DE10150516A1

DE10150516A1 - Throttle valve arrangement for internal combustion engines

Info

Publication number: DE10150516A1
Application number: DE2001150516
Authority: DE
Inventors: Andreas Krien; Guenter Kohler; Gerhard Kaes; Claus Hepner; Gerd Troedel
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-17
Also published as: EP1302641A3; DE50213097D1; EP1302641B1; ES2314013T3; EP1302641A2

Abstract

Drosselklappenanordnung (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (2), das einen Luftkanal (3) aufweist, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe (4) schwenkbar auf einer Antriebswelle (7) gelagert ist, wobei die Drosselklappe (4) mindestens eine Bohrung (5) für ein Befestigungselement (6) und eine zumindest teilweise gerundete Mantelfläche (8) aufweist, wobei die Mantelfläche (8) zwei Teilflächen (11a und 11b) und zwei Übergangsflächen (12a und 12b) aufweist, wobei die Teilflächen (11a und 11b) punktsymmetrisch zur Drehachse (10) der Drosselklappe angeordnet sind und die Übergangsflächen (12a und 12b) im Bereich der Antriebswelle (7) angeordnet sind, wobei die Teilflächen (11a und 11b) zwei Randstücke (13 und 14) aufweisen, derart, dass das in Schließstellung der Drosselklappe (4) zur Luftkanalwand (9) gerichtete Randstück (13) abgerundet ist.Throttle valve arrangement (1) for internal combustion engines with a housing (2) which has an air duct (3) in which a disk-shaped throttle valve (4) is pivotably mounted on a drive shaft (7), the throttle valve (4) having at least one bore (5 ) for a fastening element (6) and an at least partially rounded outer surface (8), the outer surface (8) having two partial surfaces (11a and 11b) and two transition surfaces (12a and 12b), the partial surfaces (11a and 11b) being point-symmetrical are arranged to the axis of rotation (10) of the throttle valve and the transition surfaces (12a and 12b) are arranged in the area of the drive shaft (7), the partial surfaces (11a and 11b) having two edge pieces (13 and 14), such that in the closed position the throttle valve (4) to the air duct wall (9) facing edge piece (13) is rounded.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenanordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse, das einen Luftkanal aufweist, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe schwenkbar auf einer Antriebswelle gelagert ist, wobei die Drosselklappe mindestens eine Bohrung für ein Befestigungselement und eine zumindest teilweise gerundete Mantelfläche aufweist. The invention relates to a throttle valve assembly for internal combustion engines a housing which has an air duct in which a disc-shaped Throttle valve is pivotally mounted on a drive shaft, the throttle valve at least one hole for a fastener and at least partially has rounded outer surface.

Eine derartige Drosselklappe ist beispielsweise in DE 198 02 673 A1 offenbart und weist dort Maßnahmen auf, die eine Verringerung der Leckluft bewirken sollen. Diese bestehen aus einer umlaufend gerundeten Mantelfläche der Drosselklappe, die durch Fräsen erzielt wird. Such a throttle valve is disclosed, for example, in DE 198 02 673 A1 has measures there which are intended to reduce the leakage air. This consist of a circumferentially rounded lateral surface of the throttle valve, which Milling is achieved.

Diese Ausführung lässt immer noch eine zu große Leckluft zu und ist im Herstellungsprozeß aufwendig und dadurch teuer. This version still allows too much leakage air and is in the Manufacturing process complex and therefore expensive.

Es besteht daher Bedarf nach für die Großserienfertigung geeigneten Maßnahmen, mit denen eine Verringerung der Leckluft erreicht und gleichzeitig der bisherige Aufbau des Drosselklappenstutzens erhalten bleiben kann. There is therefore a need for measures suitable for large series production, with which a reduction in leakage air is achieved and at the same time the previous Structure of the throttle valve body can be retained.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Drosselklappe dadurch gelöst, dass die Mantelfläche zwei Teilflächen und zwei Übergangsflächen aufweist, wobei die Teilflächen punktsymmetrisch zur Drehachse der Drosselklappe angeordnet sind und die im Bereich der Antriebswelle angeordnet sind, wobei die Teilflächen zwei Randstücke aufweisen, derart, dass das in Schließstellung der Drosselklappe zur Luftkanalwand gerichtete Randstück abgerundet ist. Eine vorteilhafte Ausbildung dieser Drosselklappe besteht darin, dass die Übergangsflächen im Verhältnis zu den Teilflächen klein sind. Anstatt wie beispielsweise bei DE 198 02 673 A1 die Rundung der Drosselklappe durch Fräsen herzustellen besteht ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung dieser Drosselklappe darin, dass in einem ersten Schritt die Kontur der Drosselklappe mit Ausnahme der Übergangsflächen gestanzt wird, in einem zweiten Schritt die abgerundeten Randstücke durch ein spanloses Umformverfahren, insbesondere Prägen, erzeugt werden und in einem letzten Schritt die Drosselklappe ausgestanzt wird. In a generic throttle valve, this object is achieved in that the lateral surface has two partial surfaces and two transition surfaces, the Partial surfaces are arranged symmetrically to the axis of rotation of the throttle valve and which are arranged in the area of the drive shaft, the partial surfaces two Have edge pieces, such that in the closed position of the throttle valve Air duct wall facing edge piece is rounded. An advantageous training of this Throttle valve is that the transition surfaces in relation to the Subareas are small. Instead of rounding as in DE 198 02 673 A1, for example To manufacture the throttle valve by milling there is an advantageous method for Production of this throttle valve in that in a first step the contour of the Throttle valve is punched in a second with the exception of the transition surfaces Step the rounded edge pieces by a chipless forming process, especially embossing, and in a last step the throttle valve is punched out.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Formgebung der Drosselklappe an den für das verkantungsfreie Schließen der Drosselklappe irrelevanten Teil des Seitenrandes den Strömungswiderstand der Leckluft in Schließstellung der Drosselklappe vorteilhaft beeinflussen kann ohne dass im geöffneter Stellung der Drosselklappe ein zusätzlich Druckverlust auftritt. The invention is based on the knowledge that the shape of the throttle valve the part of the. irrelevant for the tilt-free closing of the throttle valve Side edge of the flow resistance of the leakage air in the closed position of the Can advantageously influence throttle valve without the throttle valve in the open position an additional pressure loss occurs.

Indem auf die Rundung des der Anschlagfläche der Drosselklappe abgewandten Seitenrandes, wie dies beispielsweise bei DE 198 02 673 A 1 der Fall ist, verzichtet wird, wird die Strecke des engsten Querschnitts in Schließstellung der Drosselklappe, durch welche die Leckluft strömt, verlängert. Da sich die Stromlinien der Leckluft zum Mittelpunkt des Luftkanals hin in etwa dem Profil einer Laval-Düse annähern, das die Kante der nicht gerundeten Teilfläche tangiert, ergibt sich an der Leckstelle ein Totwassergebiet, das den kleinsten effektiv durchströmten hydraulischen Querschnitt deutlich verringert. Durch diese Erfindung werden somit die fluiddynamischen Staupunkte am Umfang der Drosselklappe stärker ausgeprägt, was den Strömungswiderstand der Drosselklappe in Schließstellung erhöht. Dies führt zu einer Verringerung des sich ergebenden Massenstroms der Leckluft. By facing away from the curve of the throttle valve stop surface Side edge, as is the case, for example, with DE 198 02 673 A 1 the distance of the narrowest cross section is in the closed position of the Throttle valve through which the leakage air flows is extended. Because the streamlines of leakage air approach the profile of a Laval nozzle towards the center of the air duct, that affects the edge of the non-rounded part surface results at the leak a dead water area that has the smallest effective hydraulic flow Cross section significantly reduced. With this invention, the fluid dynamic Congestion points on the circumference of the throttle valve are more pronounced, which Throttle valve flow resistance increased in closed position. This leads to a Reduction of the resulting mass flow of the leakage air.

Durch diese Erfindung ist es möglich geworden, das Verfahren zur Herstellung dieser Drosselklappe erheblich zu verbessern. Anstatt wie beispielsweise bei DE 198 02 673 A1 die gerundeten Randstücke durch Fräsen herzustellen, kann die Rundung durch ein spanloses Umformfahren erfolgen. So kann, nachdem zunächst nur die Kontur der zu rundenden Teilflächen ausgestanzt wird, die Rundung beispielsweise durch Prägen erzeugt werden, ohne dass die zu fertigende Drosselklappe aus dem Blech, aus dem sie herausgestanzt wird, zuvor herausgelöst wird. Dadurch dass die Drosselklappe mit Hilfe der noch nicht ausgestanzten Übergangsflächen mit dem Blech fixiert ist, ist es zusätzlich möglich, die Bohrungen in der Drosselklappe in einen weiteren Fertigungsschritt auszustanzen, was dazu führt, dass die Position der Bohrungen in Relation zur Mantelfläche der Drosselklappe sehr viel genauer angeordnet wird. With this invention, it has become possible to use the process for producing the same Throttle valve to improve significantly. Instead of like for example at DE 198 02 673 A1 can produce the rounded edge pieces by milling, the rounding done by chipless forming. So after initially only the Contour of the partial areas to be rounded is punched out, for example the rounding are produced by embossing, without the throttle valve to be manufactured emerging from the Sheet from which it is punched out is previously removed. Because the Throttle valve with the help of the not yet punched transition surfaces with the Sheet is fixed, it is also possible to drill the holes in the throttle valve to punch out a further manufacturing step, which leads to the position of the Bores in relation to the outer surface of the throttle valve are much more precise is arranged.

Im folgenden ist die Erfindung an einer vorteilhaften Ausführung beschrieben, wobei In the following the invention is described in an advantageous embodiment, wherein

in Fig. 1 die Drosselklappenanordnung in einer Schnittansicht, in Fig. 1, the throttle assembly in a sectional view,

in Fig. 2 die Drosselklappe in einer Draufsicht, in Fig. 2, the throttle valve in a plan view,

in Fig. 3 eine Detailansicht des teilweise gerundeten Drosselklappenrandes und in Fig. 3 is a detailed view of the partially rounded throttle valve edge and

in Fig. 4 eine Darstellung eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung der Drosselklappe
aufgezeigt wird. in Fig. 4 is an illustration of an advantageous method of manufacturing the throttle
is shown.

In Fig. 1 ist eine Drosselklappenanordnung 1 mit einem Gehäuse 2, das einen Luftkanal 3 bildet, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe 4 mit einer Bohrung 5 für ein Befestigungselement 6 auf einer Antriebswelle 7 befestigt ist, schematisch dargestellt. In ihr ist deutlich zu sehen, dass in Schließstellung eine Mantelfläche 8 der Drosselklappe 4 an einer Luftkanalwand 9 anliegt, wodurch der Luftkanal 3 abgedichtet wird. In Fig. 1, a throttle valve assembly 1 with a housing 2 , which forms an air duct 3 , in which a disc-shaped throttle valve 4 is fastened with a bore 5 for a fastening element 6 on a drive shaft 7 , is shown schematically. It clearly shows that in the closed position an outer surface 8 of the throttle valve 4 bears against an air duct wall 9 , as a result of which the air duct 3 is sealed.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht der Drosselklappe 4 mit einer Drehachse 10. Zur Mantelfläche 8 der Drosselklappe 4 gehören zwei Teilflächen 11a und 11b und zwei Übergangsflächen 12a und 12b, die jeweils punktsymmetrisch angeordnet sind. Es ist in Fig. 2 deutlich zu erkennen, dass die Übergangsflächen 12a und 12b im Verhältnis zu den Teilflächen 11a und 11b klein sind. Die Genauigkeit der Position der Bohrungen 5a und 5b in Relation zu den Teilflächen 11a und 11b wird verbessert, wenn sie ausgestanzt werden, während die Übergangsflächen 12a und 12b noch mit dem Blech, aus dem die Drosselklappe 4 ausgestanzt wird, verbunden sind. Fig. 2 shows the top view of the throttle valve 4 with an axis of rotation 10. The lateral surface 8 of the throttle valve 4 includes two partial surfaces 11 a and 11 b and two transition surfaces 12 a and 12 b, which are each arranged point-symmetrically. It can be clearly seen in FIG. 2 that the transition areas 12 a and 12 b are small in relation to the partial areas 11 a and 11 b. The accuracy of the position of the bores 5 a and 5 b in relation to the partial surfaces 11 a and 11 b is improved if they are punched out, while the transition surfaces 12 a and 12 b still with the sheet metal from which the throttle valve 4 is punched out, are connected.

In Fig. 3 ist durch eine Detailansicht des teilweise gerundeten Drosselklappenrandes dargestellt wie die Teilfläche 11a in Randstücke 13a und 14a unterteilt ist. Dabei ist das Randstück 13a gerundet und das Randstück 14a nicht gerundet. Analog dazu ist die Teilfläche 11b punktsymmetrisch zur Teilfläche 11a in ein gerundetes Randstück 13b und ein nicht gerundetes Randstück 14b unterteilt. Somit ist sichergestellt, dass unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen und Wärmedehnungseffekten die gerundeten Randstücke 13a und 13b in Schließstellung der Drosselklappe 4 verkantungsfrei an der Luftkanalwand 9 anliegen. Gleichzeitig erhöhen die nicht gerundeten Randstücke 14a und 14b den Strömungswiderstand der Leckluft. In Fig. 3 is shown by a detailed view of the partially rounded throttle valve edge how the partial surface 11 a is divided into edge pieces 13 a and 14 a. The edge piece 13 a is rounded and the edge piece 14 a is not rounded. Analogously, the partial surface 11 b point-symmetrically to a part surface 11 in a rounded edge portion 13 b and a non-rounded edge portion 14 divides b. This ensures that, taking into account manufacturing tolerances and thermal expansion effects, the rounded edge pieces 13 a and 13 b in the closed position of the throttle valve 4 rest without tilting against the air duct wall 9 . At the same time, the non-rounded edge pieces 14 a and 14 b increase the flow resistance of the leakage air.

Die Darstellung eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung der Drosselklappe in Fig. 4 zeigt wie in einem ersten Schritt I die Teilflächen 11a und 11b der Drosselklappe 4 gestanzt werden. Die Übergangsflächen 12a und 12b werden allerdings noch nicht gestanzt. In einem zweiten Schritt II werden die abgerundeten Randstükke 13a und 13b erzeugt. Dadurch dass beim Prägen von zwei Seiten gleichzeitig eine Kraft aufgebracht werden kann, wird das Prägen durch einen einzigen Arbeitsschritt durchgeführt, ohne dass es notwendig ist z. B. für das Herumdrehen des Blechs einen weiteren Arbeitsschritt aufzuwenden. In einem letzten Schritt III wird die Drosselklappe 4 ausgestanzt. Durch dieses Verfahren wird vermieden, dass wie beispielsweise bei DE 198 02 673 A1 die Rundung durch Fräsen erzeugt wird. The illustration of an advantageous method for producing the throttle valve in FIG. 4 shows how, in a first step I, the partial surfaces 11 a and 11 b of the throttle valve 4 are punched. The transition surfaces 12 a and 12 b are not yet punched. In a second step II, the rounded edge pieces 13 a and 13 b are generated. Because a force can be applied simultaneously when embossing from two sides, the embossing is carried out in a single work step without it being necessary, for. B. to spend another step for turning the sheet. In a last step III, the throttle valve 4 is punched out. This method prevents the rounding from being generated by milling, as is the case, for example, with DE 198 02 673 A1.

Claims

1. throttle valve assembly ( 1 ) for internal combustion engines with a housing ( 2 ) which has an air duct ( 3 ) in which a disc-shaped throttle valve ( 4 ) is pivotally mounted on a drive shaft ( 7 ), the throttle valve ( 4 ) having at least one bore ( 5 ) for a fastening element ( 6 ) and an at least partially rounded outer surface ( 8 ), characterized in that the outer surface ( 8 ) has two partial surfaces ( 11 a and 11 b) and two transition surfaces ( 12 a and 12 b), whereby the partial surfaces ( 11 a and 11 b) are arranged point-symmetrically to the axis of rotation ( 10 ) of the throttle valve and the transition surfaces ( 12 a and 12 b) are arranged in the region of the drive shaft ( 7 ), the partial surfaces ( 11 a and 11 b) being two Have edge pieces ( 13 and 14 ) such that the edge piece ( 13 ) directed towards the air duct wall ( 9 ) in the closed position of the throttle valve ( 4 ) is rounded.

2. Throttle valve arrangement according to claim 1, characterized in that the transition surfaces ( 12 a and 12 b) are small in relation to the partial surfaces ( 11 a and 11 b).

3. The method for producing the throttle valve according to claim 1 or 2, characterized in that in a first step (I) a contour ( 15 ) of the throttle valve ( 4 ) with the exception of the transition surfaces ( 12 a and 12 b) is punched in a second Step (II) the rounded edge pieces ( 13 a and 13 b) are produced by a chipless forming process, in particular embossing, and in a last step (III) the throttle valve ( 4 ) is punched out.