WO2006003016A1 - Klappenventil für die abgasanlage eines kraftfahrzeuges - Google Patents

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WO2006003016A1
WO2006003016A1 PCT/EP2005/007332 EP2005007332W WO2006003016A1 WO 2006003016 A1 WO2006003016 A1 WO 2006003016A1 EP 2005007332 W EP2005007332 W EP 2005007332W WO 2006003016 A1 WO2006003016 A1 WO 2006003016A1
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WO
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shaft
flap valve
bearing housing
valve according
flap
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PCT/EP2005/007332
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Martin Unbehaun
Yohann Rouaud
Matthias Hildebrand
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Faurecia Abgastechnik Gmbh
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • 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
    • F16K1/22—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 crossing the valve member, e.g. butterfly valves
    • F16K1/226—Shaping or arrangements of the sealing
    • F16K1/2268—Sealing means for the axis of rotation
    • 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
    • F16K41/00—Spindle sealings
    • F16K41/02—Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings
    • F16K41/023—Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings for spindles which only rotate, i.e. non-rising spindles
    • F16K41/026—Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings for spindles which only rotate, i.e. non-rising spindles for rotating valves

Definitions

  • the invention relates to a flap valve for the exhaust system of a motor vehicle.
  • a flap valve for the exhaust system of a motor vehicle.
  • a flap valve for the exhaust system of a motor vehicle.
  • a motor vehicle Such, for example, from EP 0 835 998 Bl known valve is generally used as a blocking device in branched exhaust systems. It has a valve housing in which a flap is rotatably mounted about a shaft extending transversely to the central longitudinal axis of the valve housing or transversely to a flow channel delimited by it.
  • the valve flap can be pivoted between a closed position covering the inner cross-sectional area of the valve housing and an opening position which releases it.
  • a bearing housing is gas-tight, such as welded.
  • the shaft projects into the bearing housing via a first opening in the valve housing and out of this via a second opening in the bearing housing.
  • the shaft is surrounded by a bearing ring which has a flap-facing transverse to the shaft federbe ⁇ aufschlagte support surface and facing away from the flap, with a second opening bounding inner wall portion of the bearing housing in the sense of a sliding pair together acting sliding surface. This is pressed by a shaft element surrounding the shaft to the inner wall area mentioned, which on the one hand is supported on the support surface and on the other side directly or indirectly on the shaft.
  • the material of the bearing ring is chosen so that in a rotary actuation of the shaft the lowest possible frictional forces are overcome, but still one Ensures sufficient sealing, so it is prevented that exhaust gas can pass over the present between Lagering and the inner wall portion of the bearing housing separating gap to the outside.
  • Materials that meet these requirements such as ceramic materials, usually have a lower thermal expansion than the material of the shaft, such as stainless steel. Temperatu ⁇ be ren 600 0 C and more achieved in the bearing housing during operation. In order to allow a radial expansion of the shaft in such Er ⁇ heating, without causing the bearing ring is destroyed, a correspondingly large game between the said parts is provided.
  • the object of the invention is to propose a flap valve that does not require expensive disc springs, but still a. Outflow of exhaust gas through the annular gap between ' bearing ring and shaft is prevented or at least reduced.
  • This object is achieved according to claim 1, characterized in that as a spring element in the direction of the central longitudinal axis (10) komp ⁇ rim jewe
  • mineral fiber mat is present.
  • Such mats in particular when it comes to mats used for the storage of monoliths in exhaust systems of motor vehicles, produce in the compressed state restoring forces that are equal to those of a coil spring or a cup spring stack and are sufficient, the bearing ring with enough large force to press against the bearing housing and to ensure the required tightness. In the compressed state, the fibers of these mats are compressed so tightly that a passage of exhaust gas can be observed at most to an insignificant extent.
  • a material for the bearing ring that both good sliding alswei ⁇ and sealing characteristics for cooperation with a rule be metallized surface, so the above-mentioned inner wall portion of the bearing housing, is a • • ceramic material. This points naturally a much smaller thermal expansion than the metallic, consisting of stainless steel shaft. Therefore, between the shaft and the bearing ring a correspondingly large clearance is required to ensure unimpeded radial expansion of the shaft at high temperatures.
  • the bearing ring can be made entirely of ceramic material. However, it is also conceivable that only a region carrying the sliding surface consists of ceramic.
  • the spring element can be supported directly on the shaft.
  • an outwardly extending radial shoulder is present at this.
  • a socket encompassing the shaft vor ⁇ present, which cooperates with its peripheral surface with the inner surface of the bearing housing in the sense of a sliding pair.
  • the bush is a separate part, it can be made of a material which has lower coefficients of friction than the metallic bearing housing than would be the case with a metal / metal friction pairing.
  • a bushing of ceramic material is used.
  • FIG. 1 shows a cross section through a flap valve
  • Fig. 2 shows the detail II of FIG. 1
  • a flap valve comprises a valve housing 1 designed as a tubular section, a valve flap 3 rotatably mounted therein by means of a shaft 2, and a bearing housing 4.
  • the shaft 2 extends transversely to the center longitudinal axis 11 of the valve housing 1 or of the flow channel 21 enclosed by the latter.
  • the wall 5 of the valve housing 1 having a circular inner cross-section is pierced by a first opening 6. Via this opening, the shaft 2 extends into the bearing housing 4.
  • a second opening 7 is present, which is remote from the valve flap 3 facing away from the outer end 8 of the shaft.
  • the inner end 9 of the shaft 2 is radially widened, the transition between the narrower and the wider shaft part being formed as a radial shoulder 12 extending at right angles to the central longitudinal axis 10 of the shaft 2.
  • the inner end 9 of the shaft 2 carries the valve flap 3.
  • the end 9 has an axial slot (not shown) in which the valve flap 3 is inserted with an edge region and fixed approximately by welding.
  • a bearing pin 13 is fixed to the valve flap 2, the housing 1 engages in a cup-shaped recess 14 in the wall 5 of the Ventilge ⁇ .
  • the approximately sleeve-shaped bearing housing 4 is inserted with its inner space of the valve housing 1 facing the end 15 in the first opening 6 of the valve housing and welded to the wall 5.
  • the region of the bearing housing 4 which adjoins the second opening 7, for example, is in the form of a cone 16 which opens toward the flap 3.
  • a bearing ring 17 made of a Keramikma- arranged material.
  • the annular ring 18 is dimensioned such that the shaft can expand radially when heated during vehicle operation to temperatures of> 600 0 C without radially expanding the bearing ring 18, the bearing ring 18 surrounds the shaft 2, leaving an annular gap. which would result in its destruction due to the brittle ceramic material.
  • the bearing ring 17 has a valve flap 3 facing, transverse to the central longitudinal axis 10 extending flat support surface 19. Furthermore, there is provided on the bearing ring 17 a sliding surface 20 pointing away from the valve flap 3, which interacts with the inner wall region 22 of the cone 16 or the bearing housing 4 in the sense of a sliding pairing.
  • the Gleitflä ⁇ surface 20 is curved and part of a spherical or Torusflache. Due to this configuration, only a narrow, almost linear contact region 23 is present between the inner wall region 22 and the sliding surface 20.
  • a mineral fiber mat 25 is arranged in the present between the shaft 2 and the inner wall of Lagergeophu ⁇ ses 4 annular space 24 . It is a mat with polycrystalline fibers. Such a mat which is also used for the storage of monoliths is available under the trade name Maftec from Thermal Ceramics, US. It is a mat with 80 to 99 wt.% Polycrystalline fibers, which have a proportion of more than 63 wt.% Of alumina auf ⁇ . The fibers are bonded together with 1 to 20% by weight of acrylate binder.
  • the mineral fiber mat 25 is arranged in the annular space 24 such that its fibers run essentially transversely to the shaft 2 or to its central longitudinal axis 10.
  • the mineral fiber web 19 of the bearing ring 25 is supported on the one hand to the support surface 17 and réelle ⁇ side of the valve ⁇ appe 3 remote from end face 26 a • ⁇ the shaft 2 comprehensive jack 29. This in turn rests with its other end face 27 flat on the radial shoulder 12.
  • the annular space 24 has a height 28 of 8mm, an outer diameter 36 (corresponding to the inner diameter of the bearing housing in the region of Mineralfa ⁇ sermatte) of 14mm and an inner diameter 37 (corresponding diameter of the shaft 2) of 6mm.
  • Two mat rings 25a punched out of a mat blank are pressed into the annular space 24 and have an initial thickness of 8 to 9 mm and a surface weight of 1200 g / m 2 .
  • the outer diameter of the non-compressed mat rings 25a is 14 mm, whose inner diameter is 5.5 mm. Due to these dimensions, the mat rings 25a can be easily inserted into the annulus 24, but fill it completely.
  • the starting density of the mat rings 25a is about 160 kg / m 3 , whereas after the axial compression the mat has a nominal density of about 320 kg / m 3 .
  • a surface pressure of approximately 12N / cm 2 and a spring force of approximately 18N are achieved. This spring force is sufficient to press the bearing ring 17 with its sliding surface 10 against the inner wall region 22 of the bearing housing 4 in such a way that sufficient tightness is ensured.
  • the mineral fiber web 25 meets their density and their Fe ⁇ derfunktion even at temperatures of over 1000 0 C. In this case, the advertising leakage of less than 21 / min reached at 300 mbar.
  • the bushing 29 also comprises the shaft 2, leaving an annular gap 18 b, in order to allow the above-mentioned radial expansion of the shaft 2.
  • the outer diameter of the bushing 29 and the inner diameter of a sleeve surrounding réelle ⁇ wall portion 32 of the bearing housing 4 are dimensioned so that even in the cold Zustai 1 an annular gap 33 between the mentioned Parts is available. In the event that, in spite of this annular gap, the bushing 29 comes into contact with the inner wall area, the rotational actuating forces for the shaft 2 are only slightly increased due to the low friction between the ceramic material of the bushing 29 and the metallic bearing housing 4.
  • 3a to 3c show a bearing housing 4a whose inner wall region 22a cooperating with the bearing ring 17a does not extend obliquely but at right angles to the central longitudinal axis 10 of the shaft 2.
  • the sliding surface 20a of the bearing ring 17a extends parallel to the inner wall portion 22.
  • the inner wall portion 22a and the sliding surface 20a are not abutted with their entire surface but only with a smaller contact area 23a. This is accomplished by providing either the sliding surface 20a or the inner wall region 22a with an annular projection 34 or 35 cooperating with the respective other surface in the sense of a sliding pairing.
  • valve flap 35 32 inner wall area

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs. Ein solches Ventil umfasst ein Ventilgehäuse (1), in dem eine Ventilklappe (3) um eine Welle (2) schwenkbar ist. Aussen am Ventilgehäuse ist ein Lagergehäuse (4) gasdicht angebracht, die Welle (2) ragt über eine erste Öffnung (6) im Ventilgehäuse (1) in das Lagergehäuse (4) hinein und tritt über eine zweite Öffnung (7) im Lagergehäuse (4) aus diesem wieder aus. Innerhalb des Lagergehäuses ist die Welle von einem Lagerring (17) umfasst, der eine zur Ventilklappe weisende Stützfläche (19). Im Lagergehäuse (4) ist ein die Welle umgreifendes, sich einerseits an der Stützfläche (19) und andererseits mittel- oder unmittelbar an der Welle abstützendes Federelement angeordnet.

Description

Beschreibung
Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges. Ein solches, beispielsweise aus EP 0 835 998 Bl bekanntes Ventil wird allgemein als Sperrorgan in verzweigten Abgasanlagen eingesetzt. Es weist ein Ventilge¬ häuse auf, in dem eine Klappe um eine quer zur Mittellängsach¬ se des Ventilgehäuses bzw. quer zu einem von diesem umgrenzten Strömungskanal verlaufenden Welle drehbar gelagert ist. Die Ventilklappe ist dabei zwischen einer die Innenquerschnitts- fläche des Ventilgehäuses überdeckenden Schließstellung und einer diese freigebenden Öffnungsstellung schwenkbar. Außen am Ventilgehäuse ist ein Lagergehäuse gasdicht angebracht, etwa angeschweißt. Die Welle ragt über eine erste Öffnung im Ven¬ tilgehäuse in das Lagergehäuse ein und über eine zweite Öff¬ nung im Lagergehäuse aus diesem wieder aus. Innerhalb des Lagergehäuses ist die Welle von einem Lagerring umfasst, der eine zur Klappe weisende quer zur Welle ausgerichtete federbe¬ aufschlagte Stützfläche und eine von der Klappe weg weisende, mit einem die zweite Öffnung umgrenzenden Innenwandbereich des Lagergehäuses im Sinne einer Gleitpaarung zusammen wirkende Gleitfläche aufweist. Diese wird durch ein die Welle umgrei¬ fendes Federelement an den genannten Innenwandbereich ge¬ drückt, welches sich einerseits an der Stützfläche und ande¬ rerseits mittel- oder unmittelbar an der Welle abstützt. Bei einem solchen Klappenventil ist das Material des Lagerrings so gewählt, dass bei einer Drehbetätigung der Welle möglichst geringe Reibungskräfte zu überwinden sind, trotzdem aber eine ausreichende Abdichtung gewährleistet, also verhindert ist, dass Abgas über den zwischen Lagering und dem Innenwandbereich des Lagergehäuses vorhandenen Trennspalt nach außen gelangen kann. Materialien, die diese Anforderungen erfüllen, etwa keramische Materialien, weisen in der Regel eine geringere Wärmedehnung auf als das Material der Welle, beispielsweise rostfreier Stahl . Im Betrieb werden im Lagergehäuse Temperatu¬ ren von 6000C und mehr erreicht. Um bei einer derartigen Er¬ wärmung eine Radialausdehnung der Welle zu ermöglichen, ohne dass dabei der Lagerring zerstört wird, ist ein entsprechend großes Spiel zwischen den genannten Teilen vorzusehen. Als Folge dieses Spiels können jedoch Abgase zwischen Welle und Lagering nach außen gelangen. Bei dem aus EP 0 835 998 Bl bekannten Klappenventil wird eine derartige Abgasleckage durch Verwendung eines Tellerfederstapels als Federelement verhin¬ dert. Die einzelnen Tellerfedern liegen jeweils mit ihren Innen- bzw. Außenrändern mehr oder weniger gasdicht aufeinan¬ der auf und bilden somit einen Zylinder mit einer geschlosse¬ nen Zylinderwand. Die beiden äußeren Tellerfedern liegen plan eben an der Stützfläche des Lagerrings bzw. an einer Gegenflä¬ che an der Welle dichtend an. Der zwischen dem Lagerring und der Gegenfläche angeordnete Bereich der Welle ist somit im Wesentlichen gasdicht abgedichtet, so dass kein Abgas durch den aufgrund des Lagerspiels zwischen Lagerring und Welle vorhandene Ringspalt nach außen gelangen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klappenventil vorzuschlagen, das ohne teuere Tellerfedern auskommt, wobei aber dennoch ein . Austritt von Abgas über den Ringspalt zwischen' Lagerring und Welle verhindert oder zumindest verringert ist. Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass als Federelement eine in Richtung der Mittellängsachse (10) komp¬ rimierte Mineralfasermatte vorhanden ist. Solche Matten, ins¬ besondere wenn es sich um Matten handelt, die zur Lagerung von Monolithen in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet wer¬ den, erzeugen im komprimierten Zustand Rückstellkräfte, die denen einer Schraubenfeder oder einem Tellerfederstapel gleich kommen und ausreichend sind, den Lagerring mit genügend großer Kraft gegen das Lagergehäuse zu pressen und die erforderliche Dichtigkeit zu gewährleisten. Im komprimierten Zustand sind die Fasern dieser Matten derart dicht zusammengepresst, dass ein Durchtritt von Abgas allenfalls in einem unerheblichen Ausmaß zu beobachten ist.
Vorzugsweise werden Matten mit polykristallinen Fasern verwen¬ det. Diese sind hochtemperaturbeständig und können bei Tempe¬ raturen von über 1000 0C- eingesetzt werden. Polykristalline Fasern sind Fasern mit einem Aluminiumoxidgehalt von > 63 Gew.% und werden im SoI-Gel-Verfahren aus wässerigen Spinnlö- sungen erzeugt. Bevorzugte Matten enthalten 80 bis 99 Gew.% polykristalline Fasern. Zur Erleichterung der Handhabung und Montage werden polykristalline und auch andere Mineralfaser¬ matten verwendet, die einen organischen Binder, vorzugsweise einen Binder auf Acrylbasis enthalten. Solche Binder und auch andere organische Binder, die mit einem Anteil von 1 bis 20 Gew.% enthalten sind, verbrennen bei den vorherrschenden Be¬ triebstemperaturen nahezu rückstandsfrei
Ein Material für den Lagerring, das sowohl gute Gleit- als auch Dichteigenschaften bei Zusammenwirkung mit einer metalli¬ schen Fläche, also dem oben erwähnten Innenwandbereich des Lagergehäuses aufweiε , ist ein ••Keramikmaterial. Dieses weist naturgemäß eine wesentlich kleinere Wärmeausdehnung auf als die metallische, etwa aus rostfreiem Stahl bestehende Welle. Deswegen ist zwischen Welle und dem Lagerring ein entsprechend großes Spiel erforderlich, um ein ungehindertes radiales Aus- dehnen der Welle bei hohen Temperaturen zu gewährleisten. Der Lagerring kann ganz aus Keramikmaterial sein. Denkbar ist aber auch, dass nur ein die Gleitfläche tragender Bereich aus Kera¬ mik besteht.
Das Federelement kann sich direkt an der Welle abstützen. Dazu ist an dieser eine sich nach außen erstreckende Radialschulter vorhanden. Vorzugsweise ist jedoch zwischen dem Federelement und der Radialschulter eine die Welle umgreifende Buchse vor¬ handen, welche mit ihrer Umfangsflache mit der Innenfläche des Lagergehäuses im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkt. Da die Buchse ein separates Teil ist, kann sie aus einem Material gefertigt werden, welches gegenüber dem metallischen Lagerge¬ häuse geringere Reibbeiwerte aufweist als dies bei einer Me¬ tall-Metall-Reibpaarung der Fall wäre. Vorzugsweise wird eine Buchse aus Keramikmaterial eingesetzt.
Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeich¬ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Klappenventil Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1
Fig. 3 A bis C Abbildungen entsprechend Fig. 2, welche unter¬ schiedliche Gleitpaarungen zwischen Lagerring und Lager- gehäuse darstellen. Wie Fig. 1 zeigt, umfasst ein Klappenventil ein als Rohrab¬ schnitt ausgebildetes Ventilgehäuse 1, eine darin angeordnete, mit Hilfe einer Welle 2 drehbar gelagerte Ventilklappe 3 und ein Lagergehäuse 4. Die Welle 2 erstreckt sich quer zur Mit- tellängsachse 11 des Ventilgehäuses 1 bzw. des von diesem umschlossenen Strömungskanals 21. Die Wand 5 des einen kreis¬ förmigen Innenquerschnitt aufweisenden Ventilgehäuses 1 ist von einer ersten Öffnung 6 durchbrochen. Über diese Öffnung erstreckt sich die Welle 2 in das Lagergehäuse 4 hinein. Im Lagergehäuse 4 ist eine zweite Öffnung 7 vorhanden, die von dem der Ventilklappe 3 abgewandten, äußeren Ende 8 der Welle durchsetzt ist. Das innere Ende 9 der Welle 2 ist radial ver¬ breitert, wobei der Übergang zwischen dem engerem und dem breiteren Wellenteil als eine sich rechtwinklig zur Mittel- längsachse 10 der Welle 2 erstreckende Radialschulter 12 aus¬ gebildet ist. Das innere Ende 9 der Welle 2 trägt die Ventil¬ klappe 3. Dazu weist das Ende 9 einen Axialschlitz (nicht dargestellt) auf, in welchem die Ventilklappe 3 mit einem Randbereich eingesteckt und etwa durch eine Verschweißung fixiert ist. An einer dem inneren Ende 9 diametral gegenüber¬ liegenden, von der Mittellängsachse 10 durchstoßenen Stelle ist an der Ventilklappe 2 ein Lagerzapfen 13 fixiert, der in einer napfförmigen Ausbuchtung 14 in der Wand 5 des Ventilge¬ häuses 1 eingreift.
Das etwa hülsenförmige Lagergehäuse 4 ist mit seinem dem In¬ nenraum des Ventilgehäuses 1 zugewandten Ende 15 in die erste Öffnung 6 des Ventilgehäuses eingesetzt und mit der Wand 5 verschweißt. Der sich etwa an die zweite Öffnung 7 anschlie- ßende Bereich des Lagergehäuses 4 ist in Form eines sich zur Klappe 3 hin öffnenden Konus 16 ausgebildet. In diesem Bereich des Lagergehäuses 4 i t ein Lagerring 17 aus einem Keramikma- terial angeordnet. Der Lagerring 17 umgreift die Welle 2 unter Freilassung eines Ringspalts 18. Der Ringspalt 18 ist dabei so bemessen, dass sich die Welle bei einer Erhitzung während des Fahrzeugbetriebs auf Temperaturen von > 6000C radial ausdehnen kann, ohne dabei den Lagerring 18 radial aufzuweiten, was aufgrund des spröden Keramikmaterials dessen Zerstörung zur Folge hätte. Der Lagerring 17 weist eine der Ventilklappe 3 zugewandte, quer zur Mittellängsachse 10 verlaufende planebene Stützfläche 19 auf. Weiterhin ist am Lagerring 17 eine von der Ventilklappe 3 wegweisende Gleitfläche 20 vorhanden, welche mit dem Innenwandbereich 22 des Konus 16 bzw. des Lagergehäu¬ ses 4 im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkt. Die Gleitflä¬ che 20 ist gekrümmt und Teil einer Kugel- oder Torusflache. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist zwischen dem Innenwandbe- reich 22 und der Gleitfläche 20 nur ein schmaler, nahezu Ii- nienförmiger Berührungsbereich 23 vorhanden.
In dem zwischen der Welle 2 und der Innenwand des Lagergehäu¬ ses 4 vorhandenen Ringraum 24 ist eine Mineralfasermatte 25 angeordnet. Es handelt sich dabei um eine Matte mit Polykri¬ stallinen Fasern. Eine solche auch für die Lagerung von Mono¬ lithen verwendete Matte ist unter dem Handelsnamen Maftec der Firma Thermal Ceramics, US erhältlich. Es handelt sich dabei um eine Matte mit 80 bis 99 Gew.% polykristallinen Fasern, welche einen Anteil von mehr als 63 Gew.% Aluminiumoxid auf¬ weisen. Die Fasern sind mit 1 bis 20 Gew.% Acrylat-Binder miteinander verbunden. Die Mineralfasermatte 25 ist so im Ringraum 24 angeordnet, dass ihre Fasern im wesentlichen quer zur Welle 2 bzw. zu deren Mittellängsachse 10 verlaufen. Im komprimierten Zustand stützt sich die Mineralfasermatte 25 einerseits an der Stützfläche 19 des Lagerings 17 und anderer¬ seits der der Ventil} appe 3 abgewandten Stirnseite 26 einer •■ die Welle 2 umfassende Buchse 29 ab. Diese wiederum liegt mit ihrer anderen Stirnseite 27 planeben an der Radialschulter 12 an. Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel hat der Ringraum 24 eine Höhe 28 von 8mm, einen Außendurchmesser 36 (entspricht Innendurchmesser des Lagergehäuses im Bereich der Mineralfa¬ sermatte) von 14mm und einen Innendurchmesser 37 (entspricht Durchmesser der Welle 2) von 6mm. In den Ringraum 24 sind zwei aus einem Mattenzuschnitt ausgestanzte Mattenringe 25a einge- presst, die eine Ausgangsdicke von je 8 bis 9mm und ein Flä- chengewicht von 1200g/m2 besitzen. Der Außendurchmesser der nicht komprimierten Mattenringe 25a beträgt 14mm, deren Innen¬ durchmesser 5,5 mm. Aufgrund dieser Abmessungen lassen sich die Mattenringe 25a problemlos in den Ringraum 24 einführen, füllen aber diesen vollständig aus. Die Ausgangsdichte der Mattenringe 25a beträgt ca. 160kg/m3, wogegen nach der axialen Kompression die Matte eine Nenndichte von ca. 320kg/m3 auf¬ weist. Im komprimierten Zustand der aus zwei Teilen bestehen¬ den Mineralfasermatte 25 wird eine Flächenpressung von ca. 12N/cm2 und eine Federkraft von ca. 18N erreicht. Diese Feder- kraft reicht aus, um den Lagerring 17 mit seiner Gleitfläche 10 so gegen den Innenwandbereich 22 des Lagergehäuses 4 zu pressen, dass eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet ist. Die Mineralfasermatte 25 erfüllt ihre Dichte- sowie ihre Fe¬ derfunktion noch bei Temperaturen von über 10000C. Dabei wer- den Leckagen von weniger als 21/min bei 300 mbar erreicht.
Die Buchse 29 umfasst die Welle 2 ebenfalls unter Freilassung eines Ringspalts 18b, um die oben erwähnte Radialausdehnung der Welle 2 zu ermöglichen. Der Außendurchmesser der Buchse 29 und der Innendurchmesser eines die Buchse umgreifenden Innen¬ wandbereiches 32 des Lagergehäuses 4 sind so bemessen, dass auch im kalten Zustai 1 ein Ringspalt 33 zwischen den genannten Teilen vorhanden ist. Für den Fall, dass trotz dieses Ring¬ spaltes die Buchse 29 mit dem Innenwandbereich in Berührung kommt, werden die Drehbetätigungskräfte für die Welle 2 auf¬ grund der geringen Reibung zwischen dem Keramikmaterial der Buchse 29 und dem metallischen Lagergehäuse 4 nur unwesentlich erhöht.
Fig. 3a bis 3c zeigen ein Lagergehäuse 4a dessen mit dem La¬ gerring 17a zusammen wirkender Innenwandbereich 22a sich nicht schräg sondern rechtwinklig zur Mittellängsachse 10 der Welle 2 erstreckt. Die Gleitfläche 20a des Lagerrings 17a erstreckt sich parallel zum Innenwandbereich 22. Der Innenwandbereich 22a und die Gleitfläche 20a liegen jedoch nicht mit ihrer gesamten Fläche sondern nur mit einem kleineren Berührungsbe- reich 23a aneinander an. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass entweder von der Gleitfläche 20a oder vom Innenwandbe¬ reich 22a ein mit der jeweils anderen Fläche im Sinne einer Gleitpaarung zusammen wirkender Ringvorsprung 34 bzw. 35 vor¬ steht.
Bezugszeichenliste
I Ventilgehäuse 29 Buchse 5 2 Welle 30 Umfangsfläche
3 Ventilklappe 35 32 Innenwandbereich
4 Lagergehäuse 33 Ringspalt
5 Wand 34 Ringvorsprung
6 erste Öffnung 35 Ringvorsprung 10 7 zweite Öffnung 36 Außendurchmesser
8 äußeres Ende 40 37 Innendurchmesser
9 inneres Ende
10 Mittellängsachse
II Mittellängsachse 15 12 Radialschulter
13 Lagerzapfen
14 Ausbuchtung
15 Ende
16 Konus
20 17 Lagerring
18 Ringspalt
19 Stützfläche
20 Gleitfläche
21 Strömungskanal 25 22 Innenwandbereich
23 Berührungsbereich
24 Ringraum
25 Mineralfasermatte 25a Mattenring
30 26 Stirnseite
27 Stirnseite
28 Höhe

Claims

Ansprüche
1. Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Ventilgehäuse (1) , in dem eine Ventilklappe (3) um ei¬ ne quer zu dessen Mittellängsachse (11) verlaufenden Welle (2) zwischen einer dessen Innenquerschnittsflache überde¬ ckenden Schließstellung und einer diese freigebenden Öff¬ nungsstellung schwenkbar ist, mit folgender weiterer Ausges- taltung:
- außen am Ventilgehäuse (1) ist ein Lagergehäuse (4) gasdicht angebracht,
- die Welle (2) ragt über eine erste Öffnung (6) im Ven¬ tilgehäuse (1) in das Lagergehäuse (4) hinein und tritt über eine zweite Öffnung (7) im Lagergehäuse (4) aus diesem wieder aus,
- innerhalb des Lagergehäuses (4) ist die Welle (2) von einem Lagerring (17) umfasst, der eine zur Ventilklap¬ pe (3) weisende, quer zur Welle (2) ausgerichtete Stütz- fläche (19) und eine von der Ventilklappe (3) weg weisen¬ de, mit einem die zweite Öffnung (7) umgrenzenden Innen¬ wandbereich (22) des Lagergehäuses (4) im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkende Gleitfläche (20) aufweist,
- zumindest ein die Gleitfläche (20) aufweisender Bereich des Lagerrings (17) besteht aus einem Material, das eine geringere Wärmedehnung aufweist als das Material der Wel¬ le (2),
- im Lagergehäuse (4) ist ein die Welle (2) umgreifendes, sich einerseits an der Stützfläche (19) und andererseits mittel- oder unmittelbar an der Welle (2) abstützendes Federelement angeordnet, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelement wenigstens eine in Richtung der Mittellängsachse (10) komprimierte Mineralfasermatte (25) vorhanden ist.
2. Klappenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, eine zur Lagerung von Monolithen in Abgasanlagen von Kraft¬ fahrzeugen verwendete Mineralfasermatte (25) .
3. Klappenventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Mineralfasermatte (25) mit polykristallinen Fasern.
4. Klappenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfasermatte (25) 80 bis 99 Gew.% polykristalline Fasern enthält.
5. Klappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfasermatte (25) 1 bis 20 Gew. % organischen Binder enthält .
6. Klappenventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Binder auf Acrylbasis enthalten ist.
7. Klappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein die Gleitfläche (20) aufweisender Bereich des Lagerrings (17) aus einem Keramikmaterial besteht.
8. Klappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das vom Lagerring (17) weg weisenden Ende des Fe¬ derelements unter Zwischenlage einer die Welle (2) umgrei- fenden Buchse (29) an einer Radialschulter (12) der Welle
(2) abstützt, wobei die Buchse (29) mit ihrer Umfangsflache mit der Innenfläche des Lagergehäuses (4) im Sinne einer Gleitpaarung zusammenwirkt.
9. Klappenventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das-s die Buchse (29) aus einem Keramikmaterial besteht.
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