EP4532963A1 - Klappenvorrichtung für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Klappenvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number
EP4532963A1
EP4532963A1 EP22730463.1A EP22730463A EP4532963A1 EP 4532963 A1 EP4532963 A1 EP 4532963A1 EP 22730463 A EP22730463 A EP 22730463A EP 4532963 A1 EP4532963 A1 EP 4532963A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flap
tolerance compensation
shaft
compensation element
flap body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22730463.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars HEINEMANN
Ringo Uhlendorf
Frank SOLZBACHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP4532963A1 publication Critical patent/EP4532963A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
    • F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/20—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation arranged externally of valve member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/24—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with valve members that, on opening of the valve, are initially lifted from the seat and next are turned around an axis parallel to the seat

Definitions

  • the invention relates to a flap device for a fuel cell system, with a flow housing which delimits at least one flow channel, a flap shaft which projects into the flow channel and can be rotated about a longitudinal axis between several positions by an actuator, and a flap body which is arranged in the flow channel and is attached to the flap shaft, the flap body being adjustable together with the flap shaft at least between a closed position and an open position.
  • flap devices are known in particular in connection with internal combustion engines, wherein the flap devices are arranged on an exhaust gas line extending from the internal combustion engine and are used, for example, as exhaust gas storage flaps or as exhaust gas recirculation valves in low-pressure or high-pressure exhaust gas circuits. Otherwise, such flap devices are used in an air intake duct of the internal combustion engine, in particular as a throttle valve.
  • a flap device is disclosed, for example, in EP 3 379 070 A1.
  • the flap devices usually have a flap shaft and a flap body, the flap shaft protruding into a flow housing and the flap body attached to the flap shaft being arranged in the flow housing, ie within a flow channel delimited by the flow housing.
  • the flap shaft and the flap body can be adjusted or adjusted between at least one open position and a closed position by an actuator, in particular an electric actuator. be twisted.
  • an actuator in particular an electric actuator. be twisted.
  • a flow cross section of the flow channel is released for a fluid, in this case air or exhaust gas.
  • the closed position the flow cross section of the flow channel is closed by the flap body, with the flap body resting with a sealing surface on a counter-sealing surface formed on the flow housing.
  • flap devices are known in the field of fuel cell systems, the flap devices serving to control an air flow into the cathode space.
  • the tightness in a closed position of the flap device i.e. completely shutting off the air, is particularly important.
  • a flap device is disclosed, for example, in DE 102 04 787 Al.
  • the flap shaft of the flap devices is usually rotatably mounted on the flow housing, whereby the position of the sealing surface of the flap body in the closed position is rigidly defined by the position of the flap shaft.
  • the corresponding counter-sealing surface is usually formed on the flow housing and is therefore also rigidly specified. Manufacturing and assembly tolerances occur in all areas of application of the flap device, whereby the manufacturing and assembly tolerances, particularly in the area of the storage of the flap shaft, the attachment of the flap body to the flap shaft and the counter-sealing surface, can lead to the sealing surface and counter-sealing surface being in the closed position of the flap device are spaced apart from one another, i.e. do not lie close to one another, thereby causing a high, undesirable leakage flow.
  • the task is therefore to provide a flap device through which the leakage in the closed position of the flap device can be reduced.
  • This task is solved by a flap device with the features of claim 1.
  • a tolerance compensation element wherein during assembly of the flap device, the tolerance compensation element can be fastened to the flap shaft in different positions to bridge a gap between the flap shaft and the flap body transversely to the longitudinal axis of the flap shaft, the flap body resting on the tolerance compensation element transversely to the longitudinal axis , or the tolerance compensation element for bridging a gap between the flap shaft and the flap body can be fastened to the flap body in different positions transversely to the longitudinal axis of the flap shaft, with the flap shaft resting on the tolerance compensation element transversely to the longitudinal axis, the manufacturing and assembly tolerances can be compensated for in a simple manner and a leakage flow in the closed position of the flap body can be reduced or completely avoided.
  • the tolerance compensation element can be adjusted individually for each individual flap device, thereby reliably compensating for the manufacturing and assembly tolerances that vary between the individual flap devices.
  • the tolerance compensation element has a thread and the flap shaft or the flap body has a counter-thread that is complementary to the thread, such that the tolerance compensation element is caused by a rotational movement about a longitudinal axis of the tolerance compensation element is adjustable.
  • the tolerance compensation element can be adjusted simply by turning it, ie shifted in both directions depending on the direction of rotation.
  • the tolerance compensation element is designed like a sleeve and is arranged in a through opening of the flap shaft or the flap body, the tolerance compensation element having an external thread on an outer peripheral surface and an internal thread complementary to the external thread being provided on a peripheral surface of the through opening.
  • the sleeve-like tolerance compensation element is arranged on a projection of the flap body or the flap shaft, the tolerance compensation element having an internal thread and an internal thread complementary to the external thread being provided on the projection.
  • the sleeve-like tolerance compensation element is arranged on a projection or in a through opening of the flap body or the flap shaft, such that the tolerance compensation element is positioned in a position bridging the gap and is welded or glued to the flap body or the flap shaft.
  • the tolerance compensation element is attached, in particular screwed, to the flap body and is welded or glued to the flap shaft or the tolerance compensation element is fastened to the flap shaft, in particular screwed, and welded or glued to the flap body, such that the tolerance compensation element is positioned in a position bridging the gap and is welded or glued to the valve body or the valve shaft.
  • the tolerance compensation element can also be arranged simply and inexpensively on the flap body or the flap shaft.
  • the fastening means is a screw element, the screw element being arranged coaxially with the sleeve-like tolerance compensation element.
  • the screw element When assembled, the screw element extends through the sleeve-like tolerance compensation element.
  • the tolerance compensation element is arranged, for example, in a through opening of the flap shaft, the flap body rests on a circular ring-like contact surface of the tolerance compensation element screwed into the flap shaft, the flap body being fastened to the flap shaft via the screw element which rests on the flap shaft with a screw head and is screwed into the flap body .
  • the flap body By screwing in the screw element, the flap body is pressed against the circular ring-like contact of the tolerance compensation element, with the circular ring-like contact surface being displaced transversely to the longitudinal axis of the flap shaft by adjusting the tolerance compensation element before the screw element is tightened in such a way that in the closed position of the flap body, the sealing surface on the The counter-sealing surface makes a sealing contact.
  • the flap body preferably has a sealing element which is arranged on the sealing surface, wherein in the closed position the flap body rests via the sealing surface on a counter-sealing surface provided on the flow housing.
  • the sealing element is made of a flexible material, in particular an elastomer. In this way, the tightness in the closed position of the flap body can be improved, with the sealing element resting against the counter-sealing surface elastically deformed and therefore fits particularly well to the counter-sealing surface.
  • a central plane of the flap body is arranged at a distance from a longitudinal axis of the flap shaft, whereby the flap body is arranged eccentrically on the flap shaft.
  • a longitudinal axis of the flap body is additionally arranged at a distance from a transverse axis of the flap shaft, whereby the flap body is attached to the flap shaft in a double-eccentric manner. This reduces slipping of the sealing surface on the counter-sealing surface during the adjustment process.
  • the object is also achieved by a method for assembling a flap device according to one of claims 1 to 9.
  • the procedure includes the following steps:
  • This provides a flap device in which the manufacturing and assembly tolerances can be compensated for in a simple manner and a leakage flow in the closed position of the flap body can be reliably reduced or completely avoided.
  • An exemplary embodiment of a flap device according to the invention is shown in the figures and is described below.
  • the tolerance compensation element can be designed and mounted in such a way that the tolerance compensation element is positioned in a position bridging the gap between the flap body and the flap shaft and is welded to the flap body or the flap shaft.
  • the tolerance compensation element could be rigidly attached to the flap body and welded or glued to the flap shaft, such that the tolerance compensation element is positioned in a position bridging the gap and welded or glued to the flap body or the flap shaft.
  • the tolerance compensation element could be rigidly attached to the flap shaft and welded or glued to the flap body, whereby here too the tolerance compensation element is positioned in a position bridging the gap and welded or glued to the flap body or the flap shaft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

Klappenvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Strömungsgehäuse (12), welches mindestens einen Strömungskanal (14) begrenzt, einer Klappenwelle (16), welche in den Strömungskanal (14) ragt und durch einen Aktor (20) zwischen mehreren Stellungen um eine Längsachse (32) verdrehbar ist, und einem Klappenkörper (22), welcher im Strömungskanal (14) angeordnet ist und an der Klappenwelle (16) befestigt ist, wobei der Klappenkörper (22) gemeinsam mit der Klappenwelle (16) zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar ist, wobei ein Toleranzausgleichselement (50, 52) vorgesehen ist, wobei bei der Montage der Klappenvorrichtung das Toleranzausgleichselement (50, 52) zur Überbrückung eines Spalts (53) zwischen der Klappenwelle (16) und dem Klappenkörper (22) quer zur Längsachse (32) der Klappenwelle (16) in unterschiedlichen Positionen an der Klappenwelle (16) befestigbar ist, wobei der Klappenkörper (22) quer zur Längsachse (32) an dem Toleranzausgleichselement (50, 52) anliegt, oder das Toleranzausgleichselement (50, 52) zur Überbrückung eines Spalts (53) zwischen der Klappenwelle (16) und dem Klappenkörper (22) quer zur Längsachse (32) der Klappenwelle (16) in unterschiedlichen Positionen an dem Klappenkörper (22) befestigbar ist, wobei die Klappenwelle (16) quer zur Längsachse (32) an dem Toleranzausgleichselement (50, 52) anliegt.

Description

B E S C H R E I B U N G
Klappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft eine Klappenvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Strömungsgehäuse, welches mindestens einen Strömungskanal begrenzt, einer Klappenwelle, welche in den Strömungskanal ragt und durch einen Aktor zwischen mehreren Stellungen um eine Längsachse verdrehbar ist, und einem Klappenkörper, welcher im Strömungskanal angeordnet ist und an der Klappenwelle befestigt ist, wobei der Klappenkörper gemeinsam mit der Klappenwelle zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar ist.
Derartige Klappenvorrichtungen sind insbesondere in Verbindung mit Verbrennungsmotoren bekannt, wobei die Klappenvorrichtungen an einem vom Verbrennungsmotor ausgehenden Abgasstrang angeordnet sind und als beispielsweise als Abgasstauklappen oder als Abgasrückführventile in Niederdruck- oder Hochdruckabgaskreisläufen eingesetzt werden. Anderenfalls werden derartige Klappenvorrichtungen in einem Luftansaugkanal des Verbrennungsmotors, insbesondere als Drosselklappe, eingesetzt. Eine derartige Klappenvorrichtung ist beispielsweise in der EP 3 379 070 Al offenbart. Die Klappenvorrichtungen weisen üblicherweise eine Klappenwelle und einen Klappenkörper auf, wobei die Klappenwelle in ein Strömungsgehäuse ragt und der an der Klappenwelle befestigte Klappenkörper in dem Strömungsgehäuse, d.h. innerhalb eines durch das Strömungsgehäuse begrenzenden Strömungskanal, angeordnet ist. Die Klappenwelle und der Klappenkörper können durch einen Aktor, insbesondere einen elektrischen Aktor, zwischen zumindest einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellt bzw. verdreht werden. In der Offenstellung ist ein Durchströmungsquerschnitt des Strömungskanals für ein Fluid, vorliegend Luft oder Abgas, freigegeben. In der Schließstellung ist der Durchströmungsquerschnitt des Strömungskanals durch den Klappenkörper geschlossen, wobei der Klappenkörper mit einer Dichtfläche an einer am Strömungsgehäuse ausgebildeten Gegendichtfläche anliegt.
Weiterhin sind derartige Klappenvorrichtungen im Bereich von Brennstoffzellensystemen bekannt, wobei die Klappenvorrichtungen der Steuerung eines Luftstroms in den Kathodenraum dienen. Hierbei ist die Dichtigkeit in einer Schließstellung der Klappenvorrichtung, d.h. das vollständige Absperren der Luft, besonders wichtig. Eine derartige Klappenvorrichtung offenbart beispielsweise die DE 102 04 787 Al.
Die Klappenwelle der Klappenvorrichtungen ist üblicherweise am Strömungsgehäuse drehbar gelagert, wodurch die Lage der Dichtfläche des Klappenkörpers in der Schließstellung durch die Position der Klappenwelle starr definiert ist. Die korrespondierende Gegendichtfläche ist üblicherweise am Strömungsgehäuse ausgebildet und damit ebenfalls starr vorgegeben. In allen Einsatzbereichen der Klappenvorrichtung treten Fertigungs- und Montagetoleranzen auf, wobei die Fertigungs- und Montagetoleranzen, insbesondere im Bereich der Lagerung der Klappenwelle, der Befestigung des Klappenkörpers an der Klappenwelle und der Gegendichtfläche, dazu führen können, dass die Dichtfläche und Gegendichtfläche in der Schließstellung der Klappenvorrichtung voneinander beabstandet sind, d.h. nicht dicht aneinander anliegen, und dadurch ein hoher, unerwünschter Leckagestrom verursacht wird.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Klappenvorrichtung bereitzustellen, durch welche die Leckage in der Schließstellung der Klappenvorrichtung reduziert werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Klappenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass ein Toleranzausgleichselement vorgesehen ist, wobei bei der Montage der Klappenvorrichtung das Toleranzausgleichselement zur Überbrückung eines Spalts zwischen der Klappenwelle und dem Klappenkörper quer zur Längsachse der Klappenwelle in unterschiedlichen Positionen an der Klappenwelle befestigbar ist, wobei der Klappenkörper quer zur Längsachse an dem Toleranzausgleichselement anliegt, oder das Toleranzausgleichselement zur Überbrückung eines Spalts zwischen der Klappenwelle und dem Klappenkörper quer zur Längsachse der Klappenwelle in unterschiedlichen Positionen an dem Klappenkörper befestigbar ist, wobei die Klappenwelle quer zur Längsachse an dem Toleranzausgleichselement anliegt, können die Fertigungs- und Montagetoleranzen auf eine einfache Weise ausgeglichen werden und ein Leckagestrom in der Schließstellung des Klappenkörpers reduziert bzw. vollständig vermieden werden. Dabei kann im Montageprozess das Toleranzausgleichselement für jede einzelne Klappenvorrichtung individuell eingestellt werden und dadurch die zwischen den einzelnen Klappenvorrichtungen variierenden Fertigungs- und Montagetoleranzen zuverlässig ausgeglichen werden.
Durch das Verstellen des Toleranzausgleichselements kann damit die Dichtfläche des Klappenkörpers quer zur Längsachse der Klappenwelle derart verlagert werden, bis die Dichtfläche an der Gegendichtfläche anliegt.
Vorzugsweise weist das Toleranzausgleichselement ein Gewinde und die Klappenwelle oder der Klappenkörper ein zum Gewinde komplementäres Gegengewinde auf, derart, dass das Toleranzausgleichselement durch eine Drehbewegung um eine Längsachse des Toleranzausgleichselements verstellbar ist. Dadurch kann das Toleranzausgleichselement einfach durch ein Verdrehen verstellt, d.h. in Abhängigkeit der Drehrichtung in beide Richtungen verlagert, werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Toleranzausgleichselement hülsenartig ausgeführt und in einer Durchgangsöffnung der Klappenwelle oder des Klappenkörpers angeordnet, wobei das Toleranzausgleichselement an einer Außenumfangsfläche ein Außengewinde aufweist und an einer Umfangsfläche der Durchgangsöffnung ein zum Außengewinde komplementäres Innengewinde vorgesehen ist. Alternativ ist das hülsenartige Toleranzausgleichselement an einem Vorsprung des Klappenkörpers oder der Klappenwelle angeordnet, wobei das Toleranzausgleichselement ein Innengewinde aufweist und an dem Vorsprung ein zum Außengewinde komplementäres Innengewinde vorgesehen ist. Dadurch kann das Toleranzausgleichselement einfach und kostengünstig an dem Klappenkörper oder an der Klappenwelle angeordnet werden.
Alternativ ist das hülsenartige Toleranzausgleichselement an einem Vorsprung oder in einer Durchgangsöffnung des Klappenkörpers oder der Klappenwelle angeordnet, derart, dass das Toleranzausgleichselement in einer den Spalt überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper oder der Klappenwelle verschweißt oder verklebt wird. Eine weitere Alternative ist, dass das Toleranzausgleichselement mit dem Klappenkörper befestigt, insbesondere verschraubt, ist und mit der Klappenwelle verschweißt oder verklebt ist oder das Toleranzausgleichselement mit der Klappenwelle , insbesondere verschraubt, ist und mit der Klappenkörper verschweißt oder verklebt ist, derart, dass das Toleranzausgleichselement in einer den Spalt überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper oder der Klappenwelle verschweißt oder verklebt wird. Durch die beiden Alternativen kann das Toleranzausgleichselement ebenfalls einfach und kostengünstig an der Klappenkörper oder der Klappenwelle angeordnet werden.
Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel ein Schraubenelement, wobei das Schraubenelement koaxial zum hülsenartigen Toleranzausgleichselement angeordnet ist. Das Schraubenelement erstreckt sich im montierten Zustand durch das hülsenartige Toleranzausgleichselement. Wenn das Toleranzausgleichselement beispielsweise in einer Durchgangsöffnung der Klappenwelle angeordnet ist, liegt der Klappenkörper an einer kreisringartigen Anlagefläche des in die Klappenwelle eingeschraubten Toleranzausgleichselements an, wobei der Klappenkörper über das mit einem Schraubenkopf an der Klappenwelle anliegenden und in den Klappenkörper eingeschraubten Schraubenelement an der Klappenwelle befestigt ist. Dabei wird durch das Einschrauben des Schraubenelements der Klappenkörper gegen die kreisringartige Anlage des Toleranzausgleichselements gepresst, wobei vor dem Anziehen des Schraubenelements die kreisringartige Anlagefläche durch das Verstellen des Toleranzausgleichselements quer zur Längsachse der Klappenwelle derart verlagert wird, dass in der Schließstellung des Klappenkörpers die Dichtfläche an der Gegendichtfläche dichtend anliegt.
Vorzugsweise weist der Klappenkörper ein Abdichtelement auf, welches an der Dichtfläche angeordnet ist, wobei in der Schließstellung der Klappenkörper über die Dichtfläche an einer am Strömungsgehäuse vorgesehenen Gegendichtfläche anliegt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Abdichtelement aus einem flexiblen Material, insbesondere einem Elastomer, hergestellt. Auf diese Weise kann die Dichtigkeit in der Schließstellung des Klappenkörpers verbessert werden, wobei das Abdichtelement sich bei der Anlage an der Gegendichtfläche elastisch verformt und dadurch sich besonders gut an die Gegendichtfläche anschmiegt.
Vorzugsweise ist eine Mittelebene des Klappenkörpers zu einer Längsachse der Klappenwelle beabstandet angeordnet, wodurch der Klappenkörper exzentrisch an der Klappenwelle angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zusätzlich eine Längsachse des Klappenkörpers zu einer Querachse der Klappenwelle beabstandet angeordnet, wodurch der Klappenkörper doppelexzentrisch an der Klappenwelle befestigt ist. Dadurch wird ein Abgleiten der Dichtfläche an der Gegendichtfläche während des Verstellvorgangs reduziert.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Montage einer Klappenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gelöst. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Anlegen der Dichtfläche des Klappenkörpers an die Gegendichtfläche des Strömungsgehäuses,
- Montieren der Klappenwelle an den Strömungsgehäuse,
- Verstellen des an dem Klappenkörper montierten Toleranzausgleichselements, bis das Toleranzausgleichselement an der Klappenwelle anliegt oder Verstellen des an der Klappenwelle montierten Toleranzausgleichselements, bis das Toleranzausgleichselement an dem Klappenkörper anliegt,
- Befestigen des Klappenkörpers an der Klappenwelle durch das Befestigungsmittel.
Damit wird eine Klappenvorrichtung bereitgestellt, bei welcher die Fertigungs- und Montagetoleranzen auf eine einfache Weise ausgeglichen werden können und ein Leckagestrom in der Schließstellung des Klappenkörpers zuverlässig reduziert bzw. vollständig vermieden werden kann. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt einer Klappenvorrichtung, und.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Klappenvorrichtung aus Figur 1.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Klappenvorrichtung 10 für ein Brennstoffzellensystem eines Kraftfahrzeugs, wobei eine derartige Klappenvorrichtung 10 der Steuerung eines Luftvolumenstroms oder eines Wasserstoffvolumenstroms dient.
Die Klappenvorrichtung 10 umfasst ein Strömungsgehäuse 12, welches einen Strömungskanal 14 begrenzt. In den Strömungskanal 14 ragt durch eine am Strömungsgehäuse 12 ausgebildete Öffnung 18 eine Klappenwelle 16. Die Klappenwelle 16 ist am Strömungsgehäuse 12 drehbar gelagert, wobei an einem aus dem Strömungsgehäuse 12 herausragenden Ende der Klappenwelle 16 ein Aktor 20 drehmomentübertragend verbunden ist, wodurch die Klappenwelle 16 in Rotationsrichtung durch den Aktor 20 verstellbar ist. Vorliegend ist die Klappenwelle 16 einseitig an dem Strömungsgehäuse 12 gelagert. Alternativ kann die Klappenwelle 16 auch beidseitig an dem Strömungsgehäuse 12 gelagert sein.
An einem in dem Strömungskanal 14 angeordneten Abschnitt der Klappenwelle 16 ist ein Klappenkörper 22 befestigt. Der Klappenkörper 22 ist doppelexzentrisch. Dabei ist einerseits eine Klappenebene 30 beabstandet zu einer Längsachse 32 der Klappenwelle 16 angeordnet. Andererseits ist eine Längsachse 34 des Klappenkörpers 22 beabstandet zu einer in Richtung der Längsachse 34 ausgerichteten Querachse 36 der Klappenwelle 16 angeordnet. Der Klappenkörper 22 ist gemeinsam mit der Klappenwelle 16 und durch den Aktor 20 zumindest zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar. In der Offenstellung ist der Strömungskanal 14 offen und nicht durch den Klappenkörper 22 versperrt. In der Schließstellung liegt der Klappenkörper 22 mit einer konischen Dichtfläche 24, an welcher ein Dichtelement 26 aus einem Elastomer angeordnet ist, an einer am Strömungsgehäuse 12 vorgesehenen, konischen Gegendichtfläche 28 dichtend an. Damit ist der Strömungskanal 14 in der Schießstellung durch den Klappenkörper 22 verschlossen.
Um im Schließzustand des Klappenkörpers 22 die Dichtigkeit zwischen der Dichtfläche 24 und der Gegendichtfläche 28 zu gewährleisten, wird der Klappenkörper 22 mit Hilfe von Toleranzausgleichselementen 50, 52 relativ zur Klappenwelle 16 positioniert. Hierbei weist die Klappenwelle 16 zwei Durchgangsöffnungen 43, 45 auf, in welchen jeweils ein
Toleranzausgleichselement 50, 52 angeordnet ist. Die
Durchgangsöffnungen 43, 45 weisen an der jeweiligen
Innenumfangsfläche jeweils ein Innengewinde 54, 58 auf. Die Toleranzausgleichselemente 50, 52 weisen jeweils ein zu dem jeweiligen Innengewinde 54, 58 komplementäres Außengewinde 56, 60 auf, so dass die Toleranzausgleichselemente 50, 52 in die Durchgangsöffnungen 43, 45 einschraubbar sind. Die Toleranzausgleichselemente 50, 52 ragen an einer dem Klappenkörper 22 zugewandten Seite aus den Durchgangsöffnungen 43, 45 heraus und bilden eine kreisringartige Anlagefläche 62, 66, an welcher der Klappenkörper 22 im endmontierten Zustand anliegt.
Die Toleranzausgleichselemente 50, 52 sind hülsenartig ausgeführt, wobei sich jeweils ein als Schraubenelement 42, 46 ausgeführtes Befestigungsmittel 40, 44 durch die Durchgangsöffnungen 43, 45 und durch die hülsenartigen Toleranzausgleichselemente 50, 52 erstreckt und in den Klappenkörper 22 eingeschraubt ist. Hierfür weist der Klappenkörper 22 jeweils einen Vorsprung 70, 72 mit einem Innengewinde 71, 73 auf. Die Vorsprünge dienen insbesondere der exzentrischen Befestigung des Klappenkörpers 22 an der Klappenwelle 16, wobei der Klappenkörper 22 über die freien Enden der Vorsprünge 70, 72 an jeweils einer kreisringartigen Anlagefläche 62, 66 der Toleranzausgleichselemente 50, 52 anliegt.
Im Montageprozess der Klappenvorrichtung 10 wird zunächst die Klappenwelle 16 montiert und der Klappenkörper 22 über die Anlage der Dichtfläche 24 an der Gegendichtfläche 28 positioniert. Anschließend werden die Toleranzausgleichselemente 50, 52 so weit in die Durchgangsöffnungen 43, 45 eingeschraubt, bis das aus den Durchgangsöffnungen 43, 45 herausragende Ende der
Toleranzausgleichselemente 50, 52 mit den kreisringartigen Anlageflächen 62, 66 an den Vorsprüngen 70, 72 des Klappenkörpers 22 anliegen und ein Spalt 53 zwischen der Klappenwelle 16 und dem Klappenkörper 22 überbrückt ist. Dadurch wird der Klappenkörper 22 zwischen der Gegendichtfläche 28 und den Toleranzausgleichselementen 50, 52 geklemmt. Abschließend werden die Schraubenelemente 42 ,46 durch die Durchgangsöffnungen 43, 45 und die hülsenartigen
Toleranzausgleichselemente 50, 52 durchgesteckt und in den
Klappenkörper 22 eingeschraubt.
Durch eine derartige Ausgestaltung der Klappenvorrichtung kann eine Dichtigkeit in der Schließstellung des Klappenkörpers auf eine einfache und kostengünstige Weise gewährleistet werden, wobei das Toleranzausgleichselement individuell für jede Klappenvorrichtung eingestellt werden kann und damit die Fertigungs- und Montagetoleranzen jeder einzelnen Klappenvorrichtung zuverlässig ausgeglichen werden können. Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist, sondern verschiedene Modifikationen möglich sind. Insbesondere können die Toleranzausgleichselemente auch am Klappenkörper verstellbar angeordnet sein und die Klappenwelle an den Toleranzausgleichselementen quer zur Längsachse der Klappenwelle anliegen. Auch können die Toleranzausgleichselemente anstatt in einer Durchgangsöffnung auf jeweils einem Vorsprung angeordnet sein, wobei die Toleranzausgleichselemente auf die Vorsprünge aufgeschraubt werden. Weiterhin kann das Toleranzausgleichselement, anstatt durch eine Schraubenverbindung, derart ausgeführt und montiert werden, dass das Toleranzausgleichselement in einer den Spalt zwischen dem Klappenkörper und der Klappenwelle überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper bzw. der Klappenwelle verschweißt wird. Außerdem könnte das Toleranzausgleichselement an dem Klappenkörper starr befestigt sein und mit der Klappenwelle verschweißt oder verklebt sein, derart, dass das Toleranzausgleichselement in einer den Spalt überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper oder der Klappenwelle verschweißt oder verklebt wird. Gleichermaßen könnte das Toleranzausgleichselement mit der Klappenwelle starr befestigt sein und mit dem Klappenkörper verschweißt oder verklebt sein, wobei auch hier das Toleranzausgleichselement in einer den Spalt überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper oder der Klappenwelle verschweißt oder verklebt wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Klappenvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Strömungsgehäuse (12), welches mindestens einen Strömungskanal (14) begrenzt, einer Klappenwelle (16), welche in den Strömungskanal (14) ragt und durch einen Aktor (20) zwischen mehreren Stellungen um eine Längsachse (32) verdrehbar ist, und einem Klappenkörper (22), welcher im Strömungskanal (14) angeordnet ist und an der Klappenwelle (16) befestigt ist, wobei der Klappenkörper (22) gemeinsam mit der Klappenwelle (16) zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Toleranzausgleichselement (50, 52) vorgesehen ist, wobei bei der Montage der Klappenvorrichtung das Toleranzausgleichselement (50, 52) zur Überbrückung eines Spalts (53) zwischen der Klappenwelle (16) und dem Klappenkörper (22) quer zur Längsachse (32) der Klappenwelle (16) in unterschiedlichen Positionen an der Klappenwelle (16) befestigbar ist, wobei der Klappenkörper (22) quer zur Längsachse (32) an dem Toleranzausgleichselement (50, 52) anliegt, oder das Toleranzausgleichselement (50, 52) zur Überbrückung eines Spalts (53) zwischen der Klappenwelle (16) und dem Klappenkörper (22) quer zur Längsachse (32) der Klappenwelle (16) in unterschiedlichen Positionen an dem Klappenkörper (22) befestigbar ist, wobei die Klappenwelle (16) quer zur Längsachse (32) an dem Toleranzausgleichselement (50, 52) anliegt. Klappenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) ein Gewinde (56, 60) und die Klappenwelle (16) oder der Klappenkörper (22) ein zum Gewinde (56, 60) komplementäres Gegengewinde (54, 58) aufweist, derart, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) durch eine Drehbewegung um eine Längsachse des Toleranzausgleichselements (50 ,52) verstellbar ist. Klappenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) hülsenartig ausgeführt ist und in einer Durchgangsöffnung (43, 45) der Klappenwelle (16) oder des Klappenkörpers (22) angeordnet ist, wobei das Toleranzausgleichselement (50, 52) an einer Außenumfangsfläche ein Außengewinde (56, 60) aufweist und an einer Umfangsfläche der Durchgangsöffnung (43, 45) ein zum Außengewinde (56, 60) komplementäres Innengewinde (54, 58) vorgesehen ist. Klappenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) hülsenartig ausgeführt ist und an einem Vorsprung (70, 72) des Klappenkörpers (22) oder der Klappenwelle (16) angeordnet ist, wobei das Toleranzausgleichselement (50, 52) ein Innengewinde aufweist und an dem Vorsprung (70, 72) ein zum Innengewinde komplementäres Außengewinde vorgesehen ist. Klappenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) hülsenartig ausgeführt ist und an einem Vorsprung (70, 72) oder in einer Durchgangsöffnung (43, 45) des Klappenkörpers (22) oder der Klappenwelle (16) angeordnet ist, derart, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) in einer den Spalt (53) überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper (22) oder der Klappenwelle (16) verschweißt oder verklebt wird. Klappenvorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (40 ,44) ein Schraubenelement (42, 46) ist, wobei das Schraubenelement (42. 46) koaxial zum hülsenartigen Toleranzausgleichselement (50, 52) angeordnet ist. Klappenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) an dem Klappenkörper (22) befestigt ist und mit der Klappenwelle (16) verschweißt oder verklebt ist oder das Toleranzausgleichselement (50, 52) mit der Klappenwelle (16) befestigt ist und mit dem Klappenkörper (22) verschweißt oder verklebt ist, derart, dass das Toleranzausgleichselement (50, 52) in einer den Spalt (53) überbrückenden Position positioniert wird und mit dem Klappenkörper (22) oder der Klappenwelle (16) verschweißt oder verklebt wird. Klappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenkörper (22) ein Abdichtelement (26) aufweist, welches an einer Dichtfläche (24) angeordnet ist, wobei der Klappenkörper (22) in der Schließstellung über die Dichtfläche (24) an einer am Strömungsgehäuse (12) vorgesehenen Gegendichtfläche (28) anliegt. Klappenvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (26) aus einem flexiblen Material, insbesondere einem Elastomer, hergestellt ist. Klappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelebene (30) des Klappenkörpers (22) zu einer Längsachse (32) der Klappenwelle (16) beabstandet angeordnet ist. Klappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (34) des Klappenkörpers (22) zu einer Querachse (36) der Klappenwelle (16) beabstandet angeordnet ist. Verfahren zur Montage einer Klappenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit folgenden Schritten:
- Anlegen einer Dichtfläche (24) des Klappenkörpers (16) an eine Gegendichtfläche (28) des Strömungsgehäuses (12),
- Montieren der Klappenwelle an den Strömungsgehäuse,
- Verlagern des an dem Klappenkörper (22) montierten
Toleranzausgleichselements (50, 52), bis das
Toleranzausgleichselement (50, 52) an der Klappenwelle (16) anliegt oder Verlagern des an der Klappenwelle (16) montierten Toleranzausgleichselements (50, 52), bis das
Toleranzausgleichselement (50, 52) an dem Klappenkörper (22) anliegt,
- Befestigen des Klappenkörpers (22) an der Klappenwelle (16).
EP22730463.1A 2022-05-24 2022-05-24 Klappenvorrichtung für einen verbrennungsmotor Pending EP4532963A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/064108 WO2023227207A1 (de) 2022-05-24 2022-05-24 Klappenvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4532963A1 true EP4532963A1 (de) 2025-04-09

Family

ID=82058220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22730463.1A Pending EP4532963A1 (de) 2022-05-24 2022-05-24 Klappenvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20250369518A1 (de)
EP (1) EP4532963A1 (de)
WO (1) WO2023227207A1 (de)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3963211A (en) * 1974-10-23 1976-06-15 Honeywell Inc. Rotary valve
CH664198A5 (de) * 1983-12-13 1988-02-15 Cetec Ag Absperrvorrichtung.
US4817916A (en) * 1987-03-09 1989-04-04 Jamesbury Corporation Butterfly valve
US4921212A (en) * 1989-09-07 1990-05-01 The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration Hybrid butterfly valve
US6135416A (en) * 1999-02-18 2000-10-24 Varian, Inc. Butterfly valve
DE10204787A1 (de) 2002-02-06 2003-08-21 Pierburg Gmbh Klappenventil für Brennstoffaggregate
GB0606105D0 (en) * 2006-03-28 2006-05-03 Hobbs Valve Ltd Butterfly valve
DE102008027281A1 (de) * 2008-06-06 2009-12-24 Vat Holding Ag Regelventil
AU2016302065B2 (en) * 2015-08-05 2019-03-14 Flowserve Pte. Ltd. Axial-seal butterfly valves
DE102017106129B4 (de) 2017-03-22 2020-07-02 Pierburg Gmbh Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
EP4062087B1 (de) * 2019-11-21 2025-06-04 ITT Manufacturing Enterprises, LLC Doppelbewegungssperrventil
DE102020100952B4 (de) * 2020-01-16 2023-10-05 Pierburg Gmbh Ventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023227207A1 (de) 2023-11-30
US20250369518A1 (en) 2025-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015149995A1 (de) Klappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
EP2881634A1 (de) Klappenanordnung für ein Stellglied, insbesondere für ein Abgasventil eines Verbrennungsmotors
EP3551867B1 (de) Klappenvorrichtung
EP1373704A1 (de) Magnetventil
WO2019201531A1 (de) Abdichtungssystem
EP0817911A1 (de) Adsorptionsfilter für ein brennstoffverdunstungs-rückhaltesystem eines brennstofftanks einer brennkraftmaschine
EP4532963A1 (de) Klappenvorrichtung für einen verbrennungsmotor
WO2023169669A1 (de) Drehschieberventil eines kraftfahrzeug-kühlkreislaufs
DE102022114437A1 (de) Expansionsventil
EP1115969B1 (de) Ventil zum dosierten einleiten von verflüchtigtem brennstoff in einen ansaugkanal einer brennkraftmaschine
EP3730821B1 (de) Mehrwegeventil
EP2053235B1 (de) Brennkraftmaschine mit Kraftstoffinjektoren
EP2156021B1 (de) Kipphebel einer brennkraftmaschine
EP2917539B1 (de) Klappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine oder ein elektrofahrzeug
EP3111122B1 (de) Anordnung zur befestigung eines regelventils an einem strömungskanalgehäuse eines verbrennungsmotors
WO2016087108A1 (de) Klappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
EP3168454B1 (de) Ventil zum Zumessen eines Fluids und Anordnung mit solch einem Ventil
EP1226377A1 (de) Klappenventil mit dünnwandiger rohrabdichtung
WO2012022447A1 (de) Brennkraftmaschine mit einspritzventil
DE102013106627B4 (de) Klappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE60304816T2 (de) Dosiervorrichtung mit Dynamischer Abdichtung
DE202023107315U1 (de) Verbindungsflansch für ein Stellventil zur Reduzierung von Verdrehungen, sowie entsprechendes Stellventil
EP3475554A1 (de) Abgasklappenvorrichtung und verfahren zur montage einer derartigen abgasklappenvorrichtung
DE102021212272A1 (de) Drosselklappenanordnung und Brennstoffzellensystem
WO2008104504A2 (de) Einlassrohranordnung für eine brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20241112

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)