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Die
Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung, bei der in einem
Hohlzylinderkörper zur Regulierung eines Luftdurchsatzes
an einem Wellenelement ein Drosselklappenelement verstellbar angeordnet
ist.
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Eine
Drosselklappenvorrrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
DE 195 49 509 A1 bekannt.
Sie besteht aus einem Drosselklappengehäuse und einer Drosselklappe.
Die Drosselklappe ist mit einer Drosselklappenwelle verstellbar
im Drosselklappengehäuse angeordnet und regelt den Luftdurchsatz
für einen Fahrzeugmotor.
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Nachteilig
ist, dass sich die Drosselklappe im Drosselklappengehäuse
festfressen kann. Bei tiefen Temperaturen besteht außerdem
die Gefahr, dass die Drosselklappe festfriert.
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Die
EP 15 54 099 B1 bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Dosselklappe mit einem durchgehenden
Drosselklappenstutzen. Der Drosselklappenstutzen weist zu seiner
Mitte hin einen umlaufenden Vorsprung auf, wobei der Hohlraum in Form
der Drosselklappe zwischem dem Vorsprung und zwei Stempeln gebildet
wird. Die Neigung des Vorsprungs beträgt zwischen 7° und
8°. Dies entspricht der Neigung einer Drosselklappe im
Drosselklappenstutzen. Die Drosselklappenwelle, die in die Drosselklappe
eingebracht ist, weist einen verjüngten Querschnitt auf.
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Aus
der
WO 97 04 259 A1 ist
eine Drosselklappe bekannt, die in einem Stutzen drehbar angeordnet
ist. Die Drosselklappe und der Stutzen werden im Zwei-Komponeneten-Spritzverfahren
hergestellt. Die Drosselklappe besteht aus einem im wesentlichen
zentralen Scheibenelement, an dem zu beiden Seiten tangential jeweils
ein Halbscheibenelement angeordnet ist. Der Stutzen weist einen
umlaufenden und schräg gestellten Vorsprung auf. In der
Schließstellung setzen die beiden Halbscheibenelemenete an
dem Vorsprung an.
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In
der
WO 01 09 498 A1 sind
Drosselklappe und Stutzen hinsichlich Aufbau und Funktion gleich beschrieben.
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Es
stellt sich die Aufgabe, eine Drosselklappenvorrichtung der eingangs
genannten Art so weiter zu entwickeln, dass die Drosselklappe im
Stutzen in jeder Stellung einwandfrei funktioniert.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst
- – dass
das Drossselklappenelement aus zwei Teildrosselklappenelementen
mit jeweils einer Teildrosselklappendicke besteht, die jeweils um einen
Teildrosselklappenüberstand gegenüber einem Drehpunkt
des Wellenelements wenigstens teilweise übereinander liegend
angeordnet sind und
- – dass bei einer Öffnungsbewegung des Drosselklappenelements
das erste Teildrosselklappenelement auf einer ersten Polbahn und
das zweite Teildrosselklappenelement auf einer zweiten Polbahn zu
bewegen ist.
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Mit
anderen Worten wird eine Drosselklappe, die aus zwei stufenförmig übereinander
liegenden Teildrosselklappenelementen besteht und mittig im Drehpunkt
des Wellenelements drehbar ist, derart verwendet, dass die Teildrosselklappenelemente sich
beim Drehen von der Schließ- in die Geöffnetstellung
auf unterschiedlichen Polbahnen bewegen.
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Die
hiermit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das
Drosselklappenelement nicht mehr am Rand gerundet werden muß,
sondern vollflächig mit einer großen Dichtungsfläche
an der Innenseite des Hohlzylinderkörpers anliegen kann. Mit
dem geraden Rand lassen sich die Teildrosselklappenelemente des
Drosselklappenelements vom Hohlzylinderkörper jeder Zeit
problemlos lösen. Ein Verklemmen wird wirksam vermieden.
Außerdem kann eine Verkrümmung des Luftdurchsatzweges, um
einen geneigten Vorsprung einbringen zu müssen, unterbleiben.
Stattdessen kann der Hohlzylinder als Stutzen in bewährter
Form ausgestalltet werden.
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Die
Teildrosselklappenelemente können mit ihren Teilklappenebenen
in Öffnungsbewegung über einer durch den Drehpunkt
gehenden Drehpunktebene angeordnet sein.
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Hierdurch
ist es möglich, dass sich jedes Teildrosselklappenelement
auf einer solchen gesonderten Polbahn bewegen kann, dass ein Abheben von
der Innenwand des Hohlzylinderkörpers gewährleistet
ist.
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Das
Drosselklappenelement kann mit den Teildrosselklappenelementen um
einen Drosselklappenwinkel > 5° geneigt
sein. Die Neigung kann zwischen 5° und 6° liegen.
Ein Randelement der Teildrosselklappenelemente kann dem Drosselklappenwinkel
entsprechend geneigt sein.
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Das
Randelement kann ein Kammerdichtelement aufweisen. Das Kammerdichtelement
ist an beiden Teildrosselklappenelementen angeordnet.
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Das
Kammerdichtelement kann aus einer Vielzahl von Kammern bestehen.
Die Kammern können gleich und/oder unterschiedlich groß sein
und eine gleiche und/oder unterschiedliche Konfiguration haben.
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Es
kann an jedem Teildrosselklappenelement ein Teilrundkörper
angeordnet sein. Es können aber auch je Teildrosselklappenelemente
zwei Teilrundkörper vorgesehen sein. Ein Teilrundkörper
kann wenigstens aus einem Halbzylinderstrang bestehen. An den Halbzylinderstrang
kann sich ein trapezförmiger Körper anschließen.
Der Halbzylinderstrang kann über der Drosselklappenwelle
liegen.
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Die
Teildrosselklappenelemente können eine im Wesentlichen
gleiche Teildrosselklappendicke haben. Die Dicke kann denen herkömmlicher
Drosselklappen entsprechen. Es ist auch möglich, dass die Teildrosselklappenelemente
zum Ende hin verjüngt ausgebildet sein können.
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Die
Teildrosselklappenüberstände der beiden Teildrosselklappenelemente
können wenigstens teilweise über das Wellenelement
hinausgehen. An den zum Wellenelement zeigenden Enden der Teildrosselklappenelemente
können diese angeschrägt und/oder wenigstens teilweise
gerundet sein.
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Das
Wellenelement kann in Gleit- und/oder Kugellagern im Hohlzylinderkörper
gehalten sein. Hierbei ist es möglich, dass das Wellenelement
in
- – zwei sich gegenüberliegenden
Gleitlagern,
- – zwei sich gegenüberliegenden Kugellagern,
- – einem Gleitlager und einem gegenüberliegenden
Kugellager,
gelagert wird.
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Der
Hohlzylinderkörper kann aus einem Innenhohlzylinderkörper
bestehen, um den wenigstens teilweise ein Außenzylinderhohlkörper
aus einem Thermoplast geformt sein kann.
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Der
Innenzylinderhohlkörper kann aus Duroplast, Keramik, gezogenem
Aluminium oder dgl. bestehen.
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Alle
genannten Varianten haben den gemeinsamen Vorteil, dass die Hauptbestandteile
der Drosselklappenvorrichtung als tragendes Element einen stabilen
und glatten Körper haben, der aus Duroplast, gezogenem
Aluminium oder Keramik sein kann. Auch Duroplast bzw. Keramik sind
ebenso wie Alumium unempfindlich gegenüber Treibstoffen.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass gegenüber gegossem
Aluminium keine zeit- und kostenaufwendige Nachbearbeitung mehr
erforderlich ist.
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Kommt
insbesondere Duroplast zum Einsatz, weisen die Körper,
die aus diesem Material hergestellt sind, eine höhere Temperaturbeständigkeit, eine
kleinere Wärmeausdehnung und eine kleinere Schrumpfung
auf. Darüber hinaus erfolgt keine Feuchtigkeitsaufnahme
und für die Formung ist ein geringer Spritzdruck erforderlich.
Um Duroplast insbesondere gegenüber harten Schlägen
schützen zu können, umhüllt diese Körper
ein Außenzylinderkörper aus elastischem Thermoplast.
Auch die Innenkörper aus Keramik oder gezogenen Alumium
können mit einem Außenzylinderkörper
umgeben werden. Thermoplaste können Polyamide, Polyethylene oder
dgl. sein.
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Der
Innenzylinderhohlkörper des Hohlzylinders kann geteilt
werden. Die Teilung kann längs und quer vorgenommen werden.
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Die
Teilung des Innenzylinderhohlkörpers vereinfacht die Montage
des Wellenelements mit seiner Lagerung, denn die Lager brauchen
nur in die entsprechend vorgesehenen Lagerausnehmungen eingelegt,
beide Innenzylinderteile zusammen gefügt und dann mit Hilfe
von Lagereinfassungsbereichen festgelegt und abgedichtet werden.
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Mit
dem Außenhohlkörper des Hohlzylinderhohkörpers
aus Thermoplast kann ein Gehäuseunterteil mit gefomt werden.
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Im
Gehäuseunterteil kann eine Meß- und Verstelleinrichtung
angeordnet sein, bei der eine Sensoreinheit und eine Ausgangseinheit
durch ein Verbindungsgitterelement verbunden werden kann, das wenigstens
eine Gitterschiene aufweisen kann. Die Sensoreinheit kann eine Moduleinheit
aufweisen, bei der eine integrierte Schaltungseinheit und ensprechende
Vorbeschaltungsbauelemente zum Einsatz kommen können.
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Die
Teildrosselklappenelemente können aus einem weiteren Duroplast
bestehen, die wenigstens teilweise von einem Einfassungskörper
aus einem weiteren Thermoplast umformt sein könen.
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So
kann die Drosselklappe aus einem Duroplast-Mittelkörperelement
bestehen, das allseitig wenigstens teilweise von dem Thermoplast-Einfassungsköper
umgeben werden kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgendem näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Drosselklappenvorrichtung in einer schematischen, auseinander gezogenen
Darstellung,
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2 eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 1 in
einer vergrößerten schematischen Schnittdarstellung,
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3 eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 1 in
einer weiteren schematischen Schnittdarstellung,
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4 eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 1 bis 3 in
einer schematisch dargestellten Draufsicht,
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5 eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 1 bis 4 in
einer schematischen, vergrößerten, teilweisen
Darstellung,
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6 eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 1 bis 4 mit
einem schräg gestellten Drosselklappenelement in einer
schematischen, vergrößerten, teilweisen Darstellung
und
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7 einen
Auschnitt X7 aus einer Drosselklappenvorrichtung gemäß 5.
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Eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 1 bis 4 weist
als Hauptbestandteile
- – ein Drosselklappenelement 1,
- – einen Hohlzylinderkörper 2 und
- – ein Wellenelement 3
auf.
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Erfindungswesentlich
ist eine Zweiteilung des Drosselklappenelements 1 in
- – ein Teildrosselklappenelement 11 und
- – ein Teildrosselklappenelement 12,
wobei
Teilklappenebenen 11.1, 12.1 der Teildrosselklappenelemente 11 und 12 in
einem Drehpunktabstand d19 über einer durch einen Drehpunkt 3' des Wellenelements 3 gehenden
Drehpunktebene 19 des Drosselklappenelements 1 angeordent
sind (vgl. insbesondere 2).
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Die
Teildrosselklappenelemente 11, 12 sind tangential
in Richtung Öffnungsbewegungs ÖB nach unten und
nach oben zeigend an einem Klappenringzylinder 18 angeformt.
Ein Radius des Kappenzylinders 18 wird durch Überstände
t11 und t12 gebildet. Die Überstände t11 und t12
können, wie insbesondere 2 zeigt,
an ihren inneren Enden gerundet sein, wie insbesondere 1 und 2 zeigen.
Die Teildrosselklappenelemente 11, 12 und der
Kappenzylinder 18 machen zusammen das einteilig geformte Drosselklappenelement 1 aus.
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Vergleichsweise
sieht das Drosselklappenelement wie ein Schmetterling aus, dessen
Flügel in unterschiedlicher Höhe an einem Körper 18 anliegen.
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Wie
insbesondere 3 zeigt, sind die Teildrosselklappenelemente 11, 12 übereinander
angeordnet, wobei deren Unterseite in der Drehpunktebene liegen.
Durch die aufeinander liegenden Überstände t11
und t12 und die Teildrosselklappendicken d11, d12 wird ein Zwischenkörper ähnlich
dem Kappenzylinder gebildet. Die Dicken d11 und d12 können gleich,
aber auch unterschiedlich sein. Das Wellenelement 3 liegt
quasi im Zentrum des Körpers, der hier einen rechteckigen
Querschnitt hat.
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Auf
dem Teildrosselklappenelement 11 kann ein Teilrundprofilkörper 13 und
unter dem Teildrosselklappenelement 12 ein Teilrundprofilkörper 14 angeordnet
werden. Im Querschnitt gemäß 3 setzt sich
jeder Körper 13, 14 aus einem Viertelkreis,
an den sich ein Trapez anschließt, zusammen. Dieser Körper
erstreckt sich auf der jeweiligen teilkreisförmigen Oberfläche
des jeweiligen Teildrosselklappenelements 11, 12.
Hergestellt wird das so beschriebene Drosselklappenelement ein-
oder zweiteilig aus einem Werkstoff. Dieser Werkstoff kann ein Duroplast sein.
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Der
Hohlzylinderkörper 2 ist, wie insbesondere 1 zeigt,
längs in einen linken und einen rechten Teilhohlzylinderkörper 2.1, 2.2 geteilt.
Die Teilung kann sich nur auf einen Innenhohlzylinder beschränken,
der gleichzeitig Lagerhalbschalen für das Lagerelement 4 umfasst.
Die beiden Teilinnenhohlzylinder sind aus Duroplast, um die dann
ein Außenlzylinderhohlkörper aus einem Thermoplast
geformt wird. So werden beide Halbschalen 2.1, 2.2 dicht
zusammen gehalten. Mit dem Außenlzylinderhohlkörper
kann zugleich ein Gehäuse geformt werden, das einen Stellmotor,
ein Getriebe, einen Sensor aufnimmen kann.
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Das
Drosselklappenelement 1 in 1 bis 4 nimmt
im Hohlzylinderkörper 2 eine Schließstellung
ein und liegt hierbei mit den Enden der Teildrosselklappenelemente 11, 12 an
der Innenwand des Hohlzylinderkörpers 2 wie vergrößert
in 5 dargestellt. Das Teildrosselklappenelement 11 liegt
flächig mit seinem Randelement 15 an einem Zylinderandelement 21 des
Hohlzylinderkörpers 2. Um die Dichtigkeit zu erhöhen,
weist das Randelement 15 eine Labyrinthdichtung in Gestalt
eines Kammerdichtelements 16 auf. Das Kammerdichtelement 16 besteht aus
mehreren Kammern 17.1, ..., 17.n. Dargestellt sind
in 7 drei Kammern gleicher Größe.
Die Anzahl der Kammern und ihre Größe können
variieren. Das Teildrosselklappenelement 12 ist in gleicher
Art und Weise ausgebildet.
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Wird
nun das Drosselklappenelement 1 links herum in einer Öffnungsbewegung ÖB
um das Wellenelement 3 gedreht, bewegen sich beide Teildrosselklappenelemente 11, 12 auf
unterschiedlichen Polbahnen von der Innenwand. Das Teildrosselklappenelement 11 bewegt
sich auf der Polbahn BK 11 und das Teildrosselklappenelement 12 auf
der Polbahn BK 12. Wie 2 und 3 deutlich
machen, liegt die Teilklappenebenen über der Drehpunktebene 19 des
Wellenelements 3. Bei der Öffnungsbewegung löst
sich deshalb das Randelement 15 durch langsame Schrägstellung
nach und nach vom Zylinderwandelement 21. Zuletzt löst
sich die Oberkante des Randelements 15. In gleicher Art
und Weise erfolgt die Lösung des anderen Teildrosselklappenelements.
Hierdurch wird insbesondere wirksam ein Verklemmen des Drosselklappenelements 1 im
Hohlzylinderkörper 2 verhindert.
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Das
Drosselklappenelement 1 kann, wie 6 zeigt,
um einen Drosselklappenwinkel α geneigt sein. Der Winkel α kann > 5° sein.
Entsprechend ist das Randelement 15 des Teildrosselklappenelements 11 geneigt.
Das geneigte Randelement kann die bereits beschriebene Labyrinthdichtung
aufweisen. Bei einer Öffnungsbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn
löst sich das schräggestellte Randelement 15 etwas
langsamer vom Zylinderwandelement 21 und „läuft” auf
der Polbahn BK 11 ohne sich zu verbeißen entlang. Das schräggestellte
Teildrosselklappenelement 12 verhält sich beim
Laufen auf der Polbahn BK 12 in analoger Weise.
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Wird
eine Öffnungsbewegung im Uhrzeigersinn, also nach rechts
gewählt, ist das Teildrosselklappenelement 11 über
dem Teildrosselklappenelement 12 angeordnet. Die Lösebewegungen
auf den entsprechenden Polbahnen verlaufen analog.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19549509
A1 [0002]
- - EP 1554099 B1 [0004]
- - WO 9704259 A1 [0005]
- - WO 0109498 A1 [0006]