DE19500344A1 - Drosselklappe für eine Motorbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für eine Motorbremse, die in einer Auspuffleitung oder einem Drosselklappengehäuse angeordnet ist, wobei die Lagerwelle der Drosselklappe in einem Drosselklappengehäuse drehbar gelagert ist.

Aus der DE 35 33 393 A1 ist eine solche Drosselklappe bekannt, die um eine Achse schwenkbar angeordnet ist, die sich mittig in halber Höhe des Innen­ durchmessers eines Auspuffrohres des Motors befindet. Beim Schließen der Klappe erhöht sich der Staudruck auf der gegen die Strömungsrichtung liegen­ den Seite und schafft so in Wirkung auf den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs eine Bremswirkung. Der mit einer solchen Motorbremse erzielbare Staudruck hängt im wesentlichen von der Dichtigkeit des Abschlusses des Auspuffrohres durch die Drosselklappe ab. Dabei spielen insbesondere Spaltflächen eine Rolle, die zwischen der Klappe und dem sie umgebenden Gehäuse, der Klappe und der Lagerwelle und zwischen der Klappe und einer Lagerbuchse ausgebildet sind.

Ebenso bekannt ist auch eine Klappenausführung mit zur Rohrachse verschobe­ ner Lagerung, wobei je nach Lage der Exzentrizität die daraus resultierende Abgasdruckbelastung entweder zur Erhöhung des Schließ- oder Öffnungsmo­ mentes ausgenutzt werden kann.

Die Größe der oben angesprochenen Spaltflächen wächst mit zunehmender Exzentrizität der Lagerung der Drosselklappe. Dadurch wird der maximal erreichbare Staudruck und damit die maximale Bremsleistung bei Nenndrehzahl stark vermindert und auch schon bei mittleren Drehzahlen geht die Brems­ leistung stark zurück.

Auf Grund der dadurch nur geringen gewährleisteten Bremsleistung der Motor­ bremse muß bei mittelschweren bis schweren Kraftfahrzeugen eine zweite, von der genannten Motorbremse unabhängige, Dauerbremsanlage vorgesehen werden.

Insbesondere tritt eine verstärkte Undichtigkeit der bekannten Drosselklappen bei den stark unterschiedlichen Stand- und Betriebstemperaturen der Bauteile auf, da sich je nach Betriebstemperatur die genannten Spalte - insbesondere diejenigen in Richtung der Lagerachse - vergrößern und der Staudruck durch einen Abgasübergang durch diese Spalte stark abfallen kann. Das Vorsehen von Spalten ist notwendig, damit bei den auftretenden Temperaturunterschieden die Motorbremse nicht klemmt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drosselklappe für eine Motorbremse anzugeben, bei der der Staudruck bei allen Betriebsdrehzahlen erhöht und damit die jeweils erreichbare Bremsleistung bei allen Betriebsbedingungen und -temperaturen sicher gewähr­ leistet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Drosselklappe für eine Motor­ bremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß auf den axialen Enden der Drosselklappe eine Dichtungsbuchse mit einer Nut oder einem Absatz vorgesehen ist, die jeweils auf die Lagerwelle aufgeschoben ist, und daß mit dieser Nut oder mit diesem Absatz die Drosselklappendichtfläche seitlich zumindest auf der Seite des höheren Staudrucks umfaßbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf beiden axialen Enden der Drossel­ klappe eine geschlitzte Dichtungsbuchse vorgesehen, die jeweils auf die Lager­ welle aufgeschoben und mit ihrem Schlitz die Drosselklappendichtfläche seitlich umfaßt.

Dadurch, daß eine zusätzliche geschlitzte Buchse vorgesehen ist, die die Drossel­ klappe in einem Teilbereich umfaßt, können die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtigkeitsprobleme gelöst werden, da die von der geschlossenen Drosselklappe gestaute Luft nur über die langen und schmalen Dichtflächen zwischen Buchse und Klappe vorbeiströmen kann. Der sich ergebende Strö­ mungsweg entspricht für die strömenden Abgase einer Mäanderform oder einem Labyrinth, so daß sich ein erheblicher Strömungswiderstand ergibt.

Vorteilhaft ist dabei auch, daß die üblicherweise durch das axiale Spiel der Klappe erhöhten Geräuschemissionen durch das verringerte axiale Klappenbe­ wegung gedämpft werden.

Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung wird die genannte geschlitzte Buchse auch als Gleitlagerelement zur Lagerung der Drosselklappe verwendet, wobei die Gleitfläche des Lagers durch die Außenfläche der geschlitzten Buchse gebildet wird.

Dadurch, daß eine geschlitzte Buchse auf die Drosselklappe aufgeschoben wird, ergibt sich bei einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Auspuffrohr und Drosselklappe lediglich eine Verschiebung der Dichtungsbuchse relativ zur Drosselklappe, die die Funktion der labyrinthartig verlaufenden Dichtflächen nicht beeinträchtigt.

Vorzugsweise ist eine Lagerbuchse in dem Drosselklappengehäuse vorgesehen, die axial kleiner als die Tiefe der Bohrung des Lagers im Drosselklappengehäu­ se ausgebildet ist, wobei die genannte geschlitzte Buchse ebenfalls in die Bohrung eingesteckt ist und mit ihrem geschlitzten Abschnitt in dem Auspuff­ rohr die Drosselklappe umgibt.

Damit ist in einer einfachen Weise und mit wenigen Bauteilen eine einfache und sicher dichtende Lagerung für die Drosselklappe einer Motorbremse angegeben, die es ermöglicht, daß bei leichten bis mittelschweren Kraftfahrzeugen eine zweite, von der Motorbremse unabhängige Dauerbremsanlage entfallen und daß bei schweren Kraftfahrzeugen eine kleinere, leichtere und kostengünstigere zweite Dauerbremsanlage eingebaut werden kann.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der bei­ gefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt in axialer Richtung längs der Rohrachse und senkrecht zur Drosselklappenwelle durch eine Drosselklappe einer Motorbremse in einem Auspuffrohr gemäß einem Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine Drosselklappe einer Motorbremse in der Längsrichtung durch ein Auspuffrohr,

Fig. 3 eine teilweise entlang der Linie III-III der Fig. 1 und damit durch das Gehäuse parallel zur Klappenebene geschnittene Ansicht durch ein Auspuffrohr mit einer Drosselklappe einer Motorbremse nach Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise entlang der Linie IV-IV der Fig. 1 geschnittene Ansicht auf die Anordnung der Drosselklappe im Auspuffrohr nach Fig. 1, und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Drosselklappe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine Drosselklappe 1 einer Motorbremse in einem Auspuffrohr oder Gehäuse 2, an welchem eine in der Fig. 2 dargestellte Drosselklappen­ lagerung 3 angeordnet ist. Dabei ist in allen Zeichnungen zur Übersichtlichkeit der Zeichnung die Steuermechanik der Drosselklappe 1 nicht dargestellt worden. Zu der Steuermechanik gehören alle Einrichtungen, mit denen die Drossel­ klappe lösbar verschlossen oder unlösbar, z. B. durch eine Schweißung, ver­ schlossen wird, und ebenfalls eventuell vorgesehene Überdruckschutzeinrichtun­ gen, die bei Übertreten eines vorgegebenen maximalen Staudruckes entweder die Drosselklappe öffnen oder einen sonstigen Druckausgleich vorsehen.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine exzentrisch angeordnete Drosselklappe 1. Natürlich können die nachfolgend beschriebenen Merkmale auch an und für zentrisch angeordnete Drosselklappen 1 verwirklicht werden.

Die Drosselklappe 1 wird mit Hilfe ihrer Lagerwelle 4 um ihre Achse 5 gedreht und zwischen der offenen Stellung ohne Bremswirkung und der in der Fig. 1 dargestellten geschlossenen Stellung mit Bremswirkung verschwenkt. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Achse 5 der Lagerwelle 4 in einem seitlichen Abstand parallel zur Symmetrieachse 6 des Auspuffrohres 2 verläuft.

Auf die Lagerwelle 4 ist auf beiden Seiten jeweils eine geschlitzte Dichtungs­ buchse 13 aufgesteckt, die in den weiteren Figuren näher beschrieben wird und bei denen die hintere Dichtungsbuchse 13 teilweise zu erkennen ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf die Drosselklappe 1 einer Motorbremse in der Längsrichtung durch das Auspuffrohr 2. Gleiche Merkmale sind in allen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Lagerwelle 4 wird durch eine Bohrung durch die Drosselklappenlagerung 3 hindurchgeführt. Die Drosselklappe 1 ist mit Hilfe von durch die Lagerwelle 4 hindurchstoßenden Stiften 7 auf der Lagerwelle 4 verdrehsicher befestigt. Andere Befestigungsmöglichkeiten sind beispielsweise verschrauben, verschwei­ ßen oder eine Kerbverzahnung.

Die Drosselklappe 1 verfügt vorzugsweise über einen Verschlußabschnitt 11 einer vorgegebenen ersten Dicke. Dieser Verschlußabschnitt 11 erstreckt sich über einen breiten axialen Abschnitt der Lagerwelle 4. Seitlich von diesem Abschnitt sind in den Randbereichen der Lagerwelle 4 zu den Wänden des Auspuffrohres 2 hin jeweils dünnere Seiten- oder Federabschnitte 12 vorgese­ hen. Auf die Lagerwelle 4 ist dann auf beiden Seiten die geschlitzte Dichtungs­ buchse 13 aufgesteckt, die zum einen jeweils in die Bohrung des Drosselklappen­ lagergehäuses 3 eingeschoben wird und zum anderen mit ihrem radial ausgeführ­ ten Schlitz auf den jeweils dünneren Seitenabschnitt 12 der Drosselklappe 1 aufgeschoben ist.

Bei einem einfacheren, in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist anstelle eines mittigen Schlitzes 17 ein seitlicher Absatz vorgesehen, so daß die Dichtungsbuchse 13 nur auf der einen, den höheren Abgasdruck zugewandten Seite über eine Dichtfläche verfügt, die auf den dünneren Seiten­ abschnitt 12 der Drosselklappe 1 aufgeschoben ist. Damit wird nur die Hälfte des Dichtweges gegenüber den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispielen erzeugt, aber auch hier besteht zumindest ein L-förmiger Dichtweg, der ein Abfallen des Staudruckes auch bei einer Wärmeausdehnung der Elemen­ te sicher verhindert.

Die Fig. 3 zeigt eine teilweise entlang der Linie III-III der Fig. 1 geschnittene Ansicht durch das Auspuffrohr 2 mit der Drosselklappe 1 der Motorbremse nach Fig. 1. Aufgrund der zur Achse des Auspuffrohres 2 schräg verlaufenden Schnitt­ linie III-III weist die dargestellte Schnittfläche des Auspuffrohres 2 eine ellipti­ sche Form auf, wobei genau diese Querschnittsfläche von der Drosselklappe 1 versperrt wird.

Es sind deutlich die durch die Lagerwelle 4 hindurchstoßenden Stifte 7 zu erkennen, die den Verschlußabschnitt 11 auf der Lagerwelle 4 verdrehsicher befestigen. Einstückig mit diesem Verschlußabschnitt 11 sind die dünneren Seitenabschnitte 12 der Drosselklappe 1 ausgebildet, auf die jeweils die Dich­ tungsbuchse 13 mit ihrem quer verlaufenden Schlitz aufgesteckt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Drosselklappe 1 in beiden Lagerboh­ rungen 14 mit Hilfe einer weiteren Lagerbuchse 15 gehalten, wobei die hohl­ zylindrische Lagerbuchse 15 in üblicher Weise durch einen Stift 16 in der Lagerbohrung 14 verdrehsicher gehalten wird.

Die Fig. 4 zeigt eine teilweise entlang der Linie IV-IV der Fig. 1 geschnittene Ansicht auf die Anordnung der Drosselklappe 1 im Auspuffrohr oder Klappen­ gehäuse 2 nach Fig. 1. Auf der linken Seite der Fig. 4 sind im Querschnitt die Lagerwelle 4, der die Lagerwelle 4 und die Drosselklappe 1 verbindende Stift 7 und die beiden Buchsen 13 und 15 dargestellt. Die rechte Seite der Fig. 4 zeigt eine Draufsicht, bei der gut die Verdickung der Drosselklappe 1 um die Lager­ welle 4 und der Schlitz 17 der Dichtungsbuchse 13 zu erkennen ist, der auf den Seitenabschnitt 12 - siehe auch Fig. 2 - aufgeschoben ist. Neben der in der Fig. 4 dargestellten Anordnung von zwei Buchsen 13 und 15, von denen eine, die Buchse 15, verdrehsicher in der Bohrung 14 angeordnet ist, kann auch eine einzige Lager- und Dichtungsbuchse 13 vorgesehen sein, die dann über den besagten Schlitz 17 verfügt und mit der Lagerwelle 4 verdrehbar ist, so daß die Gleitfläche des Lagers durch die Außenfläche der Dichtungsbuchse 13 gebildet wird.

Die Fig. 5 zeigt schließlich eine perspektivische Ansicht der Drosselklappe 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei besteht die Drosselklappe 1 aus zwei konzentrischen Bereichen unterschiedlicher Dicke. Der innere dickere Bereich 21 umfaßt die Welle 4 über einen großen axialen Bereich dieser Welle 4 und ist von einem konzentrischen dünneren ringförmigen Kreis­ abschnitt 22 umgeben, der durch die Welle 4 unterbrochen wird und auf den die Dichtungsbuchse 13 mit ihrem Schlitz 17 aufsteckbar ist. Aus dieser Fig. 5 ist sehr gut zu erkennen, in welcher Weise die erfindungsgemäße Dichtungsbuchse 13 den Weg für Luftpartikel verlängert, die sich auf der einen Seite 23 der in ein Auspuffrohr 2 eingesetzten geschlossenen Drosselklappe 1 unter hohem Stau­ druck befinden und die durch und um die Drosselklappe 1 herum auf die andere Seite 24 dieser Klappe 1 gelangen wollen. Neben den bekannten und gut abdichtbaren Wegen um die kreisförmigen oder elliptischen Kanten 25 der Drosselklappe 1 herum oder an der in der Lagerbohrung 14 steckenden Lager­ buchse 13 oder 15 vorbei ist es mit Hilfe der Dichtungsbuchse 13 möglich, den Weg an der vorderen Anschlagkante 26 der Buchse 13 vorbei zu versperren. Die entweichende Luft muß nun entlang dem gut abdichtbaren Weg an der Innen­ kante der durch den Schlitz 17 gebildeten U-Form zwischen dem Abschnitt 22 und der Innenoberfläche des Schlitzes 17 fließen, wobei diesem Luftfluß ein großer Strömungswiderstand entgegen steht. Somit stellt sich die Dichtung als Lahyrinthdichtung dar, die den Abgasen einen mäanderförmigen Weg aufzwingt, der einen deutlich reduzierten Druckabfall durch eine Undichtigkeit zuläßt Spalte in axialer Richtung sind erforderlich, um ein Klemmen der Vorrichtung mit der Klappe bei hohen Temperaturen zu vermeiden.

Der Vorteil der Dichtbuchse 13 liegt auch darin, daß die Drosselklappe 1 bei Längenausdehnungen der durch die Abgase heiß werdenden Teile keine größere Undichtigkeit zeigt. Die vor allem in der axialen Ausdehnung, also in axialer Richtung der Lagerwelle 4, liegende Verlängerung bzw. Verkürzung der Drossel­ klappendichtfläche 12 und 22 führt im Gegensatz zum Stand der Technik nicht zum Auftreten eines Schlitzes an der Anschlagkante 26 der Dichtungsbuchse 13. Die Bildung eines solchen wird vielmehr durch die Spalte abgedeckt. Eine Ver­ schiebung der Dichtungsbuchse 13 auf der Drosselklappendichtfläche 12 bzw. 22 verkürzt im ungünstigsten Fall lediglich den von der Dichtungsbuchse 13 und dem Schlitz 17 umfaßten Bereich der Drosselklappendichtfläche 12 bwz. 22, führt aber unter keinen Umständen zu einer Schlitzbildung, die ein Zusammen­ brechen des Staudruckes hervorrufen kann. Damit ist zugleich eine hervor­ ragende Temperaturunabhängigkeit der Drosselklappenanordnung und der Dichtung für alle Arbeitsbereiche der Motorbremse gegeben. Die axialen Spalte an sich sind für ein sicheres Verhindern des Klemmens der Motorbremse bei hohen Temperaturen notwendig. Mit der geschlitzten Buchse werden diese Spalte aber abgedeckt und können so nicht mehr in wesentlichem Umfang zu einem Druckabfall beitragen.

Anstelle der in der Fig. 5 dargestellten Buchsen 13, die die Drosselklappe umfassen, können in einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausführungs­ beispiel auch Buchsen vorgesehen sein, die über einen oder zwei seitlich und damit exzentrisch angeordnete Absätze verfügen. Auf diese in den Fig. nicht dargestellten Buchsen 13 kann dann die Drosselklappe 1 aufgeschoben werden, die dann an beiden Enden über entsprechende mittige Ausnehmungen verfügt, in die der Zentralabschnitt der Buchsen 13 eingeschoben werden. Damit ergibt sich ein inverse Ausgestaltung des mäanderförmigen Weges, bei dem in diesem Ausführungsbeispiel ein oder zwei seitliche Vorsprünge der Drosselklappe 1 auf jeder Seite die Buchsen 13 umfassen.

Claims (6)

1. Drosselklappe (1) für eine Motorbremse, die in einer Auspuffleitung oder einem Drosselklappengehäuse (2) angeordnet ist, wobei die Lagerwelle (4) der Drosselklappe (1) in einem Drosselklappengehäuse (3) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den axialen Enden der Dros­ selklappe (1) eine Dichtungsbuchse (13) mit einer Nut oder einem Absatz (17) vorgesehen ist, die jeweils auf die Lagerwelle (4) aufgeschoben ist, und daß mit dieser Nut oder mit diesem Absatz (17) die Drosselklappendichtfläche (11, 12, 21, 22) seitlich zumindest auf der Seite des höheren Staudrucks umfaßbar ist.

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich­ tungsbuchse (13) mittig geschlitzt ist und mit dieser mittigen Nut (17) die Drosselklappendichtfläche (11, 12, 21, 22) seitlich auf beiden Seiten umfaßt.

3. Drosselklappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ ungsbuchse (13) auf einen auf der Drosselklappendichtfläche (11) seitlich liegenden Federabschnitt (12) aufschiebbar ist, wobei die Federbreite genau der Schlitztiefe der Dichtungsbuchse (13) entspricht.

4. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich­ tungsbuchse (13) exzentrisch geschlitzt ist und mit diesem exzentrischen Absatz oder mit dieser exzentrischen Nut (17) die Drosselklappendichtfläche (11, 12, 21, 22) seitlich auf mindestens einer Seite umfaßt.

5. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsbuchse (13) in die Bohrung des Klappengehäuses (3) hineinragt und gegen eine Lagerbuchse (15) stößt.

6. Drosselklappe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsbuchse (13) in die Bohrung des Klappengehäuses (3) hineinragt und gleichzeitig die Lagerbuchse für die Drosselklappe (1) bildet.