DE19512874A1 - Drosselklappenstutzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen mit einem rohrartigen Ge­ häuse, in dem eine Drosselklappe auf einer Drosselklappenwelle befestigt ist, die quer zur Längsachse des rohrartigen Gehäuses an ihren freien Enden durch Ausnehmungen in der Gehäusewand hindurchführend in Lagern drehbar gelagert ist.

Es sind Drosselklappenstutzen bekannt, bei denen die Ausnehmungen in der Gehäusewand des Drosselklappenstutzens stufenartig ausgebildet sind, wobei die kleinen Stufen sich gegenüberliegend in das Gehäuseinnere münden und in den großen Stufen der Ausnehmungen Wälzlager angeordnet sind.

Derartige Drosselklappenstutzen haben den Nachteil, daß im Bereich der kleinen Stufen der stufenartigen Ausnehmungen bei geschlossener Drossel­ klappe Leckluft hindurchströmt, wodurch eine ungenaue Leerlaufregelung und damit unerwünschte Veränderungen in der Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie entstehen. Gleichfalls muß die Drosselklappenwelle mit einer zusätzlichen Axialspielbegrenzung versehen werden.

Drosselklappenstutzen dieser Art weisen eine geschlitzte Drosselklappenwelle auf, wobei der Schlitz in seiner Ebene beiderseits derart eingefräst wird, daß im Bereich der Drehachse der Drosselklappenwelle an den quer zur Drehachse der Drosselklappenwelle befindlichen Flächen des Schlitzes ein stegartiger Fräserauslauf entsteht. Bei in den Schlitz auf der Drosselklappenwelle mon­ tierter Drosselklappe ist zwischen der radial umlaufenden Umfangsfläche der Drosselklappe und den Fräserausläufen ein weiterer Leckluftdurchsatz möglich, der eine genaue Leerlaufregelung beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dosselklappenstutzen der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln und ferti­ gungstechnisch geringem Aufwand eine sichere und zuverlässige Abdichtung der Drosselklappe in deren geschlossener Stellung gegen Leckluftströmungen und gleichzeitig eine Axialspielbegrenzung der Drosselklappenwelle erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drossel­ klappenwelle im Bereich der Drosselklappe mit einer Umhüllung versehen ist, die mit ihren Enden in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragt und einen etwa den Querschnitt der Drosselklappe aufweisenden, durchgehenden Schlitz zum Hindurchführen der Drosselklappe besitzt.

Die Ausbildung und Anordnung der Umhüllung der Drosselklappenwelle hat den Vorteil, daß die in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung die Bereiche zwischen Drosselklappe und den Ausnehmungen in der Gehäusewand zuverlässig abdichten und bei geschlossener Drosselklappe einen hohen Leckluftdurchsatz verhindern.

Gleichermaßen schafft der etwa den Querschnitt der Drosselklappe aufweisende, durchgehende Schlitz in der Umhüllung der Drosselklappenwelle zum Hindurchführen der Drosselklappe eine sichere Abdichtung der Drossel­ klappe gegenüber der Drosselklappenwelle, da der durch die mechanische Bearbeitung des Schlitzes in der Drosselklappenwelle auftretende Spalt zwischen der Querschnittsfläche der Drosselklappe und des Schlitzes in der Drosselklappenwelle abgedeckt ist.

Die derart geschaffene verbesserte Abdichtung der Drosselklappe in geschlossener Stellung und der dadurch reduzierte Leckluftdurchsatz macht die Leerlaufregelung kontrollierbarer und genauer und reduziert eine unerwünschte Beeinflussung der Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie.

Die Ausnehmungen in der Gehäusewand sind Bohrungen durchgehend gleichen Durchmessers, in denen die Lager der Drosselklappe angeordnet sind.

Dadurch wird der Fertigungsaufwand reduziert, indem nur eine einzige Bohrung quer zur Längsachse des rohrartigen Gehäuses erforderlich ist. Bei der Zentrierung weiterer Bohrungen auftretende Ungenauigkeiten, die zu Toleranz­ abweichungen und größeren Leckluftdurchsätzen im Bereich der Ausneh­ mungen führen können, werden durch die Anordnung einer Bohrung durch­ gehend gleichen Durchmessers vermieden.

Die Umhüllung der Drosselklappenwelle besteht aus einem Kunststoff, der elastische Formänderungen der Umhüllung bei Bewegung der Drossel­ klappenwelle insbesondere im Bereich der Ausnehmungen in der Gehäuse­ wand möglich macht.

Vorteilhaft ist es, den Querschnitt des Schlitzes der Umhüllung der Drossel­ klappenwelle geringfügig kleiner gegenüber dem Querschnitt der Drosselklappe auszubilden.

Wenn die Umhüllung der Drosselklappenwelle aus Kunststoff besteht, wird die Drosselklappe bei deren Montage derart durch den Schlitz der Drosselklappenwelle geführt, daß sie bis in ihre Montagestellung von der Umhüllung im Bereich des Schlitzes der Drosselklappenwelle umfaßt wird und somit die Drosselklappe zur Drosselklappenwelle zuverlässig gegen Leckluft abgedichtet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umhüllung der Drosselklappenwelle aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften besteht. Dies ermöglicht eine leichtgängige Verbindung der beiden Enden der Umhüllung in den Ausneh­ mungen der Gehäusewand und führt zu einer guten Beweglichkeit der Drosselklappe aus allen Betriebszuständen heraus.

Die in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhül­ lung weisen eine von der Drehachse der Drosselklappenwelle aus in Richtung der Atmosphärendruckseite des Drosselklappenstutzens etwa dem Radius der Ausnehmungen in der Gehäusewand entsprechende Ersteckung auf.

Eine derartige Ausbildung der in die Ausnehmungen der Gehäusewand ragen­ den Enden der Umhüllung gewährleistet eine sichere und zuverlässige Abdichtung gegen Leckluft, da die von der Atmosphärendruckseite auf die geschlossene Drosselklappe in den Bereich der Ausnehmungen in der Gehäusewand einströmende Leckluft auf ein Minimum reduziert wird.

Die in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung weisen eine von der Drehachse der Drosselklappenwelle aus in Richtung der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens zu den Ausneh­ mungen hin einen etwa sichelförmigen Spalt bildende Ersteckung auf.

Dieser Spalt ist vorgesehen, da die Drosselklappenwelle auf Biegung beansprucht wird und bei ihrer Durchbiegung entsprechende Toleranzen im zur Unterdruckseite weisenden Bereich zwischen der Umhüllung der Drossel­ klappenwelle und den Ausnehmungen in der Gehäusewand aufweisen sollte. Die elastische Verformbarkeit der Umhüllung der Drosselklappenwelle trägt zu weiterem möglichen Toleranzausgleich bei.

Vorteilhaft ist es, wenn die in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung jeweils an den Lagern der Drosselklappen­ welle in Anlage sind.

Dadurch kann die radiale Abdichtung gegen Leckluft an den Lagern in Richtung des Strömungskanals entfallen. Da die Lager in einer Bohrung durchgehend gleichen Durchmessers angeordnet sind, liegen die Enden der Umhüllung der Drosselklappenwelle mit etwa dem gleichen Außendurchmesser der Lager zu diesen gegeneinander an und übernehmen somit die Abdichtung, wodurch Radialwellendichtringe entfallen können.

Die in die Ausnehmungen in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung weisen jeweils ein geringes Axialspiel zu den Lagern der Drossel­ klappenwelle auf.

Da die Enden der Umhüllung der Drosselklappenwelle axial gegen die Lager in den Ausnehmungen in der Gehäusewand anliegen, entfällt somit eine zusätzliche Axialspielbegrenzung.

Die Umhüllungen der Drosselklappenwelle können im Bereich des Luft­ durchtrittsquerschnitts parallel zur Ebene der Drosselklappe auf deren einer oder beiden Seite(n) eine Abflachung aufweisen.

Diese Ausbildung der Umhüllung der Drosselklappenwelle vergrößert den freien Luftdurchtrittsquerschnitt und ermöglicht eine günstige Aerodynamik im Übergang der Drosselklappe zur Drosselklappenwelle in geöffneter Stellung der Drosselklappe, indem die Verwirbelung der Luftströmung und damit der Strö­ mungswiderstand verringert werden.

Vorteilhaft für bessere aerodynamische Verhältnisse ist es, wenn die Abflachungen an den Übergängen zu den Ausnehmungen in der Gehäusewand jeweils mit einem Radius versehen sind.

Weiterhin können zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse die Ab­ flachungen an den Übergängen zur radialen Umfangsfläche der Umhüllung der Drosselklappenwelle mit einem Radius versehen sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umhüllung der Drosselklappenwelle im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts tropfenförmig in Richtung der Unter­ druckseite des Drosselklappenstutzens bei geöffneter Drosselklappe weisend ausgebildet ist.

Die tropfenförmige Ausbildung der Umhüllung der Drosselklappenwelle stellt eine optimale Form bezüglich der aerodynamischen Verhältnisse im Strö­ mungskanal des Drosselklappenstutzens dar.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer Draufsicht auf einen Drosselklappenstutzen im Bereich einer Lagerung einer Drosselklappe in deren geschlossener Stellung.

Fig. 2 einen Schnitt der Draufsicht des Drosselklappenstutzens in vollständig geöffneter Stellung der Drosselklappe aus Fig. 1.

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Drosselklappenwelle in einer Ansicht A-A aus Fig. 2.

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform in Schnittdarstellung entsprechend Ansicht A-A aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Drosselklappe 1, die auf einer Drosselklappenwelle 2 befestigt ist, deren freie Enden in einem rohrartigen Gehäuse 3 quer zu dessen Längsachse durch Ausnehmungen in der Gehäusewand in Form von Boh­ rungen durchgehend gleichen Durchmessers hindurchführend und in Lagern 5 drehbar gelagert sind.

Die Drosselklappenwelle 2 ist im Bereich der Drosselklappe 1 mit einer Umhüllung 6 versehen, die mit ihren Enden in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragt und aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften besteht.

Die Anordnung und Ausbildung der in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung 6 gewährleistet eine sichere und zuverlässige Abdichtung gegen hindurchströmende Leckluft an den Übergängen der Drosselklappe 1 zu den Ausnehmungen 4 sowie zu den Lagern 5. Gleichzeitig ist durch den Werkstoff der Umhüllung 6 eine gute Gleitfähigkeit der in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung 6 gegenüber den Ausnehmungen 4 gegeben.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weisen die in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung 6 von der Drehachse der Drosselklappenwelle 2 aus in Richtung der Atmosphärendruckseite des Dros­ selklappenstutzens eine etwa dem Radius der Ausnehmungen 4 in der Gehäu­ sewand entsprechende Erstreckung auf.

Von der Drehachse der Drosselklappenwelle 2 aus in Richtung der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens weisen die in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung 6 eine zu den Ausnehmungen 4 hin einen sichelförmigen Spalt bildende Erstreckung auf.

Diese Ausbildung der in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung 6 ermöglicht einerseits eine gute Abdichtung gegen Leckluft aus Richtung der Atmosphärendruckseite und andererseits eine gesicherte reibungs- und klemmfreie Bewegung der Drosselklappenwelle 2 mit deren Umhüllung 6 bei Durchbiegung der Drosselklappenwelle 2.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Drosselklappe 1, die bei deren Montage durch einen durchgehenden Schlitz 7 der Umhüllung 6 geführt und auf der geschlitzten Drosselklappenwelle 2 fixiert wird.

Dabei ist der Querschnitt des Schlitzes 7 der Umhüllung 6 geringfügig kleiner als der Querschnitt der Drosselklappe 1, um eine sichere Anlage und Leckluft- Abdichtung der aus Kunststoff bestehenden Umhüllung 6 der Drosselklappenwelle 2 gegenüber der Drosselklappe 1 zu erreichen.

Die in die Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung 6 sind jeweils an den Lagern 5 der Drosselklappenwelle 2 in Anlage und weisen ein geringes Axialspiel zu den Lagern 5 der Drosselklappenwelle 2 auf, wodurch keine zusätzlich Axialspielbegrenzung der Drosselklappenwelle 2 erforderlich ist.

Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 erkennbar, weist die Umhüllung 6 im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts parallel zur Ebene der Drosselklappe 1 auf deren beiden Seiten eine Abflachung 8 auf, die an den Übergängen zu den Ausnehmungen 4 in der Gehäusewand und an den Übergängen zur radialen Umfangsfläche der Umhüllung 6 der Drosselklappenwelle 2 jeweils mit einem Radius versehen ist, um den Luftdurchtrittsquerschnitt zu vergrößern und gute aerodynamische Verhältnisse im Bereich der mit den Radien versehenen Abflachungen 8 zu erreichen.

Um optimale Strömungsverhältnisse im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts zu schaffen, ist nach einer weiteren Ausführungsform entsprechend Fig. 4 die Umhüllung 6 der Drosselklappenwelle 2 im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts in tropfenförmiger Form 9 in Richtung der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens bei geöffneter Drosselklappe 1 weisend ausgebildet.

Claims (13)

1. Drosselklappenstutzen mit einem rohrartigen Gehäuse, in dem eine Drosselklappe auf einer Drosselklappenwelle befestigt ist, die quer zur Längsachse des rohrartigen Gehäuses an ihren freien Enden durch Ausnehmungen in der Gehäusewand hindurchführend und in Lagern drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel­ klappenwelle (2) im Bereich der Drosselklappe (1) mit einer Umhüllung (6) versehen ist, die mit ihren Enden in die Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand ragt und einen etwa den Querschnitt der Drosselklappe (1) aufweisenden, durchgehenden Schlitz (7) zum Hindurchführen der Drosselklappe (1) besitzt.

2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand Bohrungen durch­ gehend gleichen Durchmessers sind, in denen die Lager (5) der Drosselklappenwelle (2) angeordnet sind.

3. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (6) der Drosselklappenwelle (2) aus einem Kunststoff besteht.

4. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (6) der Drosselklappenwelle (2) aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften besteht.

5. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung (6) von der Drehachse der Drosselklappenwelle (2) aus in Richtung der Atmosphärendruckseite des Drosselklappenstutzens eine etwa dem Radius der Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand entsprechende Erstreckung aufweisen.

6. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung (6) von der Drehachse der Drosselklappenwelle (2) aus in Richtung der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens eine zu den Ausnehmungen (4) hin einen etwa sichelförmigen Spalt bildende Er­ steckung aufweisen.

7. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung (6) jeweils an den Lagern (5) der Drosselklappenwelle (2) in Anlage sind.

8. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand ragenden Enden der Umhüllung (6) jeweils ein geringes Axialspiel zu den Lagern (5) der Drosselklappenwelle (2) aufweisen.

9. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (6) der Drossel­ klappenwelle (2) im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts parallel zur Ebene der Drosselklappe (1) auf deren einer oder beiden Seite(n) eine Abflachung (8) aufweist.

10. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachungen (8) an den Übergängen zu den Ausnehmungen (4) in der Gehäusewand jeweils mit einem Radius versehen sind.

11. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachungen (8) an den Übergängen zur radialen Umfangsfläche der Umhüllung (6) der Drosselklappenwelle (2) jeweils mit einem Radius versehen sind.

12. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (6) der Drosselklappen­ welle (2) im Bereich des Luftdurchtrittsquerschnitts tropfenförmig in Richtung der Unterdruckseite des Drosselklappenstutzens bei geöffneter Drosselklappenwelle (1) weisend ausgebildet ist.

13. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Schlitzes (7) der Umhüllung (6) der Drosselklappenwelle (2) geringfügig kleiner als der Querschnitt der Drosselklappe (1) ist.