DE4408909A1 - Verfahren zum Herstellen einer Drosselvorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen einer Drosselvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon eine Drosselvorrichtung bekannt (DE-OS 32 44 103), bei der ein Drosselorgan in Form einer Drosselklappe in einem Drosselklappenstutzen ein einströmen­ des Brennstoff-Luft-Gemisch mehr oder weniger steuert. Der Drosselklappenstutzen ist üblicherweise aus Aluminium in Druckgußtechnik hergestellt und besitzt einen oder zwei si­ chelförmige Anschläge, an denen die Drosselklappe in Schließstellung anliegen soll, um einerseits die an der Drosselklappe vorbeiströmende Leckluftmenge zu reduzieren und um andererseits durch die Anschläge ein bisher notwendi­ ges Nachjustieren der Drosselklappe zu erübrigen. Bei der Ausbildung des Drosselklappenstutzens mit einem einzelnen, sichelförmigen Anschlag liegt die Drosselklappe in Schließstellung mit etwa der Hälfte ihres Umfangs an einer sichelförmigen Anlagefläche des Anschlags an, wobei an der gegenüberliegenden Seite des Anschlags, durch einen von ei­ ner äußeren Mantelfläche der Drosselklappe und einer Ansaugwandung des Drosselklappenstutzens gebildeten Ringspalt, Leckluft hindurchströmen kann, dessen Größe je­ doch von Fertigungstoleranzen der Drosselvorrichtung ab­ hängt so daß die Menge der hindurchströmenden Leckluft nicht vorbestimmbar ist. Zur Verringerung des unerwünschten Leckluftstroms können zwei sichelförmige Anschläge am Drosselklappenstutzen vorgesehen werden, an denen die Drosselklappe in Schließstellung mit einer der Strömung zu­ gewandten Oberfläche mit etwa der Hälfte ihres Umfangs an einer sichelförmigen Anlagefläche eines ersten Anschlags und mit einer der Strömung abgewandten Unterfläche an einer si­ chelförmigen Anlagefläche eines zweiten Anschlags mit etwa der Hälfte ihres Umfangs möglichst eben, ohne Axialspalt an­ liegen soll, was jedoch nicht zu verwirklichen ist, da die Drosselklappe aufgrund von unvermeidbaren Fertigungstoleranzen jeweils nur an einem einzelnen Anschlag eben anliegen kann und vom gegenüberliegenden Anschlag abge­ hoben ist, so daß durch einen zwischen dem abgehobenen Anschlag und der Drosselklappe gebildeten Axialspalt Leckluft an der Drosselklappe vorbeiströmt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß in ein­ facher Art und Weise ein Drosselklappenstutzen mit dicht­ schließendem Drosselorgan, oder mit einem Drosselorgan, bei dem in Schließstellung eine exakte Luftmenge vorbeiströmt, in kostengünstiger Herstellungsweise herstellbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.

Zeichnung

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

Fig. 1 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung gemäß ei­ nes ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 2 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 einen Schnitt der erfindungs­ gemäßen Drosselvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Fig. 4 einen Schnitt der erfindungs­ gemäßen Drosselvorrichtung gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels.

Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt einer Drosselvorrichtung 1, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und zum Beispiel zur Steuerung der Leistung einer gemischverdichten­ den, fremdgezündeten oder luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Drosselvorrichtung 1 hat einen Drosselklappenstutzen 2, der beispielsweise in Spritzgußtechnik aus Kunststoff hergestellt ist und in wel­ chem in einem Ansaugkanal 10 ein Drosselorgan aus Metall oder Kunststoff in Form einer Drosselklappe 3 drehbar einge­ bracht ist. Der Ansaugkanal 10 besitzt in den Fig. 1 und 2 eine zylindrische Ansaugwandung 11, die im Schnitt paral­ lel zu einer mittig durch den Ansaugkanal 10 hindurchgehen­ den Längsachse 15 geradlinig verläuft. Die Drosselklappe 3 ist mit einer Stellwelle 4 drehfest verbunden und steuert mehr oder weniger die über ein Ansaugrohr in den Drosselklappenstutzen 2 einströmende Luftmenge, beziehungs­ weise ein einströmendes Brennstoff-Luft-Gemisch, welches stromabwärts der Drosselklappe 3 von einer mit dem Drosselklappenstutzen 2 beispielsweise verbundenen Anschlußleitung in wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine führt. Die Strömungsrichtung ist durch entsprechende Pfeile 5 in den Fig. 1 bis 4 gekennzeich­ net. Die Stellwelle 4 verläuft zentrisch zu einer in den Fig. 1 bis 4 in die Zeichenebene der Fig. 1 bis 4 hin­ einzeigenden Drehachse 14 quer durch den Drosselklappenstutzen 2 hindurch und durchdringt dabei auf zwei Seiten die Ansaugwandung 11 des Ansaugkanals 10 und ist zum Beispiel in zwei hülsenförmigen Aufnahmeverbreiterungen des Drosselklappenstutzens 2 mittels Lagern, beispielsweise Nadellagern, drehbar gelagert. Die Drosselklappe 3 ist in bekannter Weise, zum Beispiel in eine längliche Ausnehmung in Form eines aus der Stellwelle 4 ausgenommen Schlitzes 20 eingeführt und beispielsweise mittels einer Schraubverbindung drehfest mit der Stellwelle 4 verbunden. Der Schlitz 20 erstreckt sich entlang der Drehachse 14 in­ nerhalb des im Ansaugkanal 10 liegenden Teilstücks der Stellwelle 4 und weist eine Erstreckung auf, die etwa den Maßen der Drosselklappe 3, beziehungsweise einem Außendurchmesser der Drosselklappe 3 entspricht. Der Schlitz 20 unterteilt die Stellwelle 4 in etwa zwei gleich große, halbkreiszylinderförmige Teilhälften 23, 24, wobei die Teilhälfte 23 stromaufwärts, oberhalb einer quer zur Längsachse 14 orientierten Horizontalachse 16 und die Teilhälfte 24 stromabwärts, unterhalb der Horizontalachse 16 dargestellt ist.

Der in der Fig. 1 dargestellte Drosselklappenstutzen 2 hat zwei, sich von der Ansaugwandung 11 radial nach innen er­ streckende Anschläge 26, 27, die einstückig aus dem Kunststoff des Drosselklappenstutzens 2 geformt sind und den Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals 10 verengen. Die Anschläge 26, 27 erstrecken sich in Umfangsrichtung mit je­ weils höchstens etwa 180 Grad bis zur Stellwelle 4 hin und besitzen kreisringförmig oder sichelförmig ausgebildete Anlageflächen 28, 29, wobei der in der Fig. 1 rechts der Längsachse 15 dargestellte Anschlag 26 eine der Strömung 5 abgewandte Anlagefläche 28 und der in der Fig. 1 links dar­ gestellte Anschlag 27 eine der Strömung 5 zugewandte Anlagefläche 29 besitzt. Die in den Fig. 1 bis 4 entgegen dem Uhrzeigersinn eine Schließstellung einnehmende Drosselklappe 3 liegt jeweils mit einer der Strömung 5 ent­ gegengerichteten Oberfläche 33 etwa mit ihrem halben Umfang an der Anlagefläche 28 und mit einer der Strömung 5 abge­ wandten Unterfläche 34 etwa mit ihrem halben Umfang an der Anlagefläche 29 eben, ohne einen Axialspalt an, so daß keine Leckluft an der Drosselklappe 3 vorbeiströmen kann. Je nach gewünschter Drosselcharakteristik der Drosselklappe 3, be­ ziehungsweise nach geforderter Progressionskennlinie kann diese, zum Beispiel in horizontaler Lage, oder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, gegenüber einer von der Horizontalachse 16 und Drehachse 14 aufgespannten Horizontalebene 17 unter einem Neigungswinkel α geneigt ein­ gebaut werden. Dabei sind die Anschläge 26, 27 in Richtung der Längsachse 15 axial voneinander versetzt angeordnet und haben Anlageflächen 28, 29 mit einem entsprechenden Neigungswinkel α, der der Drosselklappe 3 in Schließstellung entspricht. Die Drosselklappe 3 nimmt im Uhrzeigersinn in Richtung eines in den Fig. 1 bis 4 eingezeichneten Drehpfeils 6 eine Öffnungsstellung ein.

Um beim Herstellen der Drosselvorrichtung 1 ein erfindungs­ gemäßes, vollständig ebenes Anliegen der Drosselklappe 3 mit der Oberfläche 33 und mit der Unterfläche 34 an den Anlageflächen 28, 29 der Anschläge 26, 27 zu erhalten, wer­ den diese zunächst auf eine bestimmte Temperatur erwärmt, bei der sich abhängig von der Wahl des Kunststoffes eine plastische Verformbarkeit, beziehungsweise eine Plastizität der Anschläge 26, 27 und der Anlageflächen 28, 29 einstellt, wonach die Drosselklappe 3, zum Beispiel unter Aufbringen eines Drehmoments an der Stellwelle 3, entgegen dem Uhrzeigersinn gegen die einen plastisch verformbaren Zustand aufweisenden Anlageflächen 28, 29 der Anschläge 26, 27 eine zeitlang angedrückt wird bis sich diese plastisch verformen. Abschließend nach dem Abkühlen der Anlageflächen 28, 29 un­ terhalb der Plastizitätstemperatur kann die Drosselklappe 3 von den Anschlagflächen 28, 29 durch Drehen der Stellwelle 4 im Uhrzeigersinn in Richtung des Drehpfeils 6 abgehoben wer­ den, wobei die Anschlagflächen 28, 29 durch die plastische Verformung eine kreisringförmige Vertiefung in Form eines Abdrucks der Drosselklappe 3 aufweisen, mit dessen Hilfe es möglich ist, unvermeidbare Fertigungstoleranzen der Drosselklappe 3 und der Anschläge 26, 27 auszugleichen. Die Drosselklappe 3 kann daher nach der beschriebenen Wärmebehandlung der Anschläge 26, 27 druckdicht an den Anlageflächen 28, 29 anliegen, so daß keine Leckluft an die­ sen vorbeiströmt. Um die Anschläge 26, 27 auf die Plastizitätstemperatur des Kunststoffes zu erwärmen, können verschiedene Verfahren Verwendung finden. Beispielsweise ist es möglich, stromaufwärts und stromabwärts der Stellwelle 4 Ultraschallsonotroden in den Ansaugkanal 10 einzuführen, um mittels Ultraschall den Kunststoff der Anschläge 26, 27 zu erwärmen. Auch andere Verfahren, beispielsweise der Heißluft-, der Heizelement-, der Hochfrequenz-, der Induktions-, der Lichtstrahl- oder der Lasertechnik können zur Erwärmung der Anschläge 26, 27 eingesetzt werden. Es ist auch vorstellbar, die Anschläge 26, 27 durch eine Außenfläche 12 des Drosselklappenstutzens 2 hindurch zu er­ wärmen, wonach die Drosselklappe 3 wieder an die Anschläge 26, 27 angedrückt wird, so daß sich durch plastische Verformung ein Abdruck der Drosselklappe 3 an den Anlageflächen 28, 29 ergibt, beziehungsweise die Drosselklappe 3 druckdicht an den Anlageflächen 28, 29 an­ liegt. Anstelle die Anschläge 26, 27 zu erwärmen, ist es auch denkbar, zum Beispiel eine aus Metall hergestellte Drosselklappe 3 zu erwärmen und diese in erwärmtem Zustand an die Anschläge 26, 27 anzudrücken und damit plastisch zu verformen. Die Ausbildung des Drosselklappenstutzens 2 mit zwei Anschlägen 26, 27 aus Kunststoff und die nachfolgende Wärmebehandlung des Kunststoffes erlaubt, daß in Schließstellung der Drosselklappe 3 ein vollständiges Absperren der im Ansaugkanal 10 strömenden Luft oder des Brennstoff-Luft-Gemisches möglich ist. Dies ist beispiels­ weise im Schiebebetrieb eines Kraftfahrzeugs zur Schubabschaltung der Brennkraftmaschine erwünscht, um so den Brennstoffverbrauch zu verringern. Bei einer den Ansaugkanal 10 vollständig absperrenden Drosselklappe 3 können mehrere kleine Öffnungen oder nur eine einzelne Öffnung 19 ausgenom­ men werden, welche durch die Oberfläche 33 und die Unterfläche 34 der Drosselklappe 3 hindurch führen, so daß nur eine bestimmte Luftmenge, insbesondere in Schließstellung der Drosselklappe 3 hindurchströmt, wobei die hindurchströmende Luftmenge durch den Öffnungsquerschnitt der Öffnungen präzise vorgegeben ist, um damit beispielsweise die Leerlaufluftmenge der Brennkraftmaschine exakt einzustellen.

Zur einfachen und kostengünstigen Herstellung des Drosselklappenstutzens 2 kann dieser aus einem zweiteiligen Gehäuse gefertigt werden, wobei jeweils ein Teil des Gehäuses in einem getrennten Herstellungsverfahren, zum Beispiel im Spritzgußverfahren hergestellt und danach bei­ spielsweise durch Kunststoffschweißen wieder zusammengefügt wird. Beispielsweise kann sich das Gehäuse des Drosselklappenstutzens 2 aus zwei, entlang der Längsachse 15 aufgeschnittenen, halbkreiszylinderförmigen Teilhälften zu­ sammensetzen, deren Trennlinie entlang der Linie I-I ver­ läuft und welche in den Fig. 1 bis 4 entsprechend einge­ zeichnet ist. Es ist auch möglich, das Gehäuse aus zwei am Umfang getrennten, zylinderförmigen Teilhälften zusammenzu­ setzen, deren Trennlinie entlang der Linie II-II verläuft und welche in den Fig. 1 bis 4 entsprechend eingezeichnet ist und die im wesentlichen durch die Anlageflächen 28, 29 verläuft. Abweichend davon beinhaltet das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine zylinderförmige Teilhälfte mit dem gesamten bogenförmigen Verlauf der Ansaugwandung 11.

Die Fig. 2 zeigt ein zweites, die Fig. 3 ein drittes und die Fig. 4 ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei alle gleichen oder gleichwirkenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen des er­ sten Ausführungsbeispiels der Fig. 1 gekennzeichnet sind. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt der Drosselklappenstutzen 2 des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels nur einen einzelnen, in den Fig. 2 und 3 rechts der Längsachse 15 eingezeichneten Anschlag 26, an welchem die Drosselklappe 3 in Schließstellung mit etwa ihrem halben Umfang mit der Oberfläche 33 anliegt. Der Anschlag 26 wird der im ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschriebenen Wärmebehandlung und Druckbeaufschlagung un­ terzogen, so daß in Schließstellung der Drosselklappe 3 am Anschlag 26 keine Luft vorbei strömen kann, während am gegen­ überliegenden Teil des Drosselklappenstutzens 2 durch einen zwischen einer äußeren Mantelfläche 7 der Drosselklappe 3 und der Ansaugwandung 11 äußerst kleinen Radialspalt nur ei­ ne äußerst geringe Leckluftmenge hindurchströmen kann, die durch die Verformung des Anschlags 26 sehr genau justierbar ist.

Die Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Drosselklappenstutzen 2, der ebenfalls einen einzelnen Anschlag 26 besitzt und der im ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschriebenen Wärmebehandlung und Druckbeaufschlagung unterzogen wurde, so daß in Schließstellung der Drosselklappe 3 am Anschlag 26 keine Luft vorbeiströmen kann. Der Drosselklappenstutzen 2 der Fig. 3 besitzt gegenüberliegend dem Anschlag 26 eine bogen­ förmig ausgestaltete Ansaugwandung 11, die stromaufwärts der Horizontalachse 16 den Strömungsquerschnitt des Ansaugkanals 10 verengt, um im Schwenkbereich der Drosselklappe 3 einen gleichbleibenden Ringspalt zwischen der äußeren Mantelfläche 7 der Drosselklappe 3 und der bogenförmig ausgestalteten Ansaugwandung 11 zu erhalten. Durch die bogenförmige Ausgestaltung der Ansaugwandung 11 ist es möglich, die Progressionskennlinie der Drosselklappe 3, insbesondere im Bereich der Leerlaufstellung und der Teillaststellung ge­ zielt zu beeinflussen, so daß bei wachsenden Anstellwinkeln der Drosselklappe 3 nur ein maßvoller Anstieg, also eine feinfühlige Verstellung der Luftmenge erfolgt.

Wie im vierten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 dargestellt ist, kann die Ansaugwandung 11 sowohl stromabwärts des Anschlags 26 als auch stromaufwärts des Anschlags 27 bogen­ förmig ausgestaltet werden, so daß beispielsweise nahezu im ganzen Schwenkbereich von der Schließstellung unter dem Neigungswinkel α zur Leerlaufstellung und zur Teillaststellung der Drosselklappe 3 ein gleichbleibender Ringspalt zwischen der äußeren Mantelfläche 7 der Drosselklappe 3 und der bogenförmigen Ansaugwandung 11 vor­ handen ist, um damit die Progressionskennlinie gezielt zu beeinflussen. Insbesondere kann die Herstellung eines mit zwei bogenförmigen Ansaugwandungen 11 ausgestalteten Drosselklappenstutzens 2 in einfacher Art und Weise mit ei­ nem zweigeteilten Gehäuse erfolgen, dessen Trennlinie I-I in der Fig. 4 eingezeichnet ist und in einer Ebene durch die Längsachse 15 verläuft. Beispielsweise wird jeweils eine halbkreiszylinderförmige Teilhälfte des Gehäuses des Drosselklappenstutzens 2 mit der bogenförmigen Ansaugwandung 11 in einem Herstellungsverfahren einzeln in Spritzgußtechnik aus Kunststoff hergestellt, wonach beide Teilhälften beispielsweise mittels Kunststoffschweißen wie­ der zusammengefügt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen einer Drosselvorrichtung mit ei­ nem Drosselklappenstutzen, der einen Ansaugkanal aufweist, durch den eine im Drosselklappenstutzen drehbar gelagerte Stellwelle ragt, die mit einem den Ansaugkanal steuernden Drosselorgan in Form einer Drosselklappe drehfest verbunden ist, welches in Schließstellung an wenigstens einem, sich radial nach innen erstreckenden Anschlag des Drosselklappenstutzens anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kunststoff hergestellte wenigstens eine Anschlag (26; 27) zunächst auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der eine Plastizität des Kunststoffes eintritt und danach die Drosselklappe (3) an den Anschlag (26; 27) angedrückt und abschließend der Anschlag (26; 27) unterhalb der Plastizitätstemperatur des Kunststoffes abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des wenigstens einen Anschlags (26; 27) durch in den Ansaugkanal (10) eingeführter Ultraschallsonotroden erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des wenigstens einen Anschlags (26; 27) durch eine Außenfläche (12) des Drosselklappenstutzens (2) hin­ durch erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung des wenigstens einen Anschlags (26; 27) die Drosselklappe (3) auf eine Temperatur oberhalb der Plastizitätstemperatur des Anschlags (26; 27) aufgeheizt und im aufgeheiztem Zustand gegen den Anschlag (26; 27) gedrückt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verfahren der Heizelement-, der Hochfrequenz-, der Induktions-, der Lichtstrahl- oder der Lasertechnik zur Erwärmung des wenigstens einen Anschlags (26; 27) angewendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappenstutzen (2) aus Kunststoff hergestellt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (26, 27) Teil des Drosselklappenstutzens (2) sind.