen die Abdichtung und damit die Leckage des Ventils zu verbessern.
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Insbesondere hat jedes Gehäuseteil im Bereich des Anschlags seines gegenüberliegenden Gehäuseteils eine Ausnehmung, die ein Hineinschwenken einer Klappenhälfte beim Öffnen des Abgasklappenventils erlaubt.
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Vorzugsweise weist die Ventilklappe zwei Klappenhälften auf, wobei jede Klappenhälfte einem Anschlag zugeordnet ist und diesen im geschlossenen Zustand des Ventils kontaktiert. Es existiert somit eine geschlossene Teilringfläche für jede Klappenhälfte, sodass eine zusätzliche Dichtfläche zur Verfügung steht und kein Umfangspalt zwischen dem Außenrand der Ventilklappe und der Innenseite des Gehäuses einen Gasdurchtritt erlauben würde.
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Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die Klappenhälften durch separate Teile gebildet sind und die Klappenhälften in Richtung der Klappenschwenkachse gesehen in Kanallängsrichtung zueinander versetzt sind. Die zum zugeordneten Anschlag jeweils entgegengesetzte Seite der Klappenhälfte liegt damit genau in der Schnittebene.
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Vorzugsweise sind die Klappenhälften an einem Schwenkbolzen angebracht, damit sie getrennt voneinander hergestellt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform steht die Ventilklappe im geschlossenen Zustand senkrecht zur Kanallängsrichtung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgende Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasklappenventils,
- - 2 eine axial Längsschnittansicht durch das Klappenventil nach 1, und
- - 3 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses des Abgasklappenventils nach einer zweiten Ausführungsform.
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In den 1 bis 3 ist ein Abgasklappenventil dargestellt, welches im Abgasstrang eines Fahrzeugs untergebracht ist und beispielsweise Bypässe zuschaltet oder wegschaltet. Das Abgasklappenventil kann auch dafür vorgesehen sein, Luft, welche mit Abgas vermischt wird, gezielt und gesteuert zuzuführen.
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Das Abgasklappenventil umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 10, mit gemäß 1 zwei rohrförmigen, unmittelbar aneinander angrenzenden Gehäuseteilen 12, 14.
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Wie gesagt, beide Gehäuseteile 12, 14 sind umfangsmäßig geschlossen und als einstückiges Teil ausgeführt.
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Die Herstellung der beiden Gehäuseteile kann durch spanendes Umformen eines Rohres erfolgen.
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Die beiden Gehäuseteile 12, 14 begrenzen einen in ihrem Inneren verlaufenden Fluidkanal 16 und besitzen eine Schnittstelle in Form einer Schnittebene E (siehe 2), die als Radialebene zur Kanallängsrichtung A ausgebildet ist. Da im vorliegenden Fall der Fluidkanal linear verläuft, ist die Kanallängsrichtung A gleichzeitig die Mittelachse des Gehäuses 10. Wäre der Fluidkanal bogenförmig oder, allgemeiner, gekrümmt, so würde die Radialebene und damit die Schnittebene E senkrecht zur Kanallängsrichtung A im Bereich der Schnittebene E verlaufen.
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Durch diesen Verlauf der Schnittebene ist die Herstellung der Gehäuseteile 12, 14 vereinfacht, vor allem aber ihre Befestigung aneinander. Die beiden sich ergebenden, zueinander gewandten ebenen Stirnflächen 18 der Gehäuseteile 12, 14 liegen nämlich flächig aneinander an. In diesem Bereich sind die Gehäuseteile 12, 14 stoffschlüssig miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt oder verlötet.
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Als Schweißen wird insbesondere Laserschweißen verwendet.
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Vor dem Zusammenschweißen wird eine vollständig außerhalb des Gehäuses zusammengebaute Ventilklappe 20 im Bereich der Schnittebene zwischen die Gehäuseteile 12, 14 gesetzt.
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Generell kann die Ventilklappe nicht nur zur Zuschaltung und Abschaltung von Bypasskanälen verwendet werden, sondern auch zur Änderung der Akustik eines Fahrzeugs, was durch schnelles Hin- und Herschwenken der Ventilklappe erfolgt.
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Die Ventilklappe 20 umfasst zwei halbscheibenartige Klappenhälften 22, 24, die vorzugsweise identisch ausgeführt sind und die an einem Schwenkbolzen 26 angebracht sind, dessen Mittelachse die Schwenkachse bildet. Der Schwenkbolzen 26 ist in zwei Lagern 28 aufgenommen, die in einem jeweiligen Durchlass 30 im Gehäuse 10 sitzen und darin aufgenommen werden. Jeder Durchlass 30 setzt sich aus zwei halbkreisförmigen Teilöffnungen in den Gehäuseteilen 12, 14 zusammen, die von der Schnittebene E ausgehen (siehe 1).
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Ein freies Ende des Schwenkbolzens 26 ist mit einem nicht gezeigten Schwenkantrieb verbunden.
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Im geschlossenen Zustand, der in 2 gezeigt ist, liegt jede Klappenhälfte 22, 24 der Ventilklappe 20 an ihrem kreisförmigen Umfangsrand an einem nach innen vorstehenden Absatz des entsprechenden Gehäuseteils 12, 14 an. Der entsprechende Anschlag 34, 36 dient damit gleichzeitig als Dichtfläche.
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Die beiden Anschläge 34, 36 sind einstückige Vorsprünge des jeweiligen Gehäuseteils 12, 14 und verlaufen auch in Radialebenen.
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Wie in 1 zu sehen ist, verlaufen die Anschläge 34, 36 (36 ist hier nicht dargestellt) von einem Durchlass 30 durchgehend bis zum gegenüberliegenden Durchlass 30, sodass sich außerhalb der Lager 28 insgesamt eine aus den beiden Absätzen zusammengesetzte durchgehende Dichtfläche, die gleichzeitig die Kontaktfläche für die Ventilklappe 20 darstellt, ergibt.
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Die Ventilklappe 20 hat zwei entgegengesetzte Seiten 40, 42, die auch Stirnseiten genannt werden, wobei die Seite 40 der Klappenhälfte 22 am Anschlag 34 anliegt und die Seite 42 der Klappenhälfte 24 am Anschlag 36.
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Die beiden Klappenhälften 22, 24 sind, in Längsschnittansicht gemäß 2 zu sehen, axial versetzt zueinander so angeordnet, dass sich die jeweiligen entgegengesetzten Seiten zur Seite 40 bzw. 42 jeder Klappenhälfte, also die Seiten 44, 46 in der Schnittebene E befinden. Das bedeutet mit anderen Worten, im geschlossenen Zustand liegt die Klappenhälfte 22 komplett im Gehäuseteil 14 und die Klappenhälfte 24 im Gehäuseteil 12. Hierzu geht von der Trennebene E jeweils ein Absatz 50 in das jeweilige Gehäuseteil 12, 14 aus, dessen axiale Länge der Dicke der entsprechenden Klappenhälfte 22, 24 entspricht.
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Die Fläche des Anschlags 34, 36, die mit dem Rand der zugeordneten Klappenhälfte 22, 24 in Kontakt kommt, wird auch als Kontaktfläche bezeichnet.
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Jedes Gehäuseteil 12, 14 hat im Bereich des Anschlags 34, 36 seines gegenüberliegenden Gehäuseteils eine Ausnehmung 52, 54, die ein Hereinschwenken der Klappenhälfte 22, 24 beim Öffnen des Klappenventils erlaubt.
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Die Ausführungsform nach 3 unterscheidet sich von der nach den 1 und 2 dahingehend, dass die Schnittebene nicht als Radialebene ausgeführt ist, sondern als axiale Ebene, die längs der Mittelachse des Gehäuses 10 sowie durch die Mitte der Durchlässe 30 verläuft. Die Mittelachse entspricht gemäß der Ausführungsform nach 2 der Längsrichtung A.
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Bei der Ausführungsform nach 3 ergeben sich die Gehäuseteile 12, 14 als Halbschalen. Wenn die Schnittebene durch die Durchlässe 30 hindurchgeht und damit die Schwenkachse der Ventilklappe 20 in der Schnittebene liegt, werden die Halbschalen aufeinandergesetzt und miteinander verschweißt.
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Auch bei dieser Ausführungsform können dann die Anschläge 34, 36 nur an ihrem zugeordneten Gehäuseteil 14 bzw. 12 angeformt sein, sie erstrecken sich nicht in das andere Gehäuseteil. Auch bei dieser Ausführungsform können die Gehäuseteile 12, 14 sehr einfach hergestellt werden.
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Beim Verschweißen der Gehäuseteile 12, 14 werden bei allen Ausführungsformen vorzugsweise gleichzeitig auch noch die Lager 28 im Bereich des Durchlasses 30 an das entstehende Gehäuse angeschweißt, nachdem der Schwenkbolzen 26 mit seinen Enden in die Lager 28 eingesteckt wurde.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen können die Gehäuseteile 12, 14 identisch ausgeführt sein. Sie werden lediglich verdreht oder verschwenkt zueinander positioniert und aneinander stoffschlüssig befestigt.
