DE4223724A1 - Drosselvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Drosselvorrichtung für eine Brenn­ kraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine in Fig. 1 dargestellte Drosselvorrichtung bekannt, bei der sich eine Drosselklappe 3 im Schlitz 4 einer Drosselklappenwelle 2 befin­ det und damit den Luftstrom im Drosselkanal 6 einer Brennkraft­ maschine steuert. Dabei ist die Drosselklappe 3 meist als kreis­ runde, flache Scheibe ausgeführt, wobei sich der Nachteil ergibt, daß es schnell zu Verbiegungen der Drosselklappe 3 kommen kann. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine entsteht ein Druckunterschied im Drosselklappenbereich aufgrund eines Druckes p_a stromaufwärts der Drosselklappe 3 und eines Druckes p_u stromabwärts der Drossel­ klappe 3, wobei p_a < p_u gilt. Dieser Druckunterschied oberhalb und unterhalb der Drosselklappe 3 hat zur Folge, daß Verspannungen und Verbiegungen der Drosselklappe 3 auftreten können. Besonders nachteilig kann sich diese Eigenschaft auswirken, wenn der Spalt a zwischen Drosselklappe 3 und Gehäuse 1 sehr klein ist. Dann besteht nämlich die Gefahr des Klemmens der Drosselklappe 3 am Gehäuse 1 an der mit 10 gekennzeichneten Position, da ein Berühren der Drossel­ klappe in Ruhestellung 3A bzw. in verbogener Stellung 3B, die ge­ strichelt dargestellt ist, nicht auszuschließen ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Verbiegen der Drosselklappe verhindert oder zumindest erschwert wird. An der Drosselklappe sind hierzu Maßnahmen zur Versteifung vorgesehen. Als versteifende Ausbildungsform sind z. B. Sicken vor­ stellbar. Die versteifenden Maßnahmen gewährleisten im entsprechen­ den Drosselklappenbereich eine erhöhte Stabilität. Somit wird die Gefahr des Verklemmens der Drosselklappe in Ruhestellung am Gehäuse deutlich herabgesetzt. Die Versteifungen an der Drosselklappe können entsprechend den Abmaßen der Drosselvorrichtung den vorherrschenden Bedingungen im Drosselkanal angepaßt und variiert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Drosselvorrichtung möglich.

Eine als Stanz-Biege-Teil hergestellte Drosselklappe, die am Umfang der Drosselklappenwelle anliegt und auch dort befestigt wird, weist weitere Vorteile auf. Besonders vorteilhaft ist die kostengünstige Fertigung, da ein Einbringen des Schlitzes in die Drosselklappen­ welle zur Drosselklappenbefestigung völlig entfällt. Weiterhin kann eine sehr einfache Montage erfolgen, denn hierfür ist die Drossel­ klappe nur auf der Drosselklappenwelle aufzulegen und anschließend zu befestigen. Dabei sind die verschiedensten Varianten der Maßnah­ men zum Versteifen der Drosselklappe denkbar, da beim Zusammenbau kein sich in der Drosselklappenwelle befindlicher Schlitz zu beach­ ten ist. Außerdem entfallen bei dieser Anordnung Probleme, die sich mit den bei der Schlitzherstellung entstehenden Fräsausläufen und der dort zu erzielenden Dichtheit ergeben, womit die Dichtigkeit im Spaltdichtungsbereich vergrößert wird. Außerdem ist eine Bauraumver­ kleinerung möglich.

Mit der aus zwei Teildrosselklappen gebildeten Drosselklappe ist ebenfalls in vorteilhafter Weise eine Bauraumverkleinerung im Be­ reich der Lagerung der Drosselklappenwelle möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Drosselvorrichtung nach dem Stand der Tech­ nik, Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einseitig ausgebildeten Versteifungen, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in der Fig. 2, Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit der Möglichkeit beidseitiger Versteifungen, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in der Fig. 4 und Fig. 6 ein Ausführungs­ beispiel, bei dem aufgrund einer geteilten Drosselklappe beidseitig Versteifungen möglich sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Erfindung betrifft eine im Drosselkanal einer Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe, die als Stanz-Biege-Teil die Steifigkeit vergrößernde Ausformungen, z. B. Sicken, aufweist. Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt, in denen die gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Stand der Technik gleichblei­ benden bzw. gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Gezeigt ist eine Drosselklappe 3, die einen Luftstrom durch einen Drosselkanal 6 eines Gehäuses 1 zu einer nicht näher beschriebenen Brennkraftmaschine steuert. Innerhalb des durch das Gehäuse 1 begrenzten beispielsweise kreisförmigen Drosselkanals 6 befindet sich die Drosselklappe 3, die als kreisrunde Scheibe aus­ geführt ist. Durch Verbindungselemente 8, vorzugsweise Schrauben, ist die Drosselklappe 3 in einer quer durch den Drosselkanal 6 ver­ laufenden Drosselklappenwelle 2 befestigt. Die Lagerung der Drossel­ klappenwelle 2 erfolgt beidseitig im Gehäuse 1 mit nicht näher dar­ gestellten Lagern, die in den Lagerbereichen 5 angeordnet sind. Die Drosselklappe 3 findet Aufnahme in der Drosselklappenwelle 2, die im Bereich des Drosselkanals 6 einen Schlitz 4 aufweist. Dieser Schlitz 4 in der Drosselklappenwelle 2 wird üblicherweise mit Scheiben­ fräsern hergestellt. Die Drosselklappenwelle 2 ragt beiderseits der Drosselklappe 3 in eine sich an den Drosselkanal 6 anschließende Durchgangsöffnung 20 des Gehäuses 1, so daß zwischen dem Umfang der Drosselklappenwelle 2 und der Wandung der Durchgangsöffnung 20 eine Spaltdichtung 9 gebildet wird.

Aufgrund von Druckunterschieden im Drosselklappenbereich können in bekannten Anordnungen Verbiegungen der Drosselklappe 3 auftreten. Deshalb sind im Ausführungsbeispiel die Steifigkeit erhöhende Aus­ formungen 7, beispielsweise Sicken, der Drosselklappe 3 ausgebil­ det. Um die Stabilität der Drosselklappe 3 zu vergrößern, sind auch andere Maßnahmen denkbar, z. B. Verdickungen an der Drosselklappe 3 oder das Anbringen zusätzlicher versteifender Bauteile. Die Sicken 7 an der Drosselklappe 3 haben zur Folge, daß die Steifigkeit um die durch die Drosselklappenwelle 2 gebildete Achse Z erhöht wird. Die Gestaltung der Sicken 7 ist variabel, beispielsweise wie in Fig. 2 gezeigt in ovaler Form möglich. Dabei besitzt die Drosselklappe 3 in einer Richtung des Drosselkanals 6 Sickenvertiefungen 7a und in der entgegengesetzten Richtung des Drosselkanals 6 Sickenerhöhungen 7b. Da die Drosselklappe 3 in einem Schlitz 4 der Drosselklappenwelle 2 befestigt ist und entsprechend vorher im Schlitz 4 montiert werden muß, können die Sicken 7 nur einerseits der Drosselklappenwelle 2 eingebracht werden. Die Sicken 7 befinden sich im Bereich b der Drosselklappe 3, da sich dort bei Druckunterschieden die Drossel­ klappe 3 ohne Versteifung, wie in Fig. 1 dargestellt, zum Gehäuse 1 hin verbiegt. Folglich ist auf dieser Seite des Drosselkanals 6, an der sich die Drosselklappe 3 ohne Versteifung entgegengesetzt zur Öffnungsrichtung A der Drosselklappe 3 verbiegen würde, die Klemm­ gefahr großer als auf der gegenüberliegenden Seite des Drosselkana­ les 6.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 4 und 5 darge­ stellt. Die gegenüber den Fig. 1 bis 3 gleichbleibenden bzw. gleichwirkenden Teile besitzen ebenfalls die gleichen Bezugszeichen. Die Drosselklappe 3 wird hierbei nicht in einem Schlitz der Drossel­ klappenwelle 2 aufgenommen. Die als Stanz-Biege-Teil hergestellte Drosselklappe 3 besitzt eine in der Mitte verlaufende Wölbung 11. Diese Wölbung 11 ist so ausgebildet, daß sie über den größten Teil des Durchmessers des Drosselkanals 6 entlang der Achse Z der Form des Umfanges der Drosselklappenwelle 2 angepaßt ist, die Wölbung 11 umgreift also teilweise die Drosselklappenwelle 2. So kann eine ein­ fache Montage der z. B. am halben Umfang der Drosselklappenwelle 2 anliegenden Drosselklappe 3 erfolgen, indem ein oder mehrere Verbin­ dungselemente 8, vorzugsweise Schrauben, zur Befestigung der Dros­ selklappe 3 auf der Drosselklappenwelle 2 verwendet werden. Der aus der Drosselklappenebene X-X herausragende Bereich der Wölbung 11 kann auch mit einer von einer gerundeten Kontur abweichenden eckigen Kontur ausgebildet sein. In den unmittelbar dem Gehäuse 1 zugewand­ ten Bereichen der Wölbung 11 ist eine Abflachung vorgesehen, um ein Klemmen der Wölbung 11 am Gehäuse 1 beim Öffnen und Schließen zu vermeiden.

Diese Ausführungsform der Drosselklappe 3 gestattet es, auf der ge­ samten Fläche Versteifungen vorzunehmen. Die Ausbildung der Verstei­ fungen ist dabei abhängig von den Abmaßen der Drosselvorrichtung, besonders vom Durchmesser des Drosselkanals 6 und somit von der Drosselklappe 3, und den im Drosselkanal 6 vorherrschenden Bedingun­ gen. Aus der Größe der Gefahr des Verklemmens der Drosselklappe 3 am Gehäuse 1 ergeben sich die verschiedenen Varianten der Ausbildungs­ formen für Versteifungen. So ist es denkbar, symmetrisch zur Dros­ selklappenwelle 2 auf beiden Seiten der Drosselklappe 3 versteifende Ausformungen, z. B. Sicken 7, einzubringen. Eine andere Möglichkeit ist das Einformen von Versteifungen auf nur einer Drosselklappen­ seite, ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel, wenn die Anforde­ rungen dies erlauben. Außerdem ist vorstellbar, daß Ausformungen, wie z. B. Sicken 7, auf beiden Seiten der Drosselklappe 3 vorgesehen sind, die unsymmetrisch zur als Symmetrieachse gedachten Drossel­ klappenwelle 2 ausgebildet sind.

Ein letztes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 6. innerhalb des beispielsweise kreisförmigen Drosselkanals 6 befindet sich hier eine aus zwei Teildrosselklappen 16 und 17, die vorzugsweise identisch sein können, zusammengesetzte Drosselklappe, die im montierten Zu­ stand eine kreisrunde Klappenfläche bildet. Die Teildrosselklappen 16 und 17 sind in einer quer durch den Drosselkanal 6 verlaufenden Drosselklappenwelle 2 befestigt. Die Drosselklappenwelle 2 weist in­ nerhalb des Drosselkanals 6 einen Schlitz 4 auf, in dem die beiden Teildrosselklappen 16 und 17 Aufnahme finden. Die Länge des Schlitzes 4 in axialer Richtung in der Drosselklappenwelle 2 ist da­ bei kleiner als der Durchmesser des Drosselkanals 6. Die Teildros­ selklappen 16 und 17 sind derart ausgeprägt, daß sie jeweils eine ungefähr der halben Länge des Schlitzes 4 in der Drosselklappenwelle 2 entsprechend breite Befestigungslasche 13 besitzen, die sich etwa mit einer dem Drosselklappenwellendurchmesser entsprechenden Länge in der Drosselklappenebene erstreckt. Die Befestigungslaschen 13 verfügen zum Mittelpunkt des Drosselkanals 6 hin über je eine dem Verbindungstyp entsprechende Aussparung 14, vorzugsweise eine halb­ kreisförmige Aussparung für eine Schraubenverbindung.

Die Montage der beiden Teildrosselklappen 16 und 17 erfolgt gespie­ gelt um die Drosselklappenwelle 2 und zueinander seitenverkehrt durch Einschieben der Befestigungslaschen 13 in den Schlitz 4 der Drosselklappenwelle 2, so daß die Befestigungslasche 13 der einen Teildrosselklappe 16 rechts des Verbindungselementes 8 in den Schlitz 4 ragt und die Befestigungslasche 13 der anderen Teildros­ selklappe 17 links des Verbindungselementes 8. Die Teildrosselklap­ pen 16 und 17 werden dabei so eingepaßt, daß die Aussparungen 14 der Befestigungslaschen 13 ein Verbindungselement 8, z. B. eine Schraube, umschließen. So können die Teildrosselklappen 16 und 17 durch z. B. eine Schraubenkraft senkrecht zur Klappenebene geklemmt werden. Die Aussparungen 14 der Befestigungslaschen 13 sind so ausgebildet, daß ein Formschluß zum Verbindungselement 8 existiert.

Diese Anordnung mit zwei Teildrosselklappen 16 und 17 ermöglicht ebenfalls ein beidseitiges Einbringen von Versteifungen. Dabei ist die Gestaltung und die Anzahl der versteifenden Elemente wieder von den Abmaßen der Drosselvorrichtung und den im Drosselkanal 6 herr­ schenden Bedingungen abhängig. Das Einbringen von Ausformungen, z. B. Sicken 7, die auf beiden Teildrosselklappen 16 und 17 symmetrisch angeordnet sind, wird meist sinnvoll sein.

Zusätzlich zu den versteifenden Maßnahmen auf den Klappenflächen können zur Erhöhung der Stabilität der Anordnung Nuten 12 in die Drosselklappenwelle 2 eingebracht werden. In die zweiseitig um 180° versetzt in der Drosselklappenwelle 2 axial verlaufenden Nuten 12 werden die Teildrosselklappen 16 und 17 teilweise eingesteckt, wobei die Höhe der Nuten 12 nahezu gleich der Dicke der Teildrosselklappen 16 und 17 im Nutbereich ist. Die Summe beider, der Steifigkeit und Stabilität der Drosselklappe 3 dienender Maßnahmen ist hierbei be­ sonders wirkungsvoll.

Claims (6)

1. Drosselvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse verlaufenden Drosselkanal, einer quer durch den Drosselkanal ragenden und im Gehäuse drehbar gelagerten Drosselklap­ penwelle und einer an dieser befestigten Drosselklappe, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) als Stanz-Biege-Teil ausge­ bildet ist und die Steifigkeit der Drosselklappe (3) erhöhende Aus­ formungen (7) wie Sicken oder ähnliches auf wenigstens einer der sich beiderseits der Drosselklappenwelle (2) erstreckenden Seiten aufweist.

2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausformungen (7) auf einer Seite der durch die Drosselklap­ penwelle (2) geteilten Drosselklappe (3) befinden.

3. Drosselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausformungen (7) in der Drosselklappe (3) in einer Richtung des Drosselkanals (6) durch Sickenvertiefungen (7a) und in der entgegengesetzten Richtung des Drosselkanals (6) durch Sicken­ erhöhungen (7b) gebildet werden.

4. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) aus zwei Teildrosselklappen (16, 17) gebildet ist und die Ausformungen (7) auf den Teildrosselklappen (16, 17) symmetrisch oder unsymmetrisch angeordnet sind.

5. Drosselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselklappe (3) eine in etwa ihrer Mitte verlau­ fende Wölbung (11) besitzt, die den Umfang der Drosselklappenwelle (2) teilweise umgreift.

6. Drosselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausformungen (7) in ovaler Form ausgebildet sind.