und Gasregelklappenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle, mit einem Außenring, mit einem in dem Außenring angeordneten Nadelkäfig und in dem Nadelkäfig geführten, nadeiförmigen Wälzkörpern. Die Erfin- dung betrifft weiterhin eine Gasregelklappenanordnung umfassend eine rotierbare Klappenwelle und eine an der Klappenwelle angeordnete Gasregelklappe.

Wälzlagereinheiten, insbesondere Nadellagereinheiten, zur Lagerung von Klappen- oder Aktuatorenwellen sind bekannt. So offenbart die DE 10 2006 053 716 A1 eine Wälzlagereinheit der eingangs genannten Art, welche zur Lagerung einer Klappenwel- le an einer Gasklappenregelanordnung eingesetzt wird. Dabei werden mehrere Dich- tungsringe eingesetzt, die in den Außenring aufgenommen und zur Abdichtung gegen entlang einer Drehachse der Klappenwelle strömende Fluide ausgebildet sind. Dabei werden an beiden Enden eines hülsenförmigen Außenrings Dichtungsringe vorgese- hen.

Die Wälzkörper laufen dabei direkt auf der Klappenwelle, was zu Problemen mit ei- nem erhöhten Verschleiß führt. Daher werden üblicherweise Klappenwellen mit ge- schliffenen und hartverchromten Enden als Träger für die Nadellagereinheiten einge- setzt. Die Vorbereitung der Wellenenden ist aufwendig und teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle bereitzustellen, welche besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Gasregelklappenanord- nung mit einer derartigen Nadellagereinheit bereitzustellen.

Die Aufgabe wird für die Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder

Aktuatorenwelle, mit einem Außenring, mit einem in dem Außenring angeordneten

Nadelkäfig und in dem Nadelkäfig geführten, nadeiförmigen Wälzkörpern, dadurch ge- löst, dass der Außennng büchsenförmig ausgebildet ist und an seinem ersten Ende einen Büchsenboden aufweist, dass weiterhin ein in dem Nadelkäfig angeordneter In- nenring vorhanden ist, der an seinem dem Büchsenboden abgewandten Ende einen zum Außenring zeigenden Innenring-Bord aufweist, und dass der Außenring an sei- nem zweiten Ende einen Büchsen-Bord aufweist, der zur Fixierung des Innenrings im Außenring den Innenring-Bord umschließt.

Ein Dichtungsring zwischen dem Nadelkäfig und dem Büchsenboden des ersten En- des des Außenrings ist damit verzichtbar. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Nadellagereinheit aus dem Außenring, dem Nadelkäfig, den Wälzkörpern und dem In- nenring bilden. Die Bildung der Nadellagereinheit aus den Einzelteilen ist schnell und preisgünstig durchführbar.

Ein zwischen dem Innenring-Bord und dem Büchsen-Bord gebildeter Spalt weist vor- zugsweise ein Spaltmaß von kleiner 1 mm, insbesondere von kleiner 0,7 mm auf. Der Spalt bildet dabei eine Spalt- oder Labyrinthdichtung aus, die einen Dichtungsring er- setzen kann.

Es hat sich bewährt, wenn der Innenring ein tiefgezogener, gehärteter Innenring ist. Insbesondere wird Stahl oder Edelstahl, insbesondere X5 CrNil 810, zur Bildung des Innenrings eingesetzt. Der Innenring kann in einer alternativen Ausführungsform auch spanend hergestellt sein oder teils durch spanlose und teils durch spanende Bearbei- tung ausgebildet sein.

Bevorzugt weist der Innenring eine Wandstärke im Bereich von 0,5 bis 3 mm auf. Da- durch ist ein Aufpressen des Innenrings auf eine Klappen- oder Aktuatorenwelle prob- lemlos möglich.

Der büchsenförmige Außenring ist vorzugsweise auch aus Stahl oder Edelstahl, ins- besondere X5 CrNil 810, gebildet, wobei weiche oder gehärtete Qualitäten eingesetzt werden können. Es hat sich bewährt, wenn der büchsenförmige Außenring spanlos hergestellt, insbesondere durch Tiefziehen hergestellt ist. Der Außenring kann in einer alternativen Ausführungsform auch spanend hergestellt sein oder teils durch spanlose und teils durch spanende Bearbeitung ausgebildet sein.

Der Nadelkäfig ist bevorzugt aus Kunststoff, Stahl oder nichtrostendem Stahl gebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Nadellagereinheit ist weiterhin mindestens ein Dichtungsring vorhanden, der zwischen dem Nadelkäfig und dem Innenring-Bord angeordnet ist. Dieser kann eine oder mehrere Dichtlippen aufweisen. Bevorzugt ist der Dichtungsring aus Nitrilkautschuk (NBR) oder Fluorkautschuk (FPM) gebildet.

Die Aufgabe wird weiterhin für die Gasregelklappenanordnung umfassend eine rotierbare Klappenwelle und eine an der Klappenwelle angeordnete Gasregelklappe gelöst, indem die Klappenwelle zumindest einseitig mit einer erfindungsgemäßen Na- dellagereinheit gelagert ist, wobei ein Ende der Klappenwelle in den büchsenförmigen Außenring hinein geführt und der Innenring mit dem Ende der Klappenwelle durch Aufpressen verbunden ist. Es wird dadurch eine kostengünstige und haltbare Lage- rung der Klappenwelle erreicht. Ein Schleifen und hartverchromen der Klappenwelle, wie dies üblicherweise erfolgt, kann unterbleiben, da der Innenring als Lauffläche für die Wälzkörper dient und das axiale Wellenspiel reduziert. Insbesondere ist ein Ver- schleiß im Bereich des Innenrings reduziert, wenn ein gehärteter Innenring eingesetzt wird.

Vorzugsweise ist die Klappenwelle auf einer Seite der Gasregelklappe mit der erfin- dungsgemäßen Nadellagereinheit gelagert und auf einer gegenüberliegenden Seite der Gasregelklappe mit einer weiteren Nadellagereinheit gelagert, welche einen hül- senförmigen weiteren Außenring, der an seinem ersten Ende und seinem zweiten En- de jeweils einen zur Klappenwelle zeigenden Bord aufweist, einen in dem weiteren Außenring angeordneten weiteren Nadelkäfig und in dem weiteren Nadelkäfig geführ- te, nadeiförmige Wälzkörper, sowie mindestens einen weiteren Dichtungsring auf- weist, wobei der weitere Nadelkäfig einerseits an den Bord des ersten Endes des wei- teren Außenrings angrenzt und andererseits zwischen dem weiteren Nadelkäfig und dem Bord des zweiten Endes des weiteren Außenrings der mindestens eine weitere Dichtungsring angeordnet ist. Der Bord am ersten Ende des weiteren Außenrings der weiteren Nadellagereinheit bildet bevorzugt eine Spaltdichtung zur Klappenwelle aus, indem der Bord einen In- nendurchmesser aufweist, der maximal 0,1 bis 1 mm größer ist als ein Außendurch- messer der Klappenwelle. Die dadurch ausgebildete Spaltdichtung ersetzt zuverlässig einen Dichtungsring am ersten Ende des weiteren Außenrings.

Vorzugsweise ist das erste Ende des weiteren Außenrings der weiteren Nadellager- einheit der Gasregelklappe zugewandt angeordnet. Alternativ kann das zweite Ende des weiteren Außenrings der Gasregelklappe zugewandt angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Nadellagereinheit und die erfindungsgemäße Gasklappenre- gelanordnung sind insbesondere für Anwendungen im Verbrennungsmaschinenbe- reich, insbesondere in der KFZ-Industrie, von Vorteil.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen beispielhaft eine erfindungsgemäße Nadellagereinheit und eine damit ausgebildete Gasklappenregelanordnung. So zeigt:

FIG 1 eine Nadellagereinheit im Schnittbild;

FIG 2 eine Gasklappenregelanordnung im Schnittbild;

FIG 3 eine erste weitere Nadellagereinheit mit einem Dichtungsring im Schnittbild; FIG 4 eine zweite weitere Nadellagereinheit mit zwei Dichtungsringen im Schnittbild; und

FIG 5 eine dritte weitere Nadellagereinheit im Schnittbild.

FIG 1 zeigt eine Nadellagereinheit 1 im Schnittbild. Die Nadellagereinheit 1 weist einen Außenring 2, einen in dem Außenring 2 angeordneten Nadelkäfig 4 und in dem Na- delkäfig 4 geführte, nadeiförmige Wälzkörper 5 auf. Der Außenring 2 ist büchsenför- mig ausgebildet und weist an seinem ersten Ende 2a einen Büchsenboden 3a auf. Weiterhin ist ein in dem Nadelkäfig 4 angeordneter Innenring 20 vorhanden, der an seinem dem Büchsenboden 3a abgewandten Ende einen zum Außenring 2 zeigenden Innenring-Bord 20b aufweist. Der Außenring 2 weist an seinem zweiten Ende 2b einen Büchsen-Bord 3b auf, der zur Fixierung des Innenrings 20 im Außenring 2 den Innen- ring-Bord 20b umschließt. Der Innenring 20 ist dabei ein tiefgezogener, gehärteter In- nenring 20.

FIG 2 zeigt eine Gasklappenregelanordnung 10 mit einer Gasführungsleitung 17 im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Die Klappenwelle 8 ist im Bereich der Gasführungsleitung 17 über eine Nadellager- einheit 1 gemäß Figur 1 und weiterhin über eine weitere Nadellagereinheit 11 gemäß FIG 3 drehbar gelagert (siehe Doppelpfeil). An der Klappenwelle 8 ist eine Gasregel- klappe 9 angeordnet, die sich mit der Klappenwelle 8 in der, ein Gas 18 führenden Gasführungsleitung 17 mitbewegt. Ein Ende der Klappenwelle 8 ist in den büchsen- förmigen Außenring 2 der Nadellagereinheit 1 hinein geführt und der Innenring 20 mit dem Ende der Klappenwelle 8 durch Aufpressen verbunden (vergleiche auch FIG 1 ). Die Sperrrichtung des Dichtungsrings 6 gegenüber in Richtung der Klappenwelle 8 strömenden Teils des Gases 18 ist durch Pfeile (vergleiche FIG 1 ) dargestellt.

Der Innenring 20 weist an seiner, der Gasregelklappe 9 zugewandten Seite einen von der Klappenwelle 8 weg zeigenden Innenring-Bord 20b auf. Der büchsenförmige Au- ßenring 2 weist an seiner, der Gasregelklappe 9 zugewandten Seite einen zur Klap- penwelle 8 zeigenden Büchsen-Bord 3b auf. Zur Fixierung des Innenrings 20 im büchsenförmigen Außenring 2 umschließt der Büchsen-Bord 3b den Innenring-Bord 20b, wobei ein Spalt S mit einem Spaltmaß kleiner 0,7 mm gebildet ist. Der Spalt S bildet dabei eine Spalt- oder Labyrinthdichtung aus. Insofern könnte in einer alternati- ven Ausgestaltung der Nadellagereinheit 1 auf den Dichtungsring 6 hier auch verzich- tet werden.

FIG 3 zeigt eine weitere Nadellagereinheit 11 zur Lagerung der Klappenwelle 8 im Schnittbild, mit einem hülsenförmigen weiteren Außenring 12, mit einem in dem weite- ren Außenring 12 angeordneten weiteren Nadelkäfig 14 und in dem weiteren Nadelkä- fig 14 geführten, weiteren nadeiförmigen Wälzkörpern 15, sowie mit einem weiteren Dichtungsring 16. Der hülsenförmige weitere Außenring 12 weist an seinem ersten Ende 12a und seinem zweiten Ende 12b jeweils einen Bord 13a, 13b auf. Der Nadel- käfig 14 grenzt einerseits an den Bord 13a des ersten Endes 12a des weiteren Au- ßenrings 12 an. Andererseits ist zwischen dem weitern Nadelkäfig 14 und dem Bord 13b des zweiten Endes 12b des weiteren Außenrings 12 der weitere Dichtungsring 16 angeordnet. Die Sperrrichtung des weiteren Dichtungsrings 16 gegenüber in Richtung der Klappenwelle 8 strömenden Fluiden ist durch Pfeile dargestellt. Der Bord 13a am ersten Ende 12a des weiteren Außenrings 12 bildet eine Spaltdichtung zur Klappen- welle 8 der Gasregelklappenanordnung 10 (siehe FIG 2) aus, indem der Bord 13a ei- nen Innendurchmesser d aufweist, der maximal 0,1 bis 1 mm größer ist als ein Au- ßendurchmesser D der Klappenwelle 8.

FIG 4 zeigt eine zweite weitere Nadellagereinheit 11 ^' mit zwei weiteren Dichtungsrin- gen 16a, 16b im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 3 kennzeichnen glei- che Elemente. Die Sperrrichtungen der weiteren Dichtungsringe 16a, 16b gegenüber in Richtung der Klappenwelle 8 strömenden Fluiden ist durch Pfeile dargestellt.

FIG 5 zeigt eine dritte weitere Nadellagereinheit 11 ^" mit einem Dichtungsring 6 im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Die Sperrrichtung des weiteren Dichtungsrings 6 gegenüber in Richtung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle (hier nicht gezeigt) strömenden Fluiden ist durch Pfeile darge- stellt. Der Bord 13a am ersten Ende 12a des weiteren Außenrings 12 ist in Form eines U-Profils ausgebildet und ragt in einen von dem weiteren Nadelkäfig 14 gebildeten Hohlraum 7 hinein. Dadurch fixiert der Bord 13a den weiteren Nadelkäfig 14 im weite- ren Außenring 12.

Es ergibt sich eine besonders einfach und kostengünstig herstellbare Gasklappenre- gelanordnung 10, die mit einem Minimum an Dichtungsringen 6, 16 auskommt.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen dabei lediglich Ausführungsbeispiele einer erfindungsge- mäßen Nadellagereinheit bzw. Gasklappenregelanordnung. So kann die Klappenwelle der Gasklappenregelanordnung auch mit zwei erfindungsgemäßen Nadellagereinhei- ten gelagert sein. Bezugszeichenliste

1 Nadellagereinheit

2 büchsenförmiger Außenring

2a erstes Ende des büchsenförmigen Außenrings

2b zweites Ende des büchsenförmigen Außenrings

3a Büchsenboden

3b Büchsen-Bord

4 Nadelkäfig

5 Wälzkörper

6 Dichtungsring

7 Hohlraum

8 Klappenwelle

9 Gasregelklappe

10 Gasregelklappenanordnung

11 ,11 ^' ,11 ^" weitere Nadellagereinheit

12 hülsenförmiger weiterer Außenring

12a erstes Ende des weiteren Außenrings

12b zweites Ende des weiteren Außenrings

13a, 13b Bord

14 weiterer Nadel käf ig

15 weitere Wälzkörper

16,16a, 16b weiterer Dichtungsring

17 Gasführungsleitung

18 Gas

20 Innenring

20b Innenring-Bord

D Außendurchmesser der Klappenwelle d Innendurchmesser am Bord 13a

S Spalt