Stand der Technik DE 197 13 578 AI bezieht sich auf ein Zumischventil, insbesondere ein Rückführventil für Abgas in einer Brennkraftmaschine. Das Zumischventil ist mit einem Kunststoffgehäuse zur Führung des kalten Fluidstromes und einem einem heißen Fluidstrom führenden Anschlußstück ausgeführt, welches einen Dichtsitz für ein Ventilschließglied bildet und mit dem Kunststoffgehäuse verbunden ist. Das Anschlußstück hat eine Auslaßöffnung, über die der heiße Fluidstrom dem kalten Fluidstrom beigemengt wird und weist zumindest zwei Strömungsflächen auf. Die Strömungsflächen erstrecken sich quer zur Strömungsrichtung des kalten Fluidstromes und liegen einander gegenüber. Die Strömungsflächen sind als Fluidführungsbleche ausgebildet, die zumindest im Bereich der Auslaßöffnung angeordnet sind und das Kunststoffgehäuse gegenüber dem zugeführten heißen Fluidstrom abschirmen.

DE 43 05 123 Al bezieht sich auf eine Drosselklappe. Drosselklappenanordnungen können nichttolerierbare Leckageströme sowie eine Schwergängigkeit bei ihrer Betätigung aufweisen. Die aus DE 43 05 123 AI bekannte Drosselldappenanordnung hingegen weist Lagerhülsen auf, die innerhalb einer Gehäuseausnehmung radial verschieblich sind und beim ersten Schließen der Drosselklappe nach der Montage Maßabweichungen zwischen den Anschlagflächen und der Drosselklappenwellenlagerung bzw. den Bohrungen durch Lageranpassung bzw. radiales Verschieben der Lagerhülsen kompensieren. Diese

Anordnung weist gegenüber bekannten Anordnungen eine größere Dichtigkeit unter Ausschluß von Schwergängigkeit der Betätigung auf und eignet sich insbesondere für den Einsatz an Verbrennungskraftmaschinen.

Ferner ist ein Klappenventil zum Steuern eines Gasstromes bekannt. Das Klappenventil ist in einem den Gasstrom führenden Ventilrohr und einer darin angeordneten, zwischen einer Schließ-und Offenstellung schwenkbaren Ventilklappe aufgenommen. Die Ventilklappe sitzt drehfest auf einer verstellbaren Klappenwelle. Zur Vermeidung von Wellendurchbrüchen im Ventilrohr innerhalb des Dichtbereiches zwischen Ventilklappe und Ventilrohr ist die Klappenwelle so ausgerichtet, daß ihre Achse mit der Achse des Ventilrohres einen spitzen Winkel a einschließt. Die drehfest auf der Klappenwelle angeordnete Ventilklappe ist so ausgerichtet, daß sie in ihrer Schließstellung normal mit der Achse des Ventilrohres fluchtet oder unter einem spitzen Winkel zu dieser verläuft.

Bei dem hier offenbarten Klappenventil handelt es sich um eine starre Ventilklappe ohne elastisches flexibles Dichtelement. Um bei dieser Anordnung eine geringe Leckage zu realisieren, muß einerseits der Durchmesser der Klappe d größer oder gleich dem Ventilrohrdurchmesser D sein. Andererseits muß das Ventilrohr im Bereich der Klappe elastisch flexibel sein, damit es beim Schließen der Klappe seine Dichtfunktion erfüllen kann.

Darstellung der Erfindung Um das Bauelement Ventilrohr mit einer mehrfachen Funktionalität auszustatten, ist in das Rohr ein dünnwandiges Entkopplungselement in Form eines balgförmig ausgestalteten Ausgleichsbereiches eingelassen. Das dünnwandig ausgebildete Entkopplungselement befindet sich zwischen der festen Einspannung und dem freien Ende des Ventilrohres. Die radiale Belastung am freien Ende des Rohres ist durch eine Schwenkbewegung der Drosselklappe gegeben, die über den dieser zugeordneten Stellmotor innerhalb des Ventilrohres von einer geschlossenen in eine offene Position und umgekehrt bringbar ist.

Dadurch wird dem Ventilrohr eine in radialer Richtung wirkende Verformung aufgeprägt, welche durch das dünnwandig ausgebildete Entkopplungselement dank der ihm innenwohnenden Flexibilität möglich wird. Durch die Verformung des Ventilrohres ist in geschlossenem Zustand der Ventilklappe eine maximale Dichtwirkung gewährleistet.

Das Entkopplungselement kann in Form einer oder mehrerer hintereinander geschalteter axialer Wellen ausgebildet sein. Durch die dünnwandige Ausführung des Entkopplungselementes wird das zum Öffnen bzw. Schließen der Ventilklappe durch den dieser zugeordneten Stellmotor aufzubringende Moment minimal. Das aufzubringende Moment hängt stark von der radialen Flexibilität des Entkopplungselementes ab. Je größer die Flexibilität, d. h. die Deformierbarkeit des Entkopplungselementes gestaltet werden kann, desto geringer wird das zum Verschwenken der Ventilklappe aufzubringende Antriebsdrehmoment, d. h. desto kleiner kann der Stellmotor und dessen Rückstellfeder ausgelegt werden.

Neben der radialen Flexibilität ergibt sich durch das Entkopplungselement des weiteren eine ausgeprägte angulare bzw. laterale Flexibilität, wodurch Maßabweichungen infolge von Fertigungstoleranzen und Wärmeausdehnungsdifferenzen ausgeglichen werden können. Dies gestattet die Auslegung der verdrehbaren Ventilklappe mit größeren Toleranzen, was die Fertigungs-und Bearbeitungskosten erheblich senkt.

Die mehrachsige Flexibilität des Ventilrohres im Bereich der Ventilklappe ist umso größer, je näher das Entkopplungselement am fest eingespannten Rohrende und je größer die freie Rohrlänge zwischen Entkopplungselement und dem Bereich der Ventilklappe im Rohr ist.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird eine Abdichtmöglichkeit für eine in einem Ventilrohr bewegbare Ventilklappe geschaffen, welche ein minimales Antriebsdrehmoment zur Verstellung bei maximal erzielbarer Dichtwirkung gestattet.

Zeichnung Gemäß der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend naher beschrieben.

Es zeigt : Figur 1 den Querschnitt durch eine erfindungsgemäß vorgesehene Klappenventilkonfiguration mit einer über einen Stellmotor verschwenkbaren Ventilklappe, die von einem Ventilrohr mit erfindungsgemäß vorgeschlagenem Entkopplungselement umschlossen ist,

Figuren 2.1 bis 2.3 Ausführungsvarianten des Entkopplungselementes mit nach innen bzw. nach außen weisender Wellenformation, Figur 3 ein Entkopplungselement mit einer liegend angeordneten Wellenformation und Figuren 4. 1, 4.2 Entkopplungselemente mit kombinierten Wellendeformationen im Ausgleichsbereich.

Ausführungsvarianten Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht der Querschnitt durch eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Klappenventilkonfiguration hervor, wobei die Betätigungsachse der Ventilklappe zur Symmetrieachse des Ventilrohres einen Winkel a einschließt.

Das Klappenventil 1 enthält ein Ventilgehäuse 2, welches seitlich an einem Abschirmrohr 3 angeflanscht ist. Innerhalb des Abschirmrohr 3 ist ein dünnwandig ausgebildetes Ventilrohr 4 aufgenommen, welches vom Stutzen 5 des Abschirmrohres 3 einen Ringspalt bildend umschlossen ist. Das Ventilgehäuse 2 des Klappenventiles 1 wird von einer Klappenwelle 7 durchsetzt, deren Achse 8 in Bezug auf die Stutzenachse 13 des Abschirmrohres 3 um den Winkel oc orientiert ist, so daß zwischen den Achsen 8 und 13 eine spitzer Winkel a liegt. Das Abschirmrohr 3 wird von einem Gasstrom in Richtung der eingezeichneten Pfeile 9 bzw. 10 durchströmt, wobei die Strömung im Stutzen 5 des Abschirmrohres 3 von der Winkelstellung der Ventilklappe 6 abhängig ist. Am Abschirmrohr 3 sind Anschlußflansche 11 bzw. 12 vorgesehen, mit denen das Ventilrohr gasdicht anderen Anbauelementen beispielsweise in der Ansauganlage einer Verbrennungskraftmaschine verbunden werden kann.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist die in Bezug auf die Stutzenachse 13 des Ventilrohrs 3 rechtwinklig angeordnete Ventilklappe 6 mittels der Klappenwelle 7 verstellbar. Zur Verstellung der Klappenwelle 7 dient ein die Klappenwelle rotatorisch antreibender Stellmotor 16. Der Stellmotor 16 ist. mit einer Rückstellfeder 15 verbunden, die beispielsweise als Spiralfeder ausgebildet sein kann. Unterhalb der Spiralfeder ist das Ventilgehäuse 2 gegen die von der Klappenwelle 7 durchsetzte Bohrung mittels eines Dichtungsringes 14 abgeschlossen.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die drehfest an der Klappenwelle 7 aufgenommene Ventilklappe 6 in durchgezogenen Linien in ihrer Schließstellung gezeigt. Die Schließstellung der Ventilklappe 6 ist mit Bezugszeichen 17 bezeichnet. In der Schließposition 17 steht die Ventilklappe 6 in der in durchgezogenen Linien gezeichneten Position im Querschnitt des Ventilrohres 4, und liegt mit ihrem äußeren Randbereichen im Kontaktbereich 20 dichtend an der Innenseite des Ventilrohres 4 an. Der mit Bezugszeichen 9 bezeichnete eintretende Gasstrom ist am Durchtritt der Querschnittsfläche des Ventilrohres 4 gehindert. Die Dichtwirkung wird dadurch erzeugt, daß die Randbereiche am Umfang der den Querschnitt der die Querschnittsfläche 19 versperrenden Ventilklappe 6 dichtend an den Innenflächen des Ventilrohres 4 im Kontaktbereich 20 anliegen.

Am Ventilrohr 4 ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 ein Entkopplungselement 21 ausgebildet, welches an einem in das Abschirmrohr 3 hineinragenden Rohr 36 innerhalb eines Befestigungsbereiches 35 aufgenommen ist. An den Befestigungsbereich 35, an dem das Entkopplungselement 21 mit dem rohrförmig ausgebildeten Einsatz 36 des Abschirmrohres 3 verbunden ist, schließt sich ein, in der Darstellung gemäß Fig. 1, als balgförmiger Ausgleichsbereich 22 ausgebildeter Bereich des Entkopplungselementes 21 an. Dieser verleiht dem Entkopplungselement 21 eine mehrachsige Flexibilität, so daß das Entkopplungselement 21 entsprechend der durch die Klappenwelle 7 auf die Ventilklappe 6 übertragenen Schwenkbewegung diese Schwenkbewegung kompensiert, so daß gewährleistet ist, daß die Wandung 31 des Ventilrohres 4 die äußeren Umfangsflächen der verschwenkbaren Ventilklappe 6 kontaktiert. In der Schließposition 17 der Ventilklappe 6 besteht eine Linienberührung zwischen der Umfangsfläche der Ventilklappe 6, wird diese aus ihrer Schließposition 17 bewegt, liegt eine Zwei-Punkt-Berührung mit der Wandung 31 . des Ventilrohres 4 vor. Die Flexibilität des Entkopplungselementes erhöht die Dichtwirkung einer Ventilklappen 6/Entkopplungselement 21-Anordnung deshalb signifikant, da während der Verdrehung der Ventilklappe 6 über die Klappenwelle 7 von der Schließposition 17 in eine offene Position 18 radiale Ausgleichsbewegungen stattfinden, die durch die Flexibilität des Entkopplungselementens 21 kompensiert werden können. Dadurch ist auch bei Verschwenken der Ventilklappe 6 von der Schließposition 17 in die Offenposition 18 eine Zwei-Punkt-Berührung der Ventilklappe 6 im Kontaktbereich 20 an die Innenwandung 31 des Ventilrohres 4 gewährleistet.

Aus der Figurensequenz 2.1 bis 2.3 gehen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß eingesetzten im Ventilrohr aufgenommenen Entkopplungselementes näher hervor.

Aus Fig. 2.1 ist die Darstellung eines dünnwandig ausgebildeten Entkopplungs- elementes 21 entnehmbar, wobei der Ausgleichsbereich 22 aus einer Wellenformation besteht, die aus einer in Außenlage 28 aufgebrachten stehende Wellen 24 kennzeichnenden in axialer Richtung hintereinander liegenden Wellenbergen 25 bzw. einem davon eingeschlossenen Wellental 26 gebildet ist. In Bezug auf die Außenfläche des Entkopplungselementes 21 bilden Wellental 26 sowie Wellenberge 25 jeweils Umlaufkanten 33 aus. In Bezug auf die Symmetrielinie 32 ist das in dünner Wandstärke 31 konfigurierte, beispielsweise aus Kunststoff oder metallischen Werkstoffen als Formteil gefertigte Entkopplungselement 21, symmetrisch ausgebildet.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2.2 geht eine alternative Ausgestaltung des Entkopplungs- elementes 21 hervor, welches wiederum als Formteil in dünner Wandstärke 31 ausgebildet und in Bezug auf seine Symmetrieachse 32 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsvariante des Entkopplungselementes ist der Wellenberg 25 in Bezug auf die Wellentäler 26 am Entkopplungselement 21 in dessen Außenfläche liegend ausgebildet. Dadurch entstehen in Bezug auf die Symmetrielinie 32 des Entkopplungselementes 21, gesehen durch die Wellentäler 26, Drosselquerschnitte innerhalb des Entkopplungselementes 21. An dem Ausgleichsbereich 23 ist somit eine Soll-Verformungs-Stelle ausgebildet, welche dem Entkopplungselement 21 beim Verdrehen der Ventilklappe 6, welche vom Entkopplungselement 21 umschlossen ist, eine mehrachsige Flexibilität verleiht.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2.3 geht ein Entkopplungselement 21 hervor, welches ebenfalls rotationssymmetrisch in Bezug.. auf seine Symmetrieachse 32 ausgelegt ist. Bei dieser Ausführungsvariante des Entkopplungselementes 21 ist eine stehende Wellenformation 29 dargestellt, die aus Wellenbergen 25 und einem von diesem begrenzten Wellental 26 besteht. Die kombinierte Wellenformation ist in Außenlage 28 sowie in Innenlage 27 ausgebildet und ähnlich zur Konfiguration des Entkopplungs- elementes 21 gemäß der Darstellung in Fig. 2.1 geformt.

Aus Fig. 3 geht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemåß in ein Ventilrohr einzulassenden Entkopplungselementes hervor. Aus der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 geht hervor, daß das Entkopplungselement 21 mit einer liegenden Welle 30 ausgebildet ist,

deren Wellental 26 und Wellenberg 25 in radialer Richtung des Entkopplungselementes 21 gesehen, übereinander liegend angeordnet sind. Auch das Entkopplungselement 21 gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist in dünner Wandungsstärke 31, beispielsweise aus Kunststoff oder aus metallischem Material gefertigt. Es ist rotationssymmetrisch in Bezug auf seine Symmetrieachse 32 ausgebildet und verleiht dem Entkopplungselement 21 eine mehrachsige Verformbarkeit.

Der Übergangsbereich oder der Befestigungsbereich 35, innerhalb dessen die Entkopplungselemente 21 mit dem dieses umgebenden Stutzen 5 des Abschirmrohres 3 in Verbindung stehen, ist in den Fig. 2.1 bis 2.3 sowie in Fig. 3 nicht näher dargestellt. Es wird auf die Darstellung gemäß Fig. 1 verwiesen, in der der Befestigungsbereich 35 von Entkopplungselement 21 und Innenwandung des Stutzen 5 des Abschirmrohres 3 als eine Klebeverbindung ausgebildet sein kann. Daneben sind lcraft-oder formschlüssige Verbindungsmöglichkeiten möglich, weitere Verbindungsmöglichkeiten sind durch Schweißen und Löten gegeben.

Aus den Fig. 4.1 und 4.2 gehen weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgmäß vorgeschlagenen Entkopplungselementes 21 mit dünner Wandungsstärke hervor.

So ist der Darstellung gemäß Fig. 4.1 zu entnehmen, daß das Entkopplungselement 21 in Bezug auf seine Symmetrielinie 32 mit einem Ausgleichsbereich 22 versehen sein kann, welcher eine kombinierte Wellenanordnung aus stehenden Wellen 29 bzw. liegenden Wellen 30 (vgl. Fig. 3) enthält. Der am Entkopplungselement 21 gemäß Fig. 4.1 ausgeführte Ausgleichsbereich enthält ein Wellental 26 in Innenlage 27, sowie einen Wellenberg 25 in Außenlage 28 in Bezug auf die Mantelfläche des Entkopplungs- elementes 21. Daneben ist im Auslaufbereich des Entkopplungselementes 21 eine Wellenformation in liegender Anordnung 30 ausgeführt, in welcher analog zur Darstellung in Fig. 3, Wellental 26 und Wellenberg 25 in radialer Richtung gesehen übereinander liegend angeordnet sind. Im unteren Teil der Darstellung gemäß Fig. 4.1 ist die Außenkonfiguration eines solchen Entkopplungselementes 21 dargestellt, in welcher die sich aus der Formgebung gemäß des oberen Teiles der Fig. 4.1 ergebenden Umlauf- kanten 33 im Außenbereich des Entkopplungselementes 21 zeigt.

Schließlich zeigt Fig. 4. 2 eine weitere Formgebungsmöglichkeit eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Entkopplungselementes.

Das gemäß Fig. 4.2 ebenfalls in dünner Wandungsstärke 31 ausgeführte Entkopplungs- element 21 enthält, in Außenlage 28 dargestellt, Wellenberge 25, die sich zwischen ein Wellental 26 einschließen. Ferner kann zwischen einem Wellenberg 25 und einem Wellental 26 eine Wellenformation am Entkopplungselement 21 eine angeschrägte Flanke 37 vorgesehen sein, welche in ein Wellental 26 auslaufend ausgebildet werden kann. Das Wellental 26 am Entkopplungselement 21 seinerseits, geht in einen ringförmig zur Symmetrielinie 32 gestalteten Mantelbereich des Entkopplungselementes 21 über, wobei diesem, durch die Ausbildung des Ausgleichsbereiches gemäß Fig. 4.2, mit Wellenbergen 25, Wellentälern 26 sowie angeschrägten Flanken 37 eine mehrachsige Flexibilität verliehen wird.

Aus den vorstehend wiedergegebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Entkopplungselementes 21 geht hervor, daß der Ausgleichsbereich 22, 23, welcher dem Entkopplungselement 21 seine mehrachsige Flexibilität und Deformierbarkeit verleiht, in vielerlei Ausführungsvarianten ausgestaltet sein kann. Allen Ausführungsvarianten gemäß der vorstehenden Figuren ist gemeinsam, daß mit diesen das Entkopplungselement 21 mehrachsig bewegbar im Inneren eines Abschirmrohres 3 aufgenommen werden kann. Dem dünnwandig mit einer hohen Verformbarkeit ausgebildeten Material, ist eine Anschmiegsamkeit des in Strömungsrichtung nachfolgenden Ventilrohres 4 an die Außenkontur einer verschwenkbaren Ventilklappe 6 eigen, die zur Erzielung einer maximalen Dichtwirkung in Schließstellung 17 der Ventilklappe 6 erforderlich ist. Verschwenkungen der Ventilklappe 6 in ihrer Schließstellung 18 werden somit wirksam vermieden, so daß keine Fehlluftleitungen bei geschlossener Drosselklappenstellung auftreten kann. Die leichte Verformbarkeit des Ventilrohres 4 durch das Entkopplungselementes 21 innerhalb des Abschinnrohres 3 gestattet zudem, den Stellmotor 16, der die Klappenwelle 17 betätigt, kleinbauend auszulegen, so daß das minimal aufzubringende Antriebsmoment zur Verschwenkbarkeit der Ventilklappe 6 gerade erzeugt werden kann. Zur Entlastung des die Ventilklappe 6 betätigenden Stellmotors 16 ist eine Rückstellfeder 15 unterhalb des Stellmotors 6 eingelassen, die die Rückstellbewegung der Ventilklappe 6 begünstigt und ebenfalls eine kleinerbauende Motorauslegung ermöglicht.

Bezugszeichenliste 1 Klappenventil 2 Ventilgehäuse 3 Abschirmrohr 4 Ventilrohr 5 Stutzen Ventilklappe 7 Klappenwelle 8 Achse.

9 einströmender Gasstrom 10 ausströmender Gasstrom 11 Anschlußflansch 12 Anschlußflansch 13 Stutzenachse 14 Dichtungsring 15 Rückstellfeder 16 Stellmotor 17 erste Klappenposition 18 zweite Klappenposition 19 Querschnittsfläche 20 Kontakbereich 21 Entkopplungselement 22 Ausgleichsbereich 23 Balg 24 stehende Wellenformation 25 Wellenberg 26 Wellental 27 Innenlage 28 Außenlage 29 kombinierte Wellenanordnung 30 liegende Wellenformation 31 Wandung 32 Symmetrielinie 33 Umlaufkante

34 kombinierte Wellenformation 35 Befestigungsbereich 36 Rohr 37 angeschrägte Flanke