DE102019214264B4 - Exhaust flap valve with thermally insulated seal and internal combustion engine and motor vehicle herewith - Google Patents
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Abstract
Klappenventil (10) für eine Abgasanlage (78) eines Verbrennungsmotors (76) aufweisend
- ein durchströmbares Ventilgehäuse (12),
- eine Klappenwelle (14), an welcher eine Ventilklappe (20) zum Verändern eines durchströmbaren Querschnitts des Ventilgehäuses (12) gehalten ist,
- eine Lagerbuchse (22), aus welcher ein erstes Ende (24) der Klappenwelle (14) herausragt,
- ein zwischen der Klappenwelle (14) und der Lagerbuchse (22) angeordnetes Gleitlager (25).
- ein Ringteil (26), welches an dem ersten Ende (24) der Klappenwelle (14) befestigt ist und die Lagerbuchse (22) radial außen umlaufend übergreift,
- eine Radialdichtung (30), welche zwischen der Lagerbuchse (22) und dem Ringteil (26) angeordnet ist und in radialer Richtung dichtend an der Lagerbuchse (22) und dem Ringteil (26) anliegt, wozu die Lagerbuchse (22) eine radial außen liegende Dichtfläche (32) und das Ringteil (26) eine radial innen liegende Dichtfläche (34) aufweist.
Having a flap valve (10) for an exhaust system (78) of an internal combustion engine (76).
- a flow-through valve housing (12),
- a flap shaft (14) on which a valve flap (20) is held for changing a flow cross section of the valve housing (12),
- a bearing bush (22) from which a first end (24) of the flap shaft (14) protrudes,
- A plain bearing (25) arranged between the flap shaft (14) and the bearing bush (22).
- a ring part (26) which is fastened to the first end (24) of the flap shaft (14) and the bearing bush (22) engages radially on the outside circumferentially,
- a radial seal (30), which is arranged between the bearing bush (22) and the ring part (26) and sealingly abuts the bearing bush (22) and the ring part (26) in the radial direction, for which purpose the bearing bush (22) has a radially outer lying sealing surface (32) and the ring part (26) has a radially inner sealing surface (34).
Description
Die Erfindung betrifft ein Klappenventil für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein durchströmbares Ventilgehäuse, eine Klappenwelle, an welcher eine Ventilklappe zum Verändern eines durchströmbaren Querschnitts des Ventilgehäuses gehalten ist, und eine Lagerbuchse, aus welcher ein erstes Ende der Klappenwelle herausragt.The invention relates to a flap valve for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, having a valve housing through which flow can take place, a flap shaft on which a valve flap for changing a cross-section of the valve housing through which flow can flow is held, and a bearing bush from which a first end of the flap shaft protrudes.
Es ist bekannt, bei einem solchen Klappenventil eine Radialdichtung zwischen der Klappenwelle und der Lagerbuchse anzuordnen, sodass die Radialdichtung an der Klappenwelle radial außen und an der Lagerbuchse radial innen dichtend anliegt. Da sich die Klappenwelle im Betrieb des Klappenventils durch das das Ventilgehäuse durchströmende Abgas erwärmt, wird auch die Radialdichtung hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Temperaturfestigkeit der Radialdichtung begrenzt daher die zulässigen Abgastemperaturen.It is known to arrange a radial seal between the flap shaft and the bearing bush in such a flap valve, so that the radial seal bears sealingly on the flap shaft radially on the outside and on the bearing bush radially on the inside. Since the flap shaft is heated during operation of the flap valve by the exhaust gas flowing through the valve housing, the radial seal is also exposed to high temperatures. The temperature resistance of the radial seal therefore limits the permissible exhaust gas temperatures.
Aus
In
Aus US 2013 / 0 186 378 A1 ist ein Ventil für eine Luftversorgungsanlage eines Verbrennungsmotors bekannt. Das Ventil kann eine Buchse und ein Dichtelement aufweisen.A valve for an air supply system of an internal combustion engine is known from US 2013/0 186 378 A1. The valve may include a sleeve and a sealing element.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässig abgedichtetes Klappenventil mit einer großen Temperaturfestigkeit anzugeben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verbrennungsmotor und ein Kraftfahrzeug mit einem zuverlässig abgedichteten Klappenventil mit einer großen Temperaturfestigkeit anzugeben.It is the object of the invention to specify a reliably sealed flap valve with high temperature resistance. Furthermore, it is the object of the invention to specify an internal combustion engine and a motor vehicle with a reliably sealed flap valve with high temperature resistance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Klappenventil gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 15 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 16.This object is achieved according to the invention by a flap valve according to claim 1 and by an internal combustion engine according to
Erfindungsgemäß ist ein Klappenventil für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Das Klappenventil weist ein durchströmbares Ventilgehäuse auf. Im Betrieb des Verbrennungsmotors ist ein Abgasstrom des Verbrennungsmotors durch das Ventilgehäuse leitbar. Das Klappenventil weist weiterhin eine Klappenwelle auf. Richtungsangaben wie radial und axial beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf eine Längsachse der Klappenwelle. An der Klappenwelle ist eine Ventilklappe zum Verändern eines durchströmbaren Querschnitts des Ventilgehäuses gehalten. Durch Drehen der Klappenwelle kann der Abgasstrom durch das Ventilgehäuse reguliert werden. Das Klappenventil weist ferner eine Lagerbuchse auf, aus welcher ein erstes Ende der Klappenwelle herausragt. Die Klappenwelle durchragt mit anderen Worten die Lagerbuchse. Auf einer ersten (dem Ventilgehäuse abgewandten) Seite der Lagerbuchse steht das erste Ende der Klappenwelle von dem Ventilgehäuse weg über die Lagerbuchse hinaus über; auf einer zweiten (dem Ventilgehäuse zugewandten) Seite der Lagerbuchse ist die Ventilklappe an der Klappenwelle angeordnet. Die Lagerbuchse ist unmittelbar oder vorzugsweise mittelbar gasdicht an das Ventilgehäuse angeschlossen. Die Lagerbuchse dient der, vorzugsweise mittelbaren, Abstützung der Klappenwelle an dem Ventilgehäuse.According to the invention, a flap valve is provided for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. The flap valve has a valve housing through which fluid can flow. During operation of the internal combustion engine, an exhaust gas flow from the internal combustion engine can be routed through the valve housing. The flap valve also has a flap shaft. In the context of the present invention, directional information such as radial and axial relates to a longitudinal axis of the flap shaft. A valve flap for changing a flow cross section of the valve housing is held on the flap shaft. The flow of exhaust gas through the valve body can be regulated by turning the butterfly valve shaft. The flap valve also has a bearing bush, from which a first end of the flap shaft protrudes. In other words, the flap shaft protrudes through the bearing bush. On a first side of the bearing bush (facing away from the valve housing), the first end of the flap shaft protrudes away from the valve housing beyond the bearing bush; The valve flap is arranged on the flap shaft on a second side of the bearing bush (facing the valve housing). The bearing bush is connected directly or preferably indirectly to the valve housing in a gas-tight manner. The bearing bush serves to preferably indirect support of the flap shaft on the valve housing.
Zwischen der Klappenwelle und der Lagerbuchse ist ein Gleitlager, insbesondere eine Graphitbuchse, angeordnet. Mittels des Gleitlagers kann die Klappenwelle reibungsarm und präzise gelagert sein. Ferner kann das Gleitlager einen Wärmeeintrag von der Klappenwelle in die Lagerbuchse reduzieren. Da sich die Klappenwelle an dem Gleitlager abstützt und über dieses radial geführt ist, kann zudem eine mechanische Belastung einer Radialdichtung reduziert werden. Das Gleitlager ist typischerweise in die Lagerbuchse eingepresst, sodass die Klappenwelle gegenüber dem Gleitlager drehbar ist.A slide bearing, in particular a graphite bush, is arranged between the flap shaft and the bearing bush. The flap shaft can be mounted with low friction and precisely by means of the plain bearing. Furthermore, the sliding bearing can reduce heat input from the flap shaft into the bearing bush. Since the flap shaft is supported on the sliding bearing and is guided radially via this, a mechanical load on a radial seal can also be reduced. The plain bearing is typically pressed into the bearing bush so that the flap shaft can be rotated relative to the plain bearing.
Das Klappenventil weist erfindungsgemäß ein Ringteil auf, welches an dem ersten Ende der Klappenwelle befestigt ist und die Lagerbuchse radial außen umlaufend übergreift. Das Ringteil erstreckt sich mit anderen Worten in axialer Richtung zumindest abschnittsweise über die Lagerbuchse hinweg. Insbesondere kann ein Kragen des Ringteils die Lagerbuchse umgreifen. Das Ringteil, insbesondere dessen Kragen, umgibt die Lagerbuchse in Umfangsrichtung durchgängig umlaufend. Die Befestigung des Ringteils an dem ersten Ende der Klappenwelle ist grundsätzlich gasdicht ausgeführt. Das Ringteil kann mit der Klappenwelle verpresst sein. Vorzugsweise ist das Ringteil mit der Klappenwelle verschweißt, insbesondere umlaufend verschweißt.According to the invention, the flap valve has an annular part which is fastened to the first end of the flap shaft and extends over the bearing bushing radially on the outside. In other words, the ring part extends in the axial direction at least in sections over the bearing bush. In particular, a collar of the annular part can encompass the bearing bush. The ring part, in particular its collar, continuously surrounds the bearing bush in the circumferential direction. The attachment of the ring part to the first end of the flap shaft is basically designed to be gas-tight. The ring part can be pressed with the butterfly valve shaft. The ring part is preferably welded to the flap shaft, in particular welded all around.
Weiterhin weist das Klappenventil erfindungsgemäß eine Radialdichtung auf, welche zwischen der Lagerbuchse und dem Ringteil angeordnet ist und in radialer Richtung dichtend an der Lagerbuchse und dem Ringteil anliegt. Die Radialdichtung liegt mithin radial außen an der Lagerbuchse und radial innen an dem Ringteil an. Das Ringteil weist eine radial innen liegende Dichtfläche zur Anlage der Radialdichtung auf. Die Lagerbuchse weist eine radial außen liegende Dichtfläche zur Anlage der Radialdichtung auf. Indem die Radialdichtung erfindungsgemäß nicht unmittelbar an der Klappenwelle anliegt, sondern durch das Ringteil und die Lagerbuchse von der Klappenwelle getrennt ist, kann ein Wärmeeintrag von der Klappenwelle in die Radialdichtung verringert werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Radialdichtung werden auch bei sehr großen Abgastemperaturen weder die Radialdichtung noch die Dichtflächen an der Lagerbuchse und an dem Ringteil über eine zulässige Temperatur erwärmt. Da die Radialdichtung erfindungsgemäß dichtend an der Lagerbuchse und dem Ringteil anliegt, wird zudem eine große Dichtheit des Klappenventils erhalten; mit anderen Worten kann ein Leckagestrom von Abgas aus dem Ventilgehäuse heraus äußerst, vorzugsweise verschwindend, gering gehalten werden.Furthermore, according to the invention, the flap valve has a radial seal which is arranged between the bearing bush and the ring part and bears sealingly against the bearing bush and the ring part in the radial direction. The radial seal thus rests radially on the outside on the bearing bush and radially on the inside on the annular part. The ring part has a radially inner sealing surface for contact with the radial seal. The bearing bush has a radially outer sealing surface for contact with the radial seal. Since the radial seal according to the invention does not bear directly against the flap shaft, but is separated from the flap shaft by the annular part and the bearing bush, heat input from the flap shaft into the radial seal can be reduced. Due to the arrangement of the radial seal according to the invention, neither the radial seal nor the sealing surfaces on the bearing bush and on the ring part are heated above a permissible temperature, even at very high exhaust gas temperatures. Since, according to the invention, the radial seal rests in a sealing manner on the bearing bush and the ring part, the flap valve is also very tight; in other words, a leakage flow of exhaust gas out of the valve housing can be kept extremely small, preferably negligible.
Vorzugsweise weist die Lagerbuchse eine Schulter auf, an der die Radialdichtung in axialer Richtung abgestützt ist. Über die Schulter kann die Radialdichtung präzise positioniert werden. Zudem vereinfacht die Anlage an der Schulter die Montage der Radialdichtung auf der Lagerbuchse.The bearing bush preferably has a shoulder on which the radial seal is supported in the axial direction. The radial seal can be precisely positioned over the shoulder. In addition, the contact with the shoulder simplifies the assembly of the radial seal on the bearing bush.
Die Radialdichtung kann, insbesondere über die Anlage an der Schulter, unbeweglich an der Lagerbuchse gehalten sein. Die Radialdichtung dichtet mithin gegenüber der Lagerbuchse statisch ab; gegenüber dem Ringteil erfolgt eine dynamische Abdichtung.The radial seal can be held immovably on the bearing bush, in particular by resting against the shoulder. The radial seal thus provides a static seal against the bearing bush; there is dynamic sealing against the ring part.
Es kann vorgesehen sein, dass die Radialdichtung zwei von einem Fußteil der Radialdichtung abragende Dichtflügel aufweist. Eine solche Radialdichtung kann gewisse Exzentrizitäten, Unrundheiten oder andere Form- und/oder Lageabweichungen der Dichtflächen an dem Ringteil und der Lagerbuchse kompensieren. Die Dichtflügel sind vorzugsweise von einem Spreizelement in radialer Richtung voneinander weg vorgespannt. Dadurch kann die Dichtheit weiter verbessert werden. Das Spreizelement kann aus Stahl, insbesondere Edelstahl, bestehen.Provision can be made for the radial seal to have two sealing wings projecting from a base part of the radial seal. Such a radial seal can compensate for certain eccentricities, out-of-roundness or other deviations in shape and/or position of the sealing surfaces on the annular part and the bearing bush. The sealing wings are preferably biased away from one another in the radial direction by an expanding element. As a result, the tightness can be further improved. The spreading element can be made of steel, in particular stainless steel.
Die Radialdichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Dichtflügel von dem Ventilgehäuse weg ragen. Bei Druckbeaufschlagung werden daher die Dichtflügel der Radialdichtung stärker gegen die Lagerbuchse und das Ringteil gepresst.The radial seal is preferably arranged in such a way that the sealing wings protrude away from the valve housing. When pressure is applied, the sealing wings of the radial seal are therefore pressed more strongly against the bearing bush and the ring part.
Die Radialdichtung kann einen Dichtkörper aus PTFE, insbesondere kohlegefülltem PTFE, aufweisen. PTFE weist eine große Temperaturbeständigkeit, einen geringen Reibwert und eine hohe chemische Beständigkeit auf.The radial seal can have a sealing body made of PTFE, in particular carbon-filled PTFE. PTFE has high temperature resistance, a low coefficient of friction and high chemical resistance.
Das Klappenventil kann ein Federelement aufweisen, das die Klappenwelle gegenüber dem Ventilgehäuse in axialer Richtung vorspannt. Über das Federelement können thermische Größenänderungen, insbesondere der Klappenwelle und des Ventilgehäuses, kompensiert werden. Das Federelement kann hierbei eine spielfreie Anlage der Klappenwelle an einem Lagerkörper einer Lageranordnung des Klappenventils bewirken. Das Federelement kann insbesondere das Ringteil von dem Ventilgehäuse weg vorspannen. Dadurch kann ein Kontakt zwischen dem Ringteil und der Lagerbuchse vermieden werden. Das Federelement kann als eine Druckfeder, insbesondere eine, vorzugsweise zylindrische, Schraubendruckfeder, ausgebildet sein. Das Federelement kann sich unmittelbar oder vorzugsweise mittelbar an dem Ringteil abstützen. Das Federelement kann sich unmittelbar oder vorzugsweise mittelbar über ein Stützelement an dem Ventilgehäuse abstützen.The flap valve can have a spring element which pretensions the flap shaft in the axial direction relative to the valve housing. Thermal size changes, in particular of the flap shaft and the valve housing, can be compensated for via the spring element. The spring element can cause the flap shaft to rest without play on a bearing body of a bearing arrangement of the flap valve. The spring element can in particular bias the annular part away from the valve housing. As a result, contact between the ring part and the bearing bush can be avoided. The spring element can be designed as a compression spring, in particular a preferably cylindrical helical compression spring. The spring element can be supported directly or preferably indirectly on the ring part. The spring element can directly or preferably As indirectly supported via a support element on the valve housing.
An dem ersten Ende der Klappenwelle kann eine Drehmomenteinleitungsvorrichtung vorgesehen sein. Über die Drehmomenteinleitungsvorrichtung kann ein Aktor die Ventilklappe mittels der Klappenwelle verstellen. Die Drehmomenteinleitungsvorrichtung ist vorzugsweise an dem Ringteil befestigt. Dadurch kann das Klappenventil in axialer Richtung kompakt gestaltet werden. Die Drehmomenteinleitungsvorrichtung kann eine Seilscheibenanordnung umfassen. Das Klappenventil kann dann flexibel über einen Seilzug betätigt werden. Alternativ kann die Drehmomenteinleitungsvorrichtung eine Hebelmechanik aufweisen. Der Aktor kann dann ein Linearaktuator sein.A torque introduction device can be provided at the first end of the flap shaft. An actuator can adjust the valve flap by means of the flap shaft via the torque introduction device. The torque introduction device is preferably attached to the ring part. As a result, the butterfly valve can be made compact in the axial direction. The torque initiating device may include a pulley assembly. The flap valve can then be operated flexibly via a cable pull. Alternatively, the torque introduction device can have a lever mechanism. The actuator can then be a linear actuator.
Die Radialdichtung und das Gleitlager können in axialer Richtung überlappend angeordnet sein. Dadurch kann die thermische Belastung der Radialdichtung weiter reduziert werden. Zudem kann bei dieser Anordnung eine präzise Ausrichtung einer Dichtfläche an der Lagerbuchse relativ zur Klappenwelle erhalten werden.The radial seal and the sliding bearing can be arranged so that they overlap in the axial direction. As a result, the thermal load on the radial seal can be further reduced. In addition, with this arrangement, a precise alignment of a sealing surface on the bearing bush relative to the flap shaft can be obtained.
Die Lagerbuchse kann dichtend an einer Einsatzhülse befestigt sein. Dies kann die Montage des Klappenventils vereinfachen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zunächst die Einsatzhülse an dem Ventilgehäuse befestigt wird und sodann die Lagerbuchse an der Einsatzhülse befestigt wird. Ferner kann die Einsatzhülse zur thermischen Isolierung der Lagerbuchse von dem Ventilgehäuse beitragen.The bearing bush can be attached to an insert sleeve in a sealing manner. This can simplify the assembly of the flapper valve. In particular, it can be provided that first the insert sleeve is fastened to the valve housing and then the bearing bush is fastened to the insert sleeve. Furthermore, the insert sleeve can contribute to the thermal insulation of the bearing bush from the valve housing.
Vorzugsweise ist die Einsatzhülse dichtend in eine Durchführöffnung des Ventilgehäuses eingesetzt. Die Einsatzhülse kann mithin eine gasdichte Verbindung des Ventilgehäuses mit der Lagerhülse bewirken.The insert sleeve is preferably inserted into a through-opening of the valve housing in a sealing manner. The insert sleeve can therefore bring about a gas-tight connection between the valve housing and the bearing sleeve.
Die Einsatzhülse kann die Durchführöffnung durchragen. Dies kann die Montage der Einsatzhülse an dem Ventilgehäuse vereinfachen. Vorzugsweise weist die Ventilklappe eine Rücknehmung auf, welche einer in das Ventilgehäuse ragenden Kontur der Einsatzhülse zumindest abschnittsweise folgt. Dadurch kann die Ventilklappe in einer Schließstellung einen durchströmbaren Querschnitt des Ventilgehäuses weitestgehend reduzieren, insbesondere eine Durchströmung des Ventilgehäuses nahezu vollständig verhindern.The insert sleeve can protrude through the through-opening. This can simplify the assembly of the insert sleeve on the valve housing. The valve flap preferably has a recess which at least partially follows a contour of the insert sleeve which projects into the valve housing. As a result, in a closed position, the valve flap can largely reduce a flow cross section of the valve housing, in particular almost completely prevent flow through the valve housing.
Ein zweites Ende der Klappenwelle kann über eine Lageranordnung an dem Ventilgehäuse abgestützt sein. Auf diese Weise kann eine besonders präzise Lagerung der Klappenwelle an dem Ventilgehäuse eingerichtet sein. Die Lageanordnung kann einen oder vorzugsweise zwei Lagerkörper, insbesondere eine oder zwei Graphitbuchsen aufweisen.A second end of the flapper shaft can be supported on the valve housing via a bearing arrangement. In this way, a particularly precise mounting of the flap shaft on the valve housing can be set up. The position arrangement can have one or preferably two bearing bodies, in particular one or two graphite bushes.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Lageranordnung eine weitere Einsatzhülse aufweist, die dichtend in eine weitere Durchführöffnung des Ventilgehäuses eingesetzt ist. Auf diese Weise kann die Lageanordnung einfach und präzise an dem Ventilgehäuse befestigt werden. Zudem kann eine Leckage zwischen dem Ventilgehäuse und der weiteren Einsatzhülse vermieden werden.Provision is preferably made for the bearing arrangement to have a further insert sleeve which is inserted in a sealing manner into a further through-opening in the valve housing. In this way, the location assembly can be easily and precisely attached to the valve housing. In addition, leakage between the valve housing and the additional insert sleeve can be avoided.
Die weitere Einsatzhülse kann die weitere Durchführöffnung durchragen. Die Ventilklappe kann eine weitere Rücknehmung aufweisen, welche einer in das Ventilgehäuse ragenden Kontur der weiteren Einsatzhülse zumindest abschnittsweise folgt. Dadurch kann die Ventilklappe in einer Schließstellung einen durchströmbaren Querschnitt des Ventilgehäuses weitestgehend reduzieren, insbesondere eine Durchströmung des Ventilgehäuses nahezu vollständig verhindern.The additional insert sleeve can protrude through the additional through-opening. The valve flap can have a further recess which at least partially follows a contour of the further insert sleeve which projects into the valve housing. As a result, in a closed position, the valve flap can largely reduce a flow cross section of the valve housing, in particular almost completely prevent flow through the valve housing.
Vorzugsweise ist an dem zweiten Ende der Klappenwelle ein Stützring zum axialen Abstützen an einem Lagerkörper der Lageranordnung befestigt. Mittels des Stützrings kann eine Axialposition der Klappenwelle definiert eingerichtet sein. Ein Federelement, welches die Klappenwelle vorspannt, bewirkt typischerweise ein Anpressen des Stützrings an den Lagerkörper der Lageranordnung.A support ring is preferably attached to the second end of the flap shaft for axial support on a bearing body of the bearing arrangement. An axial position of the flap shaft can be set up in a defined manner by means of the support ring. A spring element, which pretensions the flap shaft, typically causes the support ring to be pressed against the bearing body of the bearing arrangement.
Besonders bevorzugt bildet die Lageranordnung eine statische Dichtung für das zweite Ende der Klappenwelle aus. Eine Leckage an dem zweiten Ende der Klappenwelle kann mittels einer statischen Dichtung besonders wirkungsvoll und dauerhaft zuverlässig vermieden werden. Zur Ausbildung der statischen Dichtung kann das zweite Ende der Klappenwelle kappenartig von der weiteren Einsatzhülse, einer Zwischenhülse und/oder einer Abdeckkappe umgriffen sein, wobei vorgenannten Elemente jeweils dichtend aneinander bzw. dem Ventilgehäuse befestigt sind.The bearing arrangement particularly preferably forms a static seal for the second end of the flap shaft. A leak at the second end of the flap shaft can be avoided in a particularly effective and permanently reliable manner by means of a static seal. To form the static seal, the second end of the flap shaft can be encompassed in a cap-like manner by the further insert sleeve, an intermediate sleeve and/or a cover cap, with the aforementioned elements being fastened to one another or to the valve housing in a sealing manner.
In der Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Verbrennungsmotor mit einer Abgasanlage mit einem oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Klappenventil. Das Klappenventil kann Teil einer Schalldämpferanordnung der Abgasanlage sein. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen, die für einen Gebrauch im Straßen- und Sporteinsatz Klappenabgasanlagen aufweisen, treten sehr hohe Abgastemperaturen auf, sodass die Vorteile der thermisch isoliert angeordneten Radialdichtung von besonderer Bedeutung sind. Alternativ kann das Klappenventil Teil eines Abgasrückführsystems der Abgasanlage sein. Auch in Abgasrückführsystemsystemen treten besonders hohe Abgastemperaturen auf, sodass die Vorteile der thermisch isoliert angeordneten Radialdichtung besonders wirksam zutage treten.An internal combustion engine with an exhaust system with a flap valve according to the invention as described above also falls within the scope of the present invention. The flapper valve can be part of a muffler arrangement of the exhaust system. In motor vehicles in particular, which have flap exhaust systems for use on the road and in sports, very high exhaust gas temperatures occur, so that the advantages of the thermally insulated radial seal are of particular importance. Alternatively, the flap valve can be part of an exhaust gas recirculation system of the exhaust system. Particularly high exhaust gas temperatures also occur in exhaust gas recirculation systems, so that the advantages of thermal insulation arranged radial seal appear particularly effective.
Ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fällt ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Motorrad, mit einem zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor. Durch geeignete Anordnung des Verbrennungsmotors und der Abgasanlage an dem Motorrad kann das Klappenventil, insbesondere im Bereich der Radialdichtung, besonders wirkungsvoll gekühlt werden. Das Klappenventil kann dadurch noch höheren Abgastemperaturen ausgesetzt werden.A motor vehicle, preferably a motorcycle, with an internal combustion engine according to the invention as described above also falls within the scope of the invention. By suitably arranging the internal combustion engine and the exhaust system on the motorcycle, the flap valve can be cooled particularly effectively, particularly in the area of the radial seal. As a result, the flap valve can be exposed to even higher exhaust gas temperatures.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale können erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result from the description and the drawing. According to the invention, the features mentioned above and those detailed below can be used individually or collectively in any desired, expedient combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein erfindungsgemäßes Klappenventil mit einer Radialdichtung, die zwischen einer gehäusefesten Lagerbuchse und einem an einer Klappenwelle gehaltenen, die Lagerbuchse übergreifenden Ringteil angeordnet ist, in einer schematischen Schnittansicht; -
2 eine vergrößerte Detailansicht des Klappenventils von1 im Bereich der Radialdichtung; -
3 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in Form eines Motorrads mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor aufweisend ein erfindungsgemäßes Klappenventil.
-
1 a flap valve according to the invention with a radial seal, which is arranged between a bearing bush fixed to the housing and a ring part which is held on a flap shaft and overlaps the bearing bush, in a schematic sectional view; -
2 an enlarged detail view of the flap valve of1 in the area of the radial seal; -
3 a motor vehicle according to the invention in the form of a motorcycle with an internal combustion engine according to the invention having a flap valve according to the invention.
Das Klappenventil 10 weist eine Lagerbuchse 22 auf. Die Klappenwelle 14 durchragt die Lagerbuchse 22. Ein erstes Ende 24 der Klappenwelle 14 ragt von dem Ventilgehäuse 12 abgewandt aus der Lagerbuchse 22 heraus. In der Lagerbuchse 22 ist ein Gleitlager 25, hier in Form einer Graphitbuchse, angeordnet. Das Gleitlager 25 kann in die Lagerbuchse 22 eingepresst sein. Die Klappenwelle 14 ist über das Gleitlager 25 in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 15 an der Lagerbuchse 22 abgestützt. Das Gleitlager 25 liegt grundsätzlich nicht gasdicht an der Klappenwelle 14 an.The
An dem ersten Ende 24 der Klappenwelle 14 ist ein Ringteil 26 befestigt. Das Ringteil 26 kann umlaufend mit der Klappenwelle 14 verschweißt sein. Das Ringteil 26 übergreift die Lagerbuchse 22 radial außen. Das Ringteil 26 kann hierzu einen Kragen 28 aufweisen, der in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist.A
Der Bereich A aus
Das Klappenventil 10 weist eine Radialdichtung 30 auf. Die Radialdichtung 30 ist in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 15 zwischen der Lagerbuchse 22 und dem Ringteil 26, inbesondere dessen Kragen 28, angeordnet. Die Radialdichtung 30 ist hier in axialer Richtung mit dem Gleitlager 25 überlappend angeordnet. Die Radialdichtung 30 liegt in radialer Richtung dichtend an der Lagerbuchse 22 und dem Ringteil 26 an. Die Lagerbuchse 22 weist hierzu eine radial außen liegende Dichtfläche 32 auf. Das Ringteil 26 weist eine radial innen liegende Dichtfläche 34 auf. Die Dichtfläche 34 ist hier an dem Kragen 28 des Ringteils 26 ausgebildet.The
Die Radialdichtung 30 weist ein Fußteil 36 und zwei von dem Fußteil 36 abragende Dichtflügel 38 auf. Das Fußteil 36 stützt sich in axialer Richtung bezüglich der Längsachse 15 an einer Schulter 39 der Lagerbuchse 22 ab. Die Dichtflügel 38 sind von einem in Umfangsrichtung umlaufenden Spreizelement 40, welches zwischen den Dichtflügeln 38 angeordnet ist, in radialer Richtung auseinandergespreizt. Die Dichtflügel 38 werden mithin von dem Spreizelement 40 gegen die Dichtflächen 32 und 34 gepresst.The
Die Lagerbuchse 22 ist dichtend an einer Einsatzhülse 42 befestigt. Hier sind die Lagerbuchse 22 und Einsatzhülse 42 miteinander verschweißt. Die Einsatzhülse 42 durchragt die Durchführöffnung 16 des Ventilgehäuses 12. Auch die Einsatzhülse 42 und das Ventilgehäuse 12 sind dicht miteinander verbunden, hier miteinander verschweißt. Die Ventilklappe 20 weist eine Rücknehmung 44 auf, welche einer Kontur des in das Ventilgehäuse 12 ragenden Abschnitts der Einsatzhülse 42 folgt.The bearing
An dem ersten Ende 24 der Klappenwelle ist eine Drehmomenteinleitungsvorrichtung 46, hier in Form einer Seilscheibenanordnung 48, angeordnet. Die Seilscheibenanordnung 48 weist eine erste, hier plane, Scheibe 50 und eine zweite, hier gekröpfte, Scheibe 52 auf. Zwischen den beiden Scheiben 50, 52 ist eine Aufnahmenut 54 für ein nicht näher dargestelltes Seil, beispielsweise die Innenseele eines Seilzugs, ausgebildet. Die beiden Scheiben 50, 52 sind fest miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt. Die Drehmomenteinleitungsvorrichtung 46 kann an dem Ringteil 26 befestigt sein. Hier ist die erste Scheibe 50 mit dem Ringteil 26 verschweißt. Alternativ könnten die erste und/oder die zweite Scheibe 50, 52 direkt mit der Klappenwelle 14 verschweißt sein (nicht näher dargestellt).A
Das Klappenventil 10 weist eine Lageranordnung 56 für ein zweites Ende 58 der Klappenwelle 14 auf. Über die Lageranordnung 56 ist das zweite Ende 58 der Klappenwelle 14 an dem Ventilgehäuse 12 abgestützt. Die Klappenwelle 14 ist somit beidenends gelagert.The
Die Lageranordnung 56 weist einen ersten und einen zweiten Lagerkörper 60, 62, hier jeweils in Form einer Graphitbuchse, auf. Der erste Lagerkörper 60 ist in einer weiteren Einsatzhülse 64 aufgenommen. Die weitere Einsatzhülse 64 durchragt die Durchführöffnung 18 des Ventilgehäuses 12. Die weitere Einsatzhülse 64 und das Ventilgehäuse 12 sind dicht miteinander verbunden, hier miteinander verschweißt. Die Ventilklappe 20 weist eine weitere Rücknehmung 66 auf, welche einer Kontur des in das Ventilgehäuse 12 ragenden Abschnitts der weiteren Einsatzhülse 64 folgt.The bearing
Der zweite Lagerkörper 62 ist in einer Zwischenhülse 68 aufgenommen. Die Zwischenhülse 68 ist dicht mit der weiteren Einsatzhülse 64 verbunden. Hier sind die Zwischenhülse 68 und die weitere Einsatzhülse 64 miteinander verschweißt. Über die Zwischenhülse 68 werden die beiden Lagerkörper 60, 62 definiert voneinander beanstandet.The
Eine Abdeckkappe 69 übergreift die Zwischenhülse 68 und dichtet die Lageanordnung 56 nach außen ab. Die Abdeckkappe 69 kann mit der Zwischenhülse 68 verschweißt sein. Durch die weitere Einsatzhülse 64, die Zwischenhülse 68 und die Abdeckkappe 69 der Lageanordnung 56 wird das zweite Ende 58 der Klappenwelle 14 kappenartig übergriffen. Die Lageanordnung 56 bildet mittels der vorgenannten Elemente eine statische Dichtung für das zweite Ende 58 der Klappenwelle 14 aus.A
An dem zweiten Ende 58 der Klappenwelle 14 ist ein Stützring 70 befestigt. Der Stützring 70 kann mit der Klappenwelle 14 verpresst oder, vorzugsweise, verschweißt sein. Der Stützring 70 liegt in axialer Richtung an dem zweiten Lagerkörper 62 der Lageanordnung 56 an.A
Das Klappenventil 10 weist ein Federelement 72 auf. Das Federelement 72 spannt die Klappenwelle 14 gegenüber der Ventilgehäuse 12 in axialer Richtung bezüglich der Längsachse 15 vor. Mittels des Federlernens 72 ist hier das Ringteil 26 von dem Ventilgehäuse 12 weg vorgespannt. Das Federelement 72 ist hier als eine zylindrische Schraubenfeder ausgebildet. Das Federelement 72 stützt sich einerseits an der Drehmomenteinleitungsvorrichtung 46, hier an deren erster Scheibe 50, ab. Andererseits kann sich das Federelement 72 (in hier nicht näher dargestellter Weise) an einem Stützelement 73 abstützen. Alternativ kann sich das Federelement 72 an einem nicht näher dargestellten Zwischenelement abstützen, welches an dem Stützelement 73 befestigt sein kann. An dem Zwischenelement kann ein ebenfalls nicht näher dargestellter Seilzug zur Betätigung des Klappenventils 10 geführt sein. Das Stützelement 73 ist außenseitig an dem Ventilgehäuse 12 angeordnet. Über das Stützelement 73 kann das Klappenventil 10 an einem Verbrennungsmotor bzw. einer Abgasanlage gehalten sein. Durch die Vorspannung des Federelements 72 wird der Stützring 70 in axialer Richtung gegen den zweiten Lagerkörper 62 gedrückt. Dadurch ist unabhängig von Wärmedehnungen eine definierte Anlage und Ausrichtung der Klappenwelle 14 gegenüber dem Ventilgehäuse 12 eingerichtet.The
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Klappenventilflap valve
- 1212
- Ventilgehäusevalve body
- 1414
- Klappenwelleflap shaft
- 1515
- Längsachselongitudinal axis
- 16, 1816, 18
- Durchführöffnungenthrough-holes
- 2020
- Ventilklappevalve flap
- 2222
- Lagerbuchsebearing bush
- 2424
-
erstes Ende der Klappenwelle 14first end of the
flap shaft 14 - 2525
- Gleitlagerbearings
- 2626
- Ringteilring part
- 2828
- Kragencollar
- 3030
- Radialdichtungradial seal
- 3232
-
Dichtfläche an der Lagerbuchse 22Sealing surface on the bearing
bush 22 - 3434
-
Dichtfläche an dem Ringteil 26Sealing surface on the
ring part 26 - 3636
- Fußteilfootboard
- 3838
- Dichtflügelsealing wing
- 3939
- Schultershoulder
- 4040
- Spreizelementspreading element
- 4242
- Einsatzhülseinsert sleeve
- 4444
- Rücknehmungwithdrawal
- 4646
- DrehmomenteinleitungsvorrichtungTorque initiating device
- 4848
- Seilscheibenanordnungsheave assembly
- 5050
- erste Scheibefirst slice
- 5252
- zweite Scheibesecond disc
- 5454
- Aufnahmenutreceiving groove
- 5656
- Lageranordnungbearing arrangement
- 5858
-
zweites Ende der Klappenwelle 14second end of the
flap shaft 14 - 6060
- erster Lagerkörperfirst bearing body
- 6262
- zweiter Lagerkörpersecond bearing body
- 6464
- weitere Einsatzhülsefurther insert sleeve
- 6666
- weitere Rücknehmungfurther withdrawal
- 6868
- Zwischenhülseintermediate sleeve
- 6969
- Abdeckkappecover cap
- 7070
- Stützringsupport ring
- 7272
- Federelementspring element
- 7373
- Stützelementsupport element
- 7474
- Motorradmotorcycle
- 7676
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 7878
- Abgasanlageexhaust system
- 8080
- Abgasrohrexhaust pipe
- 8282
- Schalldämpferanordnungmuffler assembly
Claims (16)
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ID=74846205
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-
2019
- 2019-09-19 DE DE102019214264.8A patent/DE102019214264B4/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |