DE10316304A1

DE10316304A1 - High-density exhaust gas valve for a motor vehicle's exhaust gas pipe, has a blocking shutter on a shaft crosswise to the flow direction of the exhaust gas to swivel between open and closed positions

Info

Publication number: DE10316304A1
Application number: DE2003116304
Authority: DE
Inventors: Thomas Klotten; Roman Heckt
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-11-04

Abstract

An exhaust gas valve (10) has a blocking shutter (18) inside a casing (20). The blocking shutter fastens on a shaft (16) crosswise to the flow direction of the exhaust gas and swivels on this shaft between open and closed positions. The shaft rotates on first (28) and second (30) bearings.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein hochdichtes Abgasventil zum Einbau in eine Abgasleitung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.object The present invention is a high density exhaust valve for installation in an exhaust pipe of a motor vehicle with the features of Preamble of the main claim.

Im Zuge der weiteren Verschärfung der Abgasnormen für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ist es erforderlich, technische Lösungen für das Problem der hohen Schadstoffemission der Verbrennungsmotoren zu finden, bevor diese ihre Betriebstemperatur erreicht haben. Hierzu schlägt beispielsweise DE 19526765 vor, die Abgase in der Startphase des Motors, in der die relevanten Abgasreinigungskomponenten ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht haben, zeitweise durch einen Absorber zu leiten, in dem die Schadstoffe zwischengespeichert werden. Das in der zweiten Phase wärmere Abgas wird wegen der in zwischen abnehmenden Absorptionsfähigkeit des Absorbers ohne Durchströmung des Absorbers durch den Hauptkatalysator geleitet und verursacht eine schnelle Erwärmung des selbigen. Nach Erreichen der Betriebstemperatur des Hauptkatalysators wird der Absorber erneut durchströmt und die zwischengespeicherten Schadstoffe werden ausgetrieben und anschleißend im Hauptkatalysator gereinigt. Eine derartige Verschaltung zur Reduzierung der Schadstoffemissionen in der Startphase eines Kraftfahrzeugs erfordert mindestens ein aktives hochdichtes Abgasventil.As the exhaust standards for motor vehicles with internal combustion engines continue to tighten, it is necessary to find technical solutions to the problem of high pollutant emissions from internal combustion engines before they have reached their operating temperature. For example, this suggests DE 19526765 propose to temporarily guide the exhaust gases through an absorber in the start-up phase of the engine, in which the relevant exhaust gas cleaning components have not yet reached their operating temperature, in which the pollutants are temporarily stored. The exhaust gas, which is warmer in the second phase, is passed through the main catalytic converter due to the absorption capacity of the absorber decreasing without flowing through the absorber and causes the latter to heat up rapidly. After the operating temperature of the main catalytic converter has been reached, the absorber is flowed through again and the temporarily stored pollutants are expelled and then cleaned in the main catalytic converter. Such an interconnection to reduce pollutant emissions in the starting phase of a motor vehicle requires at least one active high-density exhaust valve.

In einem alternativen oder ergänzenden Ansatz wird die Abgasleitung des Verbrennungsmotors mittels eines geeigneten hochdichten Abgasventils verschlossen, so dass der Verbrennungsmotor gegen einen erhöhten Abgasdruck arbeiten muss. Wird die eingespritzte Kraftstoffmenge konstant gehalten, so hat der erhöhte Abgasdruck im Allgemeinen eine Abnahme der Drehzahl zur Folge. Wird beispielsweise von einer elektronischen Motorsteuerung die Drehzahl des Verbrennungsmotors konstant gehalten, so wird hierzu die eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht. Insgesamt ergibt sich hieraus eine Erhöhung der im Verbrennungsmotor anfallenden Abwärme, die zu einer deutlichen Beschleunigung des Aufwärmvorgangs führt. Hat die Verbrennungsmotor die gewünschte Temperatur erreicht oder wird er – beispielsweise bedingt durch eine Fahrbewegung des Kraftfahrzeuges – mit einer erhöhten Last betrieben, so wird das Abgasventil wieder geöffnet, so dass der Verbrennungsmotor wieder bei normalem Abgasdruck arbeitet.In an alternative or supplement Approach is the exhaust pipe of the internal combustion engine by means of a suitable high-density exhaust valve closed, so that the internal combustion engine against an elevated Exhaust gas pressure must work. The amount of fuel injected kept constant, the increased exhaust gas pressure generally has a decrease in speed. For example, from a electronic engine control the speed of the internal combustion engine kept constant, the amount of fuel injected is increased. All in all this results in an increase in waste heat generated in the internal combustion engine, which leads to a significant Acceleration of the warm-up process leads. The internal combustion engine has reached the desired temperature or will he - for example due to a movement of the motor vehicle - with a increased Operated load, the exhaust valve is opened again, so that the internal combustion engine is working again at normal exhaust gas pressure.

An das für solche Einsatzzwecke zu verwendende Abgasventil sind hohe Anforderungen zu stellen, die mit den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen nicht zu realisieren sind. Im geöffneten Zustand des Abgasventils ist ein möglichst geringer Strömungswiderstand zu realisieren. Im geschlossenen Zustand hingegen soll die Abgasleitung möglichst vollständig geschlossen sein. Eine entsprechende Ventilcharakteristik weisen grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannte Drosselklappenventile auf, von denen bereits eine Vielzahl auch zum Einsatz in Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren vorgesehen ist.On that for Exhaust valve to be used for such purposes are high requirements to put up with the constructions known from the prior art cannot be realized. In the open The state of the exhaust valve is the lowest possible flow resistance to realize. In the closed state, however, the exhaust pipe should be as possible Completely be closed. Have a corresponding valve characteristic basically off throttle valves known from the prior art, of which already a large number also for use in exhaust pipes of internal combustion engines is provided.

So ist beispielsweise aus der WO 01/50047A1 ein Abgasventil für einen Verbrennungsmotor bekannt, welches als Drosselklappenventil ausgebildet ist. Es ist dazu vorgesehen, in die Abgasleitung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden und zur Steuerung des Abgasstroms durch eine Hauptleitung oder durch eine Bypassleitung eingesetzt zu werden. Das in der genannten Schrift offenbarte Abgasventil umfasst ein Gehäuse, in dem auf ei ner senkrechte zum Abgasstrom angeordneten und in zwei Lagern drehbar gelagerten Welle eine Sperrklappe schwenkbar zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung angeordnet ist. Dabei weist die Sperrklappe eine längs ihres äußeren Umfangs umlaufende Nut auf, in die eine geeignete, temperaturstabile Dichtung eingesetzt ist. Das Gehäuse des Drosselventils ist dabei so ausgebildet, dass sich in der Öffnungsstellung der Sperrklappe nur geringe Berührflächen zwischen der Dichtung und dem Gehäuse ausbilden, in der Schließstellung jedoch die Dichtung am gesamten Innenumfang des Gehäuses anliegt und den Zwischenraum zwischen der Sperrklappe und der Gehäuseinnenwandung vollständig ausfüllt. Das so realisierte Abgasventil weist einen niedrigen Strömungswiderstand in seinem geöffneten Zustand auf und versperrt in seinem geschlossenen Zustand die Abgasleitung praktisch vollständig. Unter einer praktisch vollständigen Absperrung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass sich auch bei hohen Überdrucken von 1 bar und darüber im abgesperrten Bereich des Abgassystems, nur eine geringe Leckrate durch das geschlossene Abgasventil ergibt. Auf diese Weise ist es möglich, auch bei einem geringen Abgasstrom – beispielsweise im Leerlauf des Verbrennungsmotors – einen hohen Gegendruck auf der Abgasseite des Verbrennungsmotors zu erzielen und damit zu einer schnellen Erwärmung des Verbrennungsmotors zu gelangen.So is for example from WO 01 / 50047A1 an exhaust valve for a Known internal combustion engine, which is designed as a throttle valve is. It is intended to be used in the exhaust pipe of a motor vehicle to be used and to control the exhaust gas flow through a main line or to be used through a bypass line. That in the above Scripture disclosed exhaust valve includes a housing in which on a vertical arranged to the exhaust gas flow and rotatably mounted in two bearings Shaft a pivotal flap between a closed position and an open position is arranged. The locking flap has one along its outer circumference circumferential groove in which a suitable, temperature-stable seal is used. The housing of the Throttle valve is designed so that it is in the open position the locking flap only small contact surfaces between the seal and the housing train in the closed position however, the seal lies against the entire inner circumference of the housing and the space between the locking flap and the housing inner wall completely filled out. The Exhaust valve realized in this way has a low flow resistance in its open State on and in its closed state blocks the exhaust pipe practically complete. Under a practically complete one Barrier is to be understood in this context that also at high overpressures of 1 bar and above in blocked area of the exhaust system, only a low leak rate results from the closed exhaust valve. That way it is possible, even with a low exhaust gas flow - for example when idling of the internal combustion engine - one to achieve high back pressure on the exhaust side of the internal combustion engine and therefore rapid warming of the internal combustion engine.

Nachteilig an dem aus der WO 01/500 47 A1 bekannten Abgasventil ist jedoch die für eine ordnungsgemäße Funktion unbedingt elastische Dichtung. Eine solche Dichtung muss geeignete mechanische Eigenschaften wie eine ausreichende elastische Verformbarkeit aufweisen, und darüber hinaus den hohen Temperaturen der ausströmenden Abgase sowie der aggressiven Atmosphäre im Abgasstrom widerstehen. Im praktischen Einsatz hat es sich als schwierig erwiesen, geeignete Dichtungsmaterialen mit einer ausreichenden Standfestigkeit zu finden.adversely on the exhaust valve known from WO 01/500 47 A1 the for a proper function absolutely elastic seal. Such a seal must be suitable mechanical properties such as sufficient elastic deformability have, and above in addition, the high temperatures of the escaping exhaust gases and the aggressive ones the atmosphere resist in the exhaust gas flow. In practical use, it has proven to be proved difficult to find suitable sealing materials with sufficient Find stability.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein als Drosselklappenventil ausgebildetes Abgasventil anzugeben, welches eine geringe Leckrate auch bei hohen Überdrucken aufweist und hohe Standzeiten ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Abgasventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.object In the present invention, it is therefore used as a throttle valve Specified exhaust valve to indicate which also has a low leak rate at high overpressures and long service life. This task is solved by an exhaust valve with the features of the main claim.

Ein solches Abgasventil weist eine innerhalb eines Gehäuses angeordnete Sperrklappe auf, die auf einer quer zur Strömungsrichtung des Abgasstroms angeordneten Welle befestigt ist. Die Sperrklappe ist auf dieser Welle zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung schwenkbar. Die Welle ist in einem ersten und einem zweiten Lager drehbar gelagert. Erfindungsgemäß bildet nun das Gehäuse Anschlagflächen für eine Anlage der Sperrklappe in Schließstellung aus. Weiterhin ist das Abgasventil erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sich die Sperrklappe in Öffnungsstellung an Kontaktstellen im ersten und im zweiten Lager mechanisch am Gehäuse abstützt. Beim Übergang der Sperrklappe von der Öffnungsstellung in die Schließstellung wird der mechanische Kontakt im zweiten Lager im Wesentlich aufgehoben. Befindet sich die Sperrklappe schließlich in ihrer Schließstellung, so ergibt sich ein mechanischer Kontakt zwischen der Sperrklappe und der Welle einerseits und dem Gehäuse andererseits nur noch im ersten Lager und im Bereich der Anschlagflächen, so dass sich die Sperrklappe im Wesentlichen nur noch an diesen Kontaktstellen mechanisch am Gehäuse des Abgasventils abstützt.On such an exhaust valve has one arranged within a housing Locking flap on a cross-direction of flow of the exhaust gas flow arranged shaft is attached. The locking flap is on this Shaft between an open position and a closed position pivotable. The shaft is rotatable in a first and a second bearing stored. Forms according to the invention now the housing stop surfaces for one System of the shut-off flap in the closed position. Furthermore is the exhaust valve is designed according to the invention such that the locking flap is in the open position mechanically supported on the housing at contact points in the first and second bearings. At the transition the locking flap from the open position in the closed position the mechanical contact in the second bearing is essentially eliminated. If the locking flap is finally in its closed position, so there is a mechanical contact between the flap and the shaft on the one hand and the housing on the other hand, only in the first warehouse and in the area of the stop surfaces, see above that the locking flap is essentially only at these contact points mechanically on the housing supports the exhaust valve.

In einer bevorzugten Weiterbildung führt die Welle der Sperrklappe beim Übergang von der Öffnungsstellung in die Schließstellung und umgekehrt eine Kippbewegung aus. Hierzu ist das zweite Lager vorzugsweise so ausgebildet, dass es ein kontrolliertes Radialspiel der gelagerten Welle erlaubt. Das erste Lager weist ebenfalls ein gewisses Radialspiel auf, welches aber deutlich geringer gehalten sein kann und sich im Allgemeinen von selbst ergibt, wenn das erste Lager so ausgebildet ist, dass es eine Drehbewegung der gelagerten Welle unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere allen auftretenden Betriebstemperaturen, die im Bereich zwischen –50°C und +500°C liegen können, erlaubt. Auf eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Lager wird im Rahmen der Ausführungsbeispiele näher eingegangen.In In a preferred further development, the shaft of the locking flap leads at the transition from the open position in the closed position and vice versa a tilting movement. For this purpose, the second bearing is preferred trained so that there is a controlled radial play of the bearings Wave allowed. The first bearing also has some radial play which, however, can be kept significantly lower and itself generally results on its own when the first bearing is designed that way is that there is a rotational movement of the supported shaft among all Operating conditions, in particular all occurring operating temperatures, which are in the range between –50 ° C and + 500 ° C can, allowed. On a particularly advantageous embodiment of the bearing within the scope of the exemplary embodiments discussed in more detail.

In dieser Weiterbildung ist die Welle des Abgasventils daher im ersten Lager weitgehend spielfrei gelagert, wobei jedoch eine geringfügige Kippbewegung der Welle im ersten Lager möglich ist, und die Welle schwimmend im zweiten Lager gelagert, so dass die beschriebene Kippbewegung beim Übergang von Öffnungszustand in den Schließzustand und umgekehrt möglich ist.In this development, the shaft of the exhaust valve is therefore in the first Bearing stored largely free of play, but with a slight tilting movement the shaft in the first bearing is, and the shaft floating in the second bearing, so that the described tilting movement during the transition from the open state in the closed state and vice versa possible is.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Anschlagflächen im Gehäuse, d.h., diejenigen Bereiche, an denen sich die Sperrklappe in ihrem Schließzustand anlegt, mit der für eine Dichtfläche erforderlichen Genauigkeit ausgeführt sind und mit einer Toleranz von weniger als 10/100 mm relativ zueinander im Gehäuse angeordnet sind.Special There are advantages if the stop surfaces in the housing, i.e. those areas on which the shut-off flap rests in its closed state with the one required for a sealing surface Accuracy executed are and with a tolerance of less than 10/100 mm relative to each other casing are arranged.

Eine besonders hohe Dichtheit kann weiterhin dadurch erzielt werden, dass der Drehpunkt des ersten Lagers und die Kontaktbereiche der Anlagenflächen im Gehäuse in ihrer relativen Anordnung ebenfalls eine Toleranz von weniger als 10/100 mm aufweisen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Drehpunkt des ersten Lagers stromabwärts außen-mittig zwischen den der Anschlagflächen des Gehäuses angeordnet ist.A particularly high tightness can still be achieved by that the pivot point of the first bearing and the contact areas of the contact surfaces in the housing in their relative arrangement also a tolerance of less than 10/100 mm. In particular, it is advantageous if the pivot point of the first camp downstream outside-center between those of the stop surfaces of the housing is arranged.

Aufgrund einer mechanischen Vorspannung eines die Stellklappe betätigendes Aktuators und/oder des Abgasdrucks der laufenden Verbrennungskraftmaschine liegt die schwimmend im zweiten Lager gelagerte Welle in ihrer Öffnungsstellung sowie auch beim Übergang zwischen Öffnungs- und Schließstellung einseitig im zweiten Lager an. Im Allgemeinen ergibt sich eine Kontaktstelle, die auf der stromabwärts gerichteten Seite des zweiten Lagers liegt. In dieser Position der Welle erfolgt der größte Teil der Drehbewegung der Welle beim Übergang von der Öffnungsstellung in die Schließstellung und umgekehrt, hier bildet sich ein weitgehend fester erster Drehpunkt im zweiten Lager aus. Besondere Vorteile ergeben sich nun, wenn dieser erste Drehpunkt im zweiten Lager außermittig zwischen den Kontaktbereichen der Anschlagflächen des Gehäuses angeordnet ist, insbesondere um einen definierten Betrag stromabwärts außermittig angeordnet ist.by virtue of a mechanical pretensioning one of the actuating flaps Actuator and / or the exhaust gas pressure of the running internal combustion engine the shaft floating in the second bearing is in its open position as well also during the transition between opening and closed position one-sided in the second camp. Generally there is a contact point the one on the downstream facing side of the second camp. In this position the Most of the wave the rotational movement of the shaft at the transition from the open position in the closed position and vice versa, a largely fixed first pivot point is formed here in the second camp. There are special advantages if this first pivot point in the second bearing off-center between the contact areas of the stop surfaces of the housing is arranged, in particular eccentrically downstream by a defined amount is arranged.

Beim Übergang in die Schließstellung der Sperrklappe bewegt sich die Längsachse der Welle aus dem ersten Drehpunkt des zweiten Lagers heraus und bewegt sich in einen zweiten Drehpunkt. Der sich ergebende zweite Drehpunkt ist dabei im Wesentlichen durch die Geometrie der Anschlagsflächen des Gehäuses und der Sperrklappe bestimmt, hier insbesondere ihre Dichtflächen, die für ein Anlage an die Anschlagsflächen ausgebildet sind. Die Drehflächen der Sperrklappe sind dabei mit der gleichen Präzision wie die Anschlagflächen bearbeitet, beispielsweise durch eine Fräs- oder Schleifbearbeitung.At the transition in the closed position The locking flap moves the longitudinal axis of the shaft out of the out the first pivot point of the second bearing and moves into one second pivot point. The resulting second pivot is there essentially by the geometry of the stop surfaces of the housing and the butterfly valve determines, in particular their sealing surfaces, the for a Attachment to the stop surfaces are trained. The turning surfaces the locking flap are machined with the same precision as the stop surfaces, for example through a milling or grinding.

Die effektive Dicke d der Sperrklappe in Schließstellung, unter der der Abstand der Dichtflächen der Sperrklappe in Strömungsrichtung verstanden wird, ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass der sich ergebende zweite Drehpunkt der Welle im zweiten Lager mittig in diesem angeordnet ist, zumindest jedoch so, dass ein mechanischer Kontakt zwischen der Welle und dem zweiten Lager in der Schließstellung vermieden wird.The effective thickness d of the flap in the closed position, below which the distance the sealing surfaces the damper in the direction of flow is understood, is preferably chosen so that the resulting second pivot point of the shaft in the second bearing arranged centrally in this is, but at least in such a way that mechanical contact between the shaft and the second bearing is avoided in the closed position.

Die effektive Dicke d der Sperrklappe wird i. a. so gewählt, dass sie geringfügig kleiner ist als der effektive Abstand A der Anschlagflächen des Gehäuses, wobei unter dem effektiven Abstand A wiederum der Abstand in Strömungsrichtung des Abgasstroms zu verstehen ist. Vorzugsweise wird die effektive Dicke d der Sperrklappe kleiner oder maximal gleich dem effektiven Abstand A der Anschlagflächen gewählt.The effective thickness d of the damper is i. a. chosen so that them slightly is smaller than the effective distance A of the stop surfaces of the housing, where under the effective distance A in turn the distance in the direction of flow of the exhaust gas flow is to be understood. Preferably the effective one Thickness d of the flap is less than or equal to the effective maximum Distance A of the stop surfaces selected.

Das erfindungsgemäße Abgasventil weist eine hohe Dichtheit auf, die es erlaubt, Überdrucke im Bereich von 1 bar und darüber auch bei niedriger Motordrehzahl zu erzeugen. Aufgrund der neuartigen Abdichtung des Ventils, die auf der Verwendung rein metallischer Dichtflächen basiert, kann die Standfestigkeit des Ventils gegenüber den auf elastischen Dichtungen basie renden Konstruktionen wesentlich erhöht werden. Die auf Siliziumstabilisiertem Stahl in verschiedenen Kristallstrukturen basierenden hochtemperaturfesten Gleitlager erlauben es, auf die Verwendung kostenintensiver Keramiklager zu verzichten. Schließlich ist es möglich, zur Abdichtung der durch das Gehäuse des Ventils hindurch greifenden Welle einfache SiC-Dichtringe einzusetzen. Hierdurch wird die erforderlich Bearbeitung der zugeordneten metallischen Dichtflächen wesentlich vereinfacht, wodurch erneut deutliche Kostenvorteile realisiert werden können.The exhaust valve according to the invention has a high tightness, which allows overpressures in the range of 1 cash and above to generate even at low engine speed. Because of the new type of sealing of the valve, which is based on the use of purely metallic sealing surfaces, can the stability of the valve compared to that on elastic seals based constructions are significantly increased. The one stabilized on silicon Steel in various crystal structures based high temperature resistant Plain bearings allow the use of expensive ceramic bearings to renounce. Finally Is it possible, to seal through the housing simple SiC sealing rings. As a result, the required processing of the assigned metallic sealing surfaces significantly simplified, which again brings clear cost advantages can be realized.

Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Abgasventils ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nun folgenden Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnung erläutert werden. In dieser zeigen:Further Advantages and features of the exhaust valve according to the invention result from the subclaims and the following exemplary embodiments, which are explained using the drawing. In this show:

1: eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Abgasventils, 1 1 shows a perspective view of a first exemplary embodiment of an exhaust valve according to the invention,

2: einen Schnitt durch das Abgasventil aus 1 in Aufsicht auf das zweite Lager, 2 : a section through the exhaust valve 1 overseeing the second camp,

3: einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasventils in Aufsicht auf das erste Lager im geöffneten Zustand der Sperrklappe, und 3 : A section through a second embodiment of an exhaust valve according to the invention in supervision of the first bearing in the opened state of the shut-off flap, and

4: einen Schnitt durch das Lager aus 1 in Aufsicht auf das erste Lager im geschlossenen Zustand der Sperrklappe. 4 : a section through the camp 1 in supervision of the first camp in the closed state of the butterfly valve.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasventils in perspektivischer Ansicht. Das Abgasventil 10 besteht aus einem metallischen Gehäuse 20, welches beispielsweise mittels Feinguss hergestellt werden kann. In der Wandung des Gehäuses 20 sind zwei Bohrungen ausgeführt, in denen ein erstes Lager 28 und ein zweites Lager 30 für eine quer zur Strömungsrichtung des Abgasstroms angeordnete Welle 16 angeordnet sind. 1 shows a first embodiment of an exhaust valve according to the invention in a perspective view. The exhaust valve 10 consists of a metallic housing 20 , which can be produced for example by means of investment casting. In the wall of the housing 20 are two holes in which a first bearing 28 and a second camp 30 for a shaft arranged transversely to the flow direction of the exhaust gas flow 16 are arranged.

Das erste Lager 28 ist in einem Sackloch angeordnet. Dieses Sackloch kann beispielsweise durch Durchbohren der Wandung des Gehäuses 20 und nachträgliches Verschließen mittels eines Stopfens ausgebildet werden.The first camp 28 is arranged in a blind hole. This blind hole can, for example, by drilling through the wall of the housing 20 and subsequently sealing by means of a stopper.

Das zweite Lager 30 ist in einer Durchgangsbohrung angeordnet, durch die die Welle 16 hindurch greift, so dass sie aus dem Gehäuse 20 hinausragt. Auf dem durch das zweite Lager 30 hindurch greifenden Ende der Welle 16 ist ein Hebel 14 angeordnet, der für eine Betätigung der Welle 16 durch einen Aktuator 12 vorgesehen ist. Dieser Aktuator 12 kann beispielsweise ein Federvorgespannter Druckluftbetätigter Aktuator sein. Darüber hinaus können alle weiteren für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeigneten Stellelemente verwendet werden. Der Aktuator 12 ermöglicht eine kontrollierte Drehbewegung der Welle 16 im ersten und zweiten Lager 28, 30 um einen Winkel, der im Bereich von etwa 90° liegt.The second camp 30 is located in a through hole through which the shaft 16 reaches through it so that it comes out of the housing 20 protrudes. On the through the second camp 30 end of the shaft reaching through 16 is a lever 14 arranged for actuation of the shaft 16 through an actuator 12 is provided. This actuator 12 can be, for example, a spring-loaded compressed air actuated actuator. In addition, all other control elements suitable for use in a motor vehicle can be used. The actuator 12 enables a controlled rotation of the shaft 16 in the first and second camp 28 . 30 through an angle that is in the range of approximately 90 °.

Auf der Welle 16 ist mittels eines Befestigungsclips 24 eine Sperrklappe 18 befestigt, z.B. durch Verschraubung mit den Befestigungsbohrungen 26. Die Formgebung der Sperrklappe 18 ist an den Innenquerschnitt des Gehäuses 20 angepasst. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Innenwandung 22 des Gehäuses 20 glatt ausgebildet und das Gehäuse 20 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf.On the wave 16 is by means of a fastening clip 24 a locking flap 18 attached, e.g. by screwing to the mounting holes 26 , The shape of the butterfly valve 18 is on the inside cross section of the housing 20 customized. In the exemplary embodiments shown, the inner wall is 22 of the housing 20 formed smooth and the housing 20 has a circular cross section.

Die Sperrklappe 18 ist dabei so auf der Welle 16 angeordnet, dass sie eine Öffnungsstellung aufweist, bei der die Sperrklappe 18 im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Abgasstroms angeordnet ist, wie beispielsweise in 3 gezeigt ist. Weiterhin weist sie eine Schließstellung auf, in der die Sperrklappe 18 senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgasstroms angeordnet ist, wie beispielsweise aus 4 ersichtlich ist. Der Aktuator 12 ist dazu eingerichtet, die Sperrklappe 18 zwischen ihrer Öffnungsstellung und ihrer Schließstellung zu verstellen.The locking flap 18 is so on the wave 16 arranged that it has an open position in which the locking flap 18 is arranged essentially in the flow direction of the exhaust gas flow, such as in 3 is shown. Furthermore, it has a closed position in which the locking flap 18 is arranged perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flow, such as from 4 can be seen. The actuator 12 is set up the locking flap 18 between their open position and their closed position.

Das erste Lager 28 und das zweite Lager 30 sind außermittig im Gehäuse 20 angeordnet, so dass sich die Welle 16 außermittig durch den Innenraum des Gehäuses 20 erstreckt, wie insbesondere den 3 und 4 zu entnehmen ist. Die Sperrklappe 18 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist so mit der Welle 16 verbunden, dass der Mittelpunkt des kreisförmigen Querschnitts der Sperrklappe 18 nicht mit der sich ergebenden Drehachse der Welle 16 zusammenfällt. Wie den 3 und 4 entnommen werden kann, ergibt sich auf dieser Weise ein kurzes und ein langes Ende der Sperrklappe 18. Wie insbesondere 4 entnommen werden kann, ist dabei das lange Ende der Sperrklappe 18 so angeordnet, dass der Abgasdruck im abgesperrten Teil der Abgasleitung ein Drehmoment auf die Welle 16 ausübt, so dass die Sperrklappe 18 auch gegen die Kraft des Aktuators 12 in ihre Öffnungsposition verdreht werden kann, wenn ein bestimmter Überdruck in der abgesperrten Abgasleitung überschritten wird. Dies stellt ein Sicherheitsmerkmal da, welches einen Betrieb des Kraftfahrzeugs erlaubt, auch wenn das erfindungsgemäße Abgasventil beispielsweise aufgrund eines Ausfalls eines Aktuators 12 oder einer Fehlfunktion der zugehörigen Steuerelektronik in seiner ordnungsgemäßen Funktion gestört ist.The first camp 28 and the second camp 30 are off-center in the housing 20 arranged so that the shaft 16 off-center through the interior of the housing 20 extends, such as the 3 and 4 can be seen. The locking flap 18 has a circular cross section and is so with the shaft 16 connected that the center of the circular cross-section of the butterfly valve 18 not with the resulting axis of rotation of the shaft 16 coincides. Like that 3 and 4 can be removed, this results in a short and a long end of the locking flap 18 , How in particular 4 can be removed, is the long end of the flap 18 arranged so that the exhaust pressure in the shut-off part of the exhaust pipe a torque on the shaft 16 exercises so that the pawl 18 also against the force of the actuator 12 can be turned into its open position if a certain excess pressure in the shut-off exhaust pipe is exceeded. This represents a security feature that allows the motor vehicle to operate, even if the exhaust valve according to the invention, for example, due to a failure of an actuator 12 or a malfunction of the associated control electronics is disturbed in its proper function.

Die Sperrklappe 18 und das Gehäuse 20 können vorteilhaft in einem gängigen Feingussverfahren hergestellt werden, insbesondere im Sandguss. Die erforderliche Präzision bei der Bearbeitung der ersten und zweiten Anschlagfläche 44, 46 des ersten und zweiten Dichtungsvorsprungs 32, 34 lässt sich durch eine stechende Bearbeitung der Dichtungsvorsprünge 32, 34 sowie eine nachfolgende Fräsbearbeitung realisieren.The locking flap 18 and the housing 20 can advantageously be produced in a common investment casting process, in particular in sand casting. The precision required when machining the first and second stop surfaces 44 . 46 of the first and second sealing protrusions 32 . 34 can be done by piercing the sealing protrusions 32 . 34 as well as a subsequent milling process.

Das Abgasventil 10 ist mittels der aus 2 ersichtlichen Anschlussstücke 42 in die Abgasleitung des Kraftfahrzeugs eingefügt und gasdicht z.B. mittels Verschweißen mit dieser verbunden.The exhaust valve 10 is from the 2 visible connectors 42 inserted into the exhaust pipe of the motor vehicle and connected to it in a gastight manner, for example by welding.

Bis zu diesem Punkt entspricht der Aufbau des Abgasventils dem Aufbau des aus der WO 01/500 47 A1 bekannten Abgasventils. Abweichend von dem Aufbau des genannten Abgasventils weist nun das erfindungsgemäße Abgasventil keine umlaufenden Nut in der Sperrklappe 18 auf, vielmehr ist der Außenumfang 54 der Sperrklappe 18 als glatte Zylinderfläche ausgebildet, wie beispielsweise der 3 entnommen werden kann. Der Außendurchmesser der Sperrklappe 18 ist dabei geringfügig kleiner gewählt als der Innendurchmesser des Gehäuses 20, so dass eine Drehbewegung der Sperrklappe 18 auf der Welle 16 möglich ist.Up to this point, the construction of the exhaust valve corresponds to the construction of the exhaust valve known from WO 01/500 47 A1. In a departure from the construction of the exhaust valve mentioned, the exhaust valve according to the invention now has no circumferential groove in the shut-off flap 18 on, rather is the outer circumference 54 the flap 18 formed as a smooth cylindrical surface, such as the 3 can be removed. The outside diameter of the butterfly valve 18 is chosen slightly smaller than the inside diameter of the housing 20 , so that a rotary movement of the locking flap 18 on the wave 16 is possible.

Im Gegensatz zu dem aus der WO 01/500 47 A1 bekannten Abgasventil erfolgt die Abdichtung des Erfindungsgemäß Abgasventils 10 über eine elastische Dichtung, sondern nunmehr durch Ausbildung erster und zweiter Dichtungsvorsprünge 32, 34 auf der Innenwandung 22 des Gehäuses 20, über eine Ausbildung geeigneter Dichtflächen 50, 52 auf der Sperrklappe 18 sowie über eine besonders geartete Ausbildung des ersten und des zweiten Lagers 28, 30. Diese Merkmale werden im Folgenden anhand der 2, 3 und 4 näher erläutert, die ein zweites Ausführungsbeispiel zeigen, welches geringfügig gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 abgewandelt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten durch Ausbildung eines geänderten ersten Dichtungsvorsprungs 32 und eines geänderten zweiten Dichtungsvorsprungs 34 auf der Innenwandung 22 des Gehäuses 20.In contrast to the exhaust valve known from WO 01/500 47 A1, the exhaust valve according to the invention is sealed 10 via an elastic seal, but now by forming first and second sealing projections 32 . 34 on the inner wall 22 of the housing 20 , through the formation of suitable sealing surfaces 50 . 52 on the locking flap 18 as well as a special kind of training of the first and the second camp 28 . 30 , These features are described below using the 2 . 3 and 4 explained in more detail, which show a second embodiment, which is slightly compared to the first embodiment in 1 is modified. The second exemplary embodiment differs from the first in that a modified first sealing projection is formed 32 and a modified second sealing projection 34 on the inner wall 22 of the housing 20 ,

2 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 20 längs der durch die Pfeile A-A gekennzeichneten Ebene in 1. Dabei zeigt 2 eine Aufsicht auf das zweite Lager 30 des Abgasventils 10. Wie bereits ausgeführt, ist die Lagerbohrung 40 des zweiten Lagers 30 als Durchgangsbohrung ausgeführt, wobei der Innendurchmesser der Lagerbohrung 40 deutlich größer ist als der Außendurchmesser der Welle 16 im Bereich des zweiten Lagers 30. Als besonders geeignet hat es sich herausgestellt, wenn die Differenz beider Durchmesser zwischen 3 und 15% des Wellendurchmessers beträgt. Das zweite Lager 30 ist dabei als reines Gleitlager ausgebildet, wobei unter Um ständen auf die Verwendung einer zusätzlichen Lagerbuchse verzichtet werden kann, die in die Lagerbohrung 40 eingesetzt wird. Dies wird im Folgenden ausführlich beschrieben. In einer solchen Ausführung gleitet die Welle 16 in der Lagerbohrung 40 unmittelbar auf dem Material des Gehäuses 20. Aufgrund der unterschiedlich dimensionierten Durchmesser von Lagerbohrung 40 und Welle 16 ergibt sich eine schwimmende Lagerung der Welle 16 im zweiten Lager 30. Diese schwimmende Lagerung ist wesentlich für die Funktion des erfindungsgemäßen Abgasventils. 2 shows a section through the housing 20 along the plane indicated by the arrows AA in 1 , It shows 2 a supervision of the second camp 30 of the exhaust valve 10 , As already stated, the bearing bore is 40 of the second camp 30 designed as a through hole, the inner diameter of the bearing hole 40 is significantly larger than the outer diameter of the shaft 16 in the area of the second warehouse 30 , It has turned out to be particularly suitable if the difference between the two diameters is between 3 and 15% of the shaft diameter. The second camp 30 is designed as a pure plain bearing, whereby the use of an additional bearing bush can be dispensed with, which in the bearing bore 40 is used. This is described in detail below. In such an embodiment, the shaft slides 16 in the bearing bore 40 directly on the material of the housing 20 , Due to the differently dimensioned diameter of the bearing bore 40 and wave 16 there is a floating bearing of the shaft 16 in the second bearing 30 , This floating bearing is essential for the function of the exhaust valve according to the invention.

Das erste Lager 28 kann ebenfalls als Gleitlager ausgebildet sein, welches in einem Sackloch im Gehäuse 20 angeordnet sein kann. Auch hier ist es möglich, durch eine geeignete Materialwahl, auf die im Folgenden noch eingegangen werden wird, auf eine zusätzliche Lagerbuchse zu verzichten, so dass sich ein Lauf der Welle 16 unmittelbar auf dem Material des Gehäuses 20 ergibt.The first camp 28 can also be designed as a plain bearing, which is in a blind hole in the housing 20 can be arranged. Here, too, it is possible to dispense with an additional bearing bush by a suitable choice of material, which will be discussed in the following, so that the shaft runs 16 directly on the material of the housing 20 results.

Das erste Lager 28 weist im Gegensatz zum zweiten Lager 30 nur ein geringes Radialspiel auf, so dass sich im ersten Lager 28 ein im Wesentlichen festliegender Drehpunkt 48 ausbildet. Das Lagerspiel des ersten Lagers 28 wird so gewählt, dass unter allen Betriebsbedingungen des Abgasventils eine Drehbewegung der Welle 16 in der ersten Lagerbohrung 56 möglich ist. Es hat sich für die erfindungsgemäße Funktion des Abgasventils 10 als günstig herausgestellt, wenn die Differenz zwischen dem Innendurchmesser der ersten Lagerbohrung 56 und dem Außendurchmesser der Welle 16 im Bereich des ersten Lagers zwischen etwa 1% und 7% des Außendurchmessers der Welle 16 im Bereich des ersten Lagers 28 beträgt. Dieser Größenunterschied erlaubt für die gewählte Materialkombination, auf die noch eingegangen werden wird, unter allen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs eine Drehbewegung der Welle 16 in der ersten Lagerbohrung 56, wobei das auftretende Lagerspiel minimal ist.The first camp 28 points in contrast to the second camp 30 only a slight radial play on it, so that in the first camp 28 an essentially fixed pivot point 48 formed. The bearing play of the first bearing 28 is selected so that the shaft rotates under all operating conditions of the exhaust valve 16 in the first bearing hole 56 is possible. It has been chosen for the function of the exhaust valve according to the invention 10 found to be favorable if the difference between the inside diameter of the first bearing bore 56 and the outside diameter of the shaft 16 in the area of the first bearing between approximately 1% and 7% of the outer diameter of the shaft 16 in the area of the first bearing 28 is. This difference in size allows the shaft to rotate under the operating conditions of the motor vehicle for the selected combination of materials, which will be discussed below 16 in the first bearing hole 56 , the bearing play occurring is minimal.

Das Lagerspiel des ersten Lagers 28 ist in jedem Falle ausreichend zu be messen, dass eine geringfügige Kippbewegung der Welle 16 im ersten Lager und damit eine weitgehend freie Bewegung der Welle 16 im als schwimmende Lagerung ausgebildeten zweiten Lager 30 möglich ist. Das Lagerspiel des ersten Lagers 28 darf nicht so bemessen werden, das eine Kippbewegung der Welle 16 im ersten Lager 28 unmöglich wird.The bearing play of the first bearing 28 is sufficient to measure in any case that a slight tilting movement of the shaft 16 in the first camp and thus a largely free movement of the wave 16 in the second bearing designed as a floating bearing 30 is possible. The bearing play of the first bearing 28 must not be dimensioned such that the shaft tilts 16 in the first camp 28 becomes impossible.

2 kann ebenfalls die Formgebung des erfindungsgemäß vorgesehenen ersten Dichtungsvorsprungs 32 und des zweiten Dichtungsvorsprungs 34 entnommen werden. Beide Dichtungsvorsprünge weisen einen dreieckförmigen Querschnitt auf und sind rotationssymmetrisch jeweils über 180° gegeneinander versetzt auf dem Innenumfang 22 des Gehäuses 20 ausgebildet. Dabei bildet der erste Dichtungsvorsprung 32 eine im Wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung des Abgasstroms orientierte erste Anschlagfläche 44 aus, und der zweite Dichtungsvorsprung 34 eine ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung des Abgasstroms orientierte zweite Anschlagfläche 46. Die erste und die zweite Anschlagfläche 44, 46 sind zueinander hin orientiert und mit der zur Ausbildung einer metallischen Dichtfläche erforderlichen Präzision bearbeitet. 2 can also shape the first sealing projection provided according to the invention 32 and the second sealing protrusion 34 be removed. Both sealing projections have a triangular cross section and are rotationally symmetrical, each offset by 180 ° on the inner circumference 22 of the housing 20 educated. The first sealing projection forms 32 a first stop surface oriented essentially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flow 44 out, and the second sealing projection 34 a second stop surface also oriented essentially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flow 46 , The first and the second stop surface 44 . 46 are oriented towards each other and machined with the precision required to form a metallic sealing surface.

Wie 2 entnommen werden kann, weist die erste Anschlagfläche 44 einen effektiven Abstand A von der zweiten Anschlagfläche 46 auf. Dieser effektive Abstand A ist dabei geringfügig größer gewählt als die effektive Dicke d der Sperrklappe 18, die ebenfalls in 2 angedeutet ist und darüber hinaus 3 entnommen werden kann. Als besonders geeignet hat es sich herausgestellt, wenn die Differenz zwischen dem effektiven Abstand A und der effektiven Dicke d das 0,002 – 0,01-fache des Außendurchmessers K der Sperrklappe 18 beträgt, mithin wenn gilt: 0,002 ≤ (A – d)/K ≤ 0,01 How 2 can be removed, the first stop face 44 an effective distance A from the second stop surface 46 on. This effective distance A is chosen to be slightly larger than the effective thickness d of the locking flap 18 who are also in 2 is indicated and beyond 3 can be removed. It has turned out to be particularly suitable if the difference between the effective distance A and the effective thickness d is 0.002-0.01 times the outer diameter K of the locking flap 18 is, if: 0.002 ≤ (A - d) / K ≤ 0.01

Die Position der ersten Lagerbohrung 56 wird so gewählt, dass ihr Mittelpunkt, der im Wesentlichen mit dem Drehpunkt 48 der Welle 16 in der ers ten Lagerbohrung 56 zusammenfällt, nicht in der Mitte zwischen der ersten Anschlagfläche 44 und der zweiten Anschlagfläche 46 liegt. Vielmehr wird die Position der ersten Lagerbohrung 56 so gewählt, das der Mittelpunkt geringfügig näher an der Anschlagfläche 44 des stromaufwärts orientierten ersten Dichtungsvorsprungs 32 liegt. Der Mittelpunkt liegt daher geringfügig stromaufwärts außermittig zwischen der ersten Anschlagfläche 44 und der zweiten Anschlagfläche 46.The position of the first bearing hole 56 is chosen so that its center, essentially with the pivot 48 the wave 16 in the first bearing hole 56 coincides, not in the middle between the first stop surface 44 and the second stop surface 46 lies. Rather, the position of the first bearing bore 56 chosen so that the center point is slightly closer to the stop surface 44 of the upstream oriented first sealing projection 32 lies. The center point is therefore slightly upstream off-center between the first stop surface 44 and the second stop surface 46 ,

Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der ersten Lagerbohrung 56 und der Mittellinie 58 der Sperrklappe 18 in ihrer geschlossenen Position muss dabei der halben Differenz zwischen dem Innendurchmesser der ersten Lagerbohrung 56 und dem Außendurchmesser der Welle 16 im Bereich des ersten Lagers 28 entsprechen. Es hat sich als wesentlich herausgestellt, dass der Innendurchmesser der ersten Lagerbohrung 56, der Außendurchmesser der Welle 16 im Bereich des ersten Lagers 28 sowie die Position der ersten Lagerbohrung 56 mit hoher Präzision gefertigt werden, insbesondere mit einer Genauigkeit von besser als 10/100 mm.The distance between the center of the first bearing hole 56 and the center line 58 the flap 18 in their closed position, half the difference between the inner diameter of the first bearing bore must be 56 and the outside diameter of the shaft 16 in the area of the first warehouse 28 correspond. It turned out to be essential that the inside diameter of the first bearing bore 56 , the outer diameter of the shaft 16 in the area of the first warehouse 28 and the position of the first bearing bore 56 be manufactured with high precision, in particular with an accuracy of better than 10/100 mm.

Ein besonders einfacher Aufbau des ersten Lagers 28 und des zweiten Lagers 30 ergibt sich, wenn geeignete Materialien für die Welle 16 und das Gehäuse 20 gewählt werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn sowohl die Welle 16 als auch das Gehäuse 20 aus einem Siliziumstabilisierten Stahl bestehen. Dieser Siliziumstabilisierte Stahl bildet beim Erhitzen an seiner Oberfläche eine siliziumhaltige Schicht aus, die sehr glatt ist und eine hohe Abriebfestigkeit aufweist.A particularly simple construction of the first warehouse 28 and the second camp 30 arises when suitable materials for the shaft 16 and the housing 20 to get voted. It has proven to be advantageous if both the shaft 16 as well as the housing 20 consist of a silicon-stabilized steel. When heated, this silicon-stabilized steel forms a silicon-containing layer on its surface, which is very smooth and has a high abrasion resistance.

Durch eine geeignete Wahl der Kristallstrukturen der Materialien von Welle 16 und Gehäuse 20 ist es darüber hinaus möglich, eine Hitzebedingte Versinterung von Welle 16 und Gehäuse 20 zu vermeiden. Es hat sich als günstig herausgestellt, die thermisch höher belastete Welle 16 aus einem Siliziumstabilisierten Stahl in einer austernitischen Kristallstruktur zu fertigen. Eine Welle aus einem solchen Material weist günstige Gleiteigenschaften in einem Gehäuse 20 auf, welches ebenfalls aus einem Siliziumstabilisierten Stahl, hier jedoch in einer austernitisch-ferritischen in eine rein ferritischen Kristallstruktur, gefertigt ist.By a suitable choice of the crystal structures of the materials from Welle 16 and housing 20 it is also possible to heat-sinter the shaft 16 and housing 20 to avoid. It turned out to be cheap, the thermally more highly stressed shaft 16 to be made from a silicon-stabilized steel in an austernitic crystal structure. A shaft made of such a material has favorable sliding properties in a housing 20 , which is also made of a silicon-stabilized steel, but here in an austernitic-ferritic into a purely ferritic crystal structure.

Ein erfindungsgemäßes Abgasventil mit einem Stahl für die Welle 16 gemäß DIN 1.4828 und einem Stahl gemäß DIN 1.4822 für das Gehäuse 20 wurde unter allen relevanten Betriebsbedingungen erfolgreich getestet.An exhaust valve according to the invention with a steel for the shaft 16 according to DIN 1.4828 and a steel according to DIN 1.4822 for the housing 20 has been successfully tested under all relevant operating conditions.

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist neben einem Abgasventil mit den Merkmalen gemäß der Ansprüche auch eine als Gleitlagerung ausgebildete Drehlagerung für thermisch Hochbelastete Gleitlager, welche auf der beschriebenen Verwendung Siliziumstabilisierter Stähle in unterschiedlichen Kristallstrukturen basiert.object The present application is in addition to an exhaust valve with the features according to the claims too a rotary bearing designed as a sliding bearing for thermal Highly loaded plain bearings, which are based on the use described Silicon stabilized steels based on different crystal structures.

Befindet sich die Sperrklappe 18 in ihrem Öffnungszustand, so befindet sich die Welle 16 aufgrund der Anordnung des Aktuators 12 sowie des Hebels 14 im zweiten Lager 30 in mechanischem Kontakt mit der Innenwandung der zweiten Lagerbohrung 40. Dieser mechanische Kontakt bildet sich dabei aus auf der stromabwärts gelegenen Seite der zweiten Lagerbohrung 40, wie aus 2 ersichtlich ist. Die Sperrklappe 18 nimmt dabei die aus 3 ersichtliche Position ein, in der sie im Wesentlichen senkrecht zum Abgasstrom orientiert ist und den Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Abgasventils 10 minimiert. Es ist ohne weiteres möglich, auf der als kreisförmige Scheibe ausgebildeten Sperrklappe 18 Leitbleche oder Verstärkungen vorzusehen, um ihre strömungstechnischen oder mechanischen Eigenschaften zu verbessern, wie in 3 und 4 angedeutet ist.The locking flap is located 18 the shaft is in its open state 16 due to the arrangement of the actuator 12 and the lever 14 in the second camp 30 in mechanical contact with the inner wall of the second bearing bore 40 , This mechanical contact is formed on the downstream side of the second bearing bore 40 how out 2 can be seen. The locking flap 18 except that 3 apparent position in which it is oriented substantially perpendicular to the exhaust gas flow and the flow resistance of the exhaust valve according to the invention 10 minimized. It is easily possible on the circular disk blocking flap 18 To provide baffles or reinforcements to improve their fluidic or mechanical properties, as in 3 and 4 is indicated.

In der geöffneten Position der Sperrklappe bildet sich ein erster Drehpunkt 36 der im zweiten Lager 30 gelagerten Welle 16 aus, der aus 2 ersichtlich ist. Wird nun die Sperrklappe 18 aus ihrer Öffnungsstellung in ihre Schließstellung durch eine Betätigung der Welle 16 durch den Aktuator 12 verdreht, so ergibt sich über einen weiten Winkelbereich eine Drehbewegung der Welle 16 im zweiten Lager 30 um diesen ersten Drehpunkt 36. Im ersten Lager 28 erfolgt die Drehbewegung der Welle 16 dabei um einen im Wesentlichen festliegenden Drehpunkt 48.A first pivot point is formed in the open position of the locking flap 36 the one in the second camp 30 mounted shaft 16 out, out of 2 can be seen. Now the flap 18 from its open position to its closed position by actuating the shaft 16 through the actuator 12 rotated, there is a rotational movement of the shaft over a wide angular range 16 in the second camp 30 around this first pivot 36 , In the first camp 28 the shaft rotates 16 thereby around a substantially fixed pivot point 48 ,

Hat die Sperrklappe 18 fast ihre Schließposition erreicht, so gelangt sie mit ihrer ersten Dichtfläche 50 und ihrer zweiten Dichtfläche 52, die aus den 3 und 4 ersichtlich sind, in mechanischen Kontakt mit den als Dichtflächen ausgebildeten ersten und zweiten Anschlagflächen 44, 46 des ersten und zweiten Dichtungsvorsprungs 32, 34.Has the locking flap 18 almost reaches its closed position, it arrives with its first sealing surface 50 and its second sealing surface 52 that from the 3 and 4 can be seen in mechanical contact with the first and second stop surfaces designed as sealing surfaces 44 . 46 of the first and second sealing protrusions 32 . 34 ,

Auch nach Ausbilden eines ersten mechanischen Kontakts zwischen der Sperrklappe 18 und dem Gehäuse 20 im Bereich der beschriebenen Flächen ist eine weitere Aktuator-vermittelte Dreh- und schließlich Kippbewegung der Welle 16 aufgrund der schwimmenden Lagerung der Welle 16 im zweiten Lager möglich. Eine weitere Drehbewegung der Welle 16 bewirkt aufgrund der Hebelwirkung der an den Anschlagflächen anliegenden Sperrklappe 18 eine Kippbewegung der Welle 16. Die Welle 16 bleibt im Bereich des ersten Lagers 28 in dessen Drehpunkt 48 im Wesentlichen festgelegt, löst sich jedoch im zweiten Lager 30 aus dem ersten Drehpunkt 36 heraus und geht in einen zweiten Drehpunkt 38 über, der ebenfalls in 2 ersichtlich ist. Die genaue Lage dieses zweiten Drehpunkts 38 ist durch die geometrischen Bedingungen im Abgasventil 10 bestimmt, insbesondere von den Dimensionen der Sperrklappe 18, ihrer Anordnung auf der Welle 16 sowie der Relativanordnung der Dichtungsvorsprünge 32 und 34 sowie der ersten Lagerbohrung 56 und der zweiten Lagerbohrung 40. Erfindungsgemäß liegt dieser zweite Drehpunkt 38 des zweiten Lagers 30 so innerhalb des zweiten Lagers, dass im Schließzustand der Sperrklappe 18 der mechanische Kontakt der Welle 18 im zweiten Lager 30 praktisch vollständig aufgehoben wird.Even after a first mechanical contact has been formed between the locking flap 18 and the housing 20 in the area of the described surfaces there is a further actuator-mediated rotation and finally tilting movement of the shaft 16 due to the floating bearing of the shaft 16 possible in the second camp. Another rotation of the shaft 16 causes due to the leverage of the locking flap resting on the stop surfaces 18 a tilting movement of the shaft 16 , The wave 16 remains in the area of the first warehouse 28 at its pivot 48 essentially fixed, but dissolves in the second camp 30 from the first pivot 36 out and goes into a second pivot 38 about who also in 2 can be seen. The exact location of this second pivot 38 is due to the geometric conditions in the exhaust valve 10 determined, especially by the dimensions of the butterfly valve 18 , their arrangement on the shaft 16 and the relative arrangement of the sealing projections 32 and 34 and the first bearing bore 56 and the second bearing bore 40 , According to the invention, this second fulcrum lies 38 of the second camp 30 so within the second warehouse that when the locking flap is closed 18 the mechanical contact of the shaft 18 in the second camp 30 is practically completely canceled.

Erfindungsgemäß ergibt sich in der Schließstellung aufgrund der beschriebenen geometrischen Verhältnisse des Abgasventils und der Kippbewegung der Welle 16 beim Übergang in die Schließstellung ein großflächiger mecha nischer Kontakt zwischen der ersten Dichtfläche 50 und dem ersten Dichtungsvorsprung 32 sowie der zweiten Dichtfläche 52 und dem zweiten Dichtungsvorsprung 34. Darüber hinaus stützt sich die Sperrklappe 18 nur noch im Bereich des ersten Lagers 28 am Gehäuse 20 ab. Dabei ermöglicht die Kippbewegung der Welle 16 beim Schließvorgang dieses großflächige „Anlegen" der Dichtflächen 50, 52 der Sperrklappe 18 an die Anschlagflächen 44 der Dichtungsvorsprünge 32, 34. Die Kippbewegung erlaubt es damit, eine außerordentlich hohe Dichtheit des erfindungsgemäßen Abgasventils zu realisieren. Dies erlaubt, auch bei niedrigen Abgasströmen, die beispielsweise im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges auftreten, hohe Überdrucke im Bereich von 1 bar und darüber aufzubauen.According to the invention results in the closed position due to the described geometric relationships of the exhaust valve and the tilting movement of the shaft 16 a large mechanical contact between the first sealing surface during the transition to the closed position 50 and the first sealing projection 32 and the second sealing surface 52 and the second sealing projection 34 , The locking flap is also supported 18 only in the area of the first warehouse 28 on the housing 20 from. This enables the shaft to tilt 16 during the closing process, this large-area "application" of the sealing surfaces 50 . 52 the flap 18 to the stop surfaces 44 the sealing projections 32 . 34 , The tilting movement thus makes it possible to achieve an extraordinarily high level of tightness of the exhaust valve according to the invention. This allows high overpressures in the range of 1 bar and above to be built up even with low exhaust gas flows, which occur, for example, when the internal combustion engine of the motor vehicle is idling.

Das erfindungsgemäße Abgasventil kommt vollständig ohne verschleißanfällige elastische Dichtungen aus, was zu einer drastischen Erhöhung seiner Standzeit führt. Darüber hinaus ist es kostengünstig herzustellen, da die erforderlichen Drehlagerungen als einfache metallische Gleitlager ausgeführt werden können, die vollständig auf den Einsatz zusätzlicher Buchsen verzichten können. Insbesondere ist es nicht länger erforderlich, wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen kostenintensive Keramiklagerungen für die Wellenlagerung einzusetzen.The exhaust valve according to the invention comes completely without elastic, prone to wear Seals, which leads to a drastic increase in its service life. Furthermore it is inexpensive manufacture because the required pivot bearings as simple metallic plain bearings can, the complete on the use of additional Can do without sockets. In particular, it is no longer required, as in the constructions known from the prior art use costly ceramic bearings for shaft bearings.

Die erfindungsgemäße schwimmende Lagerung der Welle 16 im zweiten Lager 30 erfordert gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Abgasventil eine veränderte Dichtung, die jedoch ebenfalls ein vereinfachten Aufbau aufweisen kann. Die Abdichtung des zweiten Lagers 30 kann beispielsweise als zweifache Stirnflächendichtung unter Verwendung von SiC-Dichtringen zwischen jeweils zwei Stahldichtflächen ausgeführt werden. Eine Abdichtung des Lagers 30 ist bei dem genannten Aufbau nur in axialer Richtung erforderlich. Eine Abdichtung des Lagers 30 in radialer Richtung ist nicht erforderlich. Dies erlaubt es, zusätzliche Kostenvorteile bei der Fertigung zu realisieren, da ausschließlich Dichtflächen, die in axialer Richtung orientiert sind, geschliffen werden müssen.The floating bearing of the shaft 16 according to the invention in the second bearing 30 requires a modified seal compared to the exhaust valve known from the prior art, which, however, can also have a simplified structure. Sealing the second bearing 30 can be carried out, for example, as a double end face seal using SiC sealing rings between two steel sealing faces. A seal of the bearing 30 is only required in the axial direction in the structure mentioned. A seal of the bearing 30 in the radial direction is not necessary. This makes it possible to realize additional cost advantages in production, since only sealing surfaces that are oriented in the axial direction have to be ground.

1010: Abgasventilexhaust valve
1212: Aktuatoractuator
1414: Hebellever
1616: Wellewave
1818: Sperrklappeblocking flap
2020: Gehäusecasing
2222: Innenwandunginner wall
2424: Befestigungsclipmounting clip
2626: Befestigungsbohrungmounting hole
2828: erstes Lagerfirst camp
3030: zweites Lagersecond camp
3232: erster Dichtungsvorsprungfirst sealing projection
3434: zweiter Dichtungsvorsprungsecond sealing projection
3636: erster Drehpunktfirst pivot point
3838: zweiter Drehpunktsecond pivot point
4040: Lagerbohrungbearing bore
4242: Anschlussstückconnector
4444: erste Anschlagflächefirst stop surface
4646: zweite Anschlagflächesecond stop surface
4848: Drehpunktpivot point
5050: erste Dichtflächefirst sealing surface
5252: zweite Dichtflächesecond sealing surface
5454: Außenumfangouter periphery
5656: erste Lagerbohrungfirst bearing bore
5858: Mittelliniecenter line

Claims

High-density exhaust valve ( 10 ) for installation in an exhaust pipe of a motor vehicle, the exhaust valve ( 10 ) one inside a case ( 20 ) arranged flap ( 18 ), which is arranged on a shaft arranged transversely to the flow direction of the exhaust gas flow ( 16 ) attached and on this shaft ( 16 ) can be pivoted between an open position and a closed position, the shaft ( 16 ) in a first warehouse ( 28 ) and a second warehouse ( 30 ) is rotatably mounted, and the locking flap ( 18 ) in the open position at contact points in the first warehouse ( 28 ) and in the second camp ( 30 ) mechanically on the housing ( 20 ), characterized in that a. the housing ( 20 ) a first stop surface ( 44 ) and a second stop surface ( 46 ) for a system of the locking flap ( 18 ) in the closed position, b. at the transition from the open position to the closed position, the mechanical contact in the second bearing ( 30 ) is essentially canceled, and c. in the closed position the locking flap ( 18 ) at contact points in the first warehouse ( 28 ) and a first and a second sealing surface ( 50 . 52 ) on the first and the second stop surface ( 44 . 46 ) mechanically on the housing ( 20 ) supports.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first bearing ( 28 ) in a blind hole in the housing ( 20 ) is arranged.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the second bearing ( 30 ) controlled radial play of the supported shaft ( 16 ) allowed.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the shaft ( 16 ) through the second camp ( 30 ) reaches through so that it can be 20 ) arranged actuator ( 12 ) can be operated, in the area of the passage of the shaft ( 16 ) through the second camp ( 30 ) a seal acting essentially in the axial direction is used.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first and the second stop surface ( 44 . 46 ) and the first and the second sealing surface ( 50 . 52 ) have a flatness of 10/100 millimeters or better.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first and the second stop surface ( 44 . 46 ) have a tolerance of less than 10/100 millimeters in their relative arrangement.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the effective distance A between the first and the second stop surface ( 44 . 46 ) is greater than the effective thickness d of the butterfly valve ( 18 ).

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the following applies to the thickness difference AD: 0.002 ≤ (A - d) / K ≤ 0.01

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the pivot point ( 48 ) the wave ( 16 ) in the first warehouse ( 28 ) and the first and the second sealing surface ( 50 . 52 ) have a tolerance of less than 10/100 millimeters in their relative arrangement.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the second bearing ( 30 ) a first pivot point ( 36 ) and a second pivot point ( 38 ), the first pivot point ( 38 ) off-center downstream between the first and the second stop surface ( 44 . 46 ) is arranged.

High-density exhaust valve ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first bearing ( 28 ) and / or the second camp ( 30 ) is designed as a high-temperature-resistant plain bearing, the bush and the shaft ( 16 ) consist of a silicon-stabilized steel.

High-density exhaust valve according to claim 11, characterized in that the shaft of the high-temperature resistant plain bearing is an austernitic / ferritic or has a ferritic crystal structure and the bushing of the high-temperature resistant plain bearing has an austernitic crystal structure.

High-density exhaust valve according to claim 11, characterized in that the shaft ( 16 ) of the high-temperature resistant plain bearing is made of steel in accordance with DIN 1.4828 and the bushing of the high-temperature resistant plain bearing is made of steel is manufactured in accordance with DIN 1.4822