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Die
Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung mit wenigstens
- – einem Gehäuseelement, das
wenigstens eine Gehäuseausnehmung aufweist, und
- – einem Drosselklappenelement, das mit einem Drosselklappenwellenelement
in der Gehäuseausnehmung des Gehäuseelements 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 Gehäuse und einer Drosselklappe.
Die Drosselklappe ist mit einer Drosselklappenwelle verstellbar
im Drosselklappengehäuse angeordnet und regelt den Luftdurchsatz
zu einem Verbrennungsmotor. Nachteilig ist, dass für jede Drosselklappe
im Gehäuse eine entsprechende Ausnehmung eingebracht werden
muß. Das hat zur Folge, dass unterschiedliche Gehäuse
geformt werden müssen, für die auch unterschiedliche
Formwerkzeuge bereit stehen müssen. Hierdurch erhöhen
sich die Herstellungskosten.
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Die
EP 15 54 099 B1 bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Dosselklappe in einem durchgehenden
Drosselklappenstutzen. Der Drosselklappenstutzen weist zu seiner
Mitte hin einen umlaufenden Vorsprung auf, wobei der Hohlraum in Form
der Drosselklappe zwischen dem Vorsprung und zwei Stempeln gebildet
ist. 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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Nachteilig
ist bei den bekannten Lösungen, dass für jede
Drosselklappengröße im Gehäuse eine entsprechende
Ausnehmung eingebracht werden muß. Das hat zur Folge, dass
für unterschiedliche Ausnehmungsgrößen
unterschiedliche Gehäuse geformt werden müssen,
für die auch unterschiedliche Formwerkzeuge bereit stehen
müssen. Hierdurch erhöhen sich die Herstellungskosten.
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Weiterhin
wird in der prioritätsälteren Patentanmeldung
DE 10 2008 027 888.2 ein
Drosselklappenstutzen mit Drosselklappe beschrieben, bei der der
Drosselklappenstutzen aus einem Innenzylinder aus Duroplast besteht,
um den ein Außenzylinder aus einem Thermoplast geformt
wird. Der Innenzylinder kann geteilt sein.
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Letztendlich
ist aus der weiteren prioritätsälteren Gebrauchsmusteranmeldung
DE 20 2008 016 216.5 eine
Drosselklappenvorrichtung bekannt, bei der das Drosselklappenelement
aus zwei Teildrosselklappenelementen mit jeweils einer Teildrosselklappendicke
besteht, die jeweils um einen Teildrosselklappenüberstand
gegenüber dem Wellenelement wenigstens teilweise übereinander
liegend angeordnet sind. Bei einer Öffnungsbewegung des
Drosselklappenelements das erste Teildrosselklappenelement auf einem
ersten Bewegungskreis und das zweite Teildrosselklappenelement auf
einem zweiten Bewegungskreis zu bewegen ist.
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Es
stellt sich die Aufgabe, eine Drosselklappenvorrichtung der eingangs
genannten Art so weiter zu entwickeln, dass die Kosten für
unterschiedliche Drosselklappengrößen gesenkt
werden können.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst,
- – dass
das Gehäuselement als ein Einheitsgehäuselement
mit einem einheitlichen Flanschmaß und einer Einheitsgehäuseausnehmung
ausgebildet ist, die einen Einheitsdurchmesser hat und
- – dass in der Einheitsgehäuseausnehmung ein Füllkörper
mit einer Drosselklappenausnehmung als Gehäuseausnehmung
für ein Drosselklappenelement mit einem Drosselklappendurchmesser aus
einer Gruppe von Drosselklappenelementen mit wenigstens einem Drosselklappenelement
angeordnet ist, die kleiner als die Einheitsgehäuseausnehmung
ist.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass für eine Gruppe von Drosselklappendurchmessern ein
Gehäuseelement mit einem Flanschmaß zum Einsatz
kommen kann. Die Vorzugsvarianten können von einer Drosselklapengröße über
zwei, drei und mehr reichen. Für die unterschiedlichen
Drosselklappengrößen brauchen nur wenige unterschiedliche
Werkzeuggrößen bereit gestellt werden. Außerdem
ist die Montage der Drosselklappenvorrichtung kostengünstiger,
weil für eine Gruppe von Drosselklappendurchmessern nur
ein einziges Flanschmaß gilt.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Drosselklappenvorrichtung möglich.
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Der
Füllkörper kann in Füllteilkörper
geteilt werden. Er kann in zwei, drei, vier, ... Teilkörper
geteilt werden. Der Füllkörper kann bei einer
Zweiteilung längs in einen linken und einen rechten oder quer
in einen oberen und einen unteren Teilkörper geteilt werden.
Die Teilung erfolgt im Bereich des Drosselklappenwellenelements.
Hierdurch ist es möglich, das Drosselklappenwellenelement
leichter einzusetzen.
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Der
Füllkörper kann einen Füllhohlkörper aufweisen,
um den in Achsrichtung beabstandet untereinander Füllringe,
Rippen oder dgl. parallel, radial oder dgl. zueinander liegend angeordnet
sein können.
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Ist
der Füllkörper zu dick, kann er wie folgt unterteilt
werden:
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Der
Füllkörper kann aus einem Innenfüllkörper
bestehen, um den wenigstens ein Ringkörper angeordnet sein
kann.
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Um
den Ringkörper kann dann ein Füllkörperring
angeordnet werden.
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Der
Ringkörper und der Füllringkörper können
auch einteilig geformt sein. In diesem Fall können um den
Innenfüllkörper gleich Ringkörper mit Füllringen,
Rippen oder dgl. geformt werden.
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In
der Einheitsausnehmung des Einheitsgehäuseelements können
beabstandet untereinander Abstandsringe angeordnet sein. Die Füllringe
können in den Abständen der Abstandsringe und
die Abstandsringe in den Abständen der Füllringe
angeordnet sein. Das Gehäuseelement, die in ihm untergebrachten
Abstandringe, die Füllringe und der Füllhohlkörper
können damit eine solche Dicke haben, dass Materialanhäufungen
wirksam vermieden werden. Die einzelnen Teile können dadurch
gleichmäßig abkühlen, so dass Eigenspannungen
und Formteil-Verzug oder andere Verfor mungen minimiert werden.
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Das
Drosselklappenelement kann einen Klappenringzylinder aufweisen,
durch den das Drosselklappenwellenelement geführt werden
kann. Tangential am Klappenringzylinder kann auf einer Seite versetzt
nach oben ein Teildrosselklappenelement und auf der anderen Seite
versetzt nach unten ein weiteres Teildrosselklappenelement angeordnet sein.
Beim Bewegen des Drosselklappenelements von einer Schließ-
in eine Öffnungsbewegung bewegen sich beide Teildrosselklappenelemente
auf unterschiedlichen Bewegungskreisen derart, dass sie sich von
der Innenwand der Drosselklappenausnehmung ablösen, d.
h. abheben können. Damit wird ein Festklemmen des Drosselklappenelements
wirksam verhindert.
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Die
Drosselklappenwelle kann in zwei sich gegenüberliegenden
Lagern gelagert werden. Als Lagerung können infrage kommen:
Lagerung
im Gehäuse, Gleitlagerbuchsen, Kugellager, Nadellager und
deren wechselseitige Zusammenstellung.
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Welche
Lagerelementekombination zum Einsatz kommt, hängt von den
jeweiligen Einsatzbedingungen ab.
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Der
Füllkörper kann aus einem Duro-, Thermoplast,
Keramik, Al-Druckguß oder dgl. bestehen.
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Das
Einheitsgehäuseelement kann aus einem Thermoplast, einem
Duroplast, einem Metall oder dgl. bestehen.
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Durch
die unterschiedlichen Materialien ist es möglich, einen
geteilten Innenhohlzylinder als Füllkörper aus
einem mit den o. g. Materialien mit einem Außenhohlkörper
als Gehäuseelement aus Thermoplast oder dgl. zu umspritzen.
Ein Füllkörper als Duroplastkörper steht
sofort maßhaltig und mit glatter Oberfläche ohne
Nacharbeiten zur Verfügung. Der Außenkörper
aus Thermoplast schützt den gegen Stöße
empfindlichen Innenkörper aus Duroplast wirksam vor Beschädigungen.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 bis 3 ein
Einheitsgehäuseelement einer Drosselklappenvorrichtung
mit einer Einheitsgehäuseausnehmung und in die Einheitsgehäuseausnehmung
eingesetzte Füllkörper mit einer Droseselklappenausnehmung,
die kleiner als die Einheitsgehäuseausnehmung ist, in einer
schematisch dargestellten Draufsicht,
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4 eine
Drosselklappenvorrichtung mit einem eingesetzten weiteren Füllkörper
gemäß 3 in einer schematisch dargestellten
Schnittdarstellung,
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5 eine
Drosselklappenvorrichtung gemäß 4 in
einer schematisch dargestellen Vorderansicht,
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6a einen
Füllkörper und ein Drosselklappenelement einer
Drosselklappenvorrichtung gemäß 4 und 5 in
einem Vorfertigungsschritt in einer schematisch dargestellten Schnittdarstellung und
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6b einen
Füllkörper und ein Drosselklappenelement einer
Drosselklappenvorrichtung gemäß 4 und 5 in
einer auseinander gezogenen perspektivischen Darstellung.
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Für
Drosselklappenvorrichtungen, im folgenden E-Gassteller kommen Drosselklappenelemente mit
unterschiedlichen Drosselklappendurchmessern DK zum Einsatz. Das
hat zur Folge, dass für eine Gruppe von Drosselklappendurchmessern
ein Gehäuseelement mit einem Flanschmaß zum Einsatz kommen
kann. Die Vorzugsvarianten können von einer Drosselklapengröße über
zwei, drei und mehr reichen. Für die unterschiedlichen
Drosselklappengrößen brauchen nur wenige unterschiedliche
Werkzeuggrößen bereit gestellt werden. Außerdem
ist die Montage der Drosselklappenvorrichtung kostengünstiger,
weil für eine Gruppe von Drosselklappendurchmessern nur
ein einziges Flanschmaß gilt.
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In 1 bis 3 ist
eine erfindungsgemäße Lösung für
dieses Problem gezeigt: Für drei unterschiedliche Drosselklappendurchmeser
kommt ein einziges Gehäuseelement als Einheitsgehäuseelement 1 zum
Einsatz.
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Das
Einheitsgehäuseelement 1 gemäß 1 bis 3 weist
eine Einheitsgehäuseausnehmung 2 mit einem Einheitsdurchmesser
d2 auf und hat einheitliche Flanschmaße 14, 14.
Die Flanschmaße können beliebig sein. Die Vorzugsvarianten
für die Drosselklappendurchmesser DK können dem
entsprechend sein. Welche der Vorzugsvarianten zu Einer-, Zweier-,
Dreier-, Vierervarianten zusammengefaßt werden, hängt
von den Einsatzanforderungen ab.
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In
der gezeigten Dreiervariante mit der Einheitsgehäuseausnehmung 2 kann
das Drosselklappengehäuse in dieser Konfiguration ohne
Veränderungen eingesetzt werden. Mit Hilfe seiner Befestigungsausnehmungen 13,
die entsprechend den Anforderungen vorhanden sind, läßt
sich der E-gassteller befestigen.
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In 1 ist
in der Einheitsgehäuseausnehmung 2 des Einheitsgehäuseelments 1 ein
Füllkörper 5 mit einer Drosselklappenausnehmung 3.1 mit
einem Drosselklappendurchmesser d 3.1 angeordnet.
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Für
eine kleinere Drosselklappenausnehmung 3.2 mit einem Durchmesser
d 3.2 kommt das gleiche Gehäuseelement 1 mit
den Befestigungsausnehmungen 14 und den gleichen Flanschmaßen
14 × 14 zum Einsatz. Verwirklicht wird der kleinere Durchmesser
d 3.2 in dem in die Einheitsgehäuseausnehmung 2 ein
Füllkörper 6 eingebracht wird.
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Ist
der Drosselklappendurchmesser DK noch kleiner, wird in die Einheitsgehäuseausnehmung 2 ein
Füllkörper 7 mit einer Drosselklappenausnehmung 3.3 mit
einem Durchmesser d 3.3 eingeformt. Das bereits beschriebene
Einheitsgehäuseelement bleibt ebenso wie im vorherigen
Fall unverändert. Es wird deutlich, dass für alle
Varianten ein einziges Gehäuseelement 1 mit einer
Dicke d1 verwendet wird.
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Wie
die 4 und 5 zeigen, weist der Füllkörper 7 einen
Füllhohlkörper 7.0 mit der Drosselklappenausnehmung 3.3 und
einer Dicke d2 auf. Um den Füllhohlkörper 7.0 sind
beabstandet untereinander Füllringe 11.1, ..., 11.n mit
einer Dicke d11 gelegt. In der Einheitsgehäuseausnehmung 2 werden
beabstandet unter einander Abstandsringe 12.1, ..., 12.n mit
einer Dicke d12 installiert. Hierbei gilt: d11
= max ca. 0,3 bis 0,9, vorzugsweise 0,7 × d1, d12 = max ca. 0,3 bis 0,9, vorzugsweise 0,7 × d2.
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Wie
in 4 gut zu erkennen ist, werden alle Hohlräume
automatisch gefüllt.
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Der
Füllkörper 7 mit der Drosselklappenausnehmung 3.3 mit
dem Durchmesser d 3.3 hat eine relativ große Wanddicke
d2. Aus diesem Grund wird der Füllhohlkörper 7.0 in
Teilköper, nämlich einen Innenfüllkörper 7.01 und
einen Füllkörperring 7.02, wie 6a zeigt,
unterteilt. Anschließend wird ein Ringkörper 7.03 um
den Füllkörperring 7.03 gelegt (vgl. 4).
Es ist auch möglich, Ringkörper 7.02 und Füllkörperring 7.03 in
einem Fertigungsschritt zu formen.
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Wie 6b zeigt,
ist der Füllkörper 7 längs in Füllteilkörper,
im Folgenden Füllringhalbkörper 7.1 und 7.2 geteilt.
In beide Teile sind zur Hälfte Lagerelemente 15 mit
geformt. Sie umfassen ein Drosselklappenwellenelement 9.
Das Drosselklappenwellenelenelement durchzieht einen Klappenringzylinder 8.3.
Tangential nach unten zeigend ist auf der einen Seite ein Teildrosselklappenelement 8.1 und
tangential nach oben zeigend auf der anderen Seite ein Teildros-selklappenelement 8.2 angeformt.
Alle drei Teile 8.1, 8.2, 8.3 zusammen
machen den Drosselklappendurchmesser DK aus. Durch die versetzt
angeordneten Teildrosselklappenelemente 8.1, 8.2 wird bei
einer Bewegung von einer Schließ- in eine Öffnungsstellung,
ein anderer Bewegungskreis beschrieben mit der Folge, dass sich
die Drosselklappe nicht in der Wandung des Füllhohlkörpers
verklemmt, sondern sich von ihr nach und nach nach unten ablöst.
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Die
Herstellung eines E-Gasstellers wie er insbesondere anhand der 3 bis 6b beschrieben
wurde, sei erläutert:
Aus einem beliebigen Material,
z. B. Duroplast werden die beiden Halbschalen 7.1, 7.2 mit
den halben Lagerungselementen 15 derart geformt, dass zuerst die
die Halbschale 7.1 hergestellt wird und danach ein Duplikat
dieser Halbschale nochmals geformt und um 180° um die Drosselklappenwellenachse
gedreht. Der Füllhohlkörper 7.0 mit den
Füllringen 11.1, ... 11.n steht jetzt
maßgenau zur Verfügung. Ein Nacharbeiten, wie
z. B. eine glatte Oberfläche bzw. ein bestimmtes Endmaß herzustellen,
erübrigt sich. Damit sinken die Herstellungskosten beträchlich.
Die Herstellungskosten werden weiterhin dadurch positiv beeinflußt,
dass das Drosselklappenwellenelement 9 mit dem Drosselklappenelement 8 bei
einem Zusammensetzen der beiden Füllringhalbkörper 7.1, 7.2 gleich
lagegerecht eingesetzt werden kann. Anschließend wird um
die beiden Halbkörper 7.1, 7.2 mit dem
eingesetzten Drosselklappenelement 8 das Einheitsgehäuseelement 1 mit
den Abstandsringen 12.1, ..., 12.n aus einem beliebigen
Material, z. B. einem Thermoplast geformt. Dadurch werden die beiden
Halbkörper 7.1, 7.2 fest zusammen gehalten.
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Aus
der Gruppe der technischen Thermoplaste haben sich Polyamide aufgrund
ihrer guten Verarbeitungseigenschaften, ihrer hohen Wärmeformbeständigkeit
und ihres hohen Glanzes zahlreiche Anwender erschlossen. Verbundmaterialien
aus organischen Polymeren wie Polyamiden mit plättchenförmigen,
aus Nanowerkstoffen bestehenden („nanoskaligen”)
Füllstoffen, insbesondere schichtförmigen Silikaten
(Phyllosilikaten) sind auch einsetzbar. Die thermoplastischen Materialien
zeichnen sich durch eine hohe Steifigkeit aus. Neben einer Verbesserung
der Steifigkeit nimmt die Zähigkeit durch den Zusatz der
Phyllosilikate ab. Neben Polyamiden (PA) sind als Kunststoffe geeignet
PBT (Polybutylenterephtalat), PPS (Polyphenylensulfid), POM (Polyoxymethylen),
aliphatische Polyketone, PVDF, PE (Polyethylen), z. B. HDPE (High
Density Polyethylen), PP (Polypropylen), TEES, TPE, PPA, PEEK (Polyetheretherketon),
gehören.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass mit
- – einem
Flanschmaß eine Gruppe von Drosselklappen mit unterschiedlichen
Drosselklappendurchmessern DK hergestellt werden können,
- – einem in der Drosselklappenwellenachse geteilten
Füllkörper 7 eine einfache Drosselklappenmontage
möglich ist,
- – einem Einheitsgehäuseelement 1 aus
einem ausgewählten Thermoplast oder einnem anderen Material
ein Zusammenhalt der Einbauteile bei gleichzeitigem äußeren
Schutz gewährleistet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19549509
A [0002]
- - EP 1554099 B1 [0003]
- - WO 9704259 A1 [0004]
- - DE 102008027888 [0006]
- - DE 202008016216 [0007]