DE10219268C1

DE10219268C1 - Throttle flap for motor vehicle exhaust duct has housing with pivot shaft for valve flap connected to vacuum chamber

Info

Publication number: DE10219268C1
Application number: DE2002119268
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hahnl; Klaus Regenold; Marek Birke
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2022-05-01
Also published as: EP1359300A3; EP1359300B1; ES2310221T3; DE50310181D1; EP1359300A2

Abstract

The throttle flap for a motor vehicle internal combustion engine exhaust duct has a housing (1) with a pivot shaft (5) on which is mounted the throttle flap (6). The shaft is connected to a vacuum chamber (14) with a diaphragm. The flap has an axially operating stop to define its open position, with a fixed stop (18) on a mounting plate engaging a stop (20) mounted on the flap shaft. The shaft also has an axially fixed stop ring (9) and an axially movable stop (11).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappenein heit für den Einsatz in der Abgasanlage eines Verbren nungsmotors, umfassend ein Klappengehäuse, eine darin um eine Achse drehbar gelagerte Welle mit einem Ver schlußelement, eine Unterdruckdose mit einer Membran sowie eine der Umsetzung der Hubbewegung der Membran in eine Drehbewegung der Welle dienende Koppeleinrichtung, wobei eine die Drehbewegung der Welle in der Klappen stellung "offen" begrenzende Anschlageinrichtung vorge sehen ist.The invention relates to a throttle valve unit for use in the exhaust system of a combustion tion motor, comprising a valve housing, one therein shaft rotatable about an axis with a ver final element, a vacuum box with a membrane as well as implementing the lifting movement of the membrane in a coupling device serving to rotate the shaft, one being the rotational movement of the shaft in the flap position "open" limiting anchorage featured see is.

Allgemein bekannt sind Drosselklappeneinheiten insbe sondere aus dem Motorenbau. Hier ist das Hauptanwen dungsgebiet für Drosselklappen die Regulierung der Verbrennungsluft bzw. des Kraftstoffluftgemisches. Die Temperatur des strömenden Mediums liegt dabei auf dem Niveau der Umgebungslufttemperatur von -20°C bis +40 °C. Der Aufbau und die Funktionsweise der insoweit be kannten Drosselklappeneinheiten ist z. B. in DE 197 29 648 A1, DE 40 27 269 A1, DE 42 09 586 A1, DE 100 06 795 A1, DE 199 28 473 A1, DE 198 57 957 A1 und DE 43 13 454 A1 beschrieben.Throttle valve units are generally known especially from engine construction. Here is the main application area of throttle control Combustion air or the fuel air mixture. The The temperature of the flowing medium is on the Ambient air temperature level from -20 ° C to +40 ° C. The structure and functioning of the so far be Known throttle units is such. B. in DE 197 29 648 A1, DE 40 27 269 A1, DE 42 09 586 A1, DE 100 06 795 A1, DE 199 28 473 A1, DE 198 57 957 A1 and DE 43 13 454 A1 described.

Innerhalb eines Gehäuses befindet sich ein ebenes Ver schlußelement, das auf einer das Gehäuse durchsetzenden drehbaren Welle angeordnet ist. Die Welle wird in Gleitlagern geführt. Die Stellkräfte werden von außen eingeleitet. Man verwendet dafür Unterdruckdosen oder elektrische Antriebe.There is a flat ver within a housing closing element, which on a penetrating the housing rotatable shaft is arranged. The wave is in Slide bearings performed. The actuating forces are from the outside initiated. Vacuum cans or are used for this electric motors.

Zunehmend an Bedeutung gewinnen Drosselklappeneinheiten aber auch in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren. Sie kommen insbesondere in Verbindung mit Schalldämpfern mit variabler Dämpfungscharakteristik bzw. der varia blen Gestaltung des Mündungsgeräusches zum Einsatz (vgl. E. Santiago u. A., Sonderdruck MTZ 53 (1992) Heft 7/8; Ch. Lüßgen u. A., System Partners 2000 S. 54- 57). Aufgrund der hohen Temperaturen im Umfeld von Ab gasanlagen verwendet man hier vorwiegend Klappen mit Unterdruckdose. Der von außen eingeleitete Unterdruck, der von dem jeweiligen Betriebszustand des Motors ab hängt, wirkt auf eine Membran, die mit einem Gestänge verbunden ist. Es wird eine Hubbewegung erzeugt, wenn Unterdruck anliegt. Wenn kein Unterdruck anliegt er zeugt eine in der Unterdruckdose angeordnete Feder eine Rückstellkraft; die Membran geht in ihre Ausgangslage zurück (vgl. DE 197 29 648 A1). Die Hubbewegung des Gestänges wirkt über einen Kurbeltrieb auf die Welle und das Verschlußelement. Der Kurbeltrieb setzt die Hub- und Rückstellbewegung von Membran und Gestänge in eine Drehbewegung der Welle um. Die Unterdruckdose wird i. a. mittels einer Halterung bzw. eines Befestigungsbü gels am Klappengehäuse angeordnet.Throttle valve units are also becoming increasingly important in exhaust systems of internal combustion engines. They are used in particular in connection with silencers with variable damping characteristics or the variable design of the muzzle noise (see E. Santiago et al., Special print MTZ 53 ( 1992 ) Issue 7/8; Ch. Lüßgen et al., System Partners 2000 pp. 54-57). Due to the high temperatures in the vicinity of exhaust systems, flaps with a vacuum box are mainly used. The negative pressure introduced from the outside, which depends on the respective operating state of the engine, acts on a membrane which is connected to a linkage. A lifting movement is generated when there is negative pressure. If no vacuum is present, a spring arranged in the vacuum box generates a restoring force; the membrane returns to its starting position (cf. DE 197 29 648 A1). The stroke movement of the linkage acts on the shaft and the closure element via a crank mechanism. The crank mechanism converts the lifting and return movement of the diaphragm and linkage into a rotary movement of the shaft. The vacuum box is generally arranged on the flap housing by means of a bracket or a mounting bracket.

Die Begrenzung der Hubbewegung der Membran der Unter druckdose erfolgt beim Schließvorgang in der Klappen stellung "geschlossen" durch das Anschlagen des Verschlußelementes an der Innenfläche des Klappengehäu ses. Beim Öffnungsvorgang der Drosselklappe kann die Hubbegrenzung durch einen auf die Membran wirkenden Anschlag vorgegeben werden, oder sie erfolgt mittels eines Anschlages für den Kurbeltrieb.Limiting the stroke movement of the membrane of the sub The pressure cell is in the flaps during the closing process position "closed" by striking the Closure element on the inner surface of the valve body ses. When opening the throttle valve, the Stroke limitation through an acting on the membrane Stop can be specified, or it takes place by means of a stop for the crank mechanism.

Wie nachstehend im Detail erläutert wird, führt die hohe Temperatur, denen Drosselklappeneinheiten in den Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren ausgesetzt sind, zu schwer beherrschbaren Problemen.As explained in detail below, the high temperature, which throttle valve units in the Exhaust systems of internal combustion engines are exposed, problems that are difficult to control.

Funktions- und fertigungsbedingt bestehen bei Drossel klappeneinheiten der hier in Rede stehenden Art Tole ranzen zwischen Gleitlager und Welle einerseits sowie dem Gestänge und dem Kurbeltrieb andererseits. Solange die Einsatzbedingungen der Drosselklappe in einem Tem peraturfenster bis 200°C liegen, können die Passungen zwischen Welle und Gleitlager, zwischen Verschlußele ment und Klappengehäuse sowie zwischen Kurbelarm und Gestänge sehr eng bemessen sein. Die in den wartungs freien Gleitlagern enthaltenen Schmiermittel werden über die Betriebszeit der Drosselklappe nicht ver braucht. Der Lagerverschleiß bleibt relativ gering. Ist das System beim Zusammenbau einmal aufeinander abge stimmt und justiert, verändert sich im anschließenden Betriebszustand wenig.Functional and production-related exist with throttle flap units of the type in question Tole satchel between slide bearing and shaft on the one hand and the linkage and the crank mechanism on the other. So long the operating conditions of the throttle valve in one tem temperature window up to 200 ° C, the fits can between the shaft and the plain bearing, between the closure element ment and flap housing and between the crank arm and Be very narrow. In the maintenance Free lubricant contained lubricant Do not over the operating time of the throttle valve needs. Bearing wear remains relatively low. is the system once matched to each other during assembly agrees and adjusts, then changes Operating condition little.

Die Temperatur der Abgase von Verbrennungsmotoren liegt indessen teilweise oberhalb 850°C. Die hohen Tempera turen führen zur Wärmeausdehnung aller Bauteile. Damit verbunden sind Form-, Längen- und Lageänderungen, Ver änderung der Abstände und Federspannungen. Eine Dros selklappeneinheit, die mit den üblichen Toleranzen bei einer Umgebungstemperatur von 20°C montiert wird, ver ändert ihr Schaltverhalten gravierend mit solchermaßen steigenden Temperaturen. Häufig beißt und klemmt eine bei Umgebungstemperatur leichtgängig schließende Klappe bei solchen hohen Betriebstemperaturen und/oder schließt nicht mehr vollständig. Die Einsatzbedingungen von Klappen in Abgasanlagen erfordern daher wesentlich größere Toleranzen zwischen den Gleitpaarungen als auf Umgebungstemperaturniveau. The temperature of the exhaust gases from internal combustion engines is meanwhile partly above 850 ° C. The high tempera structures lead to thermal expansion of all components. In order to changes in shape, length and position are connected, Ver change of distances and spring tensions. A Dros selflap unit with the usual tolerances an ambient temperature of 20 ° C, ver changes their switching behavior seriously with such rising temperatures. One often bites and sticks flap that closes easily at ambient temperature at such high operating temperatures and / or no longer closes completely. The conditions of use of flaps in exhaust systems therefore require substantial greater tolerances between the sliding pairings than on Ambient temperature level.

Dies führt allerdings zu einem weiteren Problemkreis. Denn bei entsprechend vergrößertem Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen führt der Einsatz solcher Drossel klappeneinheiten in Fahrzeugen, wenn nicht besondere Maßnahmen dagegen ergriffen werden, infolge der unver meidbaren Erschütterungen und Schwingungen zu nicht akzeptablen Klappergeräuschen.However, this leads to another problem area. Because with a correspondingly increased game between the the use of such a choke leads to individual components flap units in vehicles, if not special ones Measures are taken, however, as a result of the avoidable shocks and vibrations acceptable rattling noises.

Zur Vermeidung derartiger Klappergeräusche wurde in der DE 43 13 454 A1 vorgeschlagen, die Drosselklappenwelle mittels Federkraft gegen eine Axialwand des Gehäuses abzustützen und ein Federelement aus keramischem Werk stoff zu verwenden. Die Federkraft wirkt dabei in allen Klappenstellungen in Achsrichtung auf die Welle. Das führt beim Betätigen der Drosselklappenwelle zwangsläu fig zu erhöhten Reibungen zwischen Welle und Feder ei nerseits und Drosselklappe und Gehäuse andererseits. Die zusätzlichen Reibkräfte müssen durch zusätzliche Stellkräfte überwunden werden. Das erfordert eine grö ßere Unterdruckdose mit größerer Membranfläche und eine stärkere Feder zur Erzeugung der Rückstellkräfte.To avoid such rattling noises was in the DE 43 13 454 A1 proposed the throttle valve shaft by means of spring force against an axial wall of the housing support and a spring element made of ceramic use fabric. The spring force works in all of them Flap positions in the axial direction on the shaft. The leads inevitably when the throttle valve shaft is actuated fig to increased friction between shaft and spring on the one hand and throttle valve and housing on the other. The additional frictional forces have to be added Actuators are overcome. That requires a large Outer vacuum box with a larger membrane area and one stronger spring to generate the restoring forces.

In DE 197 29 335 wurde vorgeschlagen, daß die Gleitla ger aus zwei Lagerschalen bestehen und jedes Lagerhalb schalenstück ein von einer Bandfeder gebildetes Gegenhalblager aufweist, deren Lagerschalenabschnitt unter der Vorspannkraft eines von der zweiten Gehäuse hälfte beim Zusammenbau verformten Federschenkels be steht. Auch diese Lösung führt zur Erhöhung der Reibkräfte und der damit erforderlichen Stellkräfte.In DE 197 29 335 it was proposed that the Gleitla consist of two bearing shells and each bearing half Shell piece formed by a band spring Counter-half bearing, the bearing shell section under the biasing force of one of the second housings half of the spring leg deformed during assembly stands. This solution also leads to an increase in Frictional forces and the necessary actuating forces.

Da übliche Gleitmittel zwischen den sich bewegenden Teilen oberhalb 550°C verdampfen oder verbrennen, wird die Drehbewegung der Klappe auch aus diesem Grund schwergängig. Die Stellkräfte müßten auch aus diesem Grund vergrößert werden. Die zum Schalten der Klappen zur Verfügung stehenden Kräfte und Drehmomente in Per sonenkraftfahrzeugen sind jedoch bauraum- und massebe dingt sehr begrenzt. Ferner ist bei den in der DE 197 29 335 A1 und der DE 43 13 454 A1 vorgeschlagenen Lö sungen nachteilig, daß diese Einspannungen die Drehbe wegung wesentlich behindern.As usual lubricant between the moving Vaporize or burn parts above 550 ° C the rotary movement of the flap for this reason too stiff. The actuators would also need this Reason to be enlarged. The one for switching the flaps available forces and torques in Per however, motor vehicles are space and mass things very limited. Furthermore, in DE 197 29 335 A1 and DE 43 13 454 A1 proposed Lö solutions disadvantageous that these tensions the Drehbe hinder movement significantly.

Mit den oben angeführten Lösungsansätzen ist das Ge räuschproblem, nämlich das Klappern der bewegten Bau teile durch Schwingungsanregungen bei einer Heißgasanwendung somit nicht zu beheben. Der technische Widerspruch besteht in folgendem: Ein geringes Spiel zwischen bewegten Bauteilen vermindert zwar die Gefahr der Entstehung von Klappergeräuschen. Jedoch steigt die Gefahr des Festfressens bei hohen Betriebstemperaturen. Ein großes Spiel zwischen den bewegten Teilen wirkt dem Festfressen entgegen, führt aber zu Klappergeräuschen. Und federbeaufschlagte Reibeinrichtungen vergrößern die erforderlichen Stellkräfte in nicht vertretbarer Weise.With the approaches listed above, the Ge noise problem, namely the rattling of the moving construction divide by vibration excitation at a Hot gas application cannot therefore be remedied. The technical The contradiction is as follows: a minor game between moving components reduces the risk the creation of rattling noises. However, the Risk of seizing at high operating temperatures. A big game between the moving parts works that Seize against, but leads to rattling noises. And spring-loaded friction devices increase that required actuators in an unacceptable manner.

In Anbetracht der vorstehend dargelegten Problematik besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung darin, eine Drosselklappeneinrichtung der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, die sich bei hoher Betriebssicherheit (kein Verklemmen!) und geringen erforderlichen Stellkräften durch eine minima le Geräuschentwicklung auszeichnet.In view of the problems outlined above is the basis of the present invention Task in it, a throttle valve device to provide the type specified at the outset with high operational safety (no jamming!) and low actuating forces required by a minima le noise development.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch eine Drossel klappeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demgemäß zeichnet sich die erfindungsgemäße Drossel klappeneinrichtung dadurch aus, daß die Anschlagein richtung als axial wirkende Klemmeinrichtung ausgeführt ist, die ein ruhendes Klemmelement, ein mit der Welle drehbar bewegtes Klemmelement, ein axial ruhendes Hu banschlagelement und ein mit der Welle axial bewegtes Hubanschlagelement umfaßt, wobei mindestens eines der beiden Klemmelemente eine zur Achse geneigte Steuerflä che aufweist, an der in der Klappenstellung "offen" das jeweils andere Klemmelement anliegt, und wobei in der Klappenstellung "offen" das bewegte Hubanschlagelement an dem ruhenden Hubanschlagelement anliegt. In der Klappenstellung "offen" berühren sich die beiden Klem melemente im Bereich der geneigten Fläche eines der Elemente bzw. liegen mit zwei zueinander korrespondie rend geneigten Flächen aneinander an. Durch die Neigung der mindestens einen zur Drehachse geneigten Steuerflä che wird am Ende der Öffnungsbewegung der Drosselklap pe, wenn die beiden Klemmelemente aneinander anliegen, auf die bewegbare, die Welle und das Verschlußelement umfassende Einheit eine axial gerichtete Kraft ausge übt. Diese Kraft wird aufgenommen von einer - ebenfalls axial wirkenden - Hubbegrenzungseinrichtung, welche ein ruhendes Hubanschlagelement und ein mit der Welle axial bewegtes Hubanschlagelement, welches sich bei der Klap penstellung "offen" an dem ruhenden Hubanschlagelement abstützt, umfaßt. Auf diese Weise wird die das Ver schlußelement und die Welle umfassende Einheit bei ge öffneter Drosselklappe festgeklemmt, d. h. dergestalt fixiert, daß sie innerhalb des Klappengehäuses keine zu Klappergeräuschen führenden Bewegungen ausführen kann. Es entstehen - als Folge der mechanischen Schwingungen der Abgasanlage oder der Pulsationen des Abgasstroms - weder Klappergeräusche zwischen Welle und Lager, noch zwischen Verschlußelement und Klappengehäuse. Zugleich sind bei der erfindungsgemäßen Drosselklappeneinheit ausreichend große Toleranzen zwischen den bewegten Bau teilen möglich, um die Fertigungstoleranzen und Verfor mungen infolge Temperaturänderung auszugleichen und auch bei nachlassender Schmierung die Bewegungen nicht zu behindern. Zum Betätigen der Klappe ist zudem nur eine sehr geringe Kraft erforderlich, was den engen Platzverhältnissen und den zur Verfügung stehenden be grenzten Betriebsmitteln in Fahrzeugen entgegenkommt. Es kommen keine zusätzlichen Federelemente, die eine Erhöhung der Reibkräfte zwischen Gleitlager und Welle und/oder Verschlußelement und Gehäuse verursachen und/oder die Bewegungsfreiheit der sich bewegenden Tei le beeinträchtigen, zum Einsatz. Im geschlossenen Zu stand der Klappe ist die Leckrate des Abgases ausreichend gering bemessen und gleichzeitig "akusti sche Dichtheit" gewährleistet.This task is solved by a choke Flap device with the features of claim 1. The throttle according to the invention is accordingly distinguished flap device in that the stop direction designed as an axially acting clamping device which is a resting clamping element, one with the shaft rotatable clamping element, an axially stationary Hu and an axially moved with the shaft Stroke element comprises, at least one of the two clamping elements a control surface inclined to the axis che, on which in the flap position "open" each other clamping element is applied, and wherein in the Flap position "open" the moving stroke stop element rests on the stationary stroke stop element. In the Flap position "open" the two terminals touch elements in the area of the inclined surface of one of the Elements or lie with two corresponding to each other sloping surfaces. Because of the inclination the at least one control surface inclined to the axis of rotation che becomes the throttle valve at the end of the opening movement pe, if the two clamping elements lie against each other, on the movable, the shaft and the closure element comprehensive unit an axially directed force practices. This force is absorbed by one - also axially acting - stroke limiting device, which a stationary stroke stop element and one with the shaft axially moving stroke stop element, which is in the Klap Pen position "open" on the stationary stroke stop element supports, includes. In this way the Ver closing element and the unit comprising the shaft at ge open throttle is clamped, d. H. such fixed that they were not inside the valve body Can make rattling noises leading movements. It arises - as a result of mechanical vibrations the exhaust system or the pulsations of the exhaust gas flow - neither rattling noises between shaft and bearing, nor between the closure element and the valve body. at the same time are in the throttle valve unit according to the invention sufficiently large tolerances between the moving construction share possible to the manufacturing tolerances and Verfor compensation due to temperature change and the movements do not work even if the lubrication is reduced to hinder. To operate the flap is also only a very small force is required, which is the tight Space and the available be limited resources in vehicles. There are no additional spring elements, one Increasing the frictional forces between the plain bearing and the shaft and / or cause closure element and housing and / or the freedom of movement of the moving parts le affect use. In the closed closed the flap is the leak rate of the exhaust gas sufficiently small and at the same time "acousti tightness "guaranteed.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsge mäßen Drosselklappeneinheit sind in den Unteransprüchen angegebenen und/oder der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.Particularly preferred developments of the fiction moderate throttle valve unit are in the subclaims specified and / or the following description removable.

Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung umfaßt die Koppeleinrichtung ein mit der Membran der Unterdruckdo se verbundenes Gestänge und einen mit der Welle verbun denen Kurbelarm, wobei das drehbare Klemmelement Teil des Kurbelarms ist. Besonderer Vorteil dieser Weiter bildung ist der vergleichsweise geringe technische Auf wand, verglichen mit einer solchen Ausführung, bei der die Klemmeinrichtung funktional getrennt ist von der Koppeleinrichtung. Ebenfalls im Sinne einer technisch einfachen Realisierung kann dabei vorgesehen sein, daß das ruhende Klemmelement einem Befestigungsbügel zuge ordnet ist, mittels dessen sich die Unterdruckdose an dem Klappengehäuse abstützt.According to a first preferred development, the Coupling device with the membrane of the vacuum do connected linkage and one connected to the shaft those crank arm, with the rotatable clamp member of the crank arm. A particular advantage of this further education is the comparatively low technical education compared to such a design, in which the clamping device is functionally separate from the Coupling device. Also in the sense of a technical simple implementation can be provided that the resting clamping element supplied a mounting bracket is arranged, by means of which the vacuum can supports the valve body.

Besonders bevorzugt ist die Welle in dem Klappengehäuse mittels zweier Gleitlager gelagert. Diese können gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung aus ei nem Drahtgestrick gebildet sein. Dies ist besonders günstig im Hinblick auf die Gleiteigenschaften bei der hier maßgeblichen Anwendung der Drosselklappeneinheit in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors. Im Hin blick auf jene Gleitlager zeichnet sich eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, das mindestens eines von ihnen als Bundgleitlager ausge führt ist, das sich in Achsrichtung nach außen am Klap pengehäuse abstützt. Der Bund des Bundgleitlagers kann geringfügig in das Innere des Klappengehäuses hineinra gen und bildet das ruhende Hubanschlagelement. In die sem Falle ist das bewegte Hubanschlagelement besonders bevorzugt durch einen Bund oder einen Absatz der Welle gebildet.The shaft in the flap housing is particularly preferred stored by means of two plain bearings. According to a development of the present invention from egg be formed of a wire mesh. This is special favorable with regard to the sliding properties of the relevant application of the throttle valve unit in the exhaust system of an internal combustion engine. In the way Looking at those plain bearings is another preferred development of the invention characterized in that at least one of them as a plain sliding bearing leads that is in the axial direction to the outside on the clap pen housing supports. The collar of the collar sliding bearing can slightly into the interior of the valve body gene and forms the stationary stroke stop element. In the In this case, the moving stroke stop element is special preferably by a collar or a shoulder of the shaft educated.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind jedoch in entsprechender Weise zahlreiche andere Möglichkeiten, die beiden zusammenwirkenden Hubanschlagelemente auszu führen, denkbar. Beispielsweise kann das ruhende Huban schlagelement durch das Klappengehäuse gebildet sein, an welchem in der Klappenstellung "offen" das Ver schlußelement, welches in diesem Falle das bewegte Hu banschlagelement bildet, unter der von der Klemmeinrichtung bereitgestellten Klemmkraft anliegt.However, within the scope of the present invention accordingly numerous other ways the two interacting stroke stop elements lead, conceivable. For example, the resting Huban impact element be formed by the flap housing, at which in the flap position "open" the Ver closing element, which in this case is the moving Hu forming element, under which of the Clamping device provided clamping force is present.

Im Klappenzustand "geschlossen" liegt das Verschlußele ment, sofern es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung elliptisch ausgeführt ist, bevorzugt an seinem äußeren Umfang nur im Bereich der großen Halbmesser der Ellipse am Innenmantel des Gehäuses an. An den Seitenflanken ist ein Spiel vorgesehen. Dieses Spiel, das kleiner ist als die axiale Erstreckung der mindestens einen geneig ten Fläche der Klemmelemente, wird für die (geringe) axiale Verschiebung der die Welle und das Verschlußele ment umfassenden Einheit beim Klemmen am Ende der Öff nungsbewegung genutzt.In the "closed" flap state, the closure element is located ment, provided it is in accordance with a preferred further education is elliptical, preferably on its outer Extent only in the area of the large radius of the ellipse on the inner casing of the housing. On the side flanks a game is planned. This game that is smaller than the axial extension of the at least one inclined th surface of the clamping elements, is used for the (small) axial displacement of the shaft and the closure element unit when clamping at the end of the opening movement used.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand ei nes in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Dabei zeigtIn the following the present invention is based on a Execution illustrated in the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Drosselklappenein richtung, Fig. 1 is a sectional view of the Drosselklappenein direction,

Fig. 2 ein Detail der Klemmeinrichtung in Klappenstel lung "offen" in Ansicht schräg von außen, Fig. 2 shows a detail of the clamping device in flaps Stel lung "open" in a view diagonally from the outside,

Fig. 3 ein Detail der Klemmeinrichtung in Ansicht in Klappenstellung "offen" schräg von innen und Fig. 3 shows a detail of the clamping device in the flap position "open" obliquely from the inside and

Fig. 4 ein Detail der Klemmeinrichtung in Ansicht in Klappenstellung "geschlossen" schräg von innen. Fig. 4 shows a detail of the clamping device in the flap position "closed" obliquely from the inside.

Die in der Zeichnung dargestellte Drosselklappenein richtung für den Einsatz in der Abgasanlage eines Ver brennungsmotors besitzt den folgenden grundsätzlichen Aufbau: Das Klappengehäuse 1 und die Lagerbuchsen 2 bilden die Träger für alle weiteren Baugruppen. In jede Lagerbuchse 2 ist ein als Bundgleitlager ausgebildetes Gleitlager 3, 4 eingesetzt. Die Gleitlager 3, 4 reichen in das Innere des Klappengehäuses 1 hinein und stützen sich in Achsrichtung nach außen ab. Die Gleitlager 3, 4 sind aus einem Drahtgestrick gefertigt. Das Drahtge strick besitzt federnde Eigenschaften. The throttle valve shown in the drawing for use in the exhaust system of an internal combustion engine has the following basic structure: The valve housing 1 and the bearing bushes 2 form the carrier for all other assemblies. A plain bearing 3 , 4 designed as a collar plain bearing is inserted into each bearing bush 2 . The slide bearings 3 , 4 extend into the interior of the valve housing 1 and are supported in the axial direction from the outside. The slide bearings 3 , 4 are made of a wire mesh. The wire knit has elastic properties.

In den Gleitlagern 3, 4 ist die Welle 5, auf der ein Verschlußelement 6, teilweise die Welle 5 umschließend, angeordnet ist, um die Achse 7 drehbar (Pfeil A) gela gert. Ferner läßt sich die Welle 5 in den Gleitlagern 3, 4 in dem nachstehend näher beschriebenen Umfang auch axial verschieben (Pfeil B). Die Drehbewegungen A und die Hubbewegungen B werden, wie nachstehend erläutert, durch entsprechende Anschläge begrenzt.In the plain bearings 3 , 4 , the shaft 5 , on which a closure element 6 , partially enclosing the shaft 5 , is arranged to be rotatable about the axis 7 (arrow A). Furthermore, the shaft 5 can also be axially displaced in the sliding bearings 3 , 4 to the extent described in more detail below (arrow B). The rotary movements A and the lifting movements B are, as explained below, limited by appropriate stops.

Der Bund 8 des Gleitlagers 3 bildet ein ruhendes Huban schlagelement 9. Das Verschlußelement 6 besitzt in be zug auf die Dreh- und Hubbegrenzung eine Doppelfunktion. Der Teil des Verschlußelementes 6, der sich an der Welle 5 anschmiegt, bildet mit seinem dem Bund 8 des Bundlagers 3 zugewandten Abschnitt der Stirnfläche 10 ein bewegtes Hubanschlagelement 11. Der übrige Teil der Stirnfläche 10 dichtet beim Schließ vorgang an dem Innenmantel 12 des Klappengehäuses 1 ab. Innenmantel 12 und Verschlußelement 6 begrenzen die Drehbewegung der Welle 5 samt dem Verschlußelement 6 bei geschlossener Klappenstellung.The collar 8 of the plain bearing 3 forms a resting Huban impact element 9 . The closure element 6 has a double function in relation to the rotation and stroke limitation. The part of the closure element 6, which conforms to the shaft 5, forms with its the collar 8 of the flange bearing 3 facing portion of the end surface 10 of a moving lift stop element. 11 The remaining part of the end face 10 seals during the closing process on the inner jacket 12 of the valve housing 1 . Inner jacket 12 and closure element 6 limit the rotational movement of the shaft 5 together with the closure element 6 when the flap position is closed.

An der äußeren Stirnseite der das Gleitlager 3 aufneh menden Lagerbuchse 2 ist ein Befestigungsbügel 13 ange ordnet, der die Unterdruckdose 14 mit den im Inneren enthaltenen Bauteilen Membran und Feder trägt. Das Ge stänge 15 überträgt die Hubbewegung der Membran auf den Kurbelarm 16. Der Kurbelarm 16 wandelt die Hubbewegung der Membran in eine Drehbewegung der Welle 5.On the outer end face of the slide bearing 3 receiving bushing 2 , a mounting bracket 13 is arranged, which carries the vacuum box 14 with the components contained therein membrane and spring. The Ge rod 15 transmits the lifting movement of the membrane to the crank arm 16th The crank arm 16 converts the lifting movement of the membrane into a rotary movement of the shaft 5 .

Am Befestigungsbügel 13 ist ein im Hinblick auf die Klappenstellung "offen" wirksames ruhendes Drehanschla gelement 17 angeordnet. Dieses ist als ruhendes Klemme lement 18 ausgeführt, indem es eine zur Achse 7 geneigte Steuerfläche 19 aufweist. Das Gegenstück als bewegtes Klemmelement 20 bildet der Kurbelarm 16, der an seiner Berührungsfläche mit dem ruhenden Klemmele ment 18 ebenfalls eine zur Achse 7 geneigte Steuerflä che 21 aufweist. Das ruhende und das bewegte Klemmelement 18, 20 sind radial von der Drehachse 7 der Welle 5 beabstandet angeordnet.On the mounting bracket 13 is an effective with respect to the flap position "open" resting Drehanschla gelement 17 . This is designed as a stationary clamp element 18 by having a control surface 19 inclined to the axis 7 . The counterpart as a moving clamping element 20 forms the crank arm 16 , the element 18 on its contact surface with the resting Klemmele element 18 also has an inclined to the axis 7 Steuerflä surface 21 . The stationary and the moving clamping element 18 , 20 are arranged radially at a distance from the axis of rotation 7 of the shaft 5 .

Im Klappenzustand "offen" berühren sich die Klemmele mente 18 und 20 im Bereich ihrer geneigte Steuerflächen 19 und 21. Hierdurch wird auf die Welle 5 eine in axia ler Richtung verlaufende Kraftkomponente ausgeübt, wel che die Welle 5 samt des Verschlußelements 6 seitwärts (Pfeil B) verschiebt, bis die beiden Hubanschlagelemen te 9 und 11 aneinander anliegen. Hierdurch wird die Welle 5 samt dem Verschlußelement 6 festgeklemmt, so daß in der Klappenstellung "offen" ein Klappern dieser Teile in dem Klappengehäuse unterbunden wird.In the flap state "open" the Klemmele elements 18 and 20 touch in the region of their inclined control surfaces 19 and 21st As a result, a force component extending in the axial direction is exerted on the shaft 5, which moves the shaft 5 together with the closure element 6 sideways (arrow B) until the two stroke stop elements 9 and 11 abut one another. As a result, the shaft 5 is clamped together with the closure element 6 , so that in the flap position "open" rattling of these parts is prevented in the flap housing.

In der Klappenstellung "geschlossen" liegt das ellipti sche Verschlußelement 6 an seinem äußeren Umfang 10 nur im Bereich der großen Halbmesser der Ellipse am Innen mantel 12 des Klappengehäuses an. An den Seitenflanken ist gegenüber den beiden Gleitlagern 3, 4 ein geringes axiales Spiel vorgesehen. Das axiale Spiel ist dabei kleiner als die axiale Erstreckung der geneigten Steu erflächen 19, 21 der Klemmelemente 18, 20.In the flap position "closed" is the ellipti cal closure element 6 on its outer circumference 10 only in the region of the large radius of the ellipse on the inner jacket 12 of the valve housing. A slight axial play is provided on the side flanks in relation to the two slide bearings 3 , 4 . The axial play is smaller than the axial extent of the inclined control surfaces 19 , 21 of the clamping elements 18 , 20th

Die in der Zeichnung veranschaulichte Drosseleinrich tung funktioniert wie folgt: Beim einem entsprechenden Betriebszustand des Motors erzeugt der an der Unter druckdose 14 anliegende Unterdruck auf die Membran der Unterdruckdose eine die Kraft der Rückstellfeder über steigende Kraft. Das Verschlußelement 6 liegt in oben beschriebener Weise am Innenmantel 12 des Klappengehäu ses 1 an. Die Klappe ist geschlossen. Soll die Klappe öffnen, wird das Unterdruckpotential von der Unter druckdose 14 entkoppelt. Die in der Unterdruckdose ent haltene Rückstellfeder erzeugt eine Kraft in Richtung Gestänge 15. Das Gestänge dreht den Kurbelarm 16. Die Welle 5 beginnt sich zu drehen.The Drosseleinrich device illustrated in the drawing works as follows: With a corresponding operating state of the engine, the negative pressure applied to the vacuum box 14 on the membrane of the vacuum box generates a force of the return spring via increasing force. The closure element 6 is in the manner described above on the inner jacket 12 of the Klappengehäu ses 1 . The hatch is closed. If the flap should open, the vacuum potential is decoupled from the vacuum box 14 . The return spring contained in the vacuum can generates a force in the direction of the linkage 15 . The linkage rotates the crank arm 16 . The shaft 5 begins to rotate.

Trifft kurz vor dem Ende der Öffnungsbewegung des Ver schlußelements 6 das bewegte Klemmelement 20 auf das ruhende Klemmelement 18, so gleitet mit dem Einsetzen der ersten Berührung der beiden Klemmelemente das be wegte Klemmelement auf der geneigten Steuerfläche 19 des ruhenden Klemmelements 18 und erzeugt zusätzlich zur Drehbewegung der Welle 5 eine axiale Bewegung. Die axiale Bewegung ist abgeschlossen, wenn das Spiel zwi schen dem am Verschlußelement vorgesehenen bewegten Hubanschlagelement 11 und dem am Bund 8 des Gleitlagers 3 vorgesehenen ruhenden Hubanschlagelement 9 aufgehoben ist. Es entsteht eine kraftschlüssige Verbindung. Die Welle läßt sich nicht mehr bewegen.Strikes shortly before the end of the opening movement of the Ver closing element 6, the moving clamping element 20 on the resting clamping element 18 , slides with the onset of the first contact of the two clamping elements, the moving clamping element on the inclined control surface 19 of the resting clamping element 18 and additionally generates the rotary movement the shaft 5 an axial movement. The axial movement is completed when the game's between the moving stroke stop element 11 provided on the closure element and the resting stroke stop element 9 provided on the collar 8 of the slide bearing 3 is canceled. A positive connection is created. The wave can no longer be moved.

Soll die Klappe wieder geschlossen werden, erzeugt der Unterdruck in der Unterdruckdose 14 eine Kraft, die größer als die Federkraft ist. Das Gestänge 15 erzeugt eine Zugkraft auf den Kurbelarm 16. Die vorstehend er läuterte kraftschlüssige Klemmverbindung wird aufgeho ben. Beim Fortschreiten der Schließbewegung beginnt das Verschlußelement 6 den Gehäuseinnenmantel 12 auf der dem Kurbelarm benachbarten Seite zu berühren. Mit fort schreitender Drehbewegung erfolgt auch wieder eine Axialbewegung und damit eine Lageausrichtung für das Verschlußelement 6, d. h. eine Rückführung des Ver schlußelements in seine mittige Lage. Das ursprüngliche Achsspiel ist wieder hergestellt. Das Verschlußelement liegt wieder in seiner dichtungsoptimierten Verschluß lage. Auch in dieser Endlage wird wieder eine kraft schlüssige Verbindung hergestellt.If the flap is to be closed again, the vacuum in the vacuum box 14 generates a force which is greater than the spring force. The linkage 15 generates a pulling force on the crank arm 16 . The above he explained non-positive clamping connection is ben beno. As the closing movement progresses, the closure element 6 begins to touch the housing inner jacket 12 on the side adjacent to the crank arm. As the rotary movement progresses, there is again an axial movement and thus a positional alignment for the closure element 6 , ie a return of the closure element to its central position. The original axis play has been restored. The closure element is again in its seal-optimized closure position. In this end position, a positive connection is established again.

Im offenen Zustand der Klappe wird der Strömungsweg freigegeben und das Abgas umströmt das Verschlußelement 6. Das strömende Abgas erzeugt auf das Verschlußelement 6 immer dann eine in Schließrichtung wirkende Kraft, wenn das Verschlußelement eine Zwischenstellung ein nimmt.When the flap is open, the flow path is opened and the exhaust gas flows around the closure element 6 . The flowing exhaust gas always generates a force acting in the closing direction on the closure element 6 when the closure element takes an intermediate position.

Da in beiden Endlagen kraftschlüssige Verbindungen er zeugt werden und in den Phasen der Übergänge zwischen den Zuständen "geschlossen" und "offen" die Strömung eine zusätzliche Spannkraft erzeugt, ist ein Klappern einer erfindungsgemäß ausgeführten Drosselklappe ausge schlossen. Gleichzeitig kann ein ausreichendes Spiel vorgegeben werden, um sowohl die Drehbewegung als auch den Lageausgleich des Verschlußelementes nicht zu be hindern.Because he has positive connections in both end positions be witnessed and in the stages of transition between the states "closed" and "open" the flow an additional tension is rattling a throttle valve designed according to the invention closed. At the same time, a sufficient game can be given to both the rotary motion as well not to be the position compensation of the closure element prevent.

Claims

1. throttle valve unit for use in the exhaust system of an internal combustion engine, comprising a valve housing (1), a therein about an axis (7) rotatably mounted Wel le (5) with a closure element (6), a vacuum box (14) with a membrane and a coupling device for converting the lifting movement of the membrane into a rotary movement of the shaft ( 5 ), wherein a stop device which limits the rotary movement (A) of the shaft ( 5 ) in the flap position "open" is provided, characterized in that the stop device as axially acting Klemmein direction is executed, the one stationary clamping element ( 18 ), a with the shaft ( 5 ) rotatably moved Klemmele element ( 20 ), an axially stationary stroke stop element ( 9 ) and with the shaft ( 5 ) axially moved stroke stop element ( 11 ) comprises, wherein at least one of the two Klemmele elements ( 18 , 20 ) has an inclined to the axis ( 7 ) control surface ( 19 , 21 ) on which in the flap position "Open" the other clamping element rests, and wherein in the flap position "open" the moving Hubanschlagele element ( 11 ) on the resting stroke stop element ( 9 ).

2. Throttle valve unit according to claim 1, characterized in that the coupling device comprises a linkage ( 15 ) connected to the membrane of the unpressurized cell and a crank arm ( 16 ) connected to the shaft ( 5 ), the rotatable clamping element ( 20 ) being part of the crank arm ( 16 ) is.

3. Throttle valve unit according to claim 1 or claim 2, characterized in that both the stationary ( 18 ) and the moving clamping element ( 20 ) have a control surface ( 19 , 21 ) inclined to the axis ( 7 ).

4. Throttle valve unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resting clamping element ( 18 ) is associated with a mounting bracket ( 13 ), by means of which the vacuum socket ( 14 ) is supported on the valve housing ( 1 ).

5. Throttle valve unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shaft ( 5 ) in the valve housing ( 1 ) in two slide bearings ( 3 , 4 ) is mounted, of which at least one is designed as a collar slide bearing, the collar ( 8 ) of the collar sliding bearing forms the stationary stroke stop element ( 9 ).

6. Throttle valve unit according to claim 5, characterized in that the moving stroke stop element ( 11 ) is formed by a collar or a shoulder of the shaft ( 5 ).

7. Throttle valve unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resting stroke stop element ( 11 ) by the clap pen housing ( 1 ) is formed.

8. Throttle valve unit according to claim 7, characterized in that the moving stroke stop element ( 11 ) by the United closing element ( 6 ) is formed.

9. Throttle valve unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the closure element ( 6 ) near the axis ( 7 ) is cylin drically shaped and the shaft ( 5 ) accommodates itself.

10. Throttle valve unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the shaft ( 5 ) in the valve housing ( 1 ) is mounted in two plain bearings ( 3 , 4 ) which are formed from a wire mesh.

11. Throttle valve unit according to one of claims 1 to 10, characterized in that the closure element ( 6 ) in the valve position GE closed only in its areas remote from the axis ( 7 ) on the inner wall ( 12 ) of the valve housing ( 1 ), while adjacent to the axis between the United closure element ( 6 ) and the inner wall of the flap housing ( 1 ) there is little play.