EP0995021B1 - Einrichtung zum verstellen einer ventilklappe - Google Patents

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EP0995021B1 EP98938642A EP98938642A EP0995021B1 EP 0995021 B1 EP0995021 B1 EP 0995021B1 EP 98938642 A EP98938642 A EP 98938642A EP 98938642 A EP98938642 A EP 98938642A EP 0995021 B1 EP0995021 B1 EP 0995021B1
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valve flap
coupling rod
diaphragm device
vacuum box
diaphragm
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Arthur Klotz
Georg Mehne
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/08—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the pneumatic type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S137/00—Fluid handling
    • Y10S137/907—Vacuum-actuated valves

Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting a valve flap after Generic term of claim 1.
  • the invention is therefore based on the object of a device for adjusting to create a valve flap that works reliably, is simply constructed, a has low weight, takes up little space and is eccentric Force diversion allowed. This object is achieved by the features of claim 1 solved.
  • the main advantage of the invention is that the membrane device can be arranged almost anywhere in the area of the valve flap and the force is initiated by the corresponding deflection.
  • the membrane device so that the design of the entire intake system is not adversely affected, or the shape of the Systems adapts.
  • Another embodiment of the invention provides for the degree of translation of the To make the coupling rod changeable, so that the stroke of the Membrane device to the required flap movement in a simple manner to adjust.
  • the membrane device is a Vacuum can, which also deviates from the usual round contour Contour of the membrane can have.
  • Vacuum cans are generally found in Engine construction use, have high reliability and are inexpensive in the production.
  • FIG. 1 shows a channel 10 of the intake air is closed with a swivel flap 11.
  • the swing flap 11 is in on both sides mounted in a housing 12 and has a lever 13 at the upper bearing point.
  • This lever 13 is connected to a cross member 15 via a ball joint 14.
  • the Traverse is on the side opposite the ball joint 14 with a Coupling rod 16 in contact.
  • the coupling rod 16 is rotatable in a bearing shell 17 attached.
  • An actuator housing 18, which with the flange 19 Housing 12 is connected carries a vacuum box 20.
  • This vacuum box has on a housing pot 21 a connection 22 for a not shown here Vacuum hose on.
  • In the housing pot 21 there is an elastic mounted membrane 23, which is supported on a compression spring 24.
  • the membrane is equipped with an articulated hook 25, which has a journal 26 of the Coupling rod 16 encloses.
  • the membrane 23 In the position of the swivel flap 11 shown here the membrane 23 is in the rest position, there
  • Figure 2 shows the device for adjusting a valve flap in the open position. Due to a negative pressure, the swivel flap 11 is at the connection 22 is pivoted by 90 °. The vacuum causes an axial movement of the Diaphragm 23 against the spring force of the spring 24, this movement is transmitted via the coupling rod 16 and the cross member 15, to the swivel flap 11.
  • FIG. 3 shows the operation of an asymmetrical vacuum can, which to the Adjustment mechanism of the throttle valve is connected.
  • Centerpiece of the asymmetrical vacuum box 20 is the hook plate 30, which with the membrane 31st is connected and at the same time carries a pivot point 29.
  • the Hook plate is by at least one ball joint 28 in the housing Vacuum can stored.
  • the articulation point 29 connected to the cross member 15 Hook plate 30 therefore performs a circular movement when the vacuum box is actuated out.
  • the throttle valve 11 is adjusted in the same way as in that in the figure 1 described design.
  • a rigid connection between the traverse and the hook plate can also be provided become.
  • the joint ball 28 is omitted and the hook plate 30 leads an essentially translatory movement.
  • the vacuum box is through actuates a vacuum which can be applied to a vacuum nozzle 22 and which counteracts a spring 24.
  • FIG 3 shows the top view of the vacuum box with the housing pot removed 21 from direction A (see Figure 2).
  • the hook plate is shown in dashed lines.
  • the outer contour 34 and the spring holder 33 can be seen.
  • the housing wall 35 of the vacuum box receives the sealing bead 36 of the membrane 31.

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
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  • Actuator (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen einer Ventilklappe nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.
Aus der US-A-4056082 ist eine solche Einrichtung bekannt. Aus Platzgründen kann es nötig sein, die zum Einsatz kommende Unterdruckdose mit einer Koppelstange zu versehen, die eine exzentrische Kraftausleitung der Verstellkraft ermöglicht, die durch die Unterdruckdose bewirkt wird. Gemäß der genannten Schrift wird dies erreicht, indem die Unterdruckdose an einen Verstellmechanismus angegliedert wird, mit dessen Hilfe die Kraftausleitung an eine andere Stelle verlagert werden kann. Hierdurch entsteht jedoch ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand, der die Apparatur verteuert. Außerdem wird die Störanfälligkeit der Apparatur, z. B. durch Verschmutzung der Gelenkmechanismus, vergrößert Außerdem wird durch den Stellmechanismus ein zusätzlicher Platz beansprucht, und die Apparatur wird schwerer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verstellen einer Ventilklappe zu schaffen, die zuverlässig arbeitet, einfach aufgebaut ist, ein geringes Gewicht aufweist, wenig Platz beansprucht und dabei eine exzentrische Kraftausleitung erlaubt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Membraneinrichtung an nahezu jeder beliebigen Stelle im Bereich der Ventilklappe angeordnet werden kann und durch die entsprechende Umlenkung die Kraft eingeleitet wird. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Membraneinrichtung so anzuordnen, daß sie das Design des gesamten Ansaugsystems nicht negativ beeinträchtigt, bzw. sich der Form des Systems anpaßt.
In einer sinnvollen Weiterbildung der Erfindung werden die Funktionen der Kraftübertragung und der Aufnahme der Membrane in einem Bauteil integriert. Damit ist der Fertigungsaufwand dieser Membraneinrichtung verglichen mit herkömmlichen Bauformen mit zentraler Kraftausleitung nur unwesentlich höher, was die Wirtschaftlichkeit der vorgestellten Lösung gewährleistet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Übersetzungsgrad der Koppelstange veränderbar zu gestalten, damit läßt sich der Hub der Membraneinrichtung an die erforderliche Klappenbewegung in einfacher Weise anpassen.
Es ist vorteilhaft, die Form der Membran derart zu wählen, daß die aus der Druckkraft der Membran resultierende Betätigungskraft möglichst weitgehend mit der Wirkungslinie der Traverse bzw. dem Anlenkpunkt an der Koppelstange übereinstimmt. Diese Bauform hat den Vorteil, daß das an die Hakenplatte angeordnete Gelenk im Gehäuse der Membraneinrichtung minimal beansprucht wird bzw. die Druckkraft der Membraneinrichtung fast vollständig als Stellkraft zur Verfügung steht.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Membraneinrichtung eine Unterdruckdose, die auch eine von der gebräuchlichen runden Kontur abweichende Kontur der Membrane aufweisen kann. Solche Unterdruckdosen finden allgemein im Motorenbau Verwendung, weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind preiswert in der Herstellung.
Zur Verbindung von Koppelstange, Traverse und Ventilklappe sowie zur einseitigen Lagerung der Hakenplatte der asymmetrischen Unterdruckdose bieten sich in bevorzugterweise Kugelgelenke an. Diese werden miteinander verrastet oder verschnappt. Damit kann der Montageaufwand erheblich reduziert werden.
Es besteht die Möglichkeit, zusätzlich sowohl ein Längekompensationsglied in der Traverse oder der Koppelstange anzuordnen als auch die Membraneinrichtung bzw. die Unterdurckdose mit einer Rückstellfeder zu versehen. Auch diese Elemente bewirken eine optimale Anpassung an das System.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1
die Schnittdarstellung einer Einrichtung zum Verstellen einer Ventilklappe,
Figur 2
die Schnittdarstellung gemäß Figur 1 mit geöffneter Ventilklappe,
Figur 3
die Schnittdarstellung einer Einrichtung zum Verstellen einer Ventilklappe in der Bauform mit asymetrischer Unterdruckdose und
Figur 4
die Kontur der asymetrischen Membran in der Ansicht A in Figur 2 bei abgenommenen Gehäusetopf.
Die Schnittdarstellung gemäß Figur 1 zeigt einen Ansaugluft führenden Kanal 10 der mit einer Schwenkklappe 11 verschlossen ist. Die Schwenkklappe 11 ist beidseitig in einem Gehäuse 12 gelagert und weist an der oberen Lagerstelle einen Hebel 13 auf. Dieser Hebel 13 ist über eine Kugelgelenk 14 mit einer Traverse 15 verbunden. Die Traverse ist auf der, dem Kugelgelenk 14 gegenüberliegenden Seite mit einer Koppelstange 16 in Kontakt. Die Koppelstange 16 ist drehbar in einer Lagerschale 17 befestigt. Ein Stellgliedgehäuse 18, welches über den Flansch 19 mit dem Gehäuse 12 verbunden ist trägt eine Unterdruckdose 20. Diese Unterdruckdose weist an einem Gehäusetopf 21 einen Anschluß 22 für einen hier nicht dargestellten Unterdruckschlauch auf. In dem Gehäusetopf 21 befindet sich eine elastisch gelagerte Membran 23, die sich an einer Druckfeder 24 abstützt. Die Membran ist mit einem Gelenkhaken 25 ausgestattet, der einen Lagerzapfen 26 der Koppelstange 16 umschließt. In der hier gezeigten Stellung der Schwenkklappe 11 befindet sich die Membran 23 in der Ruheposition, es liegt kein Unterdruck an,
Figur 2 zeigt die Einrichtung zum Verstellen einer Ventilklappe in der Offenstellung. Die Schwenkklappe 11 ist aufgrund eines Unterdrucks der an dem Anschluß 22 anliegt um 90° geschwenkt. Der Unterdruck bewirkt eine Axialbewegung der Membran 23 entgegen der Federkraft der Feder 24, diese Bewegung überträgt sich über die Koppelstange 16 und die Traverse 15, auf die Schwenkklappe 11.
Selbstverständlich sind auch Zwischenstellungen denkbar. Die Position der Schwenkklappe 11 ist von dem anliegenden Unterdruck abhängig. Üblicherweise wird jedoch die Schwenkklappe 11 nur zwischen den beiden Positionen geschlossen und zugeschwenkt.
Figur 3 zeigt die Arbeitsweise einer asymetrischen Unterdruckdose, die an den Verstellmechanismus der Drosselklappen angeschlossen ist. Kernstück der asymmetrischen Unterdruckdose 20 ist die Hakenplatte 30, die mit dem Membran 31 verbunden ist und gleichzeitig einen Anlenkpunkt 29 trägt. Diese faßt somit die Funktionen von Membranteller 27 und Koppelstange 16 (Figur 1) zusammen. Die Hakenplatte ist durch mindestens eine Gelenkkugel 28 im Gehäuse der Unterdruckdose gelagert. Der mit der Traverse 15 verbundene Anlenkpunkt 29 der Hakenplatte 30 führt bei Betätigung der Unterdruckdose daher eine Kreisbewegung aus. Die Drosselklappe 11 wird dabei in derselben Weise verstellt wie in der in Figur 1 beschriebenen Bauform. Alternativ zum gelenkig ausgeführten Anlenkpunkt 29 kann auch eine starre Verbindung zwischen Traverse und Hakenplatte vorgesehen werden. Bei dieser Version entfällt die Gelenkugel 28 und die Hakenplatte 30 führt eine im wesentlichen translatorische Bewegung aus. Die Unterdruckdose wird durch einen Unterdruck betätigt, der an einem Unterdruckstutzen 22 angelegt werden kann und dem eine Feder 24 entgegenwirkt.
Figur 3 zeigt die Draufsicht auf die Unterdruckdose bei demontiertem Gehäusetopf 21 aus der Richtung A (siehe Figur 2). Die Hakenplatte ist gestrichelt dargestellt. Zu erkennen ist die Außenkontur 34 und die Federaufnahme 33. Die Gehäusewandung 35 der Unterdruckdose nimmt den Dichtwulst 36 der Membran 31 auf.

Claims (8)

  1. Einrichtung zum Verstellen einer Ventilklappe, insbesondere in einem Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor, mit einer Membraneinrichtung die in Abhängigkeit von einem angelegten Unterdruck eine Längsbewegung ausführt, wobei diese Längsbewegung über eine einseitig gelagerte Koppelstange (16) auf eine Traverse (15) übertragen wird und diese Traverse (15), welche an einem Hebel (13) der Ventilklappe (11) gelagert ist, die Bewegung an die Ventilklappe (11) überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtung und die Koppelstange (16) in einem Stellgliedgehäuse (18) untergebracht sind, welches einen Gehäusetopf (21) für die Membraneinrichtung aufweist, wobei die Traverse (15) mit einem Membranteller (27) der Membraneinrichtung eine als Integralbauteil ausgeführte Hakenplatte (30) bildet.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstange und die Traverse mit Kugelgelenken (14) versehen sind.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsgrad der Koppelstange (16) veränderbar ist.
  4. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membran (31) der Mmbraneinrichtung eine Form aufweist, deren Flächenschwerpunkt im wesentlichen mit der Kraftausleitungsachse (32) zusammenfällt.
  5. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtung eine Unterdruckdose (20) ist.
  6. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (15) mit einem Längenkompensationsglied versehen ist.
  7. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membraneinrichtung (20) eine Rückstellfeder (24) aufweist.
  8. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Ventilklappe (11) verschließbare Kanal und die Membraneinrichtung (20) ein kompaktes, modulartig aufgebautes System ist.
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