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Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenanordnung mit einem Drosselklappenstutzen sowie mit einer darin über eine Klappenwelle gelagerten Drosselklappe, die in einem Wellenschlitz der Klappenwelle befestigt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Montageverfahren zur Herstellung einer derartigen Drosselklappenanordnung.
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Eine derartige Drosselklappenanordnung ist allgemein bekannt und wir bei Verbrennungsmotoren zur Regelung der Luftzufuhr in den Verbrennungsraum eingesetzt. Insbesondere bei modernen Motoren ist eine hochgenau Luftregelung im Zuge der Verbrauchsoptimierung sowie der Schadstoffreduzierung angestrebt. Vor diesem Hintergrund sollen unkontrollierte Fehlluft-Ströme möglichst vermieden werden. Diese sind insbesondere im Schwachlast-Betrieb und im Leerlaufbetrieb kritisch, bei denen die Drosselklappe zumindest nahezu geschlossen ist. Unkontrollierte Fehlluftströme machen sich bei diesen Betriebszuständen mit geringen Frischluftströmen stark bemerkbar.
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Drosselklappenanordnungen sind beispielsweise aus der
DE 101 23 490 A1 sowie der
DE 691 12 383 T2 zu entnehmen. Bei der
DE 101 23 490 A1 ist eine flüssige Dichtmasse mit Hilfe einer Kanüle zwischen der Innenwandung des Drosselklappenstutzens und der scheibenförmigen Drosselklappe eingebracht. Auch bei der Ausgestaltung gemäß der
DE 691 12 383 T2 ist umlaufend um die eigentliche Drosselklappe ein Dichtelement angebracht.
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Die Drosselklappe ist allgemein an einer Klappenwelle befestigt, die jeweils seitlich am Drosselklappenstutzen drehbeweglich zur Verstellung der Drosselklappe gelagert ist. Die Verstellung der Klappenwelle erfolgt bei modernen Motoren mit Hilfe eines Antriebsmotors elektronisch gesteuert oder geregelt.
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Um eine symmetrische Anordnung der Drosselklappe bzgl. der durch die Klappenwelle definierten Rotationsachse zu gewährleisten ist bei einer Ausführungsvariante die Drosselklappe in einem Wellenschlitz und damit im Inneren der Klappenwelle befestigt.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Abdichtung einer Drosselklappenanordnug zu ermöglichen und das Problem von unkontrollierter Fehlluft zu verringern.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Drosselklappenanordnung mit einem Drosselklappenstutzen sowie mit einer darin über eine Klappenwelle gelagerten Drosselklappe. Die Drosselklappe ist dabei in einem Wellenschlitz der Klappenwelle befestigt. Innerhalb eines derartigen Wellenschlitzes ist nunmehr zwischen der Drosselklappe und dem Rand des Wellenschlitzes eine Abdichtung eingebracht.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass bei derartigen Drosselklappenanordnungen bei geschlossener Drosselklappe bzw. bei nahezu geschlossener Drosselklappe im Leerlaufbetrieb unter Umständen Fehlluft über die Drosselklappe in unerwünschter Weise strömt. Dies wird auf Leckagen zwischen der Drosselklappe und dem Wellenschlitz zurückgeführt. Um diese Fehlluftströme zu vermeiden ist nun mehr die spezielle Abdichtung vorgesehen. Hierdurch wird insgesamt eine verbesserte Steuer- und Regelbarkeit des Verhaltens eines Verbrennungsmotors insbesondere im Schwachlast- oder Leerlaufbetrieb erreicht.
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Zweckdienlicherweise ist dabei die Abdichtung jeweils ausschließlich an den gegenüberliegenden Enden des Wellenschlitzes eingebracht. Es erfolgt also keine vollständig umlaufende Dichtung. Die Abdichtung erfolgt lediglich zwischen dem umlaufenden Rand der üblicherweise scheibenförmigen Drosselklappe und dem Wellenschlitz, also im Wesentlichen punktuell.
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Zweckdienlicherweise ist die Abdichtung dabei durch eine zumindest im Ausgangszustand zähflüssige Dichtmasse ausgebildet. Diese wird daher in einem evtl. vorhandenen Spalt zwischen Drosselklappe und Wellenschlitz eingebracht. Als Dichtmasse wird allgemein eine kraftstoffresistente Dichtmasse eingebracht, die insbesondere nach Art eines Klebstoffs ausgebildet ist, welcher zumindest im Ausgangszustand flüssig ist.
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Als geeignete Dichtmasse kann beispielsweise ein Kleber mit dem Handelsnamen Loctite 5970 herangezogen werden.
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Die Abdichtung einer Drosselklappe gestaltet sich generell schwierig, da die Abdichtung üblicherweise erst bei montierter Drosselklappe vorgenommen werden kann, da die Drosselklappe innerhalb des Drosselklappenstutzens an der Klappenwelle befestigt wird. Da die Drosselklappe und damit auch der Wellenschlitz naturgemäß bis zum Rand des Drosselklappenstutzens reichen, ist der Zugang zu den seitlichen Randbereichen des Wellenschlitzes zur Ausbildung der Abdichtung erschwert. In zweckdienlicher Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass die Klappenwelle zumindest einen Zuführkanal zum Wellenschlitz hin für die Dichtmasse zur Ausbildung der Abdichtung aufweist. Über diesen Zuführkanal wird also die Dichtmasse eingebracht, die dann automatisch in der gewünschten Menge einen eventuellen Spalt zwischen der Drosselklappe und dem Rand des Wellenschlitzes abdichtet. Der Zuführkanal ist dabei vorzugsweise nach Art einer Bohrung eingebracht. Insbesondere ist dabei an den gegenüberliegenden Enden des Wellenschlitzes jeweils ein Zuführkanal ausgebildet. Der Zuführkanal erstreckt sich von einer äußeren Einspritzöffnung bis zu einer zum Wellenschlitz offenen inneren Öffnung.
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Für eine möglichst einfache Montage ist der Zuführkanal dabei bei montierter Drosselklappe über den Drosselklappenstutzen zugänglich. Dadurch kann das Dichtmittel in einfacher Weise beispielsweise mit Hilfe einer Injektionsnadel durch den Drosselklappenstutzen zugeführt werden.
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In zweckdienlicher Weiterbildung ist dabei der Zuführkanal in Richtung auf die Flachseite der scheibenförmigen Drosselklappe orientiert. Dies erlaubt eine besonders einfache Zugänglichkeit zum Zuführkanal, da zum Einbringen der Dichtmasse die Drosselklappe einfach in den zumindest nahezu geschlossenen Zustand gebracht werden kann, so dass die Einspritzöffnung des Zuführkanals in Richtung zum Drosselklappenstutzen orientiert ist, so dass die Dichtmasse einfach zugeführt werden kann. Der Zuführkanal ist daher zumindest in etwa senkrecht zur Flachseite der Drosselklappe orientiert. Die Einspritzöffnung des Zuführkanals ist daher im Wesentlichen innerhalb einer Parallelebene zur Flachseite der scheibenförmigen Drosselklappe angeordnet.
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Da der Randbereich des Wellenschlitzes an der Wandung des Drosselklappenstutzens endet oder sogar etwas in die Wandung des Drosselklappenstutzens hineinreicht ist in bevorzugter Weiterbildung der Zuführkanal schräg zur Wellenachse der Klappenwelle orientiert, wobei der Zuführkanal ausgehend von der Einspritzöffnung schräg nach außen gerichtet ist. Der Zuführkanal ist dabei insbesondere als eine einfache Schrägbohrung mit einem Neigungswinkel beispielsweise im Bereich von 20° bis 40° bezogen auf die Wellenachse ausgebildet.
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Generell ist die Menge der Dichtmasse in zweckdienlicher Ausgestaltung derart bemessen, dass nicht nur ein evtl. Spalt zwischen der Drosselklappe und dem Wellenschlitz abgedichtet ist, sondern dass auch der Zuführkanal mit der Dichtmasse zumindest teilweise angefüllt ist, so dass er abgedichtet ist.
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Alternativ zu der hier beschriebenen Methode der Einbringung einer Dichtmasse über den Zuführkanal besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, vor der Montage der Drosselklappe am Rand des Wellenschlitzes und/oder an einem Randbereich der Drosselklappe jeweils insbesondere punktförmige Abdichtpunkte beispielsweise in Form einer Dichtmasse oder eines flüssigen Klebers anzubringen und erst dann die Drosselklappe einzusetzen. Hierfür sind vorzugsweise am Umfangsrand der Drosselklappe in den Bereichen, mit denen die Drosselklappe an den Randbereichen des Wellenschlitzes anliegt, Abflachungen oder Ausmuldungen vorgenommen, in denen die Dichtmasse eingebracht ist. Die zuvor beschriebene Ausführungsvariante mit dem Einbringen der Dichtmasse nach erfolgter Montage der Drosselklappe hat den Vorteil, dass unterschiedliche Spaltmaße an der linken und an der rechten Seite bedarfsgerecht ausgeglichen werden. Bei der Ausführungsvariante mit der Anbringung der Dichtmasse vor der eigentlichen Montage der Drosselklappe in den Wellenschlitz besteht die Gefahr, dass durch das vorherige Anbringen einer Dichtmasse eine Kraftwirkung in eine Richtung erzeugt wird, so dass ein automatischer Lageausgleich der Drosselklappe zumindest erschwert wird. Hier besteht die Gefahr, dass die Drosselklappe in eine Richtung gepresst werden kann und damit beispielsweise Schwergängigkeiten erzeugt werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer Drosselklappenanordnung, bei dem zwischen dem Wellenschlitz und der Drosselklappe eine Abdichtung eingebracht wird. Die im Hinblick auf die Drosselklappenanordnung beschriebenen Vorzüge und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.
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Vorzugsweise wird dabei die Abdichtung nachträglich nach der Montage der Drosselklappe eingebracht. Die Montage erfolgt üblicherweise derart, dass zunächst die Klappenwelle seitlich eingeschoben und durch den Drosselklappenstutzen hindurch geschoben wird. Die Klappenwelle ist in seitlichen Lagerbereichen in der Wandung des Drosselklappenstutzens gelagert. Diese Lagerbereiche sind dabei ausreichend abgedichtet. Anschließend wird die scheibenförmige Drosselklappe in Längsrichtung des Drosselklappenstutzens eingeführt und in den Wellenschlitz der Klappenwelle eingesteckt und im Wellenschlitz üblicherweise über Schrauben befestigt. Nach der Befestigung der Drosselklappe im Wellenschlitz wird zweckdienlicherweise die Dichtmasse in den beiden gegenüberliegenden Randbereichen des Wellenschlitzes eingebracht. Hierzu sind vorzugsweise die Zuführkanäle ausgebildet, über die die Zuführung der Dichtmasse erfolgt.
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Eine Ausführungsvariante der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in teilweise vereinfachten Darstellungen:
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1 Eine Schnittansicht durch eine Drosselklappenanordnung senkrecht zu einer Längsrichtung des Drosselklappenstutzens,
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2 Eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung aus 1 im Bereich der Klappenwelle und eines Zuführkanals für ein Dichtmittels,
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3 eine schematische Querschnittsansicht des Drosselklappenstutzens bei geschlossener Drosselklappe.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in der 1 dargestellte Drosselklappenanordnung umfasst einen Drosselklappenstutzen 2, in dem eine Drosselklappe 4 mit Hilfe einer Klappenwelle 6 drehbar gelagert ist. Die Drosselklappe 4 ist dabei in einen Wellenschlitz 8, welcher üblicherweise eine rechteckförmige Querschnittskontur aufweist, eingesteckt und im Schlitz über Schrauben 10 befestigt. Der Wellenschlitz 8 erstreckt sich zumindest über die gesamte Breite des Drosselklappenstutzens 2. Die Klappenwelle 6 selbst ist randseitig innerhalb eines Gehäuses des Drosselklappenstutzens 2 gelagert. Hierzu sind abgedichtete Lagerelemente 12 vorgesehen. Diese dichten die Klappenwelle 6 zuverlässig nach außen hin ab.
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Untersuchungen haben nunmehr gezeigt, dass an den gegenüberliegenden seitlichen Randbereichen des Wellenschlitzes 8 aufgrund von Toleranz- und Einbaumaßen eine Leckage und damit Fehlluftströme auftreten können.
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Um diese zuverlässig zu vermeiden ist an diesen Randseiten zwischen dem Wellenschlitz 8 und der Drosselklappe 4 eine Dichtmasse 14 eingebracht. Bei der Dichtmasse 14 handelt es sich insbesondere um einen flüssigen Kleber.
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Die Dichtmasse 14 wird dabei über zwei randseitig angeordnet als Bohrungen ausgebildete Zuführkanäle 16 zugeführt. Die Dichtmasse 14 dichtet automatisch auch die Zuführkanäle 16 ab. Wie insbesondere aus der Darstellung der 1 bei vollständig geöffneter Drosselklappe 4 zu erkennen ist, sind die Zuführkanäle 16 dabei schräg zu einer Wellenachse 18 und damit auch schräg zur Flächennormalen der Drosselklappe 4 orientiert. Der Zuführkanal 16 erstreckt sich dabei von innen nach außen, so dass eine gute Zugänglichkeit über den Drosselklappenstutzen 2 ermöglicht ist. Eine Einspritzöffnung, über die die Dichtmasse 14 eingespritzt wird, ist daher beabstandet von der Innenwandung des Drosselklappenstutzens 2 angeordnet.
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Die Einbringung der Dichtmasse 14 erfolgt dabei vorzugsweise in einem Zustand bei geschlossener Drosselklappe 4, welche Situation in 3 schematisch veranschaulicht ist. Hierdurch ist eine einfache Zugänglichkeit der Zuführkanäle 16 über den Drosselklappenstutzen 2 gegeben. Der Zuführkanal 16 erstreckt sich daher allgemein in Richtung der Wellenachse schräg von innen nach außen. Seine innere Austrittsöffnung am Wellenschlitz liegt daher außerhalb eines gedachten durchgezogenen Öffnungsquerschnitts des Drosselklappenstutzens 2 und im Inneren der Klappenwelle 6.
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Durch die hier beschriebenen Maßnahmen ist in besonders einfacher Weise eine zuverlässige Abdichtung der Drosselklappe 4 im Wellenschlitz 8 erreicht. Durch die spezielle Ausgestaltung der Zuführkanäle 16 wird eine einfache Abdichtung bei bereits montierter Drosselklappe 4 ermöglicht. Durch die Abdichtung nach erfolgter Drosselklappenmontage werden keine unsymmetrischen Kräfte auf die Drosselklappe 4 ausgeübt, die unter Umständen zu einer Schwergängigkeit oder zu einem unerwünschten Versatz der Drosselklappe führen könnten.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Drosselklappenstutzen
- 4
- Drosselklappe
- 6
- Klappenwelle
- 8
- Wellenschlitz
- 10
- Schrauben
- 12
- Lagerelement
- 14
- Dichtmasse
- 16
- Zuführkanal
- 18
- Wellenachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10123490 A1 [0003, 0003]
- DE 69112383 T2 [0003, 0003]
