DE4413145C2 - Drosselklappenanordnung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Abgasanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappenanordnung nach dem Obergriff des Patentanspruchs 1, die sich insbesondere in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen verwenden läßt.

Bei derartigen Drosselklappenanordnungen ist meist gewünscht, die zugehörige Strömungsleitung möglichst vollständig absperren zu können, was bedeutet, daß der Klappenumfangsrand in der Klappenschließstellung möglichst dicht an die umgebende Innen­ wand der Innenhülse angrenzen sollte. Andererseits ist aber zu beachten, daß die Klappe und das sie umgebende Gehäuse unter­ schiedlichen Wärmeausdehnungen unterliegen können, was insbe­ sondere dann auftritt, wenn sich die Temperatur des durchströ­ menden Fluids merklich von derjenigen der äußeren Umgebung un­ terscheidet, da die Klappe weitgehend die Temperatur des sie umströmenden Fluids annimmt, während jedenfalls der außenlie­ gende Teil des Klappengehäuses in Wärmekontakt zur Umgebung steht. Dies trifft beispielsweise für den Anwendungsfall zu, daß in einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage eine Drosselklappe als Abgasklappe angeordnet ist, mit der ein Abgasstrom so gesteuert werden kann, daß er nach der Warmlaufphase einen Startkatalysa­ tor umgeht. Die Klappe ist den höheren Abgastemperaturen ausge­ setzt, während das Klappenaußengehäuse von der Umgebungsluft gekühlt wird. Derartige Wärmeausdehnungsunterschiede können je­ doch leicht zu einem unerwünschten Verklemmen der Klappe an der Innenhülse insbesondere bei ganz oder fast ganz geschlossener Klappe führen.

Die zur Vermeidung dieser Schwierigkeit bekannte Maßnahme, die Drosselklappe mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des sie umgebenden Gehäuses zu fertigen, hat zur Folge, daß keine vollständig dichte Absperrung durch die Drosselklappe erzielbar ist.

Aus der Patentschrift US 2.789.785 ist eine Drosselklappenanordnung bekannt, mit der einerseits eine dichte Klappenschließstellung erreicht werden soll, ohne daß andererseits die Gefahr des Verklemmens der Klappe an dem sie umgebenden Gehäuse insbesondere in der Nähe der Klappenschließstellung besteht. Bei dieser Anordnung ist eine die Drosselklappe umgebende Innenhülse nicht starr, sondern als dünnwandige und in Strömungsrichtung hinter der Klappe einseitig am Außengehäuse festgelegte und dadurch flexibel nachgiebige Metallhülse ausgebildet. Der zwischen der Metallhülse und dem Außengehäuse gebildete, strömungsaufwärts offene Ringspalt füllt sich mit dem Strömungsfluid, so daß die Metallhülse auch außen von Strömungsfluid umgeben und damit etwas vom Wärmekontakt mit der Umgebung abgeschirmt ist. Das Maß der Temperaturangleichung von Drosselklappe und Innenhülse bleibt mit dieser Maßnahme jedoch noch verhältnismäßig gering, da das Fluid im Ringspalt gestaut ist und einerseits über das Außengehäuse breitflächig dem Außentemperatureinfluß unterliegt, während es andererseits nur über die sehr enge Eintrittsring­ mündung mit dem durchströmenden Fluid in Verbindung steht. Der Beitrag dieser geringfügigen Verringerung der Wärmeausdehnungs­ unterschiede zur Herabsetzung der Klemmgefahr für die Klappe ist daher bei dieser bekannten Anordnung von untergeordneter Bedeutung, der wesentliche Beitrag ergibt sich vielmehr aus der Maßnahme, die Innenhülse flexibel auszubilden, wobei der Ring­ spalt gleichzeitig eine gewisse Ausweichbewegung der Aufnahme­ hülse zuläßt.

Bei einer in der Patentschrift US 3.153.427 offen­ barten Drosselklappenanordnung wird die unterschiedliche Wärme­ ausdehnung von Klappe und Klappengehäuse in Kauf genommen und dadurch berücksichtigt, daß in einer radialen Ausnehmung des Klappengehäuses ein nachgiebiges, elastisches Dichtprofil an­ geordnet wird, gegen das die Klappe in Schließstellung entlang ihres Umfangsrandes anliegt.

Aus der Patentschrift DE 42 05 496 C1 ist eine gattungsgemäße Drosselklappenanordnung in einer Abgasanlage für eine Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der die die Drosselklappe umgebende Innenhülse von einem Außengehäuserohr koaxial unter Belassung eines Ringspalts umgeben ist, wobei die Innenhülse mit ihrem strömungsaufwärts gelegenen Stirnende an zwei Zuleitungen anschließt, während ihr strömungsabwärts gelegenes Stirnende frei innerhalb des Außengehäuserohres endet. Bei geschlossener Drosselklappe wird das Abgas durch einen Startkatalysator geführt und durch den Ringspalt zwischen Innenhülse und Außengehäuserohr koaxial an der Drosselklappe vorbeigeführt. Bei geöffneter Drosselklappe strömt das aus zwei Hauptzuleitungen kommende und sich vor der Drosselklappe vereinigende Abgas durch den von der Klappe freigegebenen Strömungsquerschnitt hindurch in Richtung weiterführender Auspuffleitung, wobei ein Teil des durch den Klappenbereich hindurchgetretenen Fluids aufgrund von Saugwirkungseffekten in den Ringspalt zwischen Innenhülse und Außengehäuserohr hinein­ gezogen wird und von dort entgegen der Hauptströmungsrichtung zum Startkatalysator zurückzirkuliert. Dies dient dazu, die innenliegenden Hauptleitungen thermisch besser zu isolieren, um einerseits im strömungsabwärts gelegenen Hauptkatalysator noch eine ausreichende Abgastemperatur zu haben und andererseits den Startkatalysator vor Überhitzung zu schützen.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Drosselklappenanordnung der eingangs genannten Art zu­ grunde, bei der die Klappe eine dichte Schließstellung einzu­ nehmen vermag und keine Gefahr eines Verklemmens der Klappe aufgrund von Wärmeausdehnungsunterschieden besteht, selbst wenn die die Drosselklappe umgebende Innenhülse als starres Bauteil gestaltet ist.

Dieses Problem wird durch eine Drosselklappenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung der Teilungshülse wird der Ringspalt zwischen Innenhülse und Außen­ gehäuserohr so in einen inneren und einen mit dem inneren in Verbindung stehenden und zu diesem koaxialen äußeren Ringkanal­ abschnitt aufgeteilt, daß ein Zirkulationsströmungskanal ent­ steht, durch den ein von der Hauptströmung abgezweigter Fluid­ anteil ständig hindurchströmt. Dies hat zur Folge, daß das Fluid auch die Außenseite der Innenhülse fortdauernd umströmt. Der entsprechende Fluidanteil zirkuliert dann jeweils wieder in die Hauptleitung vor der Klappe zurück. Auf diese Weise wird verhin­ dert, daß sich das Fluid im Ringspalt staut und sich seine Tem­ peratur durch Wärmekontakt über das Außengehäuse der Außen­ temperatur annähert, wenn ein merklicher Temperaturunterschied zwischen durchströmendem Fluid und Außenraum vorliegt. Damit wird auf konstruktiv einfache Weise eine weitestgehende Ab­ kopplung der Innenhülse von der Außenraumtemperatur erreicht, so daß sich selbige ebenso wie die Klappe auf der Temperatur des Fluids befindet, wodurch keine merklichen, zu einem Verklemmen der Klappe Anlaß gebenden Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen Klappe und Innenhülse auftreten. Da sich der Zirkulations­ strömungskanal in der Hauptströmungsrichtung bis hinter die Klappe erstreckt, ist gewährleistet, daß jedenfalls der mit dem Klappenumfangsrand in Kontakt tretende Innenhülsenbereich durch das außen vorbeiströmende Fluid temperiert ist. Gleich­ zeitig verhindert die in Hauptströmungsrichtung hinter der Klappe geschlossene Verbindung zwischen Innenhülse und Außen­ gehäuse und die dadurch erzielte Fluidrückführung, daß dieser Teil des Fluids den von Klappe und Innenhülse gebildeten Durch­ strömquerschnitt parallel umgeht.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Zirkulation ist es in Ausgestaltung der Erfindung günstig, die Teilungshülse strö­ mungsaufwärts wenigstens so weit wie die Innenhülse zu erstrec­ ken, so daß zwischen dem strömungsaufwärts gelegenen Stirnende der Innenhülse und einem gegenüberliegenden Teilungshülsen­ bereich eine Eintrittsringmündung für den Zirkulationsströmungs­ kanal gebildet ist.

Vorteilhafterweise verjüngt sich das Außengehäuse innenseitig strömungsaufwärts bis etwa auf den Durchmesser der Innenhülse, so daß der Strömungsquerschnitt im Drosselklappenbereich demjenigen einer sich strömungsaufwärts an das Außengehäuse anschließenden Zuleitung entspricht und das Außengehäuse innenseitig bündig in diesen Zuleitungsbereich übergeht.

Strömungstechnisch günstig ist weiterhin auch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4, die bewirkt, daß zwischen Tei­ lungshülse und Außengehäuseinnenwand eine Mündungsfläche zum Austritt des Fluids aus dem Zirkulationsströmungskanal gebildet ist, die tangential zur Hauptströmungsrichtung liegt, so daß an dieser Stelle durch das vorbeiströmende Fluid das im äußeren Ringkanalabschnitt befindliche Fluid herausgesaugt wird.

In einer konstruktiv einfachen Weiterbildung der Erfindung ist die Teilungshülse als Zylindermantel mit konstantem Durch­ messer gebildet, wobei die Teilungshülse strömungstechnisch günstig auf gleicher Höhe wie die Innenhülse endet und vorzugs­ weise mit der Innenwand des strömungsaufwärts anschließenden Abschnitts des Außengehäuses fluchtet. Dadurch entstehen eine weiter innen liegende Einmündungsfläche in den Zirkulationsströ­ mungskanal mit einer zur Hauptströmungsrichtung parallelen Flächennormalen und eine Ausmündungsfläche mit quer zur Haupt­ strömungsrichtung liegender Flächennormalen. Auf diese Weise wird der temperierende Fluidanteil in Hauptströmungsrichtung in den Zirkulationsströmungskanal hineingedrückt und durch die in Radialrichtung offene Ausmündung wieder herausgesaugt, so daß eine gute Zirkulation erzielt wird, wobei das Fluid, wie allge­ mein bevorzugt, zunächst ohne Außentemperaturbeeinflußung durch den inneren Ringkanalabschnitt an der Innenhülse vorbeiströmt, bevor es im äußeren Ringkanalabschnitt zurückgeleitet wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Drosselklappenanordnung in einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Drosselklappen­ anordnung in einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage und

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte erste Beispiel einer in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges befindlichen Drossel­ klappenanordnung ist zwischen ein zuführendes Rohr (8) und ein abführendes Rohr (9) eingefügt, wobei die Drosselklappe (1) in herkömmlicher Weise die Funktion einer Abgasklappe erfüllt. Die kreisförmige Abgasklappe (1) ist drehfest mit einer Welle (10) in einen Schlitz derselben eingesetzt, wobei die Achse (30) der Welle (10) quer zur Hauptströmungsrichtung (17) des durch­ strömenden Abgases liegt. Die Klappe (1) befindet sich inner­ halb einer zylindrischen Klappenaufnahmehülse (2) als Innen­ hülse, wobei die Klappe (1) in der in Fig. 1 gezeigten Schließ­ stellung entlang ihres gesamten Umfangsrandes (4) abdichtend an der Innenwand (3) der Klappenaufnahmehülse (2) anliegt. Radial nach außen wird die Drosselklappenanordnung von einem Außen­ gehäuserohrstück (5) begrenzt, wobei das Außengehäuserohr (5) die Klappenaufnahmehülse (2) auf Höhe des Klappenbereichs unter Bildung eines Ringspalts (6) koaxial umgibt und strömungsabwärts hinter der Klappe (1) über einen radial verlaufenden Abschluß (23) dicht mit dem strömungsabwärts gelegenen Stirnende der Auf­ nahmehülse (2) verbunden ist. Dieser dichte Übergang ist dadurch realisiert, daß Aufnahmehülse (2), radial verlaufender Über­ gangsbereich (23) und Außengehäuserohr (5) einstückig durch ein starres Bauteil gebildet sind. In das strömungsabwärts gelegene Ende der Klappenaufnahmehülse (2) ist innenseitig und dicht das abführende Rohr (9) eingefügt. Strömungsaufwärts erstreckt sich das Außengehäuserohr (5) über das strömungsaufwärts gelegene Stirnende (11) der Klappenaufnahmehülse (2) hinaus, wobei es sich strömungsaufwärts nach der Aufnahmehülse (2) bis zu einem parallel zur Strömungsrichtung (17) verlaufenden Abschlußflansch (15) verjüngt, in den das zuführende Rohr (8) dicht eingesetzt ist. Dabei entspricht der Durchmesser des Abschlußflansches (15) nicht nur im wesentlichen dem Durchmesser des eingesetzten Rohres (8), sondern auch etwa den Durchmessern der Klappen­ aufnahmehülse (2) und des abführenden Rohres (9). Gegenüber dem so gebildeten, im wesentlichen einheitlichen Hauptströmungs­ querschnitt der Abgasleitung ist durch die Aufweitung des Außengehäuserohrs (5) der radial nach außen versetzte und die Klappenaufnahmehülse (2) umgebende Ringspalt (6) gebildet.

In dem Ringspalt (6) ist eine Teilungshülse (7) angeordnet, die ebenso wie die Klappenaufnahmehülse (2) und das Außengehäuse­ rohr (5) rotationssymmetrisch zur Leitungslängsachse (31) ist und koaxial zwischen der Aufnahmehülse (2) und dem Außengehäu­ serohr (5) liegt. Dabei endet die Teilungshülse (7) strömungs­ abwärts auf Höhe hinter der Klappe (1) mit Abstand zum ring­ spaltabschließenden Übergangsbereich (23) zwischen Außengehäu­ serohr (5) und Aufnahmehülse (2). Strömungsaufwärts erstreckt sich die Teilungshülse (7) über das entsprechende Stirnende (11) der Aufnahmehülse (2) hinaus und verjüngt sich in diesem Bereich entsprechend der Kontur des Außengehäuserohrs (5) unter Belassung eines gleichmäßigen Abstandes zu diesem. Dabei läuft die Teilungshülse (7) mit einem Stirnendbereich (16) aus, der parallel zur Strömungsrichtung (17) fluchtend zum Abschluß­ flansch (15) des Außengehäuserohres (5) verläuft und im Abstand vor diesem Abschlußflansch (15) endet. Durch diese Gestaltung ergibt sich im wesentlichen derselbe Durchströmquerschnitt durch das Innere dieses Stirnendbereichs (16) wie durch das zuführende Rohr (8), den Abschlußflansch (15), die Klappen­ aufnahmehülse (2) und das abführende Rohr (9), so daß die Drosselklappenanordnung keine große Störung der Abgashaupt­ strömung verursacht.

Die Teilungshülse (7) ist gegenüber dem Außengehäuserohr (5) durch zwei sich diametral gegenüberliegende Stege (26, 27), die axial zwischen den Stirnendbereichen der Teilungshülse (7) verlaufen, sowie gegenüber der Klappenaufnahmehülse (2) eben­ falls durch zwei Stege (24, 25), die axial zwischen dem strö­ mungsabwärts gelegenen Stirnende (19) der Teilungshülse (7) und dem strömungsaufwärts gelegenen Stirnende (11) der Klappenauf­ nahmehülse (2) verlaufen, jeweils beabstandet gehalten. Alle vier Stege (24 bis 27) liegen in einer gemeinsamen, zur Klappenwelle (10) senkrechten Querachse (32) der Anordnung. Um 90° gegenüber diesen Stegen (24 bis 27) versetzt befinden sich jeweils diametral gegenüberliegend zwischen Klappenaufnahme­ hülse (2) und Teilungshülse (7) sowie zwischen Teilungshülse (7) und Außengehäuserohr (5) jeweilige Wellendurchführungs­ abschnitte (28), die sowohl zur Durchführung der Welle (10) als auch zur weiteren Abstützung der Teilungshülse (7) gegenüber dem Außengehäuserohr (5) und der Klappenaufnahmehülse (2) dienen. Außerhalb des Außengehäuserohrs (5) werden die Wellen­ durchführungsabschnitte (28) durch jeweilige Abschlußelemente (29) fortgesetzt, an die sich in nicht gezeigter Weise Betäti­ gungselemente zum Verdrehen der Welle (10) und damit der Klappe (1) anschließen. Die Wellendurchführungsabschnitte (28) schir­ men gleichzeitig die Welle (10) gegenüber dem Fluid im Ring­ spalt (6) ab.

Die gezeigte und beschriebene Anordnung der Teilungshülse (7) bewirkt die Teilung des Ringspalts (6), wodurch ein Zirkula­ tionsströmungskanal (12) entsteht, der einen radial innen lie­ genden Hinströmungs-Ringkanalabschnitt (13) und einen radial außen liegenden Rückströmungs-Ringkanalabschnitt (14) beinhal­ tet, wobei beide Abschnitte (13, 14) etwa denselben Durchström­ querschnitt aufweisen, indem die Teilungshülse (7) mit etwas größerem Abstand zur innenliegenden Aufnahmehülse (2) als zum außenliegenden Außengehäuserohr (5) angeordnet ist. Die auf­ einander abgestimmte Gestaltung von Klappenaufnahmehülse (2), Teilungshülse (7) und Außengehäuserohr (5) hat zur Folge, daß bei Durchströmen von Abgas durch die Hauptleitung (8, 9) ein geringer, randseitiger Strömungsanteil in eine Einlaßmündung (21) des Zirkulationsströmungskanals (12) eintritt, die durch den Abstand des strömungsaufwärts gelegenen Stirnendes (11) der Klappenaufnahmehülse (2) vom gegenüberliegenden Teilungshülsen­ bereich gebildet ist. Dieser eintretende Abgasanteil, der sich selbstverständlich auf der Temperatur des durchströmenden Abgases befindet, strömt durch den inneren Ringkanalabschnitt (13) hindurch und dabei insbesondere an der Außenwandung der Klappenaufnahmehülse (2) vorbei. Auf diese Weise wird die Klappenaufnahmehülse (2) innen und außen vom Abgasstrom umströmt und nimmt daher ebenso wie die Abgasklappe (1) die Temperatur des Abgases an, ohne daß signifikante Wärme­ ausdehnungsunterschiede zwischen Abgasklappe (1) und Klappen­ aufnahmehülse (2) auftreten. Der in den inneren Ringkanal­ abschnitt (13) eingetretene Abgasanteil strömt bis zum strömungsabwärts gelegenen Stirnende (19) der Teilungshülse (7), so daß die Klappenaufnahmehülse (2) auf ihrer gesamten Länge temperiert bleibt, und wird anschließend durch den Auf­ nahmehülse-Außengehäuserohr-Übergangsbereich (23) nach außen in den äußeren Ringkanalabschnitt (14) umgelenkt, wo er gegen die Hauptströmungsrichtung (17) zurückströmt, bis er aus einer strömungsaufwärts von der Einlaßmündung (21) gelegenen Auslaß­ mündung (22) aus dem Zirkulationsströmungskanal (12) aus- und wieder in die Hauptleitungsströmung eintritt. Diese Aus­ mündungsfläche (22) ist durch den Abstand des strömungsaufwärts gelegenen Stirnendbereichs (16) der Teilungshülse (7) vom gegenüberliegenden Abschlußflansch (15) des Außengehäuserohrs (5) gebildet und liegt folglich in der durch diese angrenzenden Bereiche definierten Zylindermantelfläche mit quer zur Haupt­ strömungsrichtung (17) liegender Flächennormalen. Dadurch wird ein Saugeffekt für den äußeren Ringkanalabschnitt (14) erreicht, indem die an der Ausmündungsfläche tangential vorbei­ strömende Hauptleitungsströmung für einen Unterdruck in diesem Ausmündungsbereich sorgt. Dieser Saugeffekt an der Aus­ mündungsfläche (22) sorgt zusammen mit dem am Übergangsbereich (23) zwischen Klappenaufnahmehülse (2) und Außengehäuserohr (5) entstehenden Staudruck für eine aktive Zirkulation des temperierenden Abgasanteils im Zirkulationsströmungskanal (12) zur Umströmung und Temperierung der Klappenaufnahmehülse (2), wie durch die Strömungspfeile (20) veranschaulicht ist.

Die gezeigte Drosselklappenanordnung verhindert folglich auf konstruktiv einfache Weise die Entstehung von Wärmeausdeh­ nungsunterschieden zwischen Klappe (1) und Klappenaufnahmehülse (2) und damit die Gefahr eines Verklemmens der Klappe (1) an der Klappenaufnahmehülse (2). Wenn die Anlage von heißem Abgas aus dem Verbrennungsmotor durchströmt wird, werden sowohl die Abgasklappe (1) als auch die Klappenaufnahmehülse (2) im we­ sentlichen auf der Temperatur des Abgases gehalten, wobei der im Zirkulationsströmungskanal (12) zirkulierende Abgasanteil ohne weitere Isolationsmaßnahmen eine Abkühlung der Klappen­ aufnahmehülse (2) von außen her verhindert. Da der temperieren­ de Abgasanteil wieder in die Hauptleitung vor der Klappe (1) zurückgeführt wird, bestimmt die Klappenstellung allein die Menge an durchströmendem Abgas, ohne daß der temperierende Abgasanteil auf einem Parallelkanal den von Klappe (1) und Klappenaufnahmehülse (2) definierten Durchströmquerschnitt umgeht.

Eine weitere Drosselklappenanordnung ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Diese unterscheidet sich in konstruktiven Details von der oben beschriebenen Drosselklappenanordnung nach den Fig. 1 und 2, insbesondere ist sie mit vergleichsweise geringem Kon­ struktionsaufwand herstellbar, sie entspricht jedoch funktio­ nell im wesentlichen der oben beschriebenen Anordnung. Wiederum befindet sich die Drosselklappenanordnung innerhalb einer Ab­ gasleitung zwischen einem zuführenden Rohr (48) und einem ab­ führenden Rohr (49). Die als Abgasklappe dienende Drosselklappe (41) ist drehfest im Schlitz einer Welle (50) gehalten, die quer zur Hauptströmungsrichtung (57) liegt. Die Klappe (41) ist von einer zylindrischen Klappenaufnahmehülse (42) umgeben, in der die Klappe (41) aufgenommen ist, wobei die kreisförmige Klappe (41) in ihrer in Fig. 3 gezeigten Schließstellung mit ihrem gesamten Umfangsrand (44) abdichtend gegen die Innen­ wandung (43) der Aufnahmehülse (42) anliegt. Die Klappen­ aufnahmehülse (42) ist koaxial von einem rohrförmigen Außen­ gehäuse (45) umgeben, das aus zwei zu unterschiedlichen Bau­ teilen gehörigen Hälften gebildet ist. Eine strömungsabwärts gelegene Hälfte (72) ist einstückig mit der Klappenaufnahme­ hülse (42) durch ein im Querschnitt U-förmiges, starres Ring­ teil gebildet, wobei der verbindende Bereich (63) zwischen dieser Außengehäuserohrhälfte (72) und der Klappenaufnahmehülse (42) strömungsabwärts einen strömungsdichten Abschluß dar­ stellt. Die strömungsaufwärts gelegene Hälfte (73) des Außen­ gehäuserohrs (45) ist durch eine Aufweitung des zuleitenden Rohres (48) selbst gebildet. Das Außengehäuserohr (45) verjüngt sich hierbei strömungsaufwärts vom weiten Durchmesser auf Höhe des der Klappenaufnahmehülse (42) gegenüberliegenden Bereichs zweistufig unter Bildung eines Zwischenabschnitts (55) bis auf den normalen Abgasrohrdurchmesser des zuleitenden Rohres (48) Dessen Strömungsdurchmesser entspricht im übrigen wiederum dem­ jenigen des abführenden Rohres (49) und im wesentlichen dem der Klappenaufnahmehülse (42), an deren strömungsabwärts gelegenem Ende das abführende Rohr (49) eingefügt ist. Das sich auf­ weitende Zuleitungsrohrende ist im der Klappenaufnahmehülse (42) gegenüberliegenden Bereich mit dem die strömungsabwärts gelegene Außengehäuserohrhälfte (72) darstellenden Außen­ schenkel des diese Gehäuserohrhälfte (72) sowie die Klappen­ aufnahmehülse (42) bereitstellenden Ringteils verschweißt. Zwischen Klappenaufnahmehülse (42) und Außengehäuserohr (45) ist auf diese Weise ein strömungsaufwärts offener Ringspalt (46) gebildet.

In diesem Ringspalt (46) befindet sich eine als einfaches Zylindermantelstück geformte Teilungshülse (47) koaxial zwischen Klappenaufnahmehülse (42) und gegenüberliegendem Außengehäuserohrbereich, und zwar ebenso wie das U-förmige Ringteil sowie das zuführende (48) und das abführende Rohr (49) rotationssymmetrisch zur Hauptleitungslängsachse (71). Die Teilungshülse (47) ist in diesem Ausführungsbeispiel nur an der strömungsabwärts gelegenen Außengehäuserohrhälfte (72) durch vier gleichmäßig über den Umfang verteilte, axial verlaufende Stege (64 bis 67) gehalten. Im Gegensatz zum Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 und 2 ist hier, wie aus Fig. 4 ersicht­ lich ist, keine abdichtende Wellendurchführung vorgesehen, sondern die Klappenwelle (50) ist direkt durch entsprechende Öffnungen in der Klappenaufnahmehülse (42), der Teilungshülse (47) und der strömungsabwärts gelegenen Außengehäuserohrhälfte (72) hindurchgeführt, wobei die Durchführungsöffnungen nach außen durch Abdichtelemente (68) abgeschlossen sind. Die Welle (50) wird daher auch im Ringspaltbereich vom Abgas umströmt, was jedoch nicht weiter stört, da sie innerhalb der Klappen­ aufnahmehülse (42) ohnehin der Abgaseinwirkung unterliegt und materialmäßig entsprechend ausgelegt ist. Die solchermaßen durchgeführte Welle (50) und damit die an ihr befestigte Abgasklappe (41) ist über ein in Fig. 4 angedeutetes Hebel­ element (69) um die Wellenlängsachse (70) verschwenkbar.

Durch die Anordnung der Teilungshülse (47) im Ringspalt (46) wird letzterer wieder in einen Zirkulationsströmungskanal (52) mit einem inneren (53) und einem äußeren Ringkanalabschnitt (54) geteilt. Der etwas größere Abstand der Teilungshülse (47) zur innenliegenden Klappenaufnahmehülse (42) gegenüber dem Ab­ stand zum außenliegenden Außengehäuserohr (45) gewährleistet einen gleichbleibenden Strömungsquerschnitt im inneren (43) und äußeren Ringkanalabschnitt (54). Die Teilungshülse (47) endet mit ihrem strömungsabwärts gelegenen Stirnende (49) mit Abstand vor dem Verbindungsbereich (63), das damit einen Umlenkbereich für den in dem Zirkulationsströmungskanal (52) gemäß den gezeichneten Strömungspfeilen (60) strömenden Abgas­ anteil darstellt. Mit ihrem strömungsaufwärts gelegenen Stirn­ ende (56) schließt die Teilungshülse (47) auf gleicher Höhe mit dem entsprechenden Stirnende (51) der Klappenaufnahmenhülse (42) ab, so daß zwischen diesen Stirnenden (51, 56) eine in einer Querebene liegende Eintrittsringmündung (61) für den Zirkulationsströmungskanal (52) gebildet ist. Gleichzeitig ist die Teilungshülse (47) so angeordnet, daß sie parallel zur Hauptströmungsrichtung (57) mit dem sich strömungsaufwärts an­ schließenden Zwischenabschnitt (55) des sich stromaufwärts ver­ jüngenden Außengehäuserohrs (45) fluchtet, wodurch zwischen diesen fluchtenden Teilen eine in der durch diese Teile defi­ nierten Zylindermantelfläche liegende Ausströmmündungsfläche (62) gebildet ist.

Das im zuführenden Rohr (48) heranströmende Abgas gelangt damit im randseitigen Bereich zunächst in den sich aufweitenden Zwischenabschnittsbereich (55) des Außengehäuserohrs (45) und von da durch die Eintrittsmündung (61) in den inneren Ring­ kanalabschnitt (53) des Zirkulationsströmungskanals (52), wo es an der Außenseite der Klappenaufnahmehülse (42) zur Temperie­ rung derselben vorbeiströmt. Im Umlenkbereich vor dem Ver­ bindungsbereich (63) entsteht ein Staudruck und das Abgas wird vom inneren in den äußeren Ringkanalabschnitt (54) umgelenkt, wo es entgegen der Hauptströmungsrichtung (57) zurückfließt und an der Ausmündung (62) wieder austritt, wobei dieses Austreten durch den an der Ausmündungsfläche (62) aufgrund des tangentia­ len Vorbeiströmens des Abgases entstehenden Saugeffekt unter­ stützt wird.

Es ergeben sich für diese Drosselklappenanordnung dieselben funktionellen Vorteile, wie sie zu derjenigen der Fig. 1 und 2 oben angegeben sind, insbesondere werden Wärmeausdehnungs­ unterschiede zwischen Abgasklappe und diese umgebender Klappen­ aufnahmehülse ohne weiteren Isolationsaufwand durch das rand­ seitig im Zirkulationsströmungskanal strömende Abgas zuver­ lässig vermieden, so daß keine Gefahr des Verklemmens der Ab­ gasklappe besteht, wobei die Herstellung dieser Drosselklappen­ anordnung nur vergleichsweise wenig Konstruktionsaufwand erfor­ dert.

Wie anhand der beiden oben beschriebenen Beispiele ersichtlich ist, stellt die Erfindung mit geringem Aufwand eine Drossel­ klappenanordnung zur Verfügung, die ein dicht schließendes Anliegen der Drosselklappe in ihrer Schließstellung an der sie umgebenden Klappenaufnahmehülse ohne Klemmgefahr aufgrund von Wärmeausdehnungsunterschieden zwischen Klappe und Klappenauf­ nahmehülse dadurch erreicht, daß eine stetige Strömung eines Teils des durch die Drosselklappenanordnung strömenden Fluids an der Außenseite der Klappenaufnahmehülse vorbei unter Rück­ führung dieses Fluidanteils in einen strömungsaufwärts von der Klappe gelegenen Bereich selbsttätig aufrechthalten wird, welche die Klappenaufnahmehülse von der Außentemperatur iso­ liert auf der Temperatur des Fluids hält, auf der sich auch die Drosselklappe befindet. Es versteht sich, daß der Fachmann im Rahmen dieses durch die beigefügten Patentansprüche festgeleg­ ten Erfindungsgedankens weitere Ausführungsformen neben den oben beschriebenen zu realisieren vermag, wobei insbesondere eine derartige Drosselklappenanordnung auch für andere Leitungssysteme als Kraftfahrzeug-Abgasanlagen einsetzbar ist, speziell in Fällen, in denen eine merkliche Temperaturdifferenz zwischen Außenraum und dem durchströmenden Fluid besteht.

Claims (5)

1. Drosselklappenanordnung für eine Kraftfahrzeug-Abgasan­ lage, mit

• 1. einer Drosselklappe (1, 41),
• 2. einer die Drosselklappe umgebenden Innenhülse (2, 42), in der die Drosselklappe (1, 41) gelagert ist und die strömungs­ aufwärts vor der Klappe endet, und
• 3. einem Außengehäuse (5, 45), das die Innenhülse im wesent­ lichen koaxial umgibt und mit der Innenhülse einen einseitig offenen Ringspalt (6, 46) bildet,
  gekennzeichnet durch
• 4. eine zur Bildung eines Zirkulationsströmungskanals (12, 52) im wesentlichen koaxial in dem Ringspalt (6, 46) zwischen der Innenhülse (2, 42) und dem Außengehäuse (5, 45) angeordnete Teilungshülse (7, 47), wobei der Ringspalt (6, 46) strömungsab­ wärts von der Drosselklappe (1, 41) geschlossen ist und wobei durch den Abstand des strömungsaufwärts gelegenen Stirnendbe­ reichs (11, 51) der Innenhülse (2, 42) vom gegenüberliegenden Bereich der Teilungshülse (7, 47) eine Einlaßmündung 21, 61) und durch den Abstand des strömungsaufwärts gelegenen Stirnend­ bereichs (16, 56) der. Teilungshülse (7, 47) vom gegenüberlie­ genden Bereich (15, 55) des Außengehäuses (5, 45) eine Aus­ laßmündung (22, 62) gebildet ist.

2. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilungshülse (7) strömungsaufwärts wenigstens so weit wie die Innenhülse (2) erstreckt.

3. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Außengehäuse (5) innenseitig strömungsaufwärts bis etwa auf den Durchmesser der Innenhülse (2) verjüngt.

4. Drosselklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (5) im strömungsaufwärts an die Teilungshülse (7) anschließenden Abschnitt (15) dergestalt verjüngt ist, daß die Teilungshülse (7) mit ihrem strömungsaufwärts gelegenen Stirn­ endabschnitt (16) mit der Innenwand dieses Außengehäuseab­ schnitts (15) parallel zur Hauptströmungsrichtung (17) im we­ sentlichen fluchtend angeordnet ist.

5. Drosselklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungshülse (47) einen konstanten Durchmesser besitzt und strömungsaufwärts auf gleicher Höhe mit der Innenhülse (42) en­ det.