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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Drosselklappenstutzen zum Steuern der
Leistung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs
1 bzw. von einem Verfahren zum Anbauen einer Drosselklappe nach
der Gattung des Anspruchs 13.
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Bereits
seit langem besteht die dringende Forderung, daß die Leckluft, wenn die Drosselklappe in
einer Schließstellung
steht, sehr gering sein soll. Um geringe Leckluft erreichen zu können, ist
es erforderlich, daß der
Spalt zwischen der Drosselklappe und der Gaskanalwandung des Drosselklappengehäuses möglichst
klein ist. Um ein Klemmen zwischen der Drosselklappe und dem Drosselklappengehäuse zu vermeiden,
ist es wegen des engen Spalts erforderlich, daß die Drosselklappe sehr präzise gelagert
ist. Für
die präzise
Lagerung der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse ist der Aufwand bei den
bisher vorgeschlagenen Lösungen
ziemlich hoch. Weil bei der Dimensionierung des Spalts zwischen
dem Umfang der Drosselklappe und dem Drosselklappengehäuse die
Maßtoleranzen
und Formtoleranzen der Drosselklappe und des Drosselklappengehäuses berücksichtigt
werden müssen, wird
häufig
ein sehr großer
Spalt in Kauf genommen. Oder es wird versucht, durch sehr aufwendige
Bearbeitung der Drosselklappe, des Drosselklappengehäuses und
der Drosselklappenwelle, einen möglichst
engen Spalt einhalten zu können.
Allerdings werden dadurch die Kosten bei der Herstellung des Drosselklappenstutzens
deutlich erhöht.
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Wegen
dieses obengenannten Problems, macht die
DE 196 03 547 A1 den Vorschlag,
in der Gaskanalwandung des Drosselklappengehäuses Anschlagflächen vorzusehen
und die Drosselklappe durch plastische Verformung den Anschlagflächen anzupassen.
Allerdings kann dieses plastische Verformen nicht mit jedem Werkstoff
durchgeführt
werden. Auch mit Wärmezufuhr
federt die Drosselklappe zurück.
Ein weiterer Nachteil ist die schwere Herstellbarkeit der in unterschiedliche
Richtungen weisenden Anschlagflächen
des Drosselklappengehäuses. Ein
gravierender Nachteil ist, daß beim
Verstellen der Drosselklappe, sobald die Drosselklappe von den Anschlagflächen abhebt,
die durchströmende
Luftmenge sprunghaft ansteigt, so daß bei dieser Ausführung ein
feinfühliges
Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nicht möglich ist.
Weil eine Brennkraftmaschine sehr häufig im Bereich des Leerlaufs
betrieben wird, ist eine derartige sprunghafte Leistungssteuerung
im Bereich des Leerlaufs sehr störend.
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Auch
bei der in der
DE 43
05 123 A1 gezeigten Anordnung ändert sich die durchströmende Luftmenge
im Bereich der Schließstellung
der Drosselklappe wegen der Anschlagflächen sprunghaft. Deshalb kann
diese Anordnung ebenfalls nicht zum Steuern der einer Brennkraftmaschine
zugeführten
Luftmenge verwendet werden, sondern allenfalls in einem Abgaskanal
der Brennkraftmaschine, wo es nicht auf eine feinfühlige Dosierung
des Gasstroms ankommt. Ein weiterer Nachteil ist, daß wegen
Erschütterungen
im Bereich einer Brennkraftmaschine diese Anordnung nicht verwendet
werden kann, weil dazu die Positionierung der Drosselklappenwelle nicht
ausreichend dauerhaft gewährleistet
ist. Weil die Anforderungen an geringe Leckluft sehr hoch sind,
spielt es auch eine Rolle, wenn im Bereich des Durchtritts der Drosselklappenwelle
Leckluft hindurchströmen
kann, wie es bei diesem Vorschlag in hohem Maße der Fall ist.
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Die
DE 196 26 920 A1 zeigt
eine Lösung,
bei der sich die schwimmend gehaltene Drosselklappe in gewissem
Umfang der Gaskanalwandung anpassen kann. Allerdings ist hier eine
sehr genaue Fertigung und Maßtolerierung
der Drosselklappe und der Drosselklappenwelle im Bereich der Verbindung
zwischen diesen beiden Teilen erforderlich. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß zusätzlich im
Bereich der Verbindung zwischen der Drosselklappe und der Drosselklappenwelle
unerwünschte
Leckluft hindurchtreten kann. Bei einer der dort vorgeschlagenen
Lösungen
besteht zusätzlich
der Nachteil, daß die
Wellenstummel nicht zuverlässig
genug gelagert werden können,
was wegen der zum Verstellen der Drosselklappe erforderlichen Stellmomente
Funktionsprobleme erwarten läßt. Hier
wird bewußt
eine radiale Beweglichkeit zwischen der Drosselklappenwelle und der
Drosselklappe erzeugt, und ein Anschlagen der Drosselklappe an der
Gaskanalwandung wird bewußt
in Kauf genommen. Ein besonderer Nachteil ist, daß, insbesondere
aufgrund von Reibung, die Belastung an der Verbindung zwischen der
Drosselklappe und der Drosselklappenwelle ziemlich groß ist, so daß für die Drosselklappe
nur ein hochfester Werkstoff in Frage kommen kann, insbesondere
kann für die
Drosselklappe kein preisgünstiger
Kunststoff verwendet werden.
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Bei
dem Bemühen
um Verringerung der internen Leckluft bei einem Drosselklappenstutzen
mit einer Drosselklappe muß neben
der durch den Spalt zwischen dem Umfang der Drosselklappe und dem Drosselklappengehäuse durchströmenden Leck luff auch
die im Bereich der Drosselklappenwelle intern durchströmende Leckluft
berücksichtigt
werden. Die Offenlegungsschriften
DE 19512 874 A1 und
DE 42 20 022 A1 zeigen unterschiedliche
Lösungsvorschläge, um die
Leckluft im Bereich der Drosselklappenwelle zu verringern. Allerdings
ist der Aufwand bei den dort gezeigten Lösungsvorschlägen sehr
hoch und es muß trotz
dieses hohen Aufwands weiterhin mit relativ viel Leckluft gerechnet
werden.
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Um
Formtoleranzen und Maßtoleranzen ausgleichen
zu können,
wurde bereits mehrfach vorgeschlagen, an der Gaskanalwandung des
Drosselklappengehäuses
eine elastische Dichtung vorzusehen, an der die Drosselklappe in
ihrer Schließstellung zur
Anlage kommt. Allerdings haben derartige Lösungen den Nachteil, daß im Bereich
der Schließstellung ein
präzises
Regeln der Leistung der Brennkraftmaschine nicht möglich ist,
insbesondere weil sich bei einer Stellbewegung der Drosselklappe
der Drosselspalt sprunghaft ändert
und weil sich der Winkel, bei dem die Drosselklappe an der elastischen
Dichtung zur Anlage kommt, abhängig
vom Druck und abhängig
von der Gebrauchsdauer des Drosselklappenstutzens verändert.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
40 10 229 A1 zeigt einen Drosselklappenstutzen mit einer
geteilten Drosselklappenwelle. Allerdings sind hier die Anforderungen
an die Formtoleranzen und Maßtoleranzen bei
der Drosselklappe, der Drosselklappenwelle und dem Drosselklappengehäuse besonders
hoch, und, um ein Wackeln der Drosselklappenwelle in der Drosselklappe
zu vermeiden, sind zusätzlich
Schrauben erforderlich.
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Die
JP 60044667 A zeigt
ein Herstellungsverfahren für
ein Drosselklappenventil. Bei diesem Verfahren werden nach dem Einbau
eines Ventilkörpers
in ein Ventilgehäuse
zwei Wellenstücke
mit dem Ventilkörper
verbunden.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
196 50 627 A1 zeigt ein Drosselklappenteil für eine Brennkraftmaschine
mit einer Drosselklappenwelle, an der ein Betätigungshebel durch plastische
oder elastische Verformung auf einem konischen Abschnitt der Drosselklappenwelle
drehmomentfest fixiert wird.
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Die
US 4,682,758 zeigt ein Klappenventil
mit einem Schließkörper, in
dem vier Schrauben eingeschraubt sind. Je ein Wellenstück ist beidseitig
zwischen je zwei der Schrauben eingeklemmt. Durch Verstellen der
Schrauben kann die Positionierung des Schließkörpers justiert werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzen
und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Anbauen einer Drosselklappe an ein Drosselklappengehäuse soll
ein sehr. präzises
Ausrichten und Lagern der Drosselklappe möglich gemacht werden.
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Vorteile der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Drosselklappenstutzen
zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren zum Anbauen einer Drosselklappe
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13 haben demgegenüber den
Vorteil, daß ein
sehr präzises
Lagern der Drosselklappe möglich
ist, so daß ein
sehr enger Spalt zwischen der Drosselklappe und dem Drosselklappengehäuse eingehalten
werden kann. Von besonderem Vorteil ist, daß trotz eines geringen Herstellungsaufwandes
ein Drosselklappenstutzen mit besonders geringer Leckluftmenge herstellbar
ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß auch Bauteile und Werkstoffe,
bei denen mit relativ großen
Maßtoleranzen
und Formtoleranzen gerechnet werden muß, verwendet werden können und
daß auch
damit eine kleine Leckluftmenge erzielbar ist. Ein weiterer Vorteil
ist, daß die
Drosselklappe sicher und dauerhaft fest mit der Drosselklappenwelle
verbunden ist. Von zusätzlichem
Vorteil ist, daß die Drosselklappe
so justierbar ist, daß keine
Berührung zwischen
der Drosselklappe und der Gaskanalwandung auftritt, so daß erhöhte Reibung
vermieden und vorteilhafterweise ein die Drosselklappe verstellender
Stellantrieb deswegen nicht kräftiger
dimensioniert sein muß.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Drosselklappenstutzens
zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch
1 und des Verfahrens zum Anbauen einer Drosselklappe nach Anspruch
13 möglich.
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Ist
der Drosselklappenstutzen so ausgeführt, daß dann, wenn die Drosselklappe
in ihrer Schließstellung
steht, der Klappenumfang einem sich verengenden Bereich der Gaskanalwandung
gegenübersteht
und wenn die Drehachse außerhalb
einer vom Klappenumfang gebildeten Ebene liegt, dann kann der Drosselklappenstutzen
vorteilhafterweise mit geringem Aufwand so ausgeführt werden,
daß insgesamt
besonders wenig interne Leckluft vorhanden ist, insbesondere wenig
Leckluft zwischen dem Umfang der Drosselklappe und der Gaskanal wandung
als auch wenig die Drosselklappenwelle intern umströmende Leckluft.
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Ist
der sich verengende Bereich so gestaltet, daß er eine Kugelabschnittform
aufweist, wobei sich der Mittelpunkt der Kugelabschnittform vorzugsweise in
der Mitte des Gaskanals auf der Drehachse der Drosselklappenwelle
befindet, dann erhält
man den Vorteil besonders geringer Leckluft und besonders feinfühliger Steuerbarkeit
der hindurchströmenden Luftmenge
im Bereich der Leerlaufsteuerung der Brennkraftmaschine.
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Zeichnung
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Bevorzugt
ausgewählte,
besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die 1 einen
Längsschnitt
durch den Drosselklappenstutzen, die 2 einen
Querschnitt in der Ebene der Drehachse durch den Drosselklappenstutzen
eines ersten Ausführungsbeispiels,
die 3 einen Längsschnitt
des Drosselklappenstutzens zusammen mit einer Montagevorrichtung
und die 4 einen Längsschnitt durch den Drosselklappenstutzen
eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Der
erfindungsgemäß ausgeführte Drosselklappenstutzen
kann bei jeder Brennkraftmaschine verwendet werden, bei der die
Leistung der Brennkraftmaschine durch einen der Brennkraftmaschine zugeführte Gas-Strom
gesteuert werden soll. Das Gas ist beispielsweise Luft oder ein
Luft-Kraftstoff-Gemisch. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise
ein Otto-Motor mit einem Saugkanal, in dessen Verlauf der Drosselklappenstutzen
vorgesehen ist. Neben der Steuerung der Leistung mit Hilfe des Drosselklappenstutzens
kann es bei der Brennkraftmaschine auch noch weitere Möglichkeiten
zur Steuerung der Leistung geben, beispielsweise durch wahlweises
Steuern der in die Brennkraftmaschine direkt eingespritzten Kraftstoffmenge.
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Die 1 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Drosselklappenstutzen eines bevorzugt ausgewählten, besonders
vorteilhaften Ausführungsbeispiels,
und die 2 zeigt einen Querschnitt einer
in der 1 mit II-II markierten Ebene und Blickrichtung.
Die in der 1 dargestellte Schnittebene
und die Blickrichtung ist in der 2 mit I-I
markiert.
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In
allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw.
in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren
Erwähnte
und Dargestellte auch bei den anderen Ausführungsbeispielen. Sofern sich
aus den Erläuterungen
nichts anderes ergibt, sind die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele
miteinander kombinierbar.
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Der
Drosselklappenstutzen 2 hat ein Drosselklappengehäuse 4,
eine Drosselklappe 6 und eine Drosselklappenwelle 10.
Die Drosselklappe 6 ist mit der Drosselklappenwelle 10 fest
verbunden. Die Drosselklappenwelle 10 ist geteilt in ein
Wellenstück 10.1 und
in ein Wellenstück 10.2.
In dem Drosselklappengehäuse 4 gibt
es eine Lageraufnahmebohrung 12.1 und eine Lageraufnahmebohrung 12.2.
In der Lageraufnahmebohrung 12.1 ist ein Lager 14.1 und
in der Lageraufnahmebohrung 12.2 ist ein Lager 14.2 vorgesehen.
Die Lager 14.1 und 14.2 sind beispielsweise Gleitlager
oder Wälzlager.
Die Lageraufnahmebohrungen 12.1 und 12.2 dienen als
Lageröffnungen
zum Lagern der Drosselkiappenwelle 10 in dem Drosselklappengehäuse 4.
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Von
einer Stirnseite des Drosselklappengehäuses 4 zur anderen
Stirnseite des Drosselklappengehäuses 4 führt ein
Gaskanal 16. Umfangsmäßig begrenzt
wird der Gaskanal 16 durch eine Gaskanalwandung 18.
Die Lageraufnahmebohrungen 12.1 und 12.2 befinden
sich gegenüberliegend
im Drosselklappengehäuse 4 und öffnen in
den Gaskanal 16.
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Der
Gaskanal 16 bzw. die Gaskanalwandung 18 hat einen
sich verengenden Bereich 20. Bezogen auf die 1 hat
der Gaskanal 16 oberhalb des sich verengenden Bereichs 20 einen
oberen Bereich 22, und unterhalb des sich verengenden Bereichs 20 gibt es
einen unteren Bereich 24. Der obere Bereich 22 hat
einen Durchmesser D. Der untere Bereich 24 hat einen Durchmesser
d. In Längsrichtung
des Gaskanals 16 betrachtet, wird der sich verengende Bereich 20 zwischen
dem oberen Bereich 22 und dem unteren Bereich 24 mehr
oder weniger stetig zunehmend enger. Die Drosselklappe 6 hat
einen Klappenumfang 26. Der Durchmesser d des unteren Bereichs 24 ist
kleiner als der Durchmesser der Drosselklappe 6 im Bereich
des Klappenumfangs 26, und der Durchmesser D des oberen
Bereichs 22 ist größer als
der Durchmesser der Drosselklappe 6 am Klappenumfang 26.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
freie Querschnittsfläche
des Saugkanals 16 und die Querschnittsfläche der
Drosselklappe 6 nicht unbedingt kreisrund, sondern beispielsweise
auch elliptisch oder oval sein können.
Die Bereiche 22 und/oder 24 können beispielsweise zylindrisch
(1) oder konisch (4) sein.
Der Drosselklappenstutzen 2 muß nicht wie dargestellt räumlich ausgerichtet
sein, sondern er kann auch beliebig gedreht verwendet werden. Beispielsweise
kann sich der hier sogenannte obere Bereiche 22 auch unterhalb
der Drosselklappe 6 befinden.
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Die
Drosselklappe 6 hat eine Schließstellung. In der Schließstellung
ist der freie Querschnitt des Gaskanals 16 bis auf geringe
interne Leckluft nahezu vollständig
geschlossen. Die Drosselklappe 6 ist dargestellt, während sie
sich in ihrer Schließstellung
befindet.
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Wenn
die Drosselklappe 6 in ihrer Schließstellung steht, dann befindet
sich der Klappenumfang 26 im sich verengenden Bereich 20 der
Gaskanalwandung 18. Bei richtig eingebauter Drosselklappe 6 gibt
es in der Schließstellung
zwischen dem Klappenumfang 26 der Drosselklappe 6 und
dem sich verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18 einen umlaufenden
sehr engen Spalt 30.
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Die
Drosselklappe 6 hat einen an eine ihrer Stirnseiten angeformten
Steg 32. Der Steg 32 und die Drosselklappe 6 sind
einstückig
aus Kunststoff geformt. Der Steg 32 ist so lang wie der
Durchmesser der Drosselklappe 6. Weil bei der vorgeschlagenen Erfindung
sich der die Drosselklappenwelle 10 aufnehmende Steg 32 außerhalb
des Bereichs befindet, wo abgedichtet wird, kann der Steg 32 auch
merkbar kürzer
sein als der Durchmesser der Drosselklappe 6, ohne daß sich dadurch
die Leckluftrate unerwünscht
verschlechtert. Ist der Steg 32 etwas kürzer als der Durchmesser der
Drosselklappe 6, dann verringert sich vorteilhafterweise
die Gefahr einer Verklemmung zwischen der Drosselklappe 6 und
dem Drosselklappengehäuse 4.
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Durch
den Steg 32 führt
eine Bohrung 34 hindurch. Die Bohrung 34 wird
vorzugsweise gleichzeitig beim Spritzgießen der Drosselklappe 6 eingegossen.
Die Bohrung 34 hat ein sich radial nach außen öffnendes
Loch 34.1 und am gegenüberliegenden anderen
Ende ein sich radial nach außen öffnendes Loch 34.2.
Die Bohrung 34 mit den Löchern 34.1 und 34.2 hat beispielsweise über ihre
gesamte Länge
einen konstanten Durchmesser.
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Die
Wellenstücke 10.1 und 10.2 haben
je ein in die Bohrung 34 der Drosselklappe 6 hineinragendes
Ende. Das in das Loch 34.1 hineinragende Ende des Wellenstücks 10.1 wird
nachfolgend als Einführbereich 10.1e bezeichnet,
und das in das Loch 34.2 hineinragende Ende des zweiten
Wellenstücks 10.2 wird
nachfolgend als Einführbereich 10.2e bezeichnet.
Der Einführbereich 10.1e ist
mit einem Profil 36 versehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei dem Profil um eine an der Oberfläche des Wellenstücks 10.1 kreuzweise
angebrachte Riffelung. Dadurch hat das Profil 36 Erhebungen und
Vertiefungen. Die Gipfel der Erhebungen befinden sich auf einem
Durchmesser, der größer ist
als der Durchmesser des Lochs 34.1. Die Talsenken der Vertiefungen
des Profils 36 befinden sich auf einem Durchmesser, der
kleiner ist als der Durchmesser des Lochs 34.1.
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Bei
dem vorgeschlagenen Drosselklappenstutzen ist es möglich, den
Einführbereich 10.1e des Wellenstücks 10.1 in
das Loch 34.1 hineinzudrücken, wenn man durch geeignete
Maßnahmen
dafür sorgt, daß der Werkstoff,
vorzugsweise Kunststoff, der Drosselklappe 6 in dem Bereich,
wo das Wellenstück 10.1 in
das Loch 34.1 hineingedrückt werden soll, während des
Hineindrückens
so weit erweicht, daß das
Loch 34.1 zum Hineindrücken
des Wellenstücks 10.1 ausreichend
nachgibt. Durch die Vertiefungen des Profils 36 ist dafür gesorgt,
daß das
von den Erhebungen des Profils 36 verdrängte Material der Drosselklappe 6 in
die Vertiefungen hineinfließen bzw.
hineinquellen kann. Aufgrund der Erhebungen des Profils 36 ist
dafür gesorgt,
daß das
Wellenstück 10.1 sehr
fest und dauerhaft sicher mit der Drossel klappe 6 verbunden
ist, nachdem nach dem Hineinschieben der Werkstoff der Drosselklappe 6 wieder fest
geworden ist.
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Beide
Einführbereiche 10.1e und 10.2e sind im
wesentlichen gleich gestaltet und beide Wellenstücke 10.1 und 10.2 sind
in gleicher Weise mit der Drosselklappe 6 fest verbunden.
Dadurch entsteht zwischen der Drosselklappe 6 und den Wellenstücken 10.1 und 10.2 ein
fester Verbund, wobei die Steifigkeit und die Dauerhaltbarkeit der
aus den zwei Wellenstücken 10.1 und 10.2 bestehenden
Drosselklappenwelle 10 im wesentlichen gleich ist, wie
die Steifigkeit und die Dauerhaltbarkeit einer bisher verwendeten
durchgehenden Drosselklappenwelle.
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Die 3 zeigt
den Drosselklappenstutzen 2 zusammen mit einer Montagevorrichtung
während des
Zusammenbaus.
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Für den Zusammenbau
des Drosselklappenstutzens 2 wird folgendes Vorgehen vorgeschlagen: Zuerst
wird das Drosselklappengehäuse 4 mit
dem Bereich 24 mit dem kleineren Durchmesser d nach unten
auf eine horizontale Richtplatte 42 aufgelegt und dort
befestigt. Dann wird die Drosselklappe 6 in den Gaskanal 16 hineingelegt;
dabei weist der Steg 32 der Drosselklappe 6 nach
oben. Ein in der Höhe verschiebbarer
Stempel 44 ist im Gaskanal 16 zunächst so
weit nach oben gefahren, daß die
dem Steg 32 abgewandte, untere Stirnseite der Drosselklappe 6 an
der horizontal ausgerichteten Oberseite des Stempels 44 zur
Anlage kommt.
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Eine
zweckmäßigerweise
vorgesehene Haltevorrichtung 46 sorgt dafür, daß die Drosselklappe 6 einwandfrei
an der Oberseite des Stempels 44 anliegt und dort gehalten
werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gehören zu der
Haltevorrichtung 46 eine Unterdruckkammer 46a und
ein Unterdruckanschluß 46b.
Durch bedarfsmäßiges Verbinden
der Unterdruckkammer 46a mit dem Atmosphärendruck
oder mit einem Raum mit abgesenktem Druck, kann die Haltevorrichtung 46 ein- und
ausgeschaltet werden.
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Der
Stempel 44 wird zusammen mit der aufgrund des Unterdrucks
in der Unterdruckkammer 46a an dem Stempel 44 gehaltenen
Drosselklappe 6 so weit nach unten verstellt, bis der Klappenumfang 26 der
Drosselklappe 6 an dem sich verengenden Bereich 20 der
Gaskanalwandung 18 zur Anlage kommt. Der Stempel 44 ist
so gelagert, daß er
sehr leicht radial verschiebbar ist. Dadurch zentriert sich die
Drosselklappe 6 in horizontaler Richtung, so daß sie umfangsmäßig gleichmäßig am sich
verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18 anliegt.
Die Drosselklappe 6 befindet sich jetzt in einer nachfolgend
als Ausrichtposition bezeichneten Stellung. Mit Hilfe beispielsweise
von Kraftmessern, die an dem Stempel 44 angeschlossen sind,
kann sehr präzise gemessen
werden, wann die Drosselklappe 6 in der Ausrichtposition
angelangt ist. Nachdem die Drosselklappe 6 die Ausrichtposition
erreicht hat, wird die Bewegungsrichtung des Stempels 44 umgekehrt, und
der Stempel 44 wird um einen geringen, vorher bestimmten
Betrag nach oben betätigt.
Dabei hebt der Klappenumfang 26 von dem sich verengenden Bereich 20 ab,
und es entsteht der Spalt 30. Weil die Drosselklappe 6 mit
Hilfe des Stempels 44 präzise um einen bestimmten Betrag
nach oben betätigt
werden kann, ist es möglich,
den Spalt 30 auf einen genau bestimmbaren Wert einzustellen.
Während
des Hochfahrens des Stempels 44 und noch anschließend während des
Anbaus der Drosselklappenwelle 10, ist die radiale Beweglichkeit
des Stempels 44 blockiert und die Drosselklappe 6 ist
mit der Haltevorrichtung 46 an dem Stempel 44 fixiert,
so daß umfangsmäßig eine
gleichmäßige Höhe des Spalts 30 gewährleistet
ist.
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Das
Einstellen der Höhe
des Spalts 30 kann auch durch Überwachen des durch den Spalt 30 strömenden Luftstroms
ge schehen, wenn man dabei für einen
Druckunterschied zwischen der Unterseite und der Oberseite der Drosselklappe 6 sorgt.
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Während die
Drosselklappe 6 vom Stempel 44 in der Position
gehalten wird, in der der Spalt 30 die gewünschte Spalthöhe hat,
werden die Wellenstücke 10.1 und 10.2 von
außen
her durch die Lageraufnahmebohrungen 12.1, 12.2 hindurchgesteckt. Dabei
werden die Einführbereiche 10.1e, 10.2e der Wellenstücke 10.1, 10.2 von
beiden Seiten her in die Löcher 34.1 bzw. 34.2 der
Drosselklappe 6 hineingedrückt. Während des Hineindrückens wird
durch Energiezufuhr der Werkstoff der Drosselklappe 6 im
Bereich der Berührung
mit den Wellenstücken 10.1, 10.2 so
weit erweicht, daß das
Hineindrücken
der Wellenstücke 10.1 und 10.2 möglich ist.
Nach dem Hineindrücken
der Wellenstücke 10.1, 10.2 in
die Bohrung 34 läßt man den
Werkstoff der Drosselklappe 6 wieder abkühlen, wodurch
der Werkstoff wieder seine ursprüngliche
Festigkeit und Formstabilität
erhält.
Anschließend
verbindet man die Unterdruckkammer 46a der Haltevorrichtung 46 mit
der Umgebungsluft, so daß man
den Stempel 44 problemlos von der Drosselklappe 6 abheben
kann.
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Haben
die Wellenstücke 10.1 und 10.2 unterschiedliche
Durchmesser und sind die Löcher 34.1 und 34.2 sowie
die Innendurchmesser der Lager 14.1 und 14.2 diesen
unterschiedlichen Durchmessern der Wellenstücke 10.1, 10.2 angepaßt, dann
können auch
beide Wellenstücke 10.1 und 10.2 von
derselben Seite her eingebaut werden, wobei dasjenige Wellenstück mit dem
kleineren Durchmesser zuerst eingebaut wird. Weil diese Abänderung
des Ausführungsbeispiels
leicht durchführbar
ist, wurde auf eine zusätzliche
bildliche Darstellung dieser Ausführungsvariante verzichtet.
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Weil
die Wellenstücke 10.1, 10.2 mit
der Drosselklappe 6 fest und dauerhaft stabil verbunden werden,
während
der Stempel 44 die Drosselklappe 6 in der genau
vorgesehenen Position hält,
bleibt auch nach Entfernen des Stempels 44 die Höhe des Spalts 30 präzise erhalten.
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Die
Drosselklappe 6 ist im Bereich des Klappenumfangs 26 relativ
dünn. Man
kann sich deshalb gedanklich eine Ebene vorstellen, in der der Klappenumfang 26 liegt,
bzw. die Drosselklappe 6 bildet im Bereich ihres Klappenumfangs 26 eine
Ebene. Die Drosselklappenwelle 10 mit den Wellenstücken 10.1 und 10.2 ist über die
Lager 14.1 und 14.2 im Drosselklappengehäuse 4 schwenkbar
gelagert. Über
diese Lagerung erhält
die Drosselklappenwelle 10 eine Drehachse 40,
um die die Drosselklappenwelle 10 zusammen mit der Drosselklappe 6 gedreht
bzw. geschwenkt werden kann. Die Drehachse 40 hat einen deutlichen
Abstand zu der Ebene, die vom Klappenumfang 26 gebildet
wird. Der Abstand zwischen der Drehachse 40 und der vom
Klappenumfang 26 gebildeten Ebene ist deutlich größer als
die Dicke der Drosselklappe 6 im Bereich des Klappenumfangs 26.
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Das
Wellenstück 10.1 hat
dort, wo es durch die Gaskanalwandung 18 hindurchtritt,
einen Durchmesser D10 (2). Um eine die Drosselklappenwelle 10 im
Bereich des Durchtritts der Drosselklappenwelle 10 durch
die Gaskanalwandung 18 intern umströmende Leckluft zu vermeiden,
wird vorgeschlagen, den Abstand zwischen der Drehachse 40 und
der Ebene des Klappenumfangs 26 mindestens so groß zu wählen, daß der Klappenumfang 26,
ohne von der Drosselklappenwelle 10 unterbrochen zu sein, über den
gesamten Umfang der Drosselklappe 6 verlaufen kann. Der
Abstand zwischen der Drehachse 40 und der vom Klappenumfang 26 gebildeten Ebene
sollte also mindestens geringfügig
größer sein als
der halbe Durchmesser D10 des Wellenstücks 10.1 bzw. größer als
der halbe Durchmesser des Wellenstücks 10.2, falls der
Durchmesser des Wellenstücks 10.2 größer ist
als der Durchmesser des Wellenstücks 10.1.
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Auch
weil die Drehachse 40 quer zu der Ebene, in der der Klappenumfang 26 liegt,
einen Abstand hat, kann nach Entfernen des Stempels 44 die
Drosselklappe 6 geschwenkt bzw. gedreht werden, ohne daß die Drosselklappe 6 an
der Gaskanalwandung 18 streift, trotz des besonders engen
Spalts 30.
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Die
Schräge
des sich verengenden Bereichs 20 ist vorzugsweise eine
Tangente an einen gedachten Kreis um die Drehachse 40,
bei Betrachtung einer Schittebene gemäß 1. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der sich verengende Bereich 20 trichterförmig gestaltet,
wobei der sich verengende Bereich 20 konisch bzw. im wesentlichen
konisch verläuft
und die Form eines Kegelstumpfes bzw. eines Kegelabschnitts hat.
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In
Abwandlung zum dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch
möglich,
dem sich verengenden Bereich 20 die Form eines Kugelabschnitts zu
geben, wobei der Mittelpunkt des Kugelabschnitts sich vorzugsweise
in der Mitte des Gaskanals 16 auf der Drehachse 40 bzw.
im Schnittpunkt der Drehachse 40 mit der Längsachse
des Gaskanals 16 befindet. Bei dieser Ausführungsvariante
gibt es am Übergang
vom sich verengenden Bereich 20 in den oberen Bereich 22 der
Gaskanalwandung 18 keinen Knick, sondern der sich verengende
Bereich 20 geht tangential in den oberen Bereich 22 der
Gaskanalwandung 18 über.
Weil diese Abwandlung gegenüber dem
bildlich dargestellten Ausführungsbeispiel
geringfügig
ist, wird, um unnötige
bildliche Darstellungen zu vermeiden, auf eine zusätzliche
bildliche Wiedergabe verzichtet. Durch das Anpassen des sich verengenden
Bereichs 20 an den gedachten Kreis um die Drehachse 40 wird
erreicht, daß bei
einer Schwenkbewegung aus der in der Zeichnung dargestellten Schließposition,
sich der Spalt 30 zunächst nur
relativ wenig ändert.
Dadurch erhält
man den Vorteil, daß im
Bereich der Schließstellung
bei Bewegung der Drosselklappe 6 ein sehr feinfühliges Verändern des
Spalts 30 und damit ein sehr feinfühliges Steuern der Leistung
der Brennkraftmaschine möglich
ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß die
in der Schließstellung
der Drosselklappe 6 gewünschte Höhe des Spalts 30 vorteilhafterweise
unabhängig von
eventuellen Maßtoleranzen,
Formtoleranzen, Durchmessertoleranzen usw. der Drosselklappe 6 und
des Klappengehäuses 4 eingestellt
werden kann. Im Unterschied zu vielen bisher bekannten Vorschlägen wird
der Spalt 30 nicht durch besonders präzises Herstellen des Drosselklappengehäuses 4 und
der Drosselklappe 6 erreicht, sondern bei dem hier vorgeschlagenen
Drosselklappenstutzen 2 wird die Höhe des Spalts 30 auf
das gewünschte
Maß mit den
vorgefertigten Bauteilen eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß die Drosselklappe 6 beispielsweise
aus einem Kunststoff bestehen kann und daß keine mechanische Bearbeitung
der Oberfläche
der Drosselklappe 6, insbesondere keine spanabhebende Bearbeitung
des Klappenumfangs 26 erforderlich ist.
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Anhand
des ausgewählten
Ausführungsbeispiels
wurde erläutert,
daß das
Profil 36 an den Wellenstücken 10.1, 10.2 der
Drosselklappenwelle 10 vorgesehen ist. Es sei darauf hingewiesen,
daß es auch
möglich
ist, das Profil an der Innenseite der Bohrung 34 der Drosselklappe 6 vorzusehen.
In diesem Fall kann es zweckmäßig sein,
die Wellenstücke 10.1, 10.2 aus
einem Werkstoff herzustellen, der bei niedriger Temperatur weich
wird als der Werkstoff der Drosselklappe 6.
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Besonders
einfach kann man das Weichwerden des Werkstoffs der Drosselklappe 6 an
den Kontaktstellen mit dem Einführbereich 10.1e, 10.2e der Drosselklappenwelle 10 erreichen,
wenn man, während
man die Wellenstücke 10.1 und 10.2 in
die Bohrung 34 hineindrückt,
die Wellenstücke 10.1 und 10.2 mit
Ultraschall beaufschlagt. Dadurch entstehen kleine Reibbewegungen
zwischen den Wellenstücken 10.1, 10.2 und
den Löchern 34.1 und 34.2,
so daß sich
der Werkstoff der Drosselklappe 6 durch diese Mikrobewegungen
so weit erwärmt,
daß im
Bereich dieser Mikrobewegungen der Werkstoff der Drosselklappe 6 so
weich wird, daß ein
Hineindrücken
der Wellenstücke 10.1, 10.2 in
die Bohrung 34 möglich ist.
Durch das Beaufschlagen der Wellenstücke 10.1, 10.2 mit
Ultraschall kann die zum Erweichen des Werkstoffs erforderliche
Energie richtig dosiert und präzise
an die gewünschte
Stelle hingebracht werden.
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Es
wird vorgeschlagen, den Klappenumfang 26 der Drosselklappe 6 konisch
bzw. kegelstumpfförmig
oder kugelabschnittförmig
zu gestalten und diesen Kegelstumpf bzw. diesen Kugelabschnitt dem Winkel
des sich verengenden Bereichs 20 der Gaskanalwandung 18 anzupassen.
Dadurch wird erreicht, daß der
Spalt 30, in Strömungsrichtung
betrachtet, möglichst
lang ist, was eine besonders effektive Reduzierung des Lechstroms
bewirkt.
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Die 4 zeigt
einen Längsschnitt
durch ein weiteres bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel. Wie dieses
Ausführungsbeispiel
zeigt, muß die Drosselklappe 6 nicht
unbedingt eben sein. Zusätzlich
ist in der 4 die Drosselklappe 6 mit
gestrichelten Linien eingezeichnet, wenn sie sich in vollständig geöffneter
Stellung befindet.