WO2011058070A1

WO2011058070A1 - Ventilklappenvorrichtung

Info

Publication number: WO2011058070A1
Application number: PCT/EP2010/067235
Authority: WO
Inventors: Thomas Weidner; Rico Weinert; Alexander Schinko; Marcel Womann; Karlheinz Reichling
Original assignee: Heinrich Gillet Gmbh
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2011-05-19
Also published as: DE102009052423A1; DE102009052423B4; US10041419B2; CN102695869B; CN102695869A; US20120280161A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilklappenvorrichtung umfassend zumindest ein Ventilgehäuse 6 mit einer eine Lagerfläche 14 und eine Ventilachse 10 aufweisenden Welle 1, die über die Lagerfläche 14 in dem Ventilgehäuse 6 um die Ventilachse 10 drehbar gelagert ist. Zudem ein Lagerelement 4 mit einer Gleitlagerfläche 40, wobei die Welle 1 über die Lagerfläche 14 an der Gleitlagerfläche 40 anliegt. Ferner ein am Ventilgehäuse 6 vorgesehenes Lagergehäuse 2, in dem das Lagerelement 4 zumindest in radialer Richtung zur Ventilachse 10 gelagert ist, wobei das Lagerelement 4 eine Außenfläche 41 aufweist, die am Lagergehäuse 2 anliegt. Die Lagerung der Welle 1 soll auch für gasförmige Medien ausreichend dicht sein und gleichzeitig eine präzise und statisch bestimmte Lagerung gewährleisten. Hierzu ist das Lagerelement 4 als separates Bauteil ausgebildet, welches mit Bezug zu der Umfangsrichtung um die Ventilachse 10 mit dem Lagergehäuse 2 gekoppelt ist, sodass sich die relative Position zwischen dem Lagerelement 4 und dem Lagergehäuse 2 beim Drehen der Welle 1 nicht in Umfangsrichtung ändert.

Description

VentilklappenVorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilklappenvorrichtung umfassend zumindest ein Ventilgehäuse und eine um eine Ventilachse drehbare Welle mit einer Lagerfläche für eine Lagerung in radialer Richtung zur Ventilachse und mit einer Wellenschulter für eine Lagerung in axialer Richtung zur Ventilachse. Zudem umfasst die Ventilklap^¬ penvorrichtung ein die Welle im Ventilgehäuse lagerndes Lagerelement mit einer Gleitlagerfläche für die Lagerflä^¬ che der Welle und mit einer Stützfläche für die Wellenschulter, wobei das Lagerelement in beide axiale Richtungen verschiebbar im Lagergehäuse gelagert ist. Es ist ein am Ventilgehäuse befestigtes Lagergehäuse vorgesehen, in dem die Welle und das Lagerelement angeordnet sind, das zur radialen Lagerung des Lagerelements dient. Über ein Federelement ist das Lagerelement gegenüber dem Lagerge^¬ häuse in axialer Richtung an die Wellenschulter vorgespannt .

Es ist eine Ventilvorrichtung in der EP 1 887 200 AI be^¬ schrieben, die eine Ventilklappe zur Durchflusssteuerung aufweist. Die Ventilklappe ist über einen elektrischen Antrieb mit einer Antriebswelle steuerbar. Hierzu ist die Ventilwelle über eine Torsionsfeder mit der Antriebswelle verbunden. Die Ventilwelle ist über ein Lager im Lagergehäuse gelagert.

In der DE 60 2004 000 705 T2 ist ein Abgasleitungs-Ventil mit einem Gehäuse und einer Lagerhülse beschrieben, die in dem Gehäuse in axialer und in radialer Richtung festgesetzt ist. Die Ventilspindel ist drehbar in der Lager- hülse angeordnet. An der Ventilspindel ist die Ventilplatte angebracht.

In der DE 43 05 123 AI ist eine Drosselklappenwelle be^¬ schrieben, die in Lagerhülsen gelagert ist, welche unter Federkraft gegen Axialwände des Gehäuses belastet sind. Die Lagerhülsen sind innerhalb einer Gehäuseausnehmung radial verschiebbar um Maßabweichungen zwischen den Anschlagflächen und der Drosselklappenwellenlagerung bzw. den Bohrungen durch Lageanpassung bzw. radiales Verschieben der Lagerhülsen zu kompensieren.

Als nächstliegenden Stand der Technik beschreibt die DE 10 2004 032 845 AI eine gattungsgemäße Ventilklappe, die dreifach gelagert im Ventilgehäuse vorgespannt ist und bei der die Lagerung der Welle zur Kompensation von thermischen Bewegungen der Ventilklappe in axialer Richtung im Lagergehäuse axial beweglich ist. Dabei ist vorgese^¬ hen, die Welle im Lagergehäuse über zwei Lagerkörper, ei^¬ nen Lagerring und eine Buchse zu lagern, wobei sich beide Lagerkörper mit der Welle im Lagergehäuse drehen. Hierzu ist eine entsprechende Gleitpaarung oder zumindest eine geringe Reibung zwischen den Lagerkörpern und dem Lagergehäuse gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventil^¬ klappenvorrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass die Lagerung der Welle auch für gasförmige Medien ausreichend dicht ist und gleichzeitig eine einfache La^¬ gerung gewährleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Lagerelement als separates Bauteil ausgebildet ist, welches mit Bezug zu der Umfangsrichtung um die Ventilachse mit dem Lagergehäuse gekoppelt ist, sodass sich die rela- tive Position zwischen dem Lagerelement und dem Lagergehäuse beim Drehen der Welle in Umfangsrichtung um die Ventilachse nicht ändert.

Hierdurch wird erreicht, dass sich allein die Welle im Lagerelement dreht und das Lagerelement gegenüber dem Lagergehäuse dicht angeschlossen und abgedichtet werden kann, weil eine Relativbewegung zwischen dem Lagerelement und dem Lagergehäuse in Umfangsrichtung zur Ventilachse nicht zu berücksichtigen ist, weder in kaltem noch in warmen Betriebszustand des Ventils. Diese Bauweise ermög^¬ licht eine definierte Lagerung und damit eine einfache Berechnung und eine einfache Bauteilabstimmung. Zudem lässt sich durch die Fixierung des Lagerelements am Lagergehäuse eine bezüglich der Reibpartner präzise Lagerung gewährleisten, weil ausschließlich eine Relativbewegung zwischen der Welle und dem Lagerelement möglich ist. Ein unkontrolliertes Drehen des Lagerelements im Lagerge^¬ häuse wird vermieden. Dabei ist es vorgesehen, dass die Welle nur durch ein Lagerelement gelagert ist, welches linienförmig dicht an der Welle anliegt.

In Bezug auf die Dichtheit ist es vorteilhaft, dass das Lagerelement in einer Richtung parallel zur Ventilachse an der Wellenschulter anliegt, weil hier neben der radialen Anlage der Welle am Lagerelement eine zweite Anlage^¬ fläche und somit als weitere Dichtfläche zwischen der Welle und dem Lagerelement gebildet wird.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Federelement zwischen dem Lagerelement und dem Lagergehäuse wirkt und das Lagerelement in Richtung der Ventilachse im Lagergehäuse bewegbar und durch das Federelement parallel zur Ventilachse in Richtung der Wellenschulter vorgespannt wird. Durch die Möglichkeit, das Lagerelement in axialer Richtung vorgespannt zu verschieben, sind die axialen Lagerkräfte der Welle in allen möglichen Temperaturbereichen annähernd konstant gegeben.

Es ist eine um die Ventilachse schwenkbare Ventilklappe vorgesehen, die in axialer und in radialer Richtung zur Ventilachse über einen Lagerstift im Ventilgehäuse gelagert ist, wobei der Lagerstift mittelbar über die Ventilklappe und die Welle über das Federelement in axialer Richtung vorgespannt sind. Neben der sehr einfachen Lage^¬ rung der Ventilklappe im Ventilgehäuse ist dadurch ge^¬ währleistet, dass weder die Ventilklappe noch andere Bau^¬ teile während des Betriebs klappern oder wackeln. Die Ventilklappe bildet dabei ein selbsttragendes Element.

Für den Antrieb der Welle und die Befestigung einer Ven^¬ tilklappe kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das erste Ende der Welle eine Aufnahme zum Befestigen einer Ventilklappe bildet und an dem in Richtung der Ventilachse gegenüberliegen zweiten Ende eine Ausnehmung oder ein Klappenteller zum Anschließen einer Antriebsvor^¬ richtung für die Ventilklappe vorgesehen ist. Zwischen den beiden Enden ist im mittleren Bereich der Welle die Lagerfläche vorgesehen.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn an der Ausnehmung der Welle eine Feder angeordnet ist, wobei die Feder die Welle mit einer Antriebswelle einer Antriebsvorrichtung um die Ventilachse drehelastisch verbindet und die Feder die Welle in Richtung der Ventilachse gegenüber der Antriebswelle entkoppelt, die Ausnehmung derart in Form einer Nut ausgebildet und in radialer Richtung zur Ven- tilachse angeordnet ist, dass ein stabförmiger Bereich der Feder aufgrund einer Vorspannung der Feder in Richtung der Ventilachse spielfrei und formschlüssig in einer Richtung rechtwinklig zur Ventilachse an der Nut anliegt. Die Welle ist durch das Federelement beziehungsweise das Tellerfederpaket ohnehin in axialer Richtung, also in einer Richtung parallel zur Ventilachse vorgespannt. Somit ist es für die Funktionsweise vorteilhaft, dass auch die Feder in axialer Richtung gegen die Welle vorgespannt ist, womit eine spielfreie Anlage und damit eine spielfreie Steuerung der Ventilklappe möglich ist.

Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn die Nut zwei in Be^¬ zug zu einer Nutachse gegenüberliegende Nutflanken aufweist, wobei die jeweilige Nutflanke gegenüber einer Normalen zur Ventilachse mit einem Winkel a mit einem Betrag größer 45 Grad und kleiner 90 Grad angeordnet ist. Da^¬ durch wird eine Klemmung zwischen der Feder und der Welle ermöglicht, die allein durch die Kraft der Feder bewirkt wird. Eine zusätzliche mechanische Befestigung der Feder an der Welle ist dabei nicht notwendig.

In Bezug auf den Formschluss in Umfangsrichtung ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Innenseite des Lagergehäuses und zumindest ein Teil der Außenfläche des Lagerelements geometrisch ähnliche Querschnittformen auf^¬ weisen, die zur Ventilachse nicht rotationssymmetrisch sind und parallel zur Ventilachse ausgerichtet sind, sodass einer Verdrehung der beiden Körper gegeneinander durch verschiedenste Formen von Gehäusen und Lagerelementen entgegengewirkt werden kann.

Hierzu ist vorteilhaft, dass auf der Außenfläche des Lagerelements mindestens eine sich in axialer Richtung er- streckende Wulst vorgesehen ist und auf der Innenseite des Lagergehäuses mindestens eine die Wulst aufnehmende und sich in axialer Richtung erstreckende Nut eingebracht ist, wobei die Wulst in der Nut eine formschlüssige Dreh^¬ sicherung bildet.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Außenfläche des La^¬ gerelements mindestens einen ebenen und zur Ventilachse parallel angeordneten Bereich und eine Innenseite des Lagergehäuses mindestens einen ebenen und zur Ventilachse parallel angeordneten Abschnitt aufweisen und der Bereich an den Abschnitt anlegbar ist, wobei dadurch eine form^¬ schlüssige Drehsicherung gebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Außenfläche in einer zur Ventilachse rechtwinkligen Ebene einen quadratischen Querschnitt aufweist, wobei die vier Eckbereiche jeweils einen Außenradius R zwischen 0,5 mm und 50 mm aufweisen. Diese symmetrische Form ist einfach herzustellen und gewährleistet ausreichenden Formschluss.

In Bezug auf die Abdichtung ist bevorzugt, dass das Lagergehäuse eine Gehäuseöffnung aufweist, durch die die Welle hindurchgeführt ist, wobei an der Gehäuseöffnung ein Absatz vorgesehen ist und das als Tellerfeder ausgebildete Federelement dicht an dem Absatz anliegt. In Be^¬ zug auf eine einfache Konstruktion kann es vorteilhaft sein, wenn der Absatz einen nach innen gerichteten Wulst aufweist und das Federelement in einer Richtung parallel zur Ventilachse an dem Wulst anlegbar ist. Dadurch wird der Einsatz eines Tellerfederpakets als Federelement ermöglicht, das eine Vorspannung und gleichzeitig eine zusätzliche Abdichtung der Welle im Lagergehäuse durch das Labyrinth der einzelnen Tellerfedern gewährleistet. Das erfindungsgemäße Grundprinzip stellt auf eine zweifache Lagerung der Welle ab, dabei ist die Welle nur einmal über das eine Lagerelement in radialer Richtung im Lagergehäuse und die Ventilklappe mittel- oder unmittelbar nur einmal im Ventilgehäuse in radialer Richtung gelagert. Das Lagerelement ist aus einer Keramik- oder aus einer Metalllegierung für Gleitlager gebildet.

Hinsichtlich der Dichtheit kann es von Vorteil sein, wenndas Lagergehäuse fest und stoffschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbunden ist oder das Lagergehäuse einteilig und materialidentisch mit dem Ventilgehäuse ausgebildet ist .

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 eine Darstellung einer Ventilklappenvorrichtung mit einer Welle, einer Ventilachse, einem Gehäuse, einem Lagerelement, einem Federelement, einer Ventilklappe und einem Ventilgehäuse in ei^¬ nem Querschnitt parallel zum Ventilgehäuse;

Figur 2 eine Darstellung einer Ventilklappenvorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt A-A rechtwinklig zum Ventilgehäuse;

Figur 3 eine Detailansicht nach Fig. 1;

Figur 4 das Lagergehäuse in einem Querschnitt rechtwinklig zur Ventilachse; Figur 5 das Lagerelement in einem Querschnitt rechtwinklig zur Ventilachse;

Figur 6 ein Ende der Welle mit einer V-förmigen Ausnehmung und einem Bereich einer Feder in einem Querschnitt parallel zur Ventilachse;

Figur 7a eine perspektivische Darstellung eines Lager^¬ stifts;

Figur 7b der Lagerstift in einem Querschnitt rechtwinklig zur Ventilachse;

Figur 8 eine Explosionszeichnung gemäß Fig. 1 ohne das

Ventilgehäuse ;

Figur 9 die Ventilklappenvorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer Antriebsvorrichtung und einer Feder zum Koppeln der Welle mit einer Antriebswelle;

Figur 10 eine Darstellung des Gehäuses und des Ventilge^¬ häuses ergänzt durch ein Brückengehäuse und ein Motorgehäuse- Figur 11 eine perspektivische Ansicht einer Feder mit einem geraden Bereich;

Figur 12 das Ventilgehäuse mit einer Vertiefung in einem

Querschnitt parallel zur Ventilachse;

Figur 13 eine Darstellung des Lagergehäuses im Schnitt mit Nuten für einen Formschluss;

Figur 14 eine Draufsicht auf ein Lagerelement mit Wülsten für den Formschluss;

Figur 15 eine Schnittansicht eines Lagergehäuses gemäß

Fig. 13 um 90 Grad gedreht; Figur 16 ein Lagerelement gemäß Fig. 14 koaxial zum Lagergehäuse angeordnet.

Fig. 1 zeigt eine Ventilklappenvorrichtung, die zusätzlich zu einer über ein Lagerelement 4 in einem Lagergehäuse 2 gelagerten Welle 1 auch eine Ventilklappe 5 mit einem Lagerstift 3 und ein Ventilgehäuse 6 umfasst. Der Querschnitt verläuft parallel zum Ventilgehäuse 6, also in Strömungsrichtung S des Mediums.

Die Ventilklappe 5 dreht sich um eine Ventilachse 10 in einem Drehbereich von bis zu 90 Grad und ist in den Fig. 1 und 2 in einer Position dargestellt, in der der Rohrquerschnitt des Ventilgehäuses 6 nahezu geschlossen ist. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht A-A ^λ gemäß Fig. 1, rechtwinklig zur Strömungsrichtung S im Ventilgehäuse 6.

Wie in Fig. 3 dargestellt, dreht sich die Welle 1 um die Ventilachse 10 und weist an einem Ende 13 eine Aufnahme 12 für die Ventilklappe 5 auf. An dem in Richtung der Ventilachse 10 gegenüberliegenden Ende 15 der Welle ist eine Ausnehmung 16 für eine in Fig. 6 und 9 näher dargestellte Feder 9 vorgesehen. Die Ausnehmung 16 ist als Nut mit einer V-Form ausgebildet und weist entsprechend zwei Nutflanken 160 auf, die parallel zu einer Nutachse 161 angeordnet sind.

Zwischen den beiden Enden 13,15 weist die Welle 1 eine in Fig. 8 näher dargestellte Lagerfläche 14 auf, über die die Welle 1 in radialer Richtung zur Ventilachse 10 drehbar um die Ventilachse 10 gelagert ist. Für die Lagerung ist ein separates Lagerelement 4 in Form einer Gleitlagerbuchse vorgesehen, das im Lagergehäuse 2 gelagert ist und die Welle 1 mit der Gleitlagerfläche 40 vollumfänglich umgibt. Das erfindungsgemäße Grundprinzip fordert eine, gegenüber dem Ventilgehäuse 6 dichte Lageranordnung für die Ventilklappe 5, sodass kein gasförmiges Medium durch die Lagerung über das Lagergehäuse 2 entweichen kann. Hierzu ist die Welle 1 gegenüber dem Lagerelement 4 abgedichtet. Für die Abdichtung ist zusätzlich zu der Lagerfläche 14 eine Wellenschulter 11 vorgesehen, an die teilweise die Gleitlagerfläche 40 und die Stützfläche 42 (Fig. 8) des Lagerelements 4 anlegbar sind. Damit das Lagerelement 4 entsprechend dicht anliegt, wird das Lagerelement 4 durch ein als Tellerfederpaket ausgebildetes Federelement 7 in einer Richtung parallel zur Ventilachse 10 mit der Stützfläche 42 gegen die Wellenschulter 11 gedrückt beziehungsweise vorgespannt. Diese Vorspannung wird von der Welle 1 auf die Ventilklappe 5 und über den Lagerstift 3 auf das Ventilgehäuse 6 übertragen. Die Reihenfolge der einzelnen Übertragungsglieder ist in Fig. 8 in einer Explosionszeichnung dargestellt. Das Lagerelement 4 und der Lagerstift 3 realisieren dabei eine Zweipunktlagerung, welche in Bezug zur Ventilachse 10 Radial- und Axialkräfte aufnimmt. Hierzu weist das Ventilgehäuse 6 wie in Fig. 1, 9 und 12 näher dargestellt eine Vertiefung 60 gegenüber dem Grunddurchmesser 61 (Fig. 10) auf, in der der Lagerstift 3 gelagert ist.

Das Lagergehäuse 2 weist einen Absatz 20 auf, an dem das Tellerfederpaket 7 in axialer Richtung, also in einer Richtung parallel zur Ventilachse 10 anliegt. Der Absatz 20 ist gegenüber dem Innendurchmesser 22 des Lagergehäuses 2 verjüngt und bildet gleichzeitig eine Gehäuseöffnung 23, durch die hindurch die Welle 1 in Richtung einer in Fig. 9 näher dargestellten Antriebsvorrichtung 8 geführt wird. Die einzelnen Tellerfedern des Tellerfederpakets 7 liegen dicht aneinander an und sind auf der Innenseite 21 des Lagergehäuses 2 derart gelagert, dass auch hier eine aus^¬ reichend dichte Bauteilnähe gegeben ist. Zwischen dem Tellerfederpaket 7 und der Welle 1 ist ein ausreichendes Lagerspiel vorgesehen, damit eine Reibung zwischen der Welle 1 und dem Tellerfederpaket 7 beziehungsweise den einzelnen Tellerfederelementen 7 vermieden wird.

Damit die erforderliche Vorspannung des Lagerelements 4 gewährleistet werden kann, ist das Lagerelement 4 im Lagergehäuse 2 in axialer Richtung bewegbar gelagert. In radialer Richtung liegt das Lagerelement 4 mit seiner Gleitlagerfläche 40 an der Welle 1 an. In Richtung der Wellenschulter 11 liegt das Lagerelement 4 mit seiner Stützfläche 42 an der Welle 1 an. Damit jedoch eine definierte Lagerung erreicht wird, ist das Lagerelement 4 ge^¬ gen ein Verdrehen um die Ventilachse 10 im Lagergehäuse 2 gesichert, sodass keine Relativbewegung zwischen dem Lagerelement 4 und dem Lagergehäuse 2 in Umfangsrichtung erfolgen kann.

In den Fig. 4 und 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, nach der die Innenseite 21 des Lagergehäuses 2, an der das Lagerelement 4 gelagert ist, ebenso wie die Außenfläche 41 des Lagerelements 4, über die das Lagerelement 4 im Lagergehäuse 2 gelagert ist, bezüglich der Ventilachse 10 nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Dadurch ist zwischen dem Lagerelement 4 und dem Lagergehäuse 2 in Umfangsrichtung um die Ventilachse 10 ein Formschluss gebildet, der eine relative Drehbewegung zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Lagerelement 4 verhindert . Wie in Fig. 4 und 5 ersichtlich, sind die korrespondierenden Flächen 21,41 fast quadratisch geformt. Die Eckbereiche 211, 411 weisen einen Radius R von 5 mm auf. Zwischen den Eckbereichen 211, 411 ist jeweils ein Abschnitt 210 oder ein Bereich 410 vorgesehen, der geradlinig und eben parallel zur Ventilachse 10 geformt ist.

Die Welle 1 ist in Bezug auf die Drehung um die Ventilachse 10 über eine Feder 9 mit der Antriebswelle 80 einer Antriebsvorrichtung 8 gekoppelt, sodass die Drehbewegung von der Antriebswelle 80 über die Feder 9 in die Welle 1 geleitet wird. In axialer Richtung ist die Welle 1 völlig von der Antriebswelle 80 entkoppelt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Drehsicherung ist in den Fig. 13 bis 16 dargestellt. Hierbei weist das Lagergehäuse 2 gemäß Fig. 13 und 15 zwei gegenüberliegende Nuten 24 auf, die parallel zur Ventilachse 10 in die radiale Innenfläche des Lagergehäuses 2 eingelassen sind. Das Lagerelement 4 weist gemäß Fig. 14 und 16 zwei korrespondierende Wulste 43 auf, die an die Außenfläche 41 des Lagerelements 4 angeformt sind. Das Lagerelement 4 wird in das Lagergehäuse 2 in axialer Richtung eingeschoben, wobei die beiden Wulste 43 durch die beiden Nuten 24 aufgenommen werden. Diese ebenso wie in Fig. 4 und 5 beschriebene, zur Ventilachse 10 nicht symmetrische Formgebung verhindert ein Verdrehen in Umfangsrichtung, wobei eine Bewegung des Lagerelements 4 im Lagergehäuse 2 in Richtung der Ventilachse 10 gewährleistet ist.

Die geforderte verschleißfreie und präzise Steuerung der Ventilklappe 5 wird erfindungsgemäß auch in Bezug auf die Verbindung der Feder 9 mit den beiden Wellen 1, 80 reali^¬ siert. Hierzu ist an dem Ende 15 der Welle 1, auf deren Stirnseite, die V-förmige Ausnehmung 16 vorgesehen. Eine ähnliche Ausnehmung 16 ist auch an der Stirnseite der Antriebswelle 80 vorgesehen. Die beiden zu der Nutachse 161 symmetrisch angeordneten Nutflanken 160 sind jeweils gegenüber einer Parallelen zur Ventilachse 10 um einen Winkel von (90-a) Grad geneigt und schließen mit einer Normalen zur Ventilachse 10 den Winkel a ein. Die in Fig. 11 dargestellte Feder 9 weist ein rundes Querschnittprofil auf und ist in einem Bereich 90 gerade ausgebildet. Die Länge des Bereichs 90 ist etwas größer als der Durchmesser der Welle 1 im Bereich der Ausnehmung 16, sodass die Feder 9 mit dem Bereich 90 in der Ausnehmung 16 angeordnet werden kann. Durch die Federkraft F, die durch die Vorspannung der Feder 9 in axialer Richtung aufgebracht wird, wird der Bereich 90 in den Nutgrund der Ausnehmung 16 gedrückt und bildet mit den Nutflanken 160 eine Klemmverbindung. Der Neigungswinkel der Nutflanken 160 beträgt zwischen 2 und 4 Grad. Die Breite 162 im Nutgrund ist kleiner als der Durchmesser des Querschnittprofils der Feder 9 und die Tiefe 163 entspricht mindestens dem halben Durchmesser des Querschnittprofils der Feder 9.

In Fig. 7a und 7b ist der Lagerstift 3 dargestellt. Der Lagerstift 3 bildet im Wesentlichen einen rotationssymmetrischen Kegelstumpf mit einer über drei Seiten umlaufenden Nut 30, in der gemäß Fig. 1, 2 und 9 die Ventilklappe 5 gelagert ist.

In Fig. 9 ist die gesamte Ventilklappenvorrichtung mit der Antriebsvorrichtung 8 dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 8 umfasst neben der Antriebswelle 80, die über die Feder 9 mit der Welle 1 drehelastisch verbunden ist, ein in Fig. 10 näher dargestelltes Brückengehäuse 81, über das das Ventilgehäuse 6 mit dem Motorgehäuse 82 ver- bunden ist. Das Motorgehäuse 82 ist nach oben hin mit einem Gehäusedeckel 83 verschlossen, der eine Aufnahme 830 für einen Stromanschluss aufweist. Das Brückengehäuse 81 ist auf das in Fig. 12 näher dargestellte Ventilgehäuse 6 aufgesetzt. Im Ventilgehäuse 6 ist die Vertiefung 60 für den Lagerstift 3 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche

1. Ventilklappenvorrichtung umfassend zumindest

a) ein Ventilgehäuse (6),

b) eine um eine Ventilachse (10) drehbare Welle (1) mit einer Lagerfläche (14) für eine Lagerung in radialer Richtung zur Ventilachse (10) und mit einer Wellenschulter (11) für eine Lagerung in axia^¬ ler Richtung zur Ventilachse (10),

c) ein die Welle (1) im Ventilgehäuse (6) lagerndes Lagerelement (4) mit einer Gleitlagerfläche (40) für die Lagerfläche (14) der Welle (1) und mit ei^¬ ner Stützfläche (42) für die Wellenschulter (11), wobei das Lagerelement (4) in beide axiale Rich^¬ tungen verschiebbar im Lagergehäuse (2) gelagert ist,

d) ein am Ventilgehäuse (6) befestigtes Lagergehäuse (2), in dem die Welle (1) und das Lagerelement (4) angeordnet sind, zur radialen Lagerung des La^¬ gerelements (4),

e) ein Federelement (7), über das das Lagerelement (4) gegenüber dem Lagergehäuse (2) in axialer Richtung an die Wellenschulter (11) vorgespannt ist ,

dadurch gekennzeichnet, dass

e) das Lagerelement (4) mit Bezug zu der Umfangsrich- tung um die Ventilachse (10) mit dem Lagergehäuse (2) mittel- oder unmittelbar formschlüssig ge^¬ koppelt ist.

Ventilklappenvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (6) eine um die Ventilachse (10) schwenkbare Ventilklappe

(5) vorgesehen ist, die in axialer und in radialer Richtung zur Ventilachse (10) über einen Lagerstift

(3) im Ventilgehäuse (6) gelagert ist, wobei der La^¬ gerstift (3) mittelbar über die Ventilklappe (5) und die Welle (1) über das Federelement (7) in axialer Richtung vorgespannt sind.

Ventilklappenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Innenseite (21) des Lagergehäuses (2) und zumindest ein Teil der Außenfläche (41) des Lagerelements (4) geometrisch ähnliche Querschnittformen aufweisen, die zur Ventilachse (10) nicht rotationssymmetrisch sind und parallel zur Ventilachse (10) ausgerichtet sind.

Ventilklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Au^¬ ßenfläche (41) des Lagerelements (4) mindestens eine sich in axialer Richtung erstreckende Wulst (43) vor^¬ gesehen ist und auf der Innenseite (21) des Lagergehäuses (2) mindestens eine die Wulst (43) aufnehmende und sich in axialer Richtung erstreckende Nut (24) eingebracht ist, wobei die Wulst (43) in der Nut (24) eine formschlüssige Drehsicherung bildet.

Ventilklappenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge^¬ kennzeichnet, dass die Außenfläche (41) des Lagerelements (4) mindestens einen ebenen und zur Ventilachse (10) parallel angeordneten Bereich (410) und eine Innenseite (21) des Lagergehäuses (2) mindestens einen ebenen und zur Ventilachse (10) parallel angeordneten Abschnitt (210) aufweisen und der Bereich (410) an den Abschnitt (210) anlegbar ist, wobei dadurch eine formschlüssige Drehsicherung gebildet ist.

Ventilklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (2) eine Gehäuseöffnung (23) aufweist, durch die die Welle (1) hindurchgeführt ist, wobei an der Gehäuseöffnung (23) ein Absatz (20) vorgesehen ist und das als Tellerfeder ausgebildete Federelement (7) dicht an dem Absatz (20) anliegt.

Ventilklappenvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) nur einmal über das eine Lagerelement (4) in radialer Richtung im Lagergehäuse (2) und die Ventilklappe (5) mittel- oder unmittelbar nur einmal im Ventilgehäuse (6) in radialer Richtung gelagert sind.

System bestehend aus einer Ventilklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor oder für ein Kraftfahrzeug .

9. Verfahren zum drehbaren Lagern einer Welle (1) um eine Ventilachse (10) in einem Lagergehäuse (2), mit einer an der Welle (1) angeordneten Ventilklappe (5), bei dem die Welle (1) über ein einziges Lagerelement (4) in dem Lagergehäuse (2) in radialer Richtung gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Lagerelement (4) eine Gleitlagerbuchse (4) verwendet wird und die Gleitlagerbuchse (4) in Umfangsrichtung der Ventilachse (10) mittel- oder unmittelbar mit dem Lagergehäuse (2) formschlüssig gegen Verdrehen gekoppelt wird und die Gleitlagerbuchse (4) gleichzeitig in beide Richtungen der Ventilachse (10) in dem La^¬ gergehäuse (2) verschoben und über ein Federelement (7) vorgespannt wird.