DE4329526A1

DE4329526A1 - Drosseleinrichtung

Info

Publication number: DE4329526A1
Application number: DE19934329526
Authority: DE
Inventors: Otto Altmann; Gerhard Brenner
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-09
Also published as: WO1995006809A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine Drosselklappe ist beispielsweise aus der EP 498 933 A1 bekannt. Diese ist in ein Gehäuse integriert, welches an einem Trägerkörper befestigt werden kann. Das Gehäuse ist nach Art eines Drosselklappenstutzens ausgebildet, das heißt, der Stutzen ist einerseits an dem Trägerkörper und andererseits an der Sauganlage einer Brennkraftmaschine befestigt.

Ein Nachteil dieses Aufbaus ist darin zu sehen, daß ein hoher Bauteileaufwand erforderlich ist sowie eine größere Anzahl von Abdichtelementen zwischen den einzelnen Bauteilen benötigt wird, wobei bekanntermaßen Drosselsysteme aus metallischen Werkstoffen hohe Leckluftraten aufweisen.

Es ist weiterhin aus der DE 38 00 387 A1 eine Drosselklappe mit einer besonderen Art der Leerlaufregelung bekannt. Diese Drosselklappe ist in einer rohrförmigen Öffnung angeordnet, wobei diese Öffnung bestimmte Arten von Vertiefungen aufweist, welche zur Leerlaufluftsteuerung dienen. Eine solche Drosselklappe ist jedoch fertigungstechnisch sehr schwer herstellbar, da zur optimalen Abdichtung des Drosselklappenquerschnitts eine hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist, die nur mit einem hohen Fertigungsaufwand erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosseleinrichtung zu schaffen, die kostensparend hergestellt werden kann und eine zuverlässig wirksame Abdichtung des Drosselquerschnitts ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die konsequente Anwendung von Kunststoff im Bereich des Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine weitgehend berücksichtigt ist. Gerade Kunststoff bewirkt wegen des geringen Elastizitätsmoduls zum Teil wesentlich geringere spezifische Werkstoffbeanspruchung, z. B. bei Hertzscher Flächenpressung, durch die infolge der Verformung stark vergrößerte Auflagefläche als bei Stahlpaarungen. In Kombination mit einer Elastomerdichtung ergibt sich eine optimale Abdichtung des Drosselquerschnitts und damit extrem kleine Leckluftraten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß an dem Gehäuse der Drosseleinrichtung ein Abdichtwulst vorgesehen ist, an welchem die Drosselklappe aufliegt, so daß die Abdichtfläche definiert werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Elastomerdichtung im 2K-Verfahren in die Dichtflächen integriert. Bei dem 2K-Verfahren wird zunächst in einem Spritzgießwerkzeug der Grundkörper gespritzt, anschließend innerhalb des Spritzgießwerkzeugs in den Bereichen, in welchen die Elastomerdichtung angeordnet sein muß, Spaltöffnungen freigegeben und diese Öffnungen mit der Elastomerdichtung im Spritzgießverfahren ausgefüllt. Nach Abkühlung des hergestellten Teils kann dieses aus zwei Komponenten aufgebaute Teil dem Werkstoff entnommen werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen der Drosselklappe und dem die Drosselklappe umgebenden Gehäuse, also beispielsweise dem Drosselklappenstutzen, einen geringen radialen Spalt vorzusehen. Dieser stellt sicher, daß Unrundheiten, wie sie beispielsweise durch Verzug auftreten können, nicht zu einem Klemmen der Drosselklappe führen.

Es ist bei einer Kunststoffdrosselklappe von Vorteil, wenn die Leerlaufluftregelung in die Gestaltung der Drosselklappe bzw. der gesamten Drosseleinrichtung integriert werden kann. Hierzu verläuft die Wandung des Gehäuses innerhalb eines gewissen Winkelbereichs der Drosselklappe in der Art einer Leerlaufspaltkurve, d. h. bei sich öffnender Drosselklappe wird der Spalt zwischen Drosselklappe und Gehäuse, welcher zunächst nahe Null ist größer, ab einer gewissen Winkelstellung der Drosselklappe geht der Leerlaufluftspalt in die normale Drosselklappenöffnung über. Mit geeigneten Ansteuerelementen läßt sich die Drosselklappe innerhalb dieses Leerlaufluftspaltbereichs steuern, so daß aufwendige Leerlaufluftregelungen mit zusätzlichen Ventilen, Bypässen u. a. vermieden werden können.

Es wird weiterhin ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Drosseleinrichtung beschrieben. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, das Gehäuse der Drosseleinrichtung im Kunststoffspritzgießverfahren herzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, das Gehäuse in Extrusionstechnik, durch Pressen, Rotationsschleudertechnik oder andere Verfahren herzustellen. Grundsätzlich ist der gesamte Arbeitsbereich der Drosselklappe von 0 Grad bis 90 Grad, wobei die Ansteuerung im gesamten Bereich mit einer hohen Genauigkeit erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, den Sattel, d. h. die Auflage für die Drosselklappe, welche gleichzeitig die Dichtwirkung entfaltet, unmittelbar mit dem Gehäuse zu verbinden, d. h. Sattel und Gehäuse in einem einzigen Spritzgießwerkzeug herzustellen.

Eine alternative Variante sieht vor, diesen Sattel nachträglich durch eine Gehäuseverformung, d. h. durch eine thermische Umformung des Gehäuses zu bilden. Der Vorteil dieser thermischen Umformung ist darin zu sehen, daß eine gleichbleibende Wandstärke des Gehäuses gewährleistet ist. Diese gleichbleibende Wandstärke kann jedoch auch bei dem vorgenannten Verfahren durch die entsprechende Gestaltung des Spritzgießwerkzeugs sichergestellt werden.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine in einen Drosselklappenstutzen eingebaute Drosselklappe in 0 Grad Lage

Fig. 1a ein Detail aus Fig. 2

Fig. 1b eine weitere Detaildarstellung aus Fig. 1

Fig. 1c eine Variante zu Fig. 1a

Fig. 2 ein Spritzgießwerkzeug zum Herstellen einer Drosselklappe in 2K-Technik

Fig. 3 die Funktion der Leerlaufspalteinstellung bei einer Drosselklappe

Fig. 3a ein Detail aus Fig. 3.

Die Drosseleinrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem Drosselklappenstutzen 10, in welchem über eine Drosselklappenwelle 11 die Drosselklappe 12 gelagert ist. Die Drosselklappe hat einen Öffnungswinkel von 90 Grad und dichtet in ihrer hier gezeigten Ruhestellung den Drosselklappenquerschnitt zuverlässig ab. Die Abdichtung zwischen dem Dichtsattel 13 des Drosselklappenschutzes 10 und der Drosselklappe 12 kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein.

In Fig. 1 ist in einer vergrößerten Detaildarstellung der Dichtbereich zwischen dem Drosselklappenstutzen 10 und der Drosselklappe 12 dargestellt. Die Drosselklappe 12 ist an der Dichtfläche mit einer Elastomerdichtung 14 versehen. Diese Elastomerdichtung liegt an dem Dichtsattel 13 des Drosselklappenstutzens 10 bei geschlossener Drosselklappe auf.

In Fig. 1c ist eine Variante gezeigt. Hier befindet sich in dem Dichtsattel 13 des Drosselklappenstutzens 10 eine Elastomerdichtung 15. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, sowohl Drosselklappe als auch Drosselklappenstutzen mit Dichtkomponenten auszustatten, wobei die Verwendung von Kunststoff für die einzelnen Teile schon aufgrund des geringeren Elastizitätsmoduls für eine wesentlich bessere Dichtwirkung als bei der Verwendung von Metallen sorgt.

Fig. 1b zeigt in einer weiteren Detaildarstellung eine Möglichkeit zur Herstellung des Dichtsattels 13. Dieser Dichtsattel 13 kann durch ein Prägewerkzeug 16, welches auf den Drosselklappenstutzen einwirkt und diesen nachträglich thermisch verformt hergestellt werden. Um ein Verklemmen zwischen Drosselklappe 12 und dem Drosselklappenstutzen 10 zu verhindern, ist der Außendurchmesser der Drosselklappe 12 geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Drosselklappenstutzens 10, so daß ein Spalt S (0,1 bis 0,5 mm) entsteht, der so gewählt ist, daß auch Unrundheiten, wie sie beispielsweise durch Schwindung oder Verzug auftreten könnten, kein Problem darstellen.

Fig. 2 zeigt ein Spritzgießwerkzeug zum Herstellen einer Drosselklappe in 2K-Technik. Das Spritzgießwerkzeug besteht aus einem Oberteil 17 und einem Unterteil 18. Sowohl in Ober- als auch Unterteil ist jeweils ein Schieber 19, 20 angeordnet, welcher in Verbindung mit dem Spritzgießwerkzeug zwei unterschiedliche Kavitäten bilden. Zum Herstellen einer Drosselklappe 12 wird das Werkzeug geschlossen und die Schieber 19, 20 in die Ausgangsstellung gefahren. Diese Ausgangsstellung ist durch den Schieber 20 dargestellt. In diesem Zustand wird die erste Kavität mit thermoplastischem Kunststoff gefüllt. Anschließend werden die Schieber 19, 20 in die von dem Schieber 19 dargestellte Stellung zurückgezogen und die sich dabei bildende zweite Kavität mit einer Elastomerdichtung 21 gefüllt. Es besteht die Möglichkeit, die Drosselklappenwelle in einem nächsten Arbeitsgang in die Drosselklappe einzuspritzen. Nach Öffnen des Werkzeugs kann eine komplett hergestellte Drosselklappe entnommen werden. Die Elastomerdichtung kann auch zwischen einem Drosselklappenoberteil und einem Drosselklappenunterteil eingeklammert werden.

Fig. 3 zeigt die Funktion der Leerlaufspalteinstellung, die in Fig. 3a in einer vergrößerten Darstellung nochmals wiedergegeben ist. Die Drosselklappe entspricht dabei im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten. Der Drosselklappenstutzen 10 ist in seiner Wandung derart ausgeführt, daß er in der Ruhestellung der Drosselklappe 12 eine dicht abschließende Form darstellt und dabei einen entsprechenden Spalt S als Toleranzspalt berücksichtigt. Innerhalb des Winkelbereichs Alpha L nimmt der Spalt 22 zwischen Drosselklappe und Drosselklappenstutzen mit sich öffnender Drosselklappe geringfügig zu, bis die Drosselklappe den Wandungsbereich des Drosselklappenstutzens 10 verläßt und in die Offenstellung gedreht wird.

Die Dimensionierung des Spalts 22 ist dabei so gewählt, daß eine Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine möglich ist, d. h. die Drosselklappe wird im Leerlaufbetrieb sich innerhalb des Winkels Alpha L bewegen. Erst beim Beschleunigen aus dem Leerlauf heraus wird die Drosselklappe weiter geöffnet, verläßt den Leerlaufbereich und geht in den progressiven Öffnungsbereich über.

Führt man die Leerlaufspaltkurve weiter, kann auch eine Progression im Öffnungsverhalten der Drosselklappe integriert werden. Gerade Kunststoffdrosselklappen und Kunststoffdrosselklappenstutzen sind aufgrund ihres einfachen Herstellverfahrens geeignet, mehrere Funktionen, wie z. B. die Integration der Abdichtelemente und Kombination mit einer Leerlaufspalteinstellung zu vereinen.

Bezugszeichenliste

10 Drosselklappenstutzen
11 Drosselklappenwelle
12 Drosselklappenwelle
13 Dichtsattel
14 Elastomerdichtung
15 Elastomerdichtung
16 Prägewerkzeug
17 Oberteil
18 Unterteil
19 Schieber
20 Schieber
21 Elastomerdichtung
22 Spalt.

Claims

1. Drosseleinrichtung, insbesondere Drosselklappe in einem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, die eine konzentrisch zu einer Mittelachse verlaufende Drosselklappenwelle aufweist, wobei die Drosselklappe sowie das sie umgebende Gehäuse einander zugewandte Dichtflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der Drosselklappe (12) und/oder die Dichtflächen des Gehäuses (10) mit wenigstens einer Elastomerdichtung (14) versehen sind.

2. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerdichtung (14) im 2K-Verfahren hergestellt ist.

3. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drosselklappe (12) und dem sie umgebenden Gehäuse (10) in radialer Richtung ein geringfügiger Spalt (S) von 0,1 mm bis 0,5 mm vorgesehen ist.

4. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (22) zwischen Drosselklappe (12) und Gehäuse (10) derart gestaltet ist, daß bei Öffnen der Drosselklappe (12) zunächst ein kontinuierlich ansteigender geringer Luftspalt, insbesondere für die Leerlaufluftregelung gebildet wird und ab einem bestimmten Stellungswinkel der Drosselklappe (12) sich dieser Spalt progressiv vergrößert.

5. Verfahren zur Herstellung einer Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Drosselklappe (12) aufnehmendes Gehäuse (10) insbesondere in Kunststoffspritzguß hergestellt wird, wobei der Sattel (13) zur Auflage der Drosselklappe mit dem Gehäuse (10) unmittelbar eine Einheit bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (13) durch eine nachträgliche thermische Verformung gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Sattels (13) das Gehäuse mit einer gleichbleibenden Wandstärke ausgebildet wird.