DE10060291A1 - Strömungstelleinheit - Google Patents

Abstract

Weil bei einer Strömungsstelleinrichtung mit einer verstellbaren Klappe häufig zwischen der Klappe und der Kanalwandung nur ein sehr enger Spalt vorhanden sein darf, gibt es beim Einbauen der Klappe in das Kanalgehäuse bisher häufig Probleme. DOLLAR A Bei der hier vorgeschlagenen Strömungsstelleinheit (2) ist im Bereich der der Lagerung der Klappenwelle (16) dienenden Lageröffnung ein Fügekanal (30, 30') vorgesehen. Der Fügekanal (30, 30') erleichtert das Einbauen der Klappe (20) in das Kanalgehäuse (4) wesentlich. DOLLAR A Die Strömungsstelleinheit ist insbesondere für die Steuerung von einem Verbrennungsmotor zugeführter Luft vorgesehen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Strömungstelleinheit nach der Gattung des Anspruchs 1.

Es gibt Strömungstelleinheiten, bei denen ein Strömungskanal durch ein Kanalgehäuse hindurchführt. In einer Kanalwandung des Kanal­ gehäuses ist eine Klappenwelle schwenkbar gelagert. An der Klappenwelle ist eine Klappe drehfest befestigt. Das Kanalgehäuse hat eine Kanalwandung, die den Strömungskanal umschließt. Die Strömungstelleinheit wird vorzugsweise zum Steuern der einer Brennkraftmaschine zugeführten Verbrennungsluft verwendet. Die Strömungstelleinheit kann aber auch beispielsweise zum Steuern des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendet werden.

Weil sehr häufig gefordert wird, daß zwischen der Kanalwandung und einem Umfang der Klappe nur ein sehr kleiner Spalt bestehen darf, ist es häufig sehr schwierig, die Klappe bis zum vorgesehenen Einbauort in den Strömungskanal einzuführen. Dabei kann es bei den bekannten Strömungstelleinheiten vorkommen, daß die Klappe an der Kanalwandung verklemmt. Aus diesem Grund wurde bisher schon der Vorschlag gemacht, die Klappe an ihrem Umfang an gegenüber­ liegenden Stellen etwas abzuflachen. Dies hat allerdings zur Folge, daß die Klappe nicht mehr so dicht abschließen kann und daß beim Einführen der Klappe in den Strömungskanal die Klappe sehr genau ausgerichtet sein muß. Ist diese Ausrichtung nicht perfekt, dann kann sich auch die abgeflachte Klappe mit der Kanalwandung verklemmen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Strömungstelleinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei einem sehr engen Spalt zwischen der Klappe und der Kanal­ wandung kein Verklemmen der Klappe in der Kanalwandung während des Einbauens der Klappe in den Strömungskanal befürchtet werden muß.

Ein weiterer Vorteil ist, daß wegen dem Fügekanal in montiertem Zustand ein wesentlich engerer Spalt zwischen der Klappe und der Kanalwandung hergestellt werden kann, als es ohne den Fügekanal möglich wäre. Wegen dem Fügekanal kann die Klappe um entscheidende Millimeter-Bruchteile größer gemacht werden. Dadurch wird auf vorteilhafte und einfache Weise erreicht, daß die Klappe den Strömungskanal sehr dicht abschließen kann.

Ein weiterer Vorteil ist, daß während des Einbauens der Klappe in den Strömungskanal keine Beschädigung der Klappe und keine Be­ schädigung an der Kanalwandung befürchtet werden muß. Eine Be­ schädigung der Kanalwandung im Bereich der Schließstellung der Klappe würde nämlich zu erhöhter Undichtheit führen. Eine derartige Beschädigung wird bei der vorgeschlagenen Strömung­ stelleinheit auf einfache Weise vermieden.

Weil durch den Fügekanal während des Einbauens der Klappe in den Strömungskanal ein Verklemmen der Klappe in der Kanalwandung ver­ mieden wird, ist es vorteilhafterweise möglich, für das Kanal­ gehäuse auch ein relativ weiches Material, beispielsweise Kunst­ stoff, zu verwenden, ohne daß unzulässige Beschädigungen be­ fürchtet werden müssen.

Häufig werden bei einer Strömungstelleinheit Klappen verwendet, die in Draufsicht betrachtet eine elliptische Form haben. Mit der elliptischen Form will man erreichen, daß bereits bei einer Ver­ stellung der Klappe um weniger als 90° der Strömungskanal ge­ schlossen wird. Wird eine elliptische Klappe verwendet, dann macht sich der Fügekanal besonders positiv bemerkbar, denn man erhält den Vorteil, daß die Klappe wesentlich leichter eingebaut werden kann, weil die elliptische Klappe während ihres Einbauens vorteilhafterweise weniger genau bezüglich des Strömungskanals ausgerichtet sein muß.

Weil sich die Klappe wesentlich leichter in den Strömungskanal einbauen läßt, ohne daß ein Klemmen befürchtet werden muß, was bisher durch gefühlvolle Handarbeit korrigiert werden mußte, ist mit dem Fügekanal ein automatischer oder zumindest ein halbautomatischer Einbauvorgang leicht möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt­ anspruch angegebenen Strömungstelleinheit möglich.

Ist die Breite des Fügekanals kleiner als der Durchmesser der Lageröffnung, dann hat dies den besonderen Vorteil, daß der Füge­ kanal keinerlei Verschlechterung der Abdichtung zwischen der Klappe und dem Kanalgehäuse zur Folge hat.

Zeichnung

Bevorzugt ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schrägansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungs­ beispiel,

Fig. 5 eine abgewandelte Einzelheit der Ausführungsbeispiele.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäß ausgeführte Strömungstelleinheit dient zum Steuern eines durch einen Strömungskanal strömenden Mediums. Die Strömungstelleinheit dient insbesondere zum Steuern einer Leistung einer Brennkraftmaschine. Dabei ist das Medium üblicherweise Luft oder ein Luft-Gas-Gemisch.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen ein erstes, bevorzugt ausgewähltes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. Die Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht, die Fig. 2 einen Längsschnitt und die Fig. 3 eine Draufsicht. Der in der Fig. 2 dargestellte Längsschnitt ist in der Fig. 3 mit II-II markiert. Die Blickrichtung für die in der Fig. 3 dargestellte Ansicht ist in der Fig. 2 mit III markiert. Um einzelne Bereiche der Strömungstelleinheit möglichst groß darstellen zu können, sind in der Fig. 3 einzelne Bereiche der Strömungstelleinheit weggebrochen.

In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit den­ selben Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren Erwähnte und Dargestellte auch bei den anderen Aus­ führungsbeispielen. Sofern sich aus den Erläuterungen nichts anderes ergibt, sind die Einzelheiten der verschiedenen Aus­ führungsbeispiele miteinander kombinierbar.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte, beispielhaft ausge­ wählte Strömungstelleinheit 2 umfaßt ein Kanalgehäuse 4 und einen Stellantrieb 6. Durch das Kanalgehäuse 4 verläuft ein Strömungs­ kanal 8. Eine Kanalwandung 10 des Kanalgehäuses 4 umschließt den Strömungskanal 8. In dem Kanalgehäuse 4 gibt es eine Lageröffnung 12. Die Kanalwandung 10 könnte man auch als eine Wandfläche bezeichnen. Die Lageröffnung 12 durchbricht die Kanalwandung 10 und mündet in den Strömungskanal 8. Diagonal gegenüber der Lager­ öffnung 12 gibt es eine zweite Lageröffnung 12'. Auch die zweite Lageröffnung 12' ist in dem Kanalgehäuse 4 vorgesehen. Auch die zweite Lageröffnung 12' durchbricht die Kanalwandung 10 und mündet in den Strömungskanal 8. In der Lageröffnung 12 und in der zweiten Lageröffnung 12' ist eine Klappenwelle 16 schwenkbar gelagert.

In der Klappenwelle 16 gibt es einen Schlitz 18. Eine Klappe 20 ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln 22 drehfest mit der Klappen­ welle 16 verbunden.

Der Stellantrieb 6 dient dazu, um die Klappe 20 zwischen einer Offenstellung, in der der Querschnitt des Strömungskanals 8 für ein hindurchströmendes Medium möglichst vollständig geöffnet ist, und einer Schließstellung, in der der Querschnitt des Strömungs­ kanals 8 möglichst vollständig geschlossen ist.

Das Kanalgehäuse 4 hat eine Kanalöffnung 24 und eine zweite Kanal­ öffnung 26. Der Strömungskanal 8 mündet an der Kanalöffnung 24 aus dem Kanalgehäuse 4. Gegenüberliegend davon tritt der Strömungs­ kanal 8 an der zweiten Kanalöffnung 26 aus dem Kanalgehäuse 4 aus.

In der Lageröffnung 12 ist beispielsweise ein Gleitlager zum schwenkbaren Lagern der Klappenwelle 16 vorgesehen. Anstatt dem Gleitlager kann in der Lageröffnung 12 auch ein Wälzlager, beispielsweise ein Kugellager oder ein Rollenlager, vorgesehen sein. Die Lagerung der Klappenwelle 16 in der zweiten Lageröffnung 12' ist vorzugsweise gleich aufgebaut wie die Lagerung der Klappenwelle 16 in der Lageröffnung 12.

Zum Aufnehmen der Klappenwelle 16 hat die Lageröffnung 12 dort, wo diese an der Kanalwandung 10 in den Strömungskanal 8 einmündet, einen Durchmesser d. Die Klappenwelle 16 ist so dimensioniert, daß die Klappenwelle 16 den Durchmesser d der Lageröffnung 12 so gut wie vollständig ausfüllt, damit im Bereich der Lageröffnung 12 bei in Schließstellung stehender Klappe 20 möglichst kein uner­ wünschtes Medium durch den Strömungskanal 8 hindurchströmen kann.

An der den Strömungskanal 8 umschließenden Kanalwandung 10 ist ein Fügekanal 30 vorgesehen. Der Fügekanal 30 hat einen im wesent­ lichen sichelförmigen Querschnitt. Quer zur Längsrichtung des Strömungskanals 8 betrachtet, hat der Fügekanal 30 eine Breite b. Bezogen auf den Strömungskanal 8 hat der Fügekanal 30 in radialer Richtung eine Tiefe t. Die Breite b des Fügekanals 30 ist kleiner als der von der Klappenwelle 16 ausgefüllte Durchmesser d der Lageröffnung 12. Der Fügekanal 30 erstreckt sich zwischen der Lageröffnung 12 und der Kanalöffnung 24. Der Fügekanal 30 verläuft im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Strömungskanals 8. Der Fügekanal 30 ist auf derjenigen Seite der Strömungstelleinheit 2 vorgesehen, von der aus während des Zusammenbauens die Klappe 20 in den Strömungskanal 8 hineingeführt wird. Der Fügekanal 30 endet vorzugsweise dort, wo der Fügekanal 30 in die Lageröffnung 12 einmündet. Ein weiteres Vorsehen des Fügekanals 30 über die Lager­ öffnung 12 hinaus ist nicht notwendig.

Bezogen auf die Fig. 2 hat der Fügekanal 30 einen linken Füge­ kanalrand 30a und einen rechten Fügekanalrand 30b. Der Abstand zwischen den Fügekanalrändern 30a, 30b entspricht der Breite b.

Um eine unerwünschte Leckströmung insgesamt möglichst klein zu halten, sollte der Fügekanal 30 so angebracht sein, daß beide Fügekanalränder 30a, 30b von der Lageröffnung 12 geschnitten werden, damit die Klappenwelle 16 das Ende des Fügekanals 30 vollständig abdecken kann. Es ist zweckmäßig, die Mitte des Füge­ kanals 30 so vorzusehen, daß sich die Mitte des Fügekanals 30 im wesentlichen mit der Mittelachse der Lageröffnung 12 schneidet.

Bei dem in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungs­ beispiel hat der Strömungskanal 8 über seine gesamte Länge im wesentlichen den gleichen Durchmesser. Deshalb ist es zweckmäßig, daß sich der Fügekanal 30 bei diesem Ausführungsbeispiel von der Lageröffnung 12 bis ans Ende des Strömungskanals 8, das heißt bis zur Kanalöffnung 24, erstreckt.

Die Fig. 4 zeigt ein zweites bevorzugt ausgewähltes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Längs­ schnitt durch die Strömungstelleinheit 2.

Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Strömungskanals 8 im Bereich der fertig montierten Klappe 20 kleiner als im Bereich der Kanalöffnung 24, von der aus die Klappe 20 in den Strömungskanal 8 eingebaut wird. Weil der Querschnitt des Strömungskanals 8 im Bereich der Kanalöffnung 24 deutlich größer ist als im Bereich der fertig montierten Klappe 20, genügt es, wenn der Fügekanal 30, ausgehend von der Lager­ öffnung 12, sich nur ein Stück weit in Richtung der Kanalöffnung 24 erstreckt und zwar so weit, bis die Querschnittsfläche des Strömungskanals 8 so groß ist, daß die Klappe 20 während des Zusammenbauens der Strömungstelleinheit 2, ohne an der Kanalwandung 10 zu klemmen, in den Strömungskanal 8 eingeführt werden kann.

Es ist üblich, die Strömungstelleinheit 2 so zu bauen, daß die Klappe 20 in der Schließstellung nicht ganz senkrecht zur Längs­ achse des Strömungskanals 8 steht. Damit bei dieser Ausführung die Klappe 20 auch bei beispielsweise kreisrundem Querschnitt des Strömungskanals 8 den Strömungskanal 8 möglichst vollständig schließt, hat die Klappe 20 üblicherweise eine elliptische Form. Aufgrund der Tiefe t des Fügekanals 30 spielt es auch bei nicht kreisrunder Klappe 20 keine Rolle, wenn die Klappe 20 während des Einbauvorgangs gegenüber dem Strömungskanal 8 nicht vollkommen ausgerichtet ist. Dies erleichtert den Einbauvorgang wesentlich.

Die Fig. 5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel. Die Fig. 5 zeigt das abgewandelte Ausführungsbeispiel mit gleicher Blick­ richtung wie die Fig. 3.

Um die Tiefe t des Fügekanals 30 möglichst klein machen zu können, wird vorgeschlagen, den Querschnitt des Fügekanals 30, wie in der Fig. 5 dargestellt, im wesentlichen rechteckförmig auszuführen.

Es gibt Ausführungen der Strömungstelleinheit 2, bei denen die Klappenwelle 16 nur auf einer Seite des Strömungskanals 8 in der Kanalwandung 10 schwenkbar gelagert ist. Bei dieser Ausführung gibt es nur eine einzige Lageröffnung 12. Wie die dargestellten Ausführungsbeispiele aber zeigen, sind auch Ausführungen üblich, bei denen die Klappenwelle 16 beidseitig in der Kanalwandung 10 gelagert ist. Bei einer derartigen Ausführung hat die Strömung­ stelleinheit 2 zusätzlich zu der Lageröffnung 12 die zweite Lager­ öffnung 12'. Die zweite Lageröffnung 12' ist üblicherweise gleich ausgeführt und gleich gestaltet wie die Lageröffnung 12. Es wird vorgeschlagen, im Bereich der zweiten Lageröffnung 12' einen zweiten Fügekanal 30' vorzusehen. Ferner wird vorgeschlagen, den zweiten Fügekanal 30' gleich zu dimensionieren und gleich zu ge­ stalten wie den Fügekanal 30. Weil aber auch bei doppelseitiger Lagerung der Klappenwelle 16 bei ausreichender Tiefe t des Füge­ kanals 30 ein einziger Fügekanal 30 bereits eine wesentliche Ver­ besserung beim Zusammenbauen der Strömungstelleinheit 2 ergibt, kann im Prinzip auch bei beidseitiger Lagerung der Klappenwelle 16 auf den zweiten Fügekanal 30' verzichtet werden.

Die Strömungstelleinheit 2 wird vorzugsweise zum Steuern der einer Brennkraftmaschine zugeführten Verbrennungsluft verwendet. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein fremdgezündeter Otto- Motor. Die Strömungstelleinheit 2 kann aber auch genau so gut zum Steuern der Abluft bzw. des Abgases einer Brennkraftmaschine verwendet werden.

Wird die Strömungstelleinheit 2 zum Steuern der der Brennkraft­ maschine zugeführten Verbrennungsluft verwendet, dann wird das Kanalgehäuse 4 häufig als Drosselklappenstutzen bezeichnet, den Strömungskanal 8 bezeichnet man dabei häufig als Saugkanal, und die Klappe 20 heißt bei dieser Anwendung üblicherweise Drossel­ klappe.

Bei einem Anwendungsfall, bei dem die Strömungstelleinheit 2 zum Steuern der Abluft bzw. des Abgases einer Brennkraftmaschine ver­ wendet wird, wird die Klappe 20 üblicherweise als Abgasklappe be­ zeichnet.

Claims (7)

1. Strömungstelleinheit mit einem Kanalgehäuse, mit einem Strömungskanal (8) in dem Kanalgehäuse (4), mit einer den Strömungskanal (8) umschließenden Kanalwandung (10), mit einer Klappenwelle (16), wobei die Klappenwelle (16) in mindestens einer in der Kanalwandung (10) vorgesehenen und in den Strömungskanal (8) mündenden Lageröffnung (12, 12') schwenkbar gelagert ist, mit einer mit der Klappenwelle (16) drehfest verbundenen Klappe (20), dadurch gekennzeichnet, daß in der Kanalwandung (10) mindestens im Bereich der Lageröffnung (12, 12') ein sich in einer längsrichtung des Strömungskanals (8) erstreckender Fügekanal (30, 30') vorgesehen ist.

2. Strömungstelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageröffnung (12, 12') einen Durchmesser (d) hat, daß der Fügekanal (30, 30') quer zu der Längsrichtung des Strömungskanals (8) eine Breite (b) hat und daß die Breite (b) des Fügekanals (30, 30') kleiner ist als der Durchmesser (d) der Lageröffnung (12, 12').

3. Strömungstelleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kanalgehäuse (4) eine Kanalöffnung (24) hat, an der der Strömungskanal (8) aus dem Kanalgehäuse (4) austritt und daß sich der Fügekanal (30, 30') von der Lageröffnung (12, 12') bis zu der Kanalöffnung (24) erstreckt.

4. Strömungstelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenwelle (16) zusätzlich in einer in der Kanalwandung (10) vorgesehenen und in den Strömungskanal (8) mündenden zweiten Lageröffnung (12') schwenkbar gelagert ist.

5. Strömungstelleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kanalwandung (10) mindestens im Bereich der zweiten Lageröffnung (12') ein sich in einer Längsrichtung des Strömungskanals (8) erstreckender weiterer Fügekanal (30') vorgesehen ist.

6. Strömungstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fügekanal (30, 30') einen im wesentlichen sichelförmigen Querschnitt hat.

7. Strömungstelleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß der Fügekanal (30, 30') einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt hat.