EP1283340B1 - Drosselvorrichtungsgehäuse mit flexiblen Ausgleichselementen für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Drosselvorrichtungsgehäuse mit flexiblen Ausgleichselementen für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP1283340B1
EP1283340B1 EP02015314A EP02015314A EP1283340B1 EP 1283340 B1 EP1283340 B1 EP 1283340B1 EP 02015314 A EP02015314 A EP 02015314A EP 02015314 A EP02015314 A EP 02015314A EP 1283340 B1 EP1283340 B1 EP 1283340B1
Authority
EP
European Patent Office
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sealing
housing
throttle
throttle apparatus
compensation element
Prior art date
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EP02015314A
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English (en)
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EP1283340A2 (de
EP1283340A3 (de
Inventor
Markus Michels
Stefan Josten
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1283340A3 publication Critical patent/EP1283340A3/de
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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
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/104—Shaping of the flow path in the vicinity of the flap, e.g. having inserts in the housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Definitions

  • a throttle device which is usually designed as a circular flap, is included in the intake manifold of the internal combustion engine and dosed to suck the required for the combustion volume flow of fresh air. Due to the high flow rates of the residual air flow in the intake tract and at low ambient temperatures, the H 2 O contained in the fresh air can condense on the wall of the tube; Upon further cooling ice may form inside the fresh air line, which can significantly affect the ease with which a throttle valve. Furthermore, care must be taken in the case of split throttle plate housings that no external air can enter the intake tract behind the throttle valve on the side facing the internal combustion engine in the region of the parting lines of the housing halves.
  • DE 33 46 167 A1 relates to a throttle body.
  • a throttle valve is arranged on a shaft which in turn can be fixed on both sides in the nozzle housing by plain bearings. These plain bearings are each pressed into a shaft bore and have throttle side End faces, which are curved according to the wall of the housing bore and form part of this wall. This design of the sliding bearing is the leakage rate This throttle body according to DE 33 46 167 A1 extremely low.
  • An electromotive actuator in particular with a throttle valve.
  • An electromotive actuator is disclosed with a housing and an electric motor disposed on a drive side within the housing for driving a movable element arranged in the housing.
  • this movable element is in particular a throttle valve, wherein provided is that on the housing a separate electronics housing for receiving a control and / or Evaluation electronics can be fastened. This can be especially the one hand Avoid electromagnetic interference and on the other hand can be standard manufactured and no control unit requiring electronic actuators used be without any changes to the mold to make the actuator required are.
  • a heater for mixture preparation in mixture formers is known. According to this solution, it is a heater for mixture preparation Internal combustion engine mixture formers with a main flow limiting tube wall and with a main throttle member downstream and a fuel metering device in the upstream part of a mixing chamber. This is about a part of this Longitudinal extension as a heat exchanger double wall with an annular Schuworthraum formed, at its one end a water inlet pipe and on has a water outlet at the other end.
  • the heat exchanger is over thermally controlled, opening from higher temperatures Zuschaltventil with a Cooling water circuit connectable. It is located at blocked connection valve as well as at switched off cooling water circuit above the cooling water level.
  • the Andes Main flow path of the Gemischfelners adjacent inner wall of the heat exchanger consists of an electrical resistance material and is dependent on one from the cooling water temperature thermally controlled, from a certain higher water temperature opening electrical switching element electrically connected to a voltage source.
  • a heated throttle device for internal combustion engines known.
  • a fluid flow flows through a flow cross-section of a bore, wherein the fluid flow by means of an actuatable, in a receiving bore in the housing pivotable throttle element is metered.
  • a wall of the hole and the outer circumference of the housing are in this cavities for a heating or cooling medium educated.
  • the insert element can make their seal effective.
  • the insert element diameter differences in the flow cross-section equalize the throttle body halves so that there are no jumps in diameter occur and therefore no dead water areas arise in which in the intake air accumulate contained media over the operating time of the internal combustion engine.
  • the insert element can on the one hand be designed as a prefabricated molded part a conical inner wall; On the other hand, it can also be cured by a hardening Material form, so that the two throttle body halves after assembly are fixed for later use.
  • Both the design of the sealing element as a prefabricated preformed elastomer ring as well as the design of the sealing element Made of a formable after processing hardening material allows the compensation of manufacturing inaccuracies on the successive faces of the upper or lower throttle body halves.
  • sealing element By designed as elastomer insert or as a hardening molding compound sealing element can by a corresponding shaping of the flow cross-section facing Wall of the sealing element, in particular via an integrally formed angled Outlet, in the flow direction better flow guidance of the intake air flow in the suction line can be achieved in the intake tract of an internal combustion engine.
  • Fig. 1 is a perspective top view of a throttle body with integrated Remove flow channels for a temperature control medium.
  • a throttle device 1 whose housing is formed in several parts, includes, among others a lower housing half 2. At the lower housing half 2 is a lower shell. 3 molded, which is closed by an upper shell 4, wherein in the lower shell 3 and the upper shell 4 limited cavity drive elements are added. The drive elements are received by one in a drive housing 5 Actuator driven, actuate a not shown in the illustration of FIG. 1 Throttle. The throttle valve or the throttle shaft is in bearings 6 the other half of the housing inserted.
  • the lower housing half 2 comprises an inner wall 8, which has the flow cross section a fluid flow through the throttle device 1 limited.
  • Rib-shaped configured webs 9 Extend from the inner wall 8 Rib-shaped configured webs 9 in the direction of the inner wall 8 surrounding outer wall 11 of the lower half of the housing 2.
  • cavities 10 are formed, which for the temperature of the Flow cross-section bounding inner wall 8 of a heating medium, such. tempered Water or tempered air, can be flowed through.
  • a throttle valve assembly 37 see Fig ..
  • the outer wall 11 on the lower housing half 2 is raised above the inner wall 8 of the lower housing half 2, so that a support surface 7 for a in Fig. 1 not illustrated sealing and compensation element is formed.
  • the outer wall 11 fixes the Radial position of a sealing and compensating element, which is formed with a thereto sleeve-shaped portion conforms to the inner wall of the lower housing half 2.
  • Fig. 1.1 shows a partially cutaway view of the flow channels for a tempering medium within the lower half of the throttle body.
  • the first end face 15 of the lower housing half 2, in which the bearing shells 6 are formed for a throttle valve arrangement, not shown, is in contact with a corresponding contact surface on a not shown here
  • Corresponding to the first end face 15, is formed on the underside of the lower housing part 2, a second end face 16.
  • Fig. 2 shows the plan view of a throttle device.
  • FIG. 2 shows that the lower housing half 2 of a throttle device 1 drive components receiving here superimposed in the drawing plane shown lower or upper shells 3, 4 comprises.
  • a drive housing 5 which at the lower or upper shells 3, 4 opposite Side is closed via a closure element 23.
  • the closure element 23 can be e.g. by means of snap fasteners 24 on the open end side of the drive housing 5 of the Fix lower housing parts 2.
  • the fluid flow passing through the flow cross-section of the throttle device 1 is determined by means of a throttle valve surface releasing or closing the free flow cross section 21 regulated.
  • a throttle valve shaft 20 is a first wing 21.1 as well a second wing 21.2 of the throttle surface 21 assigned.
  • drive components is the throttle shaft 20 on the throttle device 1 and thus the recorded on the throttle shaft 20 first wing 21.1 and 21.2 twisted.
  • Fig. 2.1 shows a section through the throttle device according to the section B-B in Fig. 2.
  • FIG. 2.1 The representation of FIG. 2.1 is removed that in the throttle device 1 and their lower housing half 2 a throttle valve shaft 20 comprehensive throttle valve assembly 37 is inserted.
  • the throttle shaft 20 may e.g. a drive element 35 be injection molded directly, which in assembled state of the throttle device 1 of the lower shell 3 of the housing lower part 2 and this overlapping upper shell 4 may be connected.
  • the throttle shaft In turn, 20 may be enclosed by bearing elements 33, 34 which are in the in Fig. 1 and Fig. 1.1 shown bearing shells 6 for the throttle shaft 20 and in the can be inserted lower housing half 2 and fixed by mounting the upper half of the housing is.
  • a positive connection section 32 are provided for fixing an air connection hose.
  • the throttle shaft 20 of the throttle assembly 37 is of shaft seals 33, 34 for Improvement of the smooth running in the bearing shells 6 of the lower housing half 2 enclosed.
  • a first sealing and compensating element 30 is in the lower housing half 2 of the Throttle device 1 arranged that a extending in the radial direction bearing surface 43, the cavities 10 in the lower housing half 2 seals.
  • the inner wall 46 of the first sealing and compensating element 30 has no conical inlet region 45, whose widest cross-section 42 on the throttle assembly 37th facing away side and whose narrowest cross-section 41 the diameter of the at Throttle valve shaft 20 received throttle flap 21.1 and 21.2 corresponds. Instead of a shown in Fig.
  • first Sealing and compensation element 30, which is designed as an elastomeric molding, can this also be made of a deformable and hardenable material, the final Shaping during assembly of the other housing half on the lower half of the housing 2 takes place.
  • Sealing and compensation element 30 can be made of aluminum die-cast throttle body components occurring in the area of the contact surfaces manufacturing inaccuracies compensate without rework, because the compensation of manufacturing inaccuracies by the throttle flap assembly 37 assigning radially extending contact surface 43 is effected.
  • a 30 corresponding to the first sealing and compensation element be inserted further sealing and compensation element 31.
  • Also on the further sealing and compensating element 31 is characterized by the contour of the Inner wall 46 of the widest cross-section 42 extending from a conical inlet funnel 45 formed.
  • Fig. 2.2 is a sectional profile A-A through the throttle device of FIG. 2 shows.
  • a drive housing 5 is auge configured in which a taken here in sectional view as solid material shown drive.
  • the drive acts on the enclosed by lower shell 3 and upper shell 4 drive components 35, which the throttle shaft 20 of the throttle assembly 37 within the flow cross-section, which is passed by the fluid flow actuate.
  • the throttle assembly 37 which the throttle shaft 20 and the offset thereon to each other or to each other exactly opposite received first wing 21.1 and the second wing 21.2 may, for example, procure as an insert 37 be which joints 38 with the also in the flow cross section of the Fluid flow fitted first sealing and compensation element 30 and the other Form sealing and compensation element 31.
  • At the intake valve 37 designed as a throttle valve assembly can shoulders 36 formed in the region of the narrowest cross-section be. A training of shoulders 36 procured on the insert 37 as part Throttle valve assembly is not mandatory.
  • the narrowest cross section which on the first and the further sealing and compensating element 30, 31st is formed, the flow cross-section of the fluid channel of the throttle device. 1 different throttle valve diameter can be adjusted.
  • the invention allows Solution the installation of different sized throttle valve assemblies 37th in one and the same housing, wherein in Fig. 2.2 in a sectional view shown Sealing and compensation elements 30 and 31 as reducing the flow cross-section serve.
  • Sealing and compensation elements 30 and 31 as reducing the flow cross-section serve.
  • the Dichtund Compensating elements 30, 31 as shown in Fig. 2.1 of a temperature control perfused cavities 10 in a housing half 2 formed cavities Close 10; next to it serves in the radial direction extending contact surface 43 as a compensation surface to compensate for manufacturing inaccuracies in die-cast aluminum manufactured throttle body components.
  • the components which act as sealing and compensating elements 30 and 31 in FIG. 2.2 can in addition to their design as separate elastomer insert rings also made of hardenable, formable materials whose final shape when mounting the housing halves the throttling device 1 takes place and in the mounted state, the insert assembly 37 of the throttle element fix and the parting line of the housing half against Seal outside air inlet from the outside.
  • Fig. 3 shows the section through a sealing and compensation element.
  • FIG. 3 can be removed that as a separate, made of flexible elastomeric material fabricated insert member 30 and 31 a narrowest cross-section 41 and a widest cross-section 42 has. Due to the cross-sectional difference is an inlet funnel, i.e. a conical frusto-conical inlet region 45 is formed, the narrowest Cross-section 41 is provided with an angled spout 40. In the flow direction seen passing the throttle device 1 fluid flow, this is at passage of the narrowest cross-section 41 by the angled outlet 40 arranged there a homogeneous Impacted airfoil. The reproduced in Fig.
  • Sealing and compensating element 30 or 31 comprises a radially extending in the radial direction Abutment surface 43 and a molded onto this, with a constant diameter formed sleeve-shaped portion 44. With the sleeve-shaped portion 44 lies the sealing and compensating element 30 and 31 on the inner wall 8 of the throttle device 1 on. A side which closes in the radial direction extending contact surface 43 (See illustration according to Fig.
  • Fig. 3.1 is a perspective plan view of the sealing and compensating element according to the sectional views in Fig. 3 can be seen.
  • the inner wall 46th Depending on the diameter difference of the narrowest Cross-section 41 and the widest cross section 42, turns on the inner wall 46th a tapered inlet funnel with respect to the narrowest cross-section 41 of the Dichtund Compensation element 30 and 31 a.
  • the inner wall 46 extends substantially smooth, so that from the narrowest cross-section 41 of the sealing and compensation element 30th or 31 exiting fluid flow through the angled outlet 40 a over the cross section homogeneous flow profile can be impressed, in which turbulence and adjusting dead water areas are avoided.
  • the closest Cross-section 41 may be the proposed one, both as a discrete elastomeric molded part as well as made of hardenable deformable material sealing and compensation element 30 and 31 are also used as a reducer, so that in an example as a standard housing type of a throttle device 1 serving a component Throttle valve assembly 37 can be installed, the throttle body diameter less than the free flow cross section.
  • the first and the further sealing and compensating element 30, 31 trained inlet funnel 45 can be the flow in the region of the narrowest cross section, i. where, as the insert 37th obtained throttle device in the free flow cross-section of the throttle device 1, accelerate.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Bei in Fahrzeugen eingesetzten Verbrennungskraftmaschinen wird heutzutage eine Drosselvorrichtung verwendet, die in der Regel als kreisförmige Klappe beschaffen ist, im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen ist und den anzusaugenden für die Verbrennung erforderlichen Volumenstrom von Frischluft dosiert. Bedingt durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Restluftstromes im Ansaugtrakt und bei niedrigen Außentemperaturen, kann das in der Frischluft enthaltene H2O an der Wandung des Rohres kondensieren; bei weiterer Abkühlung kann sich im Inneren der Frischluftleitung Eis bilden, was die Leichtgängigkeit einer Drosselklappe erheblich beeinträchtigen kann. Ferner ist bei geteilt ausgeführten Drosselplattengehäusen Sorge dafür zu tragen, dass im Bereich der Teilungsfugen der Gehäusehälften keine Fremdluft in den Ansaugtrakt hinter der Drosselklappe auf der der Verbrennungskraftmaschine zuweisenden Seite eintreten kann.
Stand der Technik
DE 19936457 beschreibt eine Drosselvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
DE 33 46 167 A1 bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen. Bei einem Drosselklappenstutzen gemäß dieser Lösung ist eine Drosselklappe auf einer Welle angeordnet, die wiederum beidseitig im Stutzengehäuse durch Gleitlager fixiert werden kann. Diese Gleitlager sind jeweils in einer Wellenbohrung eingepresst und weisen drosselklappenseitige Stirnflächen auf, die entsprechend der Wandung der Gehäusebohrung gekrümmt sind und einen Teil dieser Wandung bilden. Durch diese Gestaltung der Gleitlager ist die Leckage-Rate dieses Drosselklappenstutzens gemäß DE 33 46 167 A1 äußerst gering.
DE 198 43 771 A1 bezieht sich auf ein elektromotorisches Stellglied, insbesondere mit einer Drosselklappe. Es wird ein elektromotorisches Stellglied offenbart mit einem Gehäuse und einem auf einer Antriebsseite innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektromotor für den Antrieb eines in dem Gehäuse angeordneten beweglichen Elementes. Bei diesem beweglichen Element handelt es sich insbesondere um eine Drosselklappe, wobei vorgesehen ist, dass an dem Gehäuse ein separates Elektronikgehäuse zur Aufnahme einer Steuerund/oder Auswerteelektronik befestigbar ist. Damit lassen sich einerseits insbesondere elektromagnetische Störeinstrahlungen vermeiden und andererseits können serienmäßig hergestellte und kein Steuergerät benötigende elektronische Stellglieder weiter verwendet werden, ohne dass Änderungen an der Form zur Herstellung des Stellgliedes erforderlich sind.
Aus DE 29 49 041 B1 ist eine Heizung zur Gemischaufbereitung bei Gemischbildnern bekannt. Gemäß dieser Lösung handelt es sich um eine Heizung zur Gemischaufbereitung bei Brennkraftmaschinen-Gemischbildnern mit einer einen Hauptstrom begrenzenden Rohrwandung und mit einem Hauptdrosselglied stromab sowie einer Kraftstoffzuteilungseinrichtung im stromauf befindlichen Teil einer Mischkammer. Diese ist über einen Teil dieser Längserstreckung als Wärmetauscher-Doppelwandung mit einem ringförmigen Heizwasserraum ausgebildet, der an seinem einen Ende einen Wasserzulaufstutzen und an seinem anderen Ende einen Wasserablaufstutzen aufweist. Der Wärmetauscher ist über ein thermisch gesteuertes, ab höheren Temperaturen öffnendes Zuschaltventil mit einem Kühlwasserkreislauf verbindbar. Er befindet sich bei gesperrtem Zuschaltventil sowie bei abgeschaltetem Kühlwasserkreislauf oberhalb des Kühlwasserniveaus. Die an den Hauptstrompfad des Gemischbildners angrenzende Innenwandung des Wärmetauschers besteht aus einem elektrischen Heizwiderstandsmaterial und ist über ein in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur thermisch gesteuertes, ab einer bestimmten höheren Wassertemperatur öffnendes elektrisches Schaltglied mit einer Spannungsquelle elektrisch verbunden.
Aus DE 101 14 221.8-13 ist eine beheizbare Drosselvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt. Bei dieser durchströmt ein Fluidstrom einen Strömungsquerschnitt einer Bohrung, wobei der Fluidstrom mittels eines betätigbaren, in einer Aufnahmebohrung im Gehäuse schwenkbaren Drosselelementes dosierbar ist. Zwischen einer Wandung der Bohrung und dem Außenumfang des Gehäuses sind in diesem Hohlräume für ein Heiz- oder Kühlmedium ausgebildet.
Vorteile der Erfindung
Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sind vor allem darin zu erblikken, dass nunmehr mit einem einzigen Einlegeelement zwischen die Gehäusehälften eines Drosselgehäuses, welches aus einer Oberschale und einer Unterschale aufgebaut ist, sowohl eine Abdichtung des Gehäuseelementes gegen Fremdluftansaugung gegeben ist, während andererseits durch das Einlegelement ein Ausgleich von Toleranzen an der Teilungsfuge der beiden Gehäusehälften, des beispielsweise als Aluminiumspritzgussbauteiles ausgestalteten Drosselgehäuses, erfolgt. Damit lassen sich Nacharbeitsvorgänge, die in der Regel im Wege des Zerspanens vorgenommen werden, beim Zusammenfügen der Gehäusehälften des Drosselklappengehäuses vermeiden. Mit dem in die Teilungsfuge der beiden Gehäusehälften integrierten Einlegeelement lässt sich darüber hinaus auch eine im Drosselklappengehäuse integrierte Heizung abdichten. Werden beispielsweise in den Wandungen der Drosselklappengehäusehälften Hohlräume integriert, die von einem Heizmedium durchströmt werden, kann das Einlegeelement deren Abdichtung wirksam vornehmen. Darüber hinaus kann das Einlegeelement Durchmesserunterschiede im Strömungsquerschnitt der Drosselklappengehäusehälften ausgleichen, so dass keine Durchmessersprünge auftreten und demzufolge keine Totwassergebiete entstehen, in denen sich in der Ansaugluft enthaltene Medien über die Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine ansammeln.
Das Einlegeelement kann einerseits als ein vorgefertigtes Formteil ausgebildet sein mit einer konisch verlaufenden Innenwandung; es lässt sich andererseits auch durch ein aushärtendes Material bilden, so dass die beiden Drosselklappengehäusehälften nach Montage für den späteren Gebrauch fixiert sind. Sowohl die Ausgestaltung des Dichtelementes als ein vorgefertigter vorgeformter Elastomerring als auch die Ausgestaltung des Dichtelementes aus einem formbaren nach Verarbeitung aushärtenden Material erlaubt den Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten an den aufeinanderzufügenden Stirnflächen der oberen bzw. unteren Drosselklappengehäusehälften. Ein Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten, d.h., z.B. Unrundheit und Planlaufabweichungen, war bisher nur durch eine meist auf dem Zerspanungswege aufwendig und teuer erfolgende Nachbearbeitung der miteinander zu fügenden Drosselklappenhälften möglich.
Durch das als Elastomereinlegering bzw. als aushärtende Formmasse beschaffene Dichtelement kann durch eine entsprechende Formgebung der dem Strömungsquerschnitt zugewandten Wandung des Dichtelementes, insbesondere über einen angeformten winkligen Auslauf, in Strömungsrichtung eine bessere Strömungsführung der Ansaugluftströmung in der Saugleitung im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine erzielt werden.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1
eine perspektivische Draufsicht auf ein Drosselklappengehäuse mit integrierten Strömungskanälen für ein Temperiermedium,
Fig. 1.1
eine teilweise in vergrößertem Maßstab wiedergegebene aufgeschnittene Darstellung der Strömungskanäle für das Temperiermedium,
Fig. 2
die Draufsicht auf eine Drosselvorrichtung,
Fig. 2.1
einen Schnitt durch die Drosselvorrichtung gemäß des Schnittverlaufes B-B in Fig. 2,
Fig. 2.2
einen Schnittverlauf A-A durch die Drosselvorrichtung gemäß Fig. 2,
Fig. 3
einen Schnitt durch das Dichtelement und
Fig. 3.1
eine perspektivische Draufsicht auf das Dichtelement gemäß der Darstellung in Fig. 3.
Ausführungsvarianten
Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Drosselklappengehäuse mit integrierten Strömungskanälen für ein Temperiermedium zu entnehmen.
Eine Drosselvorrichtung 1, deren Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist, umfasst unter anderem eine untere Gehäusehälfte 2. An der unteren Gehäusehälfte 2 ist eine Unterschale 3 angespritzt, die von einer Oberschale 4 verschlossen wird, wobei in dem von der Unterschale 3 und der Oberschale 4 begrenzten Hohlraum Antriebselemente aufgenommen sind. Die Antriebselemente werden von einem in einem Antriebsgehäuse 5 aufgenommenen Stellantrieb angetrieben, betätigen eine in der Darstellung gemäß Fig. 1 nicht dargestellte Drosselklappe. Die Drosselklappe bzw. die Drosselklappenwelle wird in Lagerschalen 6 der anderen Gehäusehälfte eingelegt.
Die untere Gehäusehälfte 2 umfasst eine Innenwand 8, welche den Strömungsquerschnitt eines Fluidstromes durch die Drosselvorrichtung 1 begrenzt. Von der Innenwand 8 erstrekken sich rippenförmig konfigurierte Stege 9 in Richtung einer die Innenwand 8 umgebenden äußeren Wandung 11 der unteren Gehäusehälfte 2. Zwischen den einzelnen rippenförmig konfigurierten Stegen 9 werden Hohlräume 10 gebildet, die zur Temperierung der dem Strömungsquerschnitt begrenzenden Innenwand 8 von einem Heizmedium, wie z.B. temperiertes Wasser oder temperierte Luft, durchströmt werden können. An der die Hohlräume 10, die über den gesamten Umfang oder Teilbereiche des Umfangs der Innenwandung 8 ausgebildet sein können, begrenzenden äußeren Wand 11, ist eine Stirnfläche vorgesehen, auf welcher die hier nicht dargestellte eine Drosselklappenanordnung 37 (vergl. Fig. 2.1) in den Lagerschalen 6 der unteren Gehäusehälfte 2 fixierende weitere Gehäusehälfte anliegt. Die äußere Wand 11 an der unteren Gehäusehälfte 2 steht erhaben über die Innenwandung 8 der unteren Gehäusehälfte 2 hervor, so dass eine Auflagefläche 7 für ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Dicht- und Ausgleichselement gebildet wird. Die äußere Wand 11 fixiert die radiale Position eines Dicht- und Ausgleichselementes, das sich mit einem daran ausgebildeten hülsenförmigen Abschnitt an die Innenwandung der unteren Gehäusehälfte 2 anschmiegt.
Fig. 1.1 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Darstellung der Strömungskanäle für ein Temperiermedium innerhalb der unteren Gehäusehälfte der Drosselvorrichtung.
Entlang einer Teilungsfuge 13 liegen die die Antriebskomponente aufnehmende Unterschale 3 der unteren Gehäusehälfte sowie die daran aufnehmbare Oberschale 4 aneinander an. Aus der Darstellung gemäß Fig. 1.1 sind die sich zwischen der Innenwand 8 und der äußeren Wand 11 ringförmig um die Innenwand 8 erstreckenden Hohlräume 10 entnehmbar, die jeweils durch rippenförmige Stege 9 begrenzt sind. Die als Auflagefläche 7 für ein hier nicht dargestelltes Dicht- und Ausgleichselement fungierende Innenwand 8 tritt gegenüber der dazu erhaben hervorstehenden äußeren Wand 11 zurück, so dass die äußere Wand 11 als radiale Anlagefläche 14 für ein Dicht- und Ausgleichselement dient. Die Kontaktfläche, d.h. die erste Stirnseite 15 der unteren Gehäusehälfte 2, in der die Lagerschalen 6 für eine hier nicht dargestellte Drosselklappenanordnung ausgebildet sind, steht in Kontakt mit einer korrespondierenden Kontaktfläche an eines hier nicht dargestellten oberen Gehäuseteiles der Drosselvorrichtung 1. Zur ersten Stirnfläche 15 korrespondierend, ist an der Unterseite des unteren Gehäuseteiles 2 eine zweite Stirnfläche 16 ausgebildet.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Drosselvorrichtung.
Aus der Ansicht gemäß Fig. 2 geht hervor, dass die untere Gehäusehälfte 2 einer Drosselvorrichtung 1 Antriebskomponenten aufnehmende hier übereinanderliegend in der Zeichenebene dargestellte Unter- bzw. Oberschalen 3, 4 umfasst. An diese angespritzt ist ein Antriebsgehäuse 5, welches an der den Unter- bzw. Oberschalen 3, 4 gegenüberliegenden Seite über ein Verschlusselement 23 verschlossen ist. Das Verschlusselement 23 lässt sich z.B. mittels Schnappverschlüssen 24 an der offenen Stirnseite des Antriebesgehäuses 5 des unteren Gehäuseteiles 2 fixieren.
Der den Strömungsquerschnitt der Drosselvorrichtung 1 passierende Fluidstrom wird mittels einer den freien Strömungsquerschnitt freigebenden bzw. verschließenden Drosselklappenfläche 21 reguliert. Einer Drosselklappenwelle 20 ist ein erster Flügel 21.1 sowie ein zweiter Flügel 21.2 der Drosselklappenfläche 21 zugeordnet. Über den im Antriebsgehäuse 5 aufgenommenen Stellantrieb und die von der Unterschale 3 bzw. der Oberschale 4 umschlossenen, hier nicht dargestellten Antriebskomponenten wird die Drosselklappenwelle 20 an der Drosselvorrichtung 1 und damit die an der Drosselklappenwelle 20 aufgenommenen ersten Flügel 21.1 und 21.2 verdreht.
Die Gehäusekomponenten der Drosselvorrichtung 1 können beispielsweise durch Steckschrauben 22 miteinander verbunden sein, an denen in der Draufsicht gemäß Fig. 2 die Vorderseite dargestellt ist.
Fig. 2.1 zeigt einen Schnitt durch die Drosselvorrichtung gemäß des Schnittverlaufes B-B in Fig. 2.
Der Darstellung gemäß Fig. 2.1 ist entnehmbar, dass in die Drosselvorrichtung 1 bzw. deren untere Gehäusehälfte 2 eine die Drosselklappenwelle 20 umfassende Drosselklappenanordnung 37 einlegbar ist. An der Drosselklappenanordnung 37, die Drosselklappenwelle 20 umfassend, kann z.B. ein Antriebselement 35 unmittelbar angespritzt sein, welches im montierten Zustand der Drosselvorrichtung 1 von der Unterschale 3 des Gehäuseunterteiles 2 und der diese überdeckenden Oberschale 4 angeschlossen sein kann. Die Drosselklappenwelle 20 kann ihrerseits von Lagerungselementen 33, 34 umschlossen sein, die in die in Fig. 1 bzw. Fig. 1.1 dargestellten Lagerschalen 6 für die Drosselklappenwelle 20 und in der unteren Gehäusehälfte 2 einlegbar und durch die Montage der oberen Gehäusehälfte fixierbar ist.
Im montierten Zustand der Drosselvorrichtung 1 gemäß der Darstellung in Fig. 2.1 kann an der Außenseite eines weiteren Gehäuseteiles der Drosselvorrichtung 1 ein Formschlussabschnitt 32 zur Fixierung eines Luftanschlussschlauchs vorgesehen werden. Die Drosselklappenwelle 20 der Drosselklappenanordnung 37 ist von Wellendichtungen 33, 34 zur Verbesserung der Leichtgängigkeit in den Lagerschalen 6 der unteren Gehäusehälfte 2 umschlossen.
Ein erstes Dicht- und Ausgleichselement 30 ist derart in der unteren Gehäusehälfte 2 der Drosselvorrichtung 1 angeordnet, dass eine sich in radiale Richtung erstreckende Anlagefläche 43, die Hohlräume 10 in der unteren Gehäusehälfte 2 abdichtet. Die Innenwand 46 des ersten Dicht- und Ausgleichselementes 30 weist keinen konisch verlaufenden Einlaufbereich 45 auf, dessen weitester Querschnitt 42 auf der der Drosselklappenanordnung 37 abgewandten Seite liegt und dessen engster Querschnitt 41 dem Durchmesser der an der Drosselklappenwelle 20 aufgenommenen Drosselklappenflügel 21.1 bzw. 21.2 entspricht. Anstelle eines in Fig. 2.1 dargestellten in die untere Gehäusehälfte 2 einlegbaren ersten Dicht- und Ausgleichselementes 30, welches als Elastomer-Formteil beschaffen ist, kann dieses auch aus einem verform- und aushärtbaren Material beschaffen sein, dessen endgültige Formgebung bei der Montage der weiteren Gehäusehälfte auf der unteren Gehäusehälfte 2 erfolgt. Mit dem entweder aus einem aushärtbaren und verformbaren Material gestalteten oder als separates als Elastomer-Formteil ausgebildeten Dicht- und Einlegeelementes 30 lassen sich aus Aluminium druckgussgefertigte Drosselvorrichtungs-Gehäusekomponenten im Bereich der Kontaktflächen auftretende Fertigungsungenauigkeiten ohne Nacharbeit ausgleichen, da der Ausgleich der Fertigungsungenauigkeiten durch die der Drosselklappenanordnung 37 zuweisende radial sich erstreckende Anlagefläche 43 bewirkt wird.
Zusätzlich zum ersten Dicht- und Ausgleichselement 30 in der unteren Gehäusehälfte 2 der Drosselvorrichtung 1, kann ein dem ersten Dicht- und Ausgleichselement 30 entsprechendes weiteres Dicht- und Ausgleichselement 31 eingelassen sein. Die beiden Dicht- und Ausgleichselemente 30, 31, die in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2.1 an den Wellendichtungen 33 bzw. 34 der Drosselklappenwellen 20 anliegen, dichten die untere Gehäusehälfte 2 sowie die weitere Gehäusehälfte entlang ihrer in Fig. 2.1 nicht dargestellten Stirnflächen ab. Auch am weiteren Dicht- und Ausgleichselement 31 ist durch die Kontur der Innenwand 46 vom weitesten Querschnitt 42 aus sich erstreckend, ein konischer Einlauftrichter 45 ausgebildet.
Aus Fig. 2.2 geht ein Schnittverlauf A-A durch die Drosselvorrichtung gemäß Fig. 2 hervor. An der unteren Gehäusehälfte 2 ist ein Antriebsgehäuse 5 augebildet, in welches ein hier in Schnittdarstellung als Vollmaterial dargestellter Antrieb aufgenommen ist. Der Antrieb wirkt auf die von Unterschale 3 und Oberschale 4 umschlossenen Antriebskomponenten 35 ein, die die Drosselklappenwelle 20 der Drosselklappenanordnung 37 innerhalb des Strömungsquerschnittes, der vom Fluidstrom passiert wird, betätigen.
Die Drosselklappenanordnung 37, welche die Drosselklappenwelle 20 sowie die daran versetzt zueinander oder einander exakt gegenüberliegend aufgenommenen ersten Flügel 21.1 und den zweiten Flügel 21.2 umfasst, kann beispielsweise als ein Einlegebauteil 37 beschaffen sein, welches Stoßfugen 38 mit den ebenfalls in den Strömungsquerschnitt des Fluidstroms eingepassten ersten Dicht- und Ausgleichselement 30 sowie dem weiteren Dicht- und Ausgleichselement 31 bilden. An der als Einlegebauteil 37 beschaffenen Drosselklappenanordnung können im Bereich des engsten Querschnittes Schultern 36 ausgebildet sein. Eine Ausbildung von Schultern 36 an der als Einlegebauteil 37 beschaffenen Drosselklappenanordnung ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Durch den engsten Querschnitt, welcher an dem ersten bzw. dem weiteren Dicht- und Ausgleichselement 30, 31 ausgebildet ist, kann der Strömungsquerschnitt dem Fluidkanal der Drosselvorrichtung 1 unterschiedliche Drosselklappendurchmesser angepasst werden. Mithin gestattet die erfindungsgemäße Lösung den Einbau unterschiedlich großer Drosselklappenanordnungen 37 in ein und dasselbe Gehäuse, wobei die in Fig. 2.2 in Schnittdarstellung dargestellten Dicht- und Ausgleichselemente 30 bzw. 31 als Reduzierelemente des Strömungsquerschnittes dienen. Neben der Funktion eines Reduzierelementes lassen sich mit den Dichtund Ausgleichselementen 30, 31 gemäß der Darstellung in Fig. 2.1 von einem Temperiermedium durchströmte Hohlräume 10 in einem einer Gehäusehälfte 2 ausgebildete Hohlräume 10 verschließen; daneben dient die sich in radiale Richtung erstreckende Anlagefläche 43 als Ausgleichsfläche zum Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten bei im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellten Drosselklappengehäusekomponenten.
Die in Fig. 2.2 als Dicht- und Ausgleichselemente 30 bzw. 31 fungierenden Bauteile können neben ihrer Ausgestaltung als separate Elastomereinlegeringe auch aus aushärtbaren, formbaren Materialien bestehen, deren endgültige Formgebung bei Montage der Gehäusehälften der Drosselvorrichtung 1 erfolgt und die im montierten Zustand die Einlegebaugruppe 37 des Drosselklappenelementes fixieren und die Trennfuge der Gehäusehälfte gegen Fremdlufteintritt von außen abdichten.
Fig. 3 zeigt den Schnitt durch ein Dicht- und Ausgleichselement.
Der Darstellung gemäß Fig. 3 ist entnehmbar, dass das als separates, aus flexiblem Elastomer-Material gefertigte Einlegebauteil 30 bzw. 31 einen engsten Querschnitt 41 und einen weitesten Querschnitt 42 aufweist. Durch die Querschnittsdifferenz wird ein Einlauftrichter, d.h. ein konischer kegelstumpfförmiger Einlaufbereich 45 ausgebildet, der am engsten Querschnitt 41 mit einem gewinkelten Auslauf 40 versehen wird. In Strömungsrichtung des die Drosselvorrichtung 1 passierenden Fluidstromes gesehen, wird diesem bei Passage des engsten Querschnitts 41 durch den dort angeordneten gewinkelten Auslauf 40 ein homogenes Strömungsprofil aufgeprägt. Das in Fig. 3 in Schnittdarstellung wiedergegebene Dicht- und Ausgleichselement 30 bzw. 31 umfasst eine sich in radiale Richtung erstrekkenden Anlagefläche 43 sowie eine an diese angeformte, mit konstantem Durchmesser ausgebildeten hülsenförmigen Abschnitt 44. Mit dem hülsenförmigen Abschnitt 44 liegt das Dicht- und Ausgleichselement 30 bzw. 31 an der Innenwand 8 der Drosselvorrichtung 1 an. Eine Seite, der sich in radiale Richtung erstreckenden Anlagefläche 43 verschließt (vergl. Darstellung gem. Fig. 2.1) Hohlräume 10 zur Temperierung des Gehäuses der Drosselvorrichtung 1, während die andere Seite der sich in radiale Richtung erstreckenden Anlagefläche 43 eine Ausgleichsfunktion hinsichtlich von Fertigungsungenauigkeiten an der mit der unteren Gehäusehälfte 2 zu fügenden weiteren Gehäusehälfte ausgleicht, ohne das spanabhebende Nacharbeiten an im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellten Gehäusekomponenten erforderlich sind.
Fig. 3.1 ist eine perspektivische Draufsicht auf das Dicht- und Ausgleichselement gemäß der Schnittdarstellungen in Fig. 3 zu entnehmen. Je nach Durchmesserdifferenz des engsten Querschnittes 41 bzw. des weitesten Querschnittes 42, stellt sich an der Innenwandung 46 ein konisch laufender Einlauftrichter in Bezug auf den engsten Querschnitt 41 des Dichtund Ausgleichselementes 30 bzw. 31 ein. Die Innenwand 46 verläuft im Wesentlichen glatt, so dass der aus dem engsten Querschnitt 41 des Dicht- und Ausgleichselementes 30 bzw. 31 austretenden Fluidströmung durch den gewinkelten Auslauf 40 ein über den Querschnitt homogenes Strömungsprofil aufgeprägt werden kann, in welchem Verwirbelungen und sich einstellende Totwassergebiete vermieden werden. Durch die Wahl des engsten Querschnittes 41 kann das vorgeschlagene, sowohl als diskretes Elastomer-Formteil beschaffene als auch aus aushärtbarem verformbaren Material gefertigte Dicht- und Ausgleichselement 30 bzw. 31 auch als Reduzierstück eingesetzt werden, so dass in einen beispielsweise als Standardgehäusetyp einer Drosselvorrichtung 1 dienenden Bauteil eine Drosselklappenanordnung 37 eingebaut werden kann, deren Drosselklappenflächendurchmesser geringer ist als der freie Strömungsquerschnitt. Durch den dem ersten und dem weiteren Dicht- und Ausgleichselement 30, 31 ausgebildeten Einlauftrichter 45 lässt sich die Strömung im Bereich des engsten Querschnitts, d.h. dort, wo die als Einlegebauteil 37 beschaffenen Drosselklappenvorrichtung im freien Strömungsquerschnitt der Drosselvorrichtung 1 angeordnet ist, beschleunigen.
Bezugszeichenliste
1
Drosselvorrichtung
2
untere Gehäusehälfte
3
Unterschale
4
Oberschale
5
Antriebsgehäuse
6
Lagerschale Drosselklappenanordnung
7
Auflagefläche Dicht- und Ausgleichselement
8
Innenwand
9
Steg
10
Hohlraum
11
äußere Wand
12
Umfangsfläche
13
Abteilungsfuge
14
radiale Anlagefläche
15
erste Stirnfläche
16
zweite Stirnfläche
20
Drosselklappenwelle
21
Drosselklappenfläche
21.1
erster Flügel
21.2
zweiter Flügel
22
Verschlussschrauben
23
Verschlusselement
24
Schnappverschluss
30
erstes Dicht- und Ausgleichselement
31
weiteres Dicht- und Ausgleichselement
32
Formschlussabschnitt
33
Wellendichtring
34
Wellendichtring
35
Antriebselement Drosselklappenwelle
36
Schulter
37
Einlegebauteil
38
Stoßfuge
40
gewinkelter Auslauf
41
engster Querschnitt
42
weitester Querschnitt
43
radiale Anlagefläche
44
angeformter Hülsenabschnitt
45
Einlauftrichter
46
Innenwandung

Claims (10)

  1. Drosselvorrichtung zur Steuerung eines Fluidstroms an einer Verbrennungskraftmaschine mit einem mehrteiligen Gehäuse, an dessen erstem Gehäuseteil (2) und dessen weitere Gehäusehälfte an Kontakflächen (15) miteinander gefügt sind, und der Fluidstrom mittels eines flächigen Ventilelementes (21) gesteuert wird, das mittels eines Stellantriebes im Strömungskanal des Fluidstroms verstellbar ist, wobei in der Drosselvorrichtung (1) mindestens ein Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) aufgenommen ist, dessen Formung (45) der Innenwand (46) den Strömungsquerschnitt des Fluidstroms begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Element (30, 31) eine Anlagefläche (43) umfasst, mit der gehäuseseitige Hohlräume (10) abdichtbar sind.
  2. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) als einlegbares Elastomer-Formteil ausgebildet ist.
  3. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) aus verformbarem, aushärtbarem Material beschaffen ist, welches zwischen Kontaktflächen (15) des mehrteiligen Gehäuses der Drosselvorrichtung (1) bei der Endmontage eingebracht wird.
  4. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gehäuseteil (2) des mehrteiligen Gehäuses durch rippenförmige Stege (9) in Hohlräume (10) unterteilt ist, in denen ein Temperiermedium zur Temperierung einer Innenwandung (8) des Gehäuseteiles (2) strömt.
  5. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Stirnseiten (15, 16) der Hohlräume (10) ein Gehäuseteil (2) eine Auflagefläche (7) zur Aufnahme eines Dicht- und Ausgleichselementes (30, 31) ausgebildet ist.
  6. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) ein Hülsenabschnitt (44) und/oder ein sich in radiale Richtung am Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) erstreckende Anlagefläche (43) ausgebildet ist.
  7. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) im Bereich des engsten Querschnittes (41) ein gewinkelter Auslauf (40) angeformt ist.
  8. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwand (46) des Dicht- und Ausgleichselementes (30, 31) vom weitesten Querschnitt (42) zum engsten Querschnitt (41) einen zur Mantelfläche (45) eines Kegelstumpfes korrespondierenden Verlauf aufweist.
  9. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom engsten Querschnitt (41) am Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) der Strömungsquerschnitt der Drosselvorrichtung (1) so anpassbar ist, dass Drosselklappenanordnungen (37) geringeren Durchmessers in eine gegebene Gehäusebauart integrierbar sind.
  10. Drosselvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dicht- und Ausgleichselement (30, 31) mit einer Seite der radialen Anlagefläche (43) Hohlräume (10) in einer Doppelwandung (8, 11) des Gehäuseteiles (2) abdichtet und mit der anderen Seite an einer zur Kontaktfläche (15) des Gehäuseteiles (2) korrespondierenden Kontaktfläche eines weiteren Gehäuseteiles eines mehrteiligen Gehäuses anliegt.
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