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Die Erfindung betrifft allgemein Regelventile für Fahrzeugabgasstränge.
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Es ist möglich, in solchen Ventilen ein elastisches Element vorzusehen, um das Drehmoment von der Ausgangswelle des Aktuators auf die Antriebswelle der Drehklappe des Ventils zu übertragen. Dieses elastische Element kann vorteilhaft verwendet werden, um eine Längskraft zwischen einem Dichtelement, das mit der Antriebswelle einstückig ausgebildet ist, und einem festen komplementären Dichtelement zu erzeugen, das beispielsweise mit dem Ventilkörper einstückig ausgebildet ist.
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Die Dichtelemente verhindern, dass Abgas entlang der Antriebswelle nach oben zur Außenseite des Ventils entweicht.
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Die Längskraft des Dichtelements auf das komplementäre Dichtelement muss sorgfältig reguliert werden. Wenn die Kraft unzureichend ist, ist die Dichtung nicht gut. Wenn die Kraft zu hoch ist, kann es zu vorzeitigem Verschleiß der Dichtelemente kommen.
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Die Erzielung der gewünschten Druckkraft während der Montage des Ventils ist besonders schwierig. Die in der Praxis erhaltene Längskraft kann sehr variieren, insbesondere infolge der Fertigungs- und Montagetoleranzen.
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In diesem Zusammenhang wird bei einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Montage eines Ventils für einen Abgasstrang zur Steuerung der von dem elastischen Element erzeugten Längskraft vorgeschlagen.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Ventil, das unter Verwendung eines Verfahrens zur Montage eines Ventils für einen Abgasstrang hergestellt ist, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst, bei dem eine vormontierte Baugruppe erhalten wird, die Folgendes umfasst:
- - einen Ventilkörper, der im Inneren einen Durchlass für das Abgas bildet,
- - eine Antriebswelle, die so konstruiert ist, dass sie an einer Drehklappe relativ zum Ventilkörper befestigt ist, und im Ventilkörper angeordnet ist, wobei sich die Antriebswelle in einer Längsrichtung erstreckt,
- - ein Führungslager zur Drehung der Antriebswelle relativ zum Ventilkörper, das mit dem Ventilkörper einstückig ausgebildet ist und einen äußeren Abschnitt umfasst, der in Längsrichtung zur Außenseite des Ventilkörpers hervorsteht;
- - einen Aktuator, der ein Antriebsdrehelement umfasst;
- - ein angetriebenes Drehelement, das mit der Antriebswelle einstückig ausgebildet und mit dem Antriebsdrehelement drehfest verbunden ist;
- - ein elastisches Element, das in Längsrichtung zwischen dem Antriebsdrehelement und dem angetriebenen Drehelement angeordnet ist;
- - einen starren Träger, an dem der Aktuator starr befestigt ist, wobei der starre Träger eine Öffnung umfasst, während der äußere Abschnitt des Führungslagers in die Öffnung des starren Trägers eingreift, so dass der starre Träger längs des äußeren Abschnitts des Führungslagers in Längsrichtung frei gleiten kann;
wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst, bei denen:
- - eine vorbestimmte Längsdruckkraft aufgebracht wird, um den starren Träger und den Ventilkörper in Längsrichtung zueinander hin unter Kompression des elastischen Elements vorzuspannen, so dass der starre Träger und der äußere Abschnitt des Führungslagers sich abhängig von der aufgebrachten vorbestimmten Längsdruckkraft längs relativ zueinander in eine Endposition bewegen;
- - der starre Träger in der Endposition unmittelbar am Führungslager befestigt wird.
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Da sich der starre Träger und der äußere Abschnitt unter der Wirkung der aufgebrachten vorbestimmten Druckkraft in Längsrichtung relativ zueinander bewegen können und da der starre Träger in der so erhaltenen Endposition befestigt ist, ist die Kompression des elastischen Elements somit ideal gesteuert.
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Die vom elastischen Element in Längsrichtung erzeugte Kraft entspricht genau der vorbestimmten Druckkraft.
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Die vom elastischen Element erzeugte Längskraft ist vollständig unabhängig von den Montage- oder Fertigungstoleranzen der verschiedenen Komponenten des Ventils. Diese Toleranzen werden ausgeglichen, indem die Position des starren Trägers relativ zum äußeren Abschnitt zum Zeitpunkt der Kompression des elastischen Elements eingestellt wird.
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Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn die Abgasdichtung durch ein Dichtungselement erhalten wird, das mit der Antriebswelle drehfest ausgeführt ist, was eine Dichtungsanwendung mit einem festen komplementären Dichtungselement ergibt, das mit dem Ventilkörper einstückig ausgebildet ist.
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Die Erfindung ist auch dann vorteilhaft, wenn die Dichtung auf andere Weise erhalten wird. In der Tat ist es in allen Fällen vorteilhaft, die Kompression des elastischen Elements zu steuern und somit die drehfeste Verbindung zwischen dem angetriebenen Drehelement und dem Antriebsdrehelement sicherzustellen.
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Das Montageverfahren kann auch eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen, die einzeln oder in jeder technisch machbaren Kombination betrachtet werden:
- - der äußere Abschnitt des Führungslagers umfasst einen Längsabschnitt, der senkrecht zur Längsrichtung einen konstanten Außenquerschnitt aufweist, der auf einen Innenquerschnitt der Öffnung des starren Trägers abgestimmt ist;
- - das elastische Element wird bei dem Schritt des Aufbringens der Druckkraft zwischen dem Antriebsdrehelement und dem angetriebenen Drehelement komprimiert;
- - das angetriebene Drehelement ist durch das elastische Element in Längsrichtung und dichtend gegenüber dem Führungslager vorgespannt;
- - der Schritt, bei dem die vormontierte Baugruppe erhalten wird, umfasst die folgenden Teilschritte:
- - Befestigen des Führungslagers am Ventilkörper;
- - Befestigen des angetriebenen Drehelements an der Antriebswelle;
- - Einsetzen des äußeren Teils des Lagers in die Öffnung des starren Trägers;
- - Einführen der Antriebswelle in das Führungslager;
- - Befestigen des Aktuators am starren Träger unter Zwischenfügung des elastischen Elements zwischen das Antriebsdrehelement und das angetriebene Drehelement;
- - das Verfahren umfasst einen Schritt, bei dem die Klappe an der Antriebswelle befestigt wird, nach dem Schritt, bei dem der starre Träger am Führungslager befestigt wird; und
- - das angetriebene Drehelement ist nur durch das elastische Element drehfest mit dem Antriebsdrehelement verbunden.
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Die Erfindung betrifft ein Ventil für einen Abgasstrang, wobei das Ventil Folgendes umfasst:
- - einen Ventilkörper, der im Inneren einen Durchlass für das Abgas bildet,
- - eine Klappe, die relativ zum Ventilkörper drehbar und im Ventilkörper angeordnet ist;
- - eine Antriebswelle der Klappe, die an der Klappe befestigt ist und sich in einer Längsrichtung erstreckt;
- - ein Lager zur Führung der Antriebswelle bei der Drehung relativ zum Ventilkörper, das mit dem Ventilkörper einstückig ausgebildet ist und einen äußeren Abschnitt umfasst, der vom Ventilkörper in Längsrichtung nach außen ragt;
- - einen Aktuator, der ein Antriebsdrehelement umfasst;
- - ein angetriebenes Drehelement, das mit der Antriebswelle einstückig ausgebildet ist;
- - ein elastisches Element, das in Längsrichtung zwischen dem Antriebsdrehelement und dem angetriebenen Drehelement mit einer vorbestimmten Druckkraft zusammengedrückt ist, wobei das angetriebene Drehelement vorzugsweise nur durch das elastische Element mit dem Antriebsdrehelement drehfest verbunden ist;
- - einen starren Träger, an dem der Aktuator starr befestigt ist, wobei der starre Träger eine Öffnung mit einem Innenquerschnitt umfasst;
- - wobei der starre Träger an einer Endposition direkt am Führungslager starr befestigt ist und wobei der äußere Abschnitt des Führungslagers einen Längsabschnitt umfasst, der senkrecht zur Längsrichtung einen konstanten Außenquerschnitt aufweist, der auf den Innenquerschnitt der Öffnung des starren Trägers abgestimmt ist, wobei der äußere Abschnitt des Führungslagers in die Öffnung des starren Trägers eingreift, so dass die Position des starren Trägers aus der Endposition längs in beide Richtungen entlang des äußeren Abschnitts des Führungslagers verstellbar ist.
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Da der äußere Abschnitt des Führungslagers einen Längsabschnitt mit konstantem Außenquerschnitt umfasst und da die Position des starren Trägers aus seiner Endposition längs in beide Richtungen entlang des äußeren Abschnitts verstellbar ist, ist es zum Zeitpunkt der Montage des Ventils möglich, eine vorbestimmte Längsdruckkraft aufzubringen, um den starren Träger und den Ventilkörper in Längsrichtung unter Kompression des elastischen Elements zueinander hin vorzuspannen. Der starre Träger und der äußere Abschnitt können sich somit in Längsrichtung abhängig von der aufgebrachten vorbestimmten Längsdruckkraft relativ zueinander in die Endposition bewegen. Somit ist es mit einem solchen Ventil möglich, die Kompression des elastischen Elements bei der Montage des Ventils genau zu steuern.
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Das Ventil kann ferner eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen, die einzeln oder in jeder technisch machbaren Kombination betrachtet werden:
- - ein Innenrand der Öffnung des starren Trägers ist mit dem Längsabschnitt des äußeren Abschnitts des Führungslagers verschweißt;
- - der starre Träger umfasst wenigstens eine gestanzte Platte, in der die Öffnung gebildet ist;
- - der Längsabschnitt erstreckt sich über mindestens 50% einer Länge in Längsrichtung des äußeren Abschnitts des Führungslagers;
- - der Ventilkörper hat eine Öffnung, in die das Führungslager eingreift, wobei das Führungslager einen inneren Abschnitt aufweist, der zum Inneren des Ventilkörpers hin vorsteht;
- - das Führungslager umfasst eine rohrförmige Hülle und ein Führungselement der in der rohrförmigen Hülle untergebrachten Antriebswelle, während der starre Träger unmittelbar an der rohrförmigen Hülle befestigt ist;
- - der Aktuator ist nur über den starren Träger am Ventilkörper befestigt; und
- - das angetriebene Drehelement ist nur durch das elastische Element mit dem Antriebsdrehelement drehfest verbunden.
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Die Erfindung ist insbesondere für den Fall bestimmt, in dem das angetriebene Drehelement durch das elastische Element in Längsrichtung in dichtender Beaufschlagung mit dem Führungslager vorgespannt ist. Mit anderen Worten, die Abdichtung gegen das entlang der Antriebswelle aufsteigende Abgas wird in diesem Fall durch einen abgedichteten Kontakt zwischen dem angetriebenen Drehelement und dem Führungslager erzielt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Abgasstrang mit einem Ventil wie oben definiert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, die als Angabe und in keiner Weise einschränkend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erfolgt; darin zeigen:
- 1 eine axiale Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ventils,
- 2 eine Schnittansicht der Antriebswelle, des Führungslagers und des angetriebenen Drehelements des Ventils aus 1, und
- 3 bis 7 perspektivische Ansichten verschiedener Schritte des Verfahrens zur Montage des Ventils aus 1.
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Das in 1 gezeigte Ventil 1 ist zum Einbau in einen Abgasstrang eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor vorgesehen. Dieses Fahrzeug ist üblicherweise ein Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen.
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Das Ventil 1 ist beispielsweise dazu vorgesehen, den Durchlassquerschnitt, der dem Abgas in einem der Elemente (zum Beispiel Rohr, Abgasschalldämpfer) des Abgasstrangs zur Verfügung steht, zu verändern, die Menge an in die Abgasanlage rückgeführtem Abgas zu modulieren (Abgasrückführung -AGR) oder den Abgasstrom ganz oder teilweise zu einem Wärmetauscher oder zu einem Bypass-Kanal einer Abgasreinigungseinheit wie etwa einem NOX-Speicher oder einem SCR-Katalysator (Katalysator für selektive katalytische Reduktion) umzuleiten.
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Das in 1 gezeigte Ventil 1 umfasst einen Ventilkörper 3, der im Inneren einen Durchlass 5 für das Abgas bildet, und eine Klappe 7, die relativ zum Ventilkörper 3 drehbar und im Ventilkörper 3 angeordnet ist.
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Bei dem gezeigten Beispiel ist der Ventilkörper 3 ein Rohrabschnitt, der an einem Ende einen Abgaseinlass 9 und an einem zum ersten entgegengesetzten zweiten Ende einen Abgasauslass 11 bildet. Der Durchlass 5 verbindet den Einlass 9 strömungsmäßig mit dem Auslass 11.
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Alternativ dazu kann der Ventilkörper 3 jede andere geeignete Form aufweisen.
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Beispielsweise weist der Ventilkörper 3 einen kreisförmigen Querschnitt auf. In diesem Fall hat auch die Klappe 7 eine kreisförmige oder ovale Form.
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Alternativ dazu ist der Innenquerschnitt des Ventilkörpers 3 nicht kreisförmig, und die Klappe 7 kann jede Art von Form aufweisen, die an den Ventilkörper 3 angepasst ist.
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Die Klappe 7 ist relativ zum Körper des Ventils 3 zwischen einer geschlossenen Position des Durchlasses 5, die in 1 gezeigt ist, und wenigstens einer offenen Position des Durchlasses 5 beweglich. In der geschlossenen Position sperrt die Klappe 7 den Umlauf des Abgases längs des Durchlasses 5. In der offenen Position lässt die Klappe 7 das Abgas längs des Durchlasses 5 durch.
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Das Ventil 1 umfasst ferner eine Welle 13 zum Antreiben der Klappe 7, wobei sie mit der Klappe 7 einstückig ausgebildet ist und sich in einer Längsrichtung erstreckt. Diese Längsrichtung entspricht der Drehachse X der Klappe 7.
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Die Antriebswelle 13 ist beispielsweise ein massives oder hohles Metallrohr.
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Die Klappe 7 ist beispielsweise eine Metallplatte, die durch Stanzen geformt ist. Die Klappe 7 ist mit geeigneten Mitteln, wie etwa Schweißpunkten, starr an der Antriebswelle 13 befestigt.
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Das Ventil 1 ist beispielsweise eine Absperrklappe, deren Antriebswelle 13 sich längs einer Mittellinie der Klappe 7 erstreckt.
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Das Ventil 1 umfasst ferner ein Lager 15 zur Führung der Antriebswelle 13 bei der Drehung relativ zum Ventilkörper 3. Das Lager 15 ist einstückig mit dem Ventilkörper 3 ausgebildet.
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Vorteilhafterweise hat der Ventilkörper 3 eine Öffnung 17, in die das Führungslager 15 eingreift. Das Führungslager ist üblicherweise dichtend mit dem Rand der Öffnung 17 verschweißt.
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Das Führungslager 15 weist einen äußeren Abschnitt 19 auf, der vom Ventilkörper 3 längs nach außen vorsteht.
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Es umfasst auch einen inneren Abschnitt 21, der längs in das Innere des Ventilkörpers 3 ragt.
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Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das Führungslager 15 vorteilhafterweise ein rohrförmiges Gehäuse 23 und ein Element 25 zur Führung der Antriebswelle 13, das in dem rohrförmigen Gehäuse 23 untergebracht ist.
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Das rohrförmige Gehäuse 23 weist eine zylindrische Wand 27 auf, die koaxial zur Drehachse X der Klappe ist. Die zylindrische Wand 27 ist entgegengesetzt zum Ventilkörper 3 in Längsrichtung offen. Sie ist durch einen Boden 29 an ihrem im Inneren des Ventilkörpers 3 gelegenen Ende teilweise geschlossen. Der Boden 29 weist eine zentrale Bohrung 31 auf, durch die die Antriebswelle 13 hindurchläuft.
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Das Führungselement 25 hat die allgemeine Form eines Hohlzylinders. Es weist einen inneren Durchgang 33 auf, der auf die zentrale Bohrung 31 ausgerichtet und zur Drehachse X koaxial ist. Die Antriebswelle 13 ist in dem zentralen Durchgang 33 aufgenommen.
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Das Führungselement 25 ist an einem unteren axialen Ende gegen den Boden 29 abgestützt. Das Führungselement 25 liegt radial auswärts an der zylindrischen Wand 27 an. An seinem zum Boden 29 entgegengesetzten axialen Ende ist das Führungselement 25 durch eine freie Fläche 35 (2) begrenzt, die axial entgegengesetzt zum Ventilkörper 3 gewandt ist. Der zentrale Durchgang 33 mündet in der Mitte der freien Fläche 35.
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Das Führungselement 23 umfasst ein Drahtgeflecht aus Metall und/oder ein Material, das aus Graphit und Keramik ausgewählt ist.
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Es kann beispielsweise vollständig aus einem Drahtgeflecht aus Metall oder vollständig aus Graphit oder Keramik hergestellt sein, oder es kann sowohl einen Draht aus Metall als auch Graphit und/oder Keramik umfassen.
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Das Ventil 1 umfasst ferner einen Aktuator 37, der ein Antriebsdrehelement 39 umfasst.
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Der Aktuator 37 kann von beliebiger Art sein. Beispielsweise kann der Aktuator 37 ein Elektrogetriebemotor sein. Das Antriebsdrehelement 39 ist üblicherweise die Ausgangswelle des Aktuators 37.
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Das Ventil 1 umfasst ferner ein angetriebenes Drehelement 41, das einstückig mit der Antriebswelle 13 ausgebildet ist, und ein elastisches Element 43, das in Längsrichtung zwischen dem Antriebsdrehelement 39 und dem angetriebenen Drehelement 41 zusammengedrückt ist.
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Wie in 2 zu sehen ist, ragt ein Endabschnitt 45 der Antriebswelle aus dem zentralen Durchgang 33 heraus. Das angetriebene Drehelement 41 ist starr am Endabschnitt 45 befestigt.
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Das angetriebene Drehelement 41 ist üblicherweise eine Metallplatte. Diese Metallplatte wird vorteilhafterweise durch Stanzen erhalten.
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Das angetriebene Drehelement 41 weist eine Kontaktfläche 47 in abgedichtetem Kontakt mit einer komplementären Fläche 49 auf, die an dem Führungslager 15 gebildet ist. Die komplementäre Fläche 49 ist genauer an dem Führungselement 23 gebildet, typischerweise an der freien Fläche 35. Die Kontaktfläche 47 ist durch einen konvexen Mittelabschnitt 51 des angetriebenen Drehelements definiert, wobei sie zum Führungslager 15 hin konvex ist. Die Kontaktfläche 47 ist von dem elastischen Element 43 in Längsrichtung vorgespannt, damit sie an der komplementären Fläche 49 anliegt.
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Die Kontaktfläche 47 weist beispielsweise bogenförmige Abschnitte in radialen Ebenen von der Drehachse X auf.
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Die komplementäre Fläche 49 ist kegelstumpfförmig und zur Drehachse X koaxial.
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In diesem Fall ist der Kontakt zwischen der Kontaktfläche 47 und der komplementären Fläche 49 linear.
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Bei einer Variante ist das Gegenteil der Fall. Die komplementäre Fläche 49 weist bogenförmige Abschnitte in radialen Ebenen auf, während die Kontaktfläche 47 kegelstumpfförmig ist.
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Gemäß einer weiteren Variante sind die beiden Flächen kegelstumpfförmig, und der Kontakt zwischen der Kontaktfläche und der komplementären Fläche erfolgt an einer zweidimensionalen Fläche mit Kegelstumpfform.
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Das elastische Element 43 wird zwischen dem Antriebsdrehelement 39 und dem angetriebenen Drehelement 41 mit einer vorbestimmten Druckkraft längs zusammengedrückt.
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Es erzeugt eine Kraft der Kontaktfläche 47 gegen die komplementäre Fläche 49, die gleich der Druckkraft ist.
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Vorteilhafterweise ist das angetriebene Drehelement 41 über das elastische Element 43, vorzugsweise nur über das elastische Element 43, mit dem Antriebsdrehelement 39 drehfest verbunden.
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Die Klappe 7 wird somit vom Aktuator 37 über das Antriebsdrehelement 39, das elastische Element 43, das angetriebene Drehelement 41 und die Antriebswelle 13 drehend bewegt.
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Das elastische Element 43 kann beispielsweise eine Spiralfeder mit einer Längskompressionsachse sein.
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In diesem Fall greift ein erstes Ende 53 des elastischen Elements 43 in eine Einkerbung 55 ein, die in dem Antriebsdrehelement 49 gebildet ist.
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Ein zweites Ende 57 des elastischen Elements 43 greift in Einkerbungen 59 ein, die in dem angetriebenen Drehelement 41 gebildet sind (2).
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Das Ventil 1 umfasst ferner einen starren Träger 61, an dem der Aktuator 37 mit geeigneten Mitteln starr befestigt ist. Der Aktuator 37 ist nur über den starren Träger 61 am Ventilkörper 3 befestigt. Der starre Träger 61 weist eine Öffnung 63 mit einem bestimmten Innenquerschnitt auf.
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Der starre Träger 61 umfasst üblicherweise eine oder mehrere Platten, die durch Stanzen geformt und zum Beispiel durch Schweißen aneinander befestigt sind. Die Öffnung 63 ist in der/den Platte(n) gebildet.
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Der starre Träger 61 ist an einer in 1 dargestellten Endposition direkt am äußeren Abschnitt 19 des Führungslagers 15 starr befestigt.
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Insbesondere ist er am äußeren Teil 19 des Führungslagers 15 befestigt.
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Der äußere Abschnitt 19 des Führungslagers umfasst einen Längsabschnitt 64, der senkrecht zur Längsrichtung einen konstanten Außenquerschnitt umfasst, der auf den Innenquerschnitt der Öffnung 63 abgestimmt ist.
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Der Längsabschnitt 64 greift in die Öffnung 63 ein, so dass die Position des starren Trägers 61 aus der Endposition längs in beide Richtungen entlang des äußeren Abschnitts 19 des Führungslagers 15 verstellt werden kann.
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Die Außenfläche des Längsabschnitts 64 ist vorzugsweise glatt, damit der starre Träger leichter verschoben werden kann.
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Üblicherweise erstreckt sich der Längsabschnitt 64 über mindestens 50% der Länge in Längsrichtung des äußeren Abschnitts 19, vorzugsweise über mindestens 75% der Länge in Längsrichtung des äußeren Abschnitts 19, und noch bevorzugter über mindestens 90% der Länge in Längsrichtung des äußeren Abschnitts 19 der Länge in Längsrichtung.
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Bei dem gezeigten Beispiel ist der Längsabschnitt 64 aus dem gesamten äußeren Abschnitt des Führungslagers 15 gebildet.
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Üblicherweise ist der Außenabschnitt 64 des Längsabschnitts durch das rohrförmige Gehäuse 23 definiert.
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Vorteilhafterweise hat die Öffnung 63 eine geschlossene Kontur. Ihr Innenquerschnitt ist beispielsweise kreisförmig oder oval oder rechteckig oder von einer anderen geeigneten Form.
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In diesem Fall weist der Außenabschnitt des Längsabschnitts 64 einen Außenquerschnitt gleicher Form und im Wesentlichen gleicher Größe wie der Innenquerschnitt auf. Üblicherweise ist der Außenquerschnitt ganz geringfügig kleiner als der Innenquerschnitt der Öffnung 63.
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Der Außenquerschnitt des Längsabschnitts 64 ist dahingehend konstant, dass der Längsabschnitt 64, im Schnitt in verschiedenen Ebenen senkrecht zur Längsrichtung betrachtet, über seine gesamte Höhe immer den gleichen Querschnitt in Längsrichtung aufweist.
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Alternativ dazu kann der Außenquerschnitt des Längsabschnitts 64 eine geringfügig unterschiedliche Form gegenüber der des Innenquerschnitts der Öffnung aufweisen und beispielsweise eine flache Stelle oder eine ausgesparte Nut umfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Öffnung 63 keine geschlossene Kontur auf, und ihr Innenrand ist unterbrochen. Der Längsabschnitt 64 des äußeren Abschnitts 19 weist in diesem Fall ebenfalls einen Außenquerschnitt auf, der auf den Innenquerschnitt der Öffnung abgestimmt ist, in dem Sinne, dass ein Teil des Längsabschnitts 64 einen Außenquerschnitt aufweist, der im Wesentlichen identisch mit dem Innenquerschnitt der Öffnung 63 ist. Ein weiterer Teil des Längsabschnitts 64 greift beispielsweise in die Öffnung ein und unterbricht den Innenrand der Öffnung 63.
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In allen Fällen ist der Innenrand 65 der Öffnung 63 vorteilhafterweise mit dem Längsabschnitt 64 des äußeren Abschnitts des Führungslagers verschweißt.
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Als Alternative kann der Innenrand mittels eines anderen geeigneten Mittels starr am Längsabschnitt befestigt sein.
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Gemäß einer weiteren Variante ist es nicht der Innenrand 65 der Öffnung 63, der starr am Längsabschnitt 64 befestigt ist. Der starre Träger 61 kann zum Beispiel Ansätze umfassen, die starr am äußeren Abschnitt 19 des Führungslagers befestigt sind.
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Der starre Träger 61 ist am äußeren Abschnitt 19 des Führungslagers befestigt, so dass das Antriebsdrehelement 39 in Längsrichtung in der Verlängerung der Antriebswelle 13 angeordnet ist.
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Die vom elastischen Element 43 auf das angetriebene Drehelement 41 ausgeübte Druckkraft ermöglicht es, die Kontaktfläche 47 gegen die komplementäre Fläche 49 zu drücken und damit eine hervorragende Abdichtung gegenüber den Abgasen sicherzustellen, die entlang der Antriebswelle 13 aufsteigen würden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Montageverfahren zum Zusammenbauen eines Abgasstrangventils.
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Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Montage des soeben beschriebenen Ventils.
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Umgekehrt ist das oben beschriebene Ventil für die Montage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignet.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt, bei dem eine vormontierte Baugruppe erhalten wird, die Folgendes umfasst:
- - einen Ventilkörper 3, der im Inneren einen Durchlass 5 für das Abgas bildet,
- - eine Antriebswelle 13, die an einer Klappe 7 zu befestigen ist, die relativ zum Ventilkörper 3 drehbar und im Ventilkörper 3 angeordnet ist, wobei sich die Antriebswelle 13 in einer Längsrichtung erstreckt,
- - ein Lager 15 zur Führung der Antriebswelle 13 bei der Drehung relativ zum Ventilkörper 3, das mit dem Ventilkörper 3 einstückig ausgebildet ist und einen äußeren Abschnitt 19 umfasst, der in Längsrichtung zur Außenseite des Ventilkörpers 3 hervorsteht;
- - einen Aktuator 37, der ein Antriebsdrehelement 39 umfasst;
- - ein angetriebenes Drehelement 41, das mit der Antriebswelle 13 einstückig ausgebildet und mit dem Antriebsdrehelement 39 drehfest verbunden ist;
- - ein elastisches Element 43, das in Längsrichtung zwischen dem Antriebsdrehelement 39 und dem angetriebenen Drehelement 41 angeordnet ist;
- - einen starren Träger 61, an dem der Aktuator 37 starr befestigt ist, wobei der starre Träger 61 eine Öffnung 63 umfasst, wobei der äußere Abschnitt 19 des Führungslagers 15 in die Öffnung 63 eingreift, so dass der starre Träger 61 längs des äußeren Abschnitts 19 frei in Längsrichtung gleiten kann.
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Das angetriebene Drehelement 41 ist üblicherweise nur durch das elastische Element 43, vorzugsweise nur durch das elastische Element 43, drehfest mit dem Antriebsdrehelement 39 verbunden.
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Eine solche Baugruppe ist in 3 gezeigt.
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Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt, bei dem eine vorbestimmte Längsdruckkraft aufgebracht wird, um den starren Träger 61 und den Ventilkörper 3 in Längsrichtung zueinander hin vorzuspannen, wobei das elastische Element 43 zusammengedrückt wird.
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Die Druckkraft wird üblicherweise auf die Oberseite 67 des Aktuators aufgebracht, die vom Ventilkörper 3 abgewandt ist. Diese Kraft beträgt beispielsweise zwischen 30 Newton und 50 Newton.
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Sie wird zum Beispiel mit einem Dynamometer überprüft.
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Die Druckkraft ist durch den Pfeil F in 3 angedeutet. Unter der Wirkung der aufgebrachten Druckkraft bewegen sich der starre Träger 61 und der äußere Abschnitt 19 des Führungslagers abhängig von der aufgebrachten vorbestimmten Längsdruckkraft längs relativ zueinander in eine Endposition.
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Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt, bei dem der starre Träger 61 in der Endposition unmittelbar am Führungslager 15 befestigt wird. Der starre Träger 61 wird vorzugsweise unmittelbar am äußeren Abschnitt 19 befestigt.
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Die verschiedenen Elemente der vormontierten Baugruppe sind üblicherweise wie oben mit Bezug auf das erfindungsgemäße Ventil beschrieben.
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Am Ende des Schrittes des Erhaltens ist das elastische Element 43 nicht längs zwischen dem angetriebenen Drehelement 41 und dem Antriebsdrehelement 39 zusammengedrückt oder nur sehr geringfügig zusammengedrückt, zum Beispiel weil es das Gewicht des Aktuators 37 und des starren Trägers 61 trägt. Infolgedessen befindet sich der starre Träger 61 relativ zum äußeren Abschnitt 19 des Führungslagers 15 in einer Bereitschaftsposition, die vom Körper des Ventils 3 in Längsrichtung im Verhältnis weiter entfernt ist als die Endposition.
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Der Innenrand 65 der Öffnung 63 entlang des äußeren Abschnitts 19 befindet sich in Längsrichtung in einer Position, die vom Ventilkörper 3 im Verhältnis weiter entfernt ist als in der Endposition.
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Die Aufbringung der Druckkraft hat die Wirkung, dass das elastische Element 43 längs zusammengedrückt wird, so dass sich das Antriebsdrehelement 39 dem angetriebenen Drehelement 41 nähert. Auch der starre Träger 61 befindet sich in Längsrichtung näher am Ventilkörper 3. Der Innenrand 65 der Öffnung 63 bewegt sich längs entlang des äußeren Abschnitts 19 zum Ventilkörper 3 hin.
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Wie oben beschrieben, umfasst der äußere Abschnitt 19 des Führungslagers 15 einen Längsabschnitt 64 mit einem konstanten Außenquerschnitt, der senkrecht zur Längsrichtung auf den Innenquerschnitt der Öffnung 63 abgestimmt ist.
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Beim Schritt des Aufbringens der Druckkraft gleitet die Öffnung 63 entlang des Längsabschnitts 64.
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Die Befestigung des starren Trägers 61 am Führungslager 15 in der Endposition erfolgt durch geeignete Mittel. Beispielsweise kann der Innenrand 65 der Öffnung 63 mit dem äußeren Abschnitt 19 verschweißt werden. Alternativ dazu kann es ein anderer Teil des starren Trägers 61 sein, der am Führungslager 15 befestigt wird.
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Da der starre Träger 61 in der Endposition am Führungslager 15 befestigt ist, ist die Kompression des elastischen Elements 43 nach der Montage des Ventils perfekt gesteuert. Das elastische Element 43 übt eine Längsdruckkraft aus, die gleich der vorbestimmten Längsdruckkraft zwischen dem angetriebenen Drehelement 41 und dem Antriebsdrehelement 39 ist.
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Somit ist das angetriebene Drehelement 41 in Längsrichtung durch das elastische Element 43 in Dichteingriff mit dem Führungslager 15 vorgespannt. Diese Vorspannung ist perfekt gesteuert und gleich der vorbestimmten Längsdruckkraft.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem die Klappe 7 an der Antriebswelle 13 befestigt wird, nach dem Schritt, bei dem der starre Träger 61 an dem Führungslager 15 befestigt wird.
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Als Variante kann die Klappe 7 vor dem Schritt, bei dem der starre Träger 61 am Führungslager 15 befestigt wird, an der Antriebswelle 13 befestigt werden.
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Wie in den 4 bis 7 veranschaulicht, umfasst der Schritt, bei dem die vormontierte Baugruppe erhalten wird, vorteilhafterweise die folgenden Teilschritte:
- - Befestigen des Führungslagers 15 am Ventilkörper 3 (siehe 4);
- - Befestigen des angetriebenen Drehelements 41 an der Antriebswelle 13 (5);
- - Einsetzen des äußeren Abschnitts 19 des Führungslagers 15 in die Öffnung 63 des starren Trägers 61 (6);
- - Einführen der Antriebswelle 13 in das Führungslager 15 (7);
- - Anbringen des Aktuators 37 am starren Träger 61 unter Zwischenfügung des elastischen Elements 43 zwischen das Antriebsdrehelement 39 und das angetriebene Drehelement 41.
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Dann gelangt man zu der in 3 dargestellten Situation.
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Diese Teilschritte können in der oben beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Alternativ dazu können sie in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Ventil bieten mehrere Vorteile.
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Da, wie oben erläutert, eine vorbestimmte Längsdruckkraft aufgebracht wird, die zur Verschiebung des starren Trägers und des äußeren Abschnitts des Führungslagers in Längsrichtung relativ zueinander in eine Endposition führt, ist der starre Träger dann in der Endposition direkt am Führungslager angebracht und stellt eine perfekt gesteuerte Kompression des elastischen Elements am Ende des Montageprozesses dar.
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Diese Kompression ist unabhängig von den Herstellungs- bzw. Montagetoleranzen der verschiedenen Bauteile des Ventils.
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Ein solcher Vorteil kann erzielt werden, da das Ventil so konstruiert ist, dass die Position des starren Trägers in Längsrichtung von der Endposition aus in beide Richtungen längs des äußeren Abschnitts des Führungslagers einstellbar ist. Dies ermöglicht eine Verschiebung der Öffnung des starren Trägers längs des äußeren Abschnitts des Führungslagers in beide Richtungen.
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Mit anderen Worten, je nach den Herstellungs- und Montagetoleranzen der verschiedenen Bauteile des Ventils ist die Endposition des starren Trägers über eine Reihe von Positionen entlang des äußeren Abschnitts des Lagers einstellbar.
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Durch die Befestigung des starren Trägers direkt am Führungslager in der Endposition kann sichergestellt werden, dass die Kompression des letztlich erhaltenen elastischen Elements gleich der aufgebrachten vorbestimmten Längsdruckkraft ist.
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Wenn der starre Träger am Ventilkörper befestigt worden wäre, wäre es notwendig gewesen, die Form und/oder die Position der Zwischenlaschen anzupassen, um den starren Träger am Ventilkörper zu befestigen. Dieser zusätzliche Arbeitsgang könnte zu einer Änderung der schließlich für das elastische Element erreichten Kompression führen.
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Die Befestigung des starren Trägers am Führungslager wird auf besonders einfache Weise und ohne Gefahr einer Beeinträchtigung der endgültigen Kompression des elastischen Elements erreicht, wenn der Innenrand der Öffnung mit dem Längsabschnitt des äußeren Abschnitts des Führungslagers verschweißt wird.
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Dadurch, dass der äußere Abschnitt des Führungslagers einen Längsabschnitt mit dem Außenquerschnitt umfasst, der auf den Innenquerschnitt der Öffnung abgestimmt ist, ist während der Aufbringung der Druckkraft und während der Verschiebung des starren Trägers auch eine gute Führung des starren Trägers längs des Führungslagers möglich.
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Wenn die Abdichtung gegenüber dem entlang der Antriebswelle aufsteigenden Abgas durch Abdichtung zwischen dem angetriebenen Drehelement und dem Führungslager erhalten wird, ist die Abdichtung besonders gut gesteuert und ist die vom elastischen Element aufgebrachte Längsspannung perfekt gesteuert.
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Wenn sich der Längsabschnitt mit konstantem Querschnitt über mindestens 50% der Länge in Längsrichtung des äußeren Abschnitts des Führungslagers erstreckt, gibt es einen breiten Bereich zur Einstellung der Endposition des starren Trägers entsprechend den Fertigungs- und Montagetoleranzen.
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Die Herstellung des starren Trägers in Form von wenigstens einer gestanzten Platte ermöglicht es, die Herstellungskosten des Ventils zu senken.
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In ähnlicher Weise vereinfacht die Tatsache, dass das Führungslager ein rohrförmiges Gehäuse und ein Führungselement der im rohrförmigen Gehäuse untergebrachten Antriebswelle umfasst, den Aufbau des Ventils und erleichtert die Befestigung des starren Trägers.
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Ein elastisches Element in Form einer Spiralfeder auf einer Drucklängsachse ist für die Ausführung der Erfindung besonders gut geeignet.
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Das erfindungsgemäße Ventil und das erfindungsgemäße Montageverfahren können mehrere Varianten aufweisen.
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Es wurde beschrieben, dass die Druckkraft auf die Oberseite des Aktuators aufgebracht wird. Als Alternative kann die Druckkraft erhalten werden, indem eine Kraft auf den Ventilkörper oder sowohl auf den Aktuator als auch auf den Ventilkörper aufgebracht wird.
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Das Führungslager umfasst nicht zwangsläufig ein Außengehäuse und ein inneres Führungselement. Bei einer Variante kann das Führungslager einstückig sein.
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Es ist nicht unbedingt durch eine Öffnung im Ventilkörper eingebracht und könnte an der Außenseite des Ventilkörpers angebracht sein.
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Das Antriebsdrehelement und das angetriebene Drehelement sind nicht unbedingt nur über das elastische Element drehfest verbunden. Sie können alternativ auch durch andere Mittel wie eine Oldham-Dichtung, Laschen usw. mit dem elastischen Element drehfest verbunden sein.
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Das elastische Element ist nicht unbedingt eine Spiralfeder. Bei einer Variante kann das elastische Element ein Stapel von Tellerfedern oder jedes andere geeignete elastische Element sein.
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Das angetriebene Drehelement kann alle Arten von Formen aufweisen, die von den oben beschriebenen verschieden sind.
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Die Druckkraft kann auch auf den Ventilkörper 3 aufgebracht werden, von der Oberseite 67 des Aktuators abgewandt.
