DE3048995A1 - "drosseleinrichtung fuer die brennstoffzufuhr von brennkraftmaschinen" - Google Patents

"drosseleinrichtung fuer die brennstoffzufuhr von brennkraftmaschinen"

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DE3048995A1
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Yoshikawa Yokohama Kanagawa Katsuhi
Inoue Mitsumasa
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für das Brennstoff zufuhrsystem einer Brennkraftmaschine,
Fig, 1 der Zeichnung, auf die bereits hier zur Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen werden soll, zeigt eine herkömmliche Drosselklappe, durch die ein Gemisch aus Luft und Brennstoff der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Der eigentliche Drosselkörper ist mit einem Schnitt in Fig. 2 dargestellt.
Die gesamte Drosseleinrichtung 1 umfaßt eine Bohrung, durch die das Luft-Brennstoff-Gemisch in üblicher Weise hindurchströmt. Eine kreisförmige Drosselklappe 2 befindet sich innerhalb der Bohrung der Drosseleinrichtung 1, Die Drosselklappe 2 verschließt die Bohrung der Drosseleinrichtung vollständig, wenn sie in einem Winkel θ (etwa 5-20°) zu der Ebene steht, die die Mittellinie der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 senkrecht schneidet. Wie im übrigen aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist die Drosselklappe 2 mit Hilfe einer Schraube oder eines Niet an einer Drosselklappenwelle 3 derart befestigt, daß die Drosselklappe 2 in der Mitte der Drosselklappenwelle 3, bezogen auf die Dickenrichtung der Drosselklappe liegt. Die Drosselklappenwelle 3 weist an einem Ende eine ringförmige Nut 4 auf, in die ein E-förmiger Sprengring 5 eingesetzt ist. Eine Unterlegscheibe 6 befindet sich zwischen dem Sprengring 5 und dem rechten Ende eines Gleitlagers 8 zur Abstützung der Drosselklappenwelle 3, Die Drosselklappe 2 ist derart gestaltet, daß sie der Bohrung in vollständig geschlossener Stellung angepaßt ist. Auch in dieser Stellung sollte sich die Unterlegscheibe 6 in einer geeigneten Position zwischen dem Sprengring 5 und dem rechten Ende des Gleitlagers 8 befinden. Zu diesem Zweck wird die Drosselklappe 2 in bezug auf die Bohrung bei der Montage eingestellt. Anschließend wird die Drosselklappe 2 an
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der Drosselklappenwelle 3 mit Hilfe einer.Schraube 2' befestigt.
Damit die Drosselklappe 2 in die Bohrung der Drosseleinrichtung 1 in vollständig geschlossener Stellung der Drosselklappe exakt eingepaßt ist, muß ein gewisser Abstand zwischen der Unterlegscheibe 6, dem Sprengring 5 und dem rechten Ende des Gleitlagers 8 vorgesehen sein,
Am anderen Ende der Drosselklappenwelle 3 befinden sich eine Feder 9 und ein Hebel 7, Die Feder 9 weist hakenför-.mige Enden auf, die den Hebel 7 und ein weiteres Gleitlager 10 der Drosseleinrichtung erfassen, so daß die Drosselklappe 2 in die geschlossene Stellung federnd vorgespannt ist. Der Hebel 7 ist in bezug auf die Drosselklappenwelle 3 mit Hilfe einer Mutter 11 festgelegt.
Die Feder 9 spannt die Drosselklappenwelle 3 in Drehrichtung und Axialrichtung vor, so daß die Drosselklappe 2 in Richtung des Hebels 7 vorgespannt ist. und in diese Richtung gezogen wird, sofern sie nicht genau in die Bohrung der Drosseleinrichtung 1 eingepaßt ist.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, besteht ein Abstand S zwischen der Linie HQ und der Linie H1?, die senkrecht zu der waagerechten Linie Ln verlaufen, die durch den Mittelpunkt O der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 hindurchgehen. Die Linie L0 entspricht der Achse der Drosselklappenwelle 3. Die Linie H„ verläuft durch den Schnittpunkt P„ der waagerechten Linie LQ und des Kreises mit dem Radius R der Drosselklappe 2, der im wesentlichen dem Radius der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 entspricht. Die Linie H12 verläuft durch den Schnittpunkt P^ des Kreises und der waagerechten Linie L1 sowie den Schnittpunkt P~ des Kreises und der waagerechten Linie L2. Die Linie L1 befindet sich auf der oberen Oberfläche der Drosselklappenwelle 3.
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Wenn die Drosselklappe 2 vollständig geöffnet 1st, wie es in Fig. 5 gezeigt ist,, wird ein maximaler Abstand S zwischen der Oberfläche der Bohrung und den beiden Enden der Drosselklappenwelle 3 gebildet, wenn sich die Drosselklappe 2 in ihrer Position befindet. Wenn daher die Drosselklappe 2 geschlossen ist, befindet sich kein Abstand zwischen der Oberfläche der Bohrung und den Enden der Drosselklappenwelle 3. Wenn die Drosselklappenwelle 3 vollständig geöffnet wird, entsteht der maximale Abstand S zwischen beiden. Wenn
max
die Drosselklappe 2 etwas geöffnet wird, liegt der Abstand S zwischen 0 und S . Das ergibt die Beziehung 0< S<S
max max
In der Praxis drückt jedoch die Vorspannkraft der Feder 9 die Drosselklappenwelle nach links in Fig. 1, so daß die Drosselklappenwelle und damit die Drosselklappe verschoben werden, bis der Abstand zwischen dem Gleitlager 8, der Unterlegscheibe 6 und dem Sprengring 5 praktisch entfällt. Mit anderen Worten, wenn die Drosselklappe 2 geöffnet ist, bewegt sich die Drosselklappenwelle 3 in Richtung des Hebels 7," so daß die Mitte der Drosselklappe 2 aus der Mitte 0 der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 verschoben wird.
Bei einem herkömmlichen Drosselmechanismus dieser Art wird bei teilweise geöffneter Drosselklappenstellung die Mitte der Drosselklappe exzentrisch in bezug auf die Bohrung der Drosselstelle verschoben. Wenn daher Luft die Drosselklappe passiert, wird der Luftstrom gestört, so daß er sich nicht gleichmäßig auf eine Anzahl von Zylindern verteilen kann. Die Linie X in Fig. 6 zeigt das Luft-Brennstoff-Verhältnis des einer Sechszylinder-Maschine zugeführten Gemisches, sofern.die Drosselklappe nach vorwärts gemäß Fig. 6 vorgespannt ist. Die Linie Y veranschaulicht das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches, wenn die Drosselklappe in Rückwärtsrichtung gemäß Fig. 6 versetzt ist. Das Verhältnis des Luft-Brennstoff-Gemisches in den sechs Zylindern ist daher unterschiedlich, wenn die Drosselklappe in der be-
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schriebenen Weise vorgespannt ist.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu beheben.
5
Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.
Erfindungsgemäß ist ein Drosselmechanismus für die Brennstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine vorgesehen, der eine Drosselklappenwelle, eine diese aufnehmende und abstützende Drosselklappeneinrichtung und ein Lager, wie etwa ein Kugellager zwischen dem Abstützbereich der Drosseleinrichtung und der Drosselklappe umfassen. Das Lager verhindert, daß die Drosselklappenwelle in Axialrichtung verschoben wird.
Dadurch wird im angegebenen Sinne eine gleichmäßige Verteilung des Luft-Brennstoff-Gemisches auf eine Anzahl von Zylindern auch bei teilweise geöffneter Drosselklappe ermöglicht.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene herkömmliche Drosseleinrichtung für Brennkraftmaschinen ;
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt zur Veranschaulichung der Anbringung der
Drosselklappe;
Fig. 3 ist eine schematischer Schnitt, der eine
andere Art der Anbringung darstellt; 35
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Fig. 4 wa *7 «
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ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Abstandes zwischen der Drosselklappe und der Bohrung der Drosseleinrichtung;
10
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Fig. 5
Fig. 6 ist eine weitere schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Maximalabstandes zwischen der Drosselklappe und der Bohrung;
zeigt das Luft-Brennstoff-Verhältnis eines Gemisches bei Mehrzylindermaschinen im Vergleich zwischen dem Stand der Technik und der vorliegenden.Erfindung;
20
Fig. 7 ist eine teilweise geschnittene Darstellung einer Drosseleinrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
25
Fig. 8
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den wesentlichen Bereich der Fig. 7?
ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung und entspricht Fig. 8;
30
Fig. 10 ist ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 zeigt im Schnitt eine vierte AusfUhrungsform der Erfindung;
35
Fig. 12 ist ein Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform der Erfindung? 130040/0976
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- 8 - I NACHQEREICHT
Fig. 13 ist ein Schnitt durch eine sechste
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 14 ist ein Schnitt durch eine siebente Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst soll auf Fig. 7 und 8 Bezug genommen werden, die eine erste Ausfuhrungsform der Erfindung veranschaulichen. Eine Drosseleinrichtung 1 umfaßt eine Bohrung, durch die in der üblichen Weise Luft strömt. Eine Drosselklappe 2 ·** befindet sich in der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 und regelt den hindurchgehenden Luftstrom. Die Drosselklappe
2 ist in ihrem Mittelbereich an einer Drosselklappenwelle
3 befestigt, die zusammen mit der Drosselklappe um ihre
Achse drehbar ist« Insoweit stimmt die Erfindung im wesentlichen mit dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 überein. Weitere Einzelheiten müssen daher nicht beschrieben werden.
Erfindungsgemäß wird die Drosselklappenwelle 3 durch ein Lager abgestützt, das verhindert, daß sich die Drosselklappenwelle 3 in Axialrichtung verschiebt. Ein Kugellager 12 kann beispielsweise als derartiges Lager verwendet werden. Das Kugellager 12 umfaßt einen Innenring, der an einem Endbereich der Drosselklappenwelle 3 befestigt ist, und einen Außenring, der in einem Abstützbereich 1a der Drosseleinrichtung 1 festgelegt ist. Das andere Ende der Drosselklappenwelle 3 ist mit einem Hebel 7, einer Feder 9 und dgl. gemäß Fig. 1 verbunden. Der Innen- und Außenring können mit der Drosselklappenwelle 3 und dem Gehäuse der Drossaleinrichtung 1 mit Preßsitz oder dgl. verbunden werden, so daß sie sich nicht in Dreh- oder Axialrichtung verschieben können.
Wie am besten aus Fig. 8 hervorgeht, weist die Drosselklappenwelle 3 an ihrem rechten Ende einen Abschnitt 3a verringerten, stufenförmig abgesetzten Durchmessers auf, auf dem
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das Kugellager 12 befestigt werden kann. Der Abstützbereich 1a des Gehäuses der Drosseleinrichtung 1, der dem Gleit- und Axiallager 8 der Drosseleinrichtung 1 in der herkömmlichen Form gemäß Fig. 1 entspricht, weist eine stufenförmig eingesenkte Ausnehmung 1c vergrößerten Durchmessers auf, deren Position dem Abschnitt 3a der Drosselklappenwelle 3 entspricht, Der Außenring des Kugellagers 12 ist in diese Ausnehmung Ic eingesetzt. Das Kugellager 12 befindet sich somit zwischen der Ausnehmung 1c der Drosseleinrichtung 1 und dem dünneren Abschnitt 3a der Drosselklappenwelle 3 in der am weitesten innen liegenden Position. Die Drosselklappenwelle 3 kann sich wegen des Kugellagers 12 nicht in Axialrichtung verschieben,
Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Eine Kappe 13 ist am rechten Ende des Abstützbereichs 1a der Drosseleinrichtung 1 vorgesehen. Die Drosselklappenwelle 3 weist am rechten Ende einen Abschnitt 3a verringerten Durchmessers auf, der stufenförmig gegenüber dem übrigen Bereich der Welle abgesetzt ist und auf dem der Innenring des Kugellagers 12 befestigt ist. Der Abstützbereich 1a der Drosseleinrichtung 1, der dem Gleit- und Axiallager der Dros-r seleinrichturig 1 der bekannten Art gemäß Fig. 1 entspricht, weist eine abgestufte Ausnehmung 1c in der Länge des Abschnittes 3a der Drosselklappenwelle 3 auf. Der Außenring des Kugellagers 12 ist in diese Ausnehmung eingesetzt. Die Kappe 13 weist an ihrer Innenseite einen umlaufenden Steg 13a auf, der nach innen vorspringt und den Außenring des Kugellagers 13 gegen die rückwärtige Wandfläche 1d des Ab-Stützbereiches 1a der Drosseleinrichtung 1 festlegt. Die äußere Oberfläche des Steges 13a der Kappe 13 entspricht der inneren Oberfläche der Ausnehmung 1c des Abstützbereichs 1a. Die Umfangsflache der Kappe 13 ist mit der Stirnfläche des Abstützbereichs 1a der Drosseleinrichtung 1 mit Hilfe von Schrauben 15 verbunden. Eine Dichtung 14 befindet sich zwischen dem Umfang der Kappe 13 und der Stirnfläche des
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Abstützbereichs 1a der Drosseleinrichtung 1.
Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der wiederum ein Kugellager 12 zwischen einem im Durchmesser verringerten Abschnitt 3a der Drosselklappenwelle 3 und einer Ausnehmung 1c des Aufnahmebereichs 1a der Drosseleinrichtung 1 angeordnet ist, wie es im übrigen auch in Fig. 8 der Fall ist. Bei dieser Ausführungsform befindet sich ein Ring 16 auf dem Abschnitt 3a, der gegen den Innenring des Kugellagers 12 andrückt und diesen gegen die rückwärtige Stirnfläche der Drosselklappenwelle 3 an der Stufe zu dem Abschnitt 3a andrückt. Eine Mutter 18 auf einem Gewinde am rechten Ende der Drosselklappenwelle 3 und eine die Mutter festlegende Scheibe 17 legen den Ring 16 fest.
Fig. 11 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die weitgehend der ersten Ausführungsform entspricht.. In Fig. 11 ist eine besondere Form eines Kugellagers gezeigt, jedoch können auch andere Kugellager verwendet werden.
Fig. 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, Das Kugellager 12 ist zwischen dem Abschnitt 3a der Drosselklappenwelle 3 und der Ausnehmung 1c des Abstützbereichs 1a der Drosseleinrichtung über der ersten Ausführungsform angeordnet. Bei der fünften Ausführungsform weist das Kugellager 12 einen Flansch 12a auf, der sich am äußeren Ende befindet, so daß der Außenring des Kugellagers 12 von außen an dem Abstützbereich 1a befestigt werden kann. Fig. 13 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Das Kugellager 12 befindet sich wiederum zwischen dem Abschnitt 3a der Drosselklappenwelle 3 und der Ausnehmung 1c des Abstützbereichs 1a der Drosseleinrichtung 1, wie es bei der ersten Ausführungsform der Fall ist. Bei dieser sechsten Ausführungsform befindet sich eine Staubkappe 19 am rechten Ende des Ab-Stützbereichs 1a der Drosseleinrichtung 1 und deckt den Innenraum der Ausnehmung 1c ab. Die Staubkappe 19 kann
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durch Druck, Verschraubung, Klebstoff oder dgl, befestigt werden.
Fig, 14 zeigt eine siebente Ausführungsform der Erfindung. Die Drosselklappenwelle 3 weist einen Abschnitt 3a verringerten Durchmessers auf, und der Abstützbereich 1a der Drosseleinrichtung 1 ist mit einer zweistufig abgesetzten Ausnehmung versehen, die eine erste Ausnehmung 1c größeren Durchmessers entlang dem Abschnitt 3a der Welle und eine zweite Ausnehmung 1e kleineren Durchmessers angrenzend an die erste Ausnehmung aufweist. Eine Dichtung 20 befindet sich zwischen dieser zweiten Ausnehmung 1e der Drosseleinrichtung 1 und dem Hauptbereich der Drosselklappenwelle 3 verhindert, daß Brennstoff in das Kugellager 12 auf der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 eintritt.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist ein Kugellager lediglich an einem Ende der Drosselklappenwelle und ein Gleitlager am anderen Ende vorgesehen,.Insoweit ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können auch an beiden Enden der Drosselklappenwelle Kugellager vorgesehen sein. Im übrigen kommen anstelle des Kugellagers andere Lagertypen in Betracht, die eine Axialverschiebung der Drosselklappenwelle verhindern. Vorzugsweise ist ein entsprechendes Lager in erster Linie an demjenigen Ende der Drosselklappenwelle vorgesehen, an dem keine Kräfte aufgrund eines Gestängemechanismus mit einem Hebel 7 oder dgl. gemäß Fig. 7 ausgeübt werden,
Im Betrieb ergibt es sich beispielsweise gemäß Fig. 7, daß die Drosselklappenwelle 3, die in dem Abstützbereich mit Hilfe eines Kugellagers 12 gelagert ist, in Axialrichtung, nicht verschiebbar ist, sofern man von dem Spiel des Kugellagers in Axialrichtung absieht. In einem ersten Schritt wird die Position der Drosselklappe 2 in bezug auf die Drosselklappenwelle 3 eingestellt, so daß die Drosselklappe
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2 genau in die Bohrung der Drosseleinrichtung 1 eingepaßt ist. Anschließend wird die Drosselklappe 2 an der Drosselklappenwelle 3 mit Hilfe der Schraube 2' befestigt. Selbst beim öffnen der Drosselklappe 2 bewegen sich die Drosselklappenwelle 3 und die Drosselklappe 2 nicht in Axialrichtung, so daß sich die Drosselklappe 2 stets in der Mitte der Bohrung der Drosseleinrichtung 1 und symmetrisch in bezug auf eine Linie senkrecht zu der Achse der Drosselklappenwelle 3 befindet. Luft strömt daher gleichmäßig an der Drosselklappe vorbei, so daß ein geeignetes Luft-Brennstoff-Gemisch gleichmäßig für alle Zylinder aufrechterhalten werden kann, wie es die Linie Z in Fig. 6 veranschaulicht. Es kommt dabei nicht darauf an, ob der Brennstoff stromaufwärts oder stromabwärts der Drosselklappe 2 zugeführt wird. Das Luft-Brennstoff-Gemisch kann gleichmäßig über alle Zylinder verteilt werden.
Durch die Erfindung ergeben sich die folgenden Vorteile.
(1) Der teilweise Verschleiß der Drosselklappe wird verringert.
(2) Ein Unterdruck-Signal zur Verwendung für die Zündzeitpunkts-Steuerung, Auspuffgas-Rückführung oder dgl. kann ge-
25 nauer abgegriffen werden.
(3) Die Reibung zwischen dem Lager der Drosseleinrichtung wird verringert, und die Drosselklappe kann leichtgängig und ohne Fehler gedreht werden.
(4) In Verbindung mit einem Vergaser wird die Zumeß-Genauigkeit des Luft-Brennstoff-Verhältnisses verbessert, jedoch ist die Anwendung der Erfindung nicht auf Vergaser beschränkt.
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Claims (7)

  1. PRIORITÄT: 29. Dezember 1979, Japan, No. 54-185167
    PATENTANSPRÜCHE
    Λ J Drosseleinrichtung für die Brennstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen, mit einer Drosselklappenwelle, die in der Drosseleinrichtung drehbar gelagert ist, einer kreisförmigen Drosselklappe, die auf der Drosselklappenwelle befestigt und mit dieser zur Steuerung des Öffnungsgrades einer Bohrung in der Drosseleinrichtung schwenkbar ist, einer Einrichtung zum Vorspannen der Drosselklappenwelle in Schließrichtung der Drosselklappe und einer Einrichtung zur Drehung der Drosselklappenwelle entgegen der Vorspannkraft zur öffnung der Drosselklappe, gekennzeichnet durch ein Lager (12) zwischen einem Abstützbereich der Drosseleinrich-
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    RlGiNAL [MSPECTED
    TER meer, möller, steinmeister· . EJgeafr «C0374/232 (3)
    NACHGEREICHT I
    tung (1) und der Drosselklappenwelle (3) zur Festlegung der Drosselklappenwelle (3) in Axialrichtung.
  2. 2. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -
    kennzeichnet, daß das Lager ein Kugellager (12) ist.
  3. 3. Drosseleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager (12) an einem Ende der Drosselklappenwelle (3) angeordnet ist.
  4. 4. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (13,19) zur Abdichtung des Lagers (12) an einem Ende der Drosselklappenwelle (3) vorgesehen ist.
  5. 5. Drosseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Dichtung (20) zum Abdichten des Lagers gegen Austritt von Brennstoff aus der Bohrung der Drosseleinrichtung.
  6. 6. Drosseleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenwelle (3) einen Abstand (3a) verringerten Durchmessers an einem Ende aufweist und daß der Abstützbereich (1a) der Drosseleinrichtung eine abgestufte Ausnehmung (1c) größeren Durchmessers in der Länge des Abschnitts (3a) sowie eine zweite Ausnehmung (1e) angrenzend an die erste Ausnehmung umfaßt, daß das Lager (12a) zwischen dem Abschnitt (3a) der Drosselklappenwelle (3) und der Ausnehmung (1c) angeordnet ist und daß die Dichtung (20) in die Ausnehmung (1e) eingesetzt ist.
  7. 7. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kappe (13) am Ende des Aufnahmebereichs (1a) zur Abstützung des Lagers (12) in Axialrichtung.
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DE19803048995 1979-12-29 1980-12-24 "drosseleinrichtung fuer die brennstoffzufuhr von brennkraftmaschinen" Ceased DE3048995A1 (de)

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