EP1302641A2 - Drosselklappenanordnung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Drosselklappenanordnung für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP1302641A2
EP1302641A2 EP02016455A EP02016455A EP1302641A2 EP 1302641 A2 EP1302641 A2 EP 1302641A2 EP 02016455 A EP02016455 A EP 02016455A EP 02016455 A EP02016455 A EP 02016455A EP 1302641 A2 EP1302641 A2 EP 1302641A2
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throttle valve
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air duct
drive shaft
edge
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Andreas Krien
Gerhard Käs
Günter Kohler
Claus Hepner
Gerd Trödel
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    • 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
    • F02D9/1005—Details of the flap
    • F02D9/101—Special flap shapes, ribs, bores or the like
    • F02D9/1015—Details of the edge of the flap, e.g. for lowering flow noise or improving flow sealing in closed flap position

Definitions

  • the invention relates to a throttle valve assembly for internal combustion engines a housing which has an air duct in which a disc-shaped throttle valve is pivotally mounted on a drive shaft, the throttle valve at least one hole for a fastener and at least partially has rounded outer surface.
  • Such a throttle valve is disclosed, for example, in DE 198 02 673 A1 and has measures there which are intended to reduce the leakage air. This consist of a circumferentially rounded lateral surface of the throttle valve, which Milling is achieved.
  • this object is achieved in that the lateral surface has two partial surfaces and two transition surfaces, the Partial surfaces are arranged symmetrically to the axis of rotation of the throttle valve and which are arranged in the area of the drive shaft, the partial surfaces being two edge pieces have, such that in the closed position of the throttle valve to the air duct wall directed edge piece is rounded.
  • An advantageous training of this Throttle valve is that the transition surfaces in relation to the Subareas are small.
  • the invention is based on the knowledge that the shape of the throttle valve the part of the side edge which is irrelevant for the tilt-free closing of the throttle valve the flow resistance of the leakage air in the closed position of the throttle valve can influence advantageously without the throttle valve in the open position an additional pressure loss occurs.
  • the process for producing the same Throttle valve it has become possible to use the process for producing the same Throttle valve to improve significantly.
  • the rounded edges can be produced by milling done by chipless forming. So after initially only the Contour of the partial areas to be rounded is punched out, for example the rounding are produced by embossing, without the throttle valve to be manufactured emerging from the Sheet from which it is punched out is previously removed. Because the Throttle valve with the help of the not yet punched transition surfaces with the Sheet is fixed, it is also possible to drill the holes in the throttle valve in one to punch out another manufacturing step, which leads to the position of the Holes in relation to the outer surface of the throttle valve arranged much more precisely becomes.
  • Fig. 1 is a throttle valve assembly 1 with a housing 2, which is an air duct 3 forms, in which a disc-shaped throttle valve 4 with a bore 5 for a fastener 6 is attached to a drive shaft 7, shown schematically. It clearly shows that in the closed position a lateral surface 8 of the Throttle valve 4 abuts an air duct wall 9, whereby the air duct 3 seals becomes.
  • Fig. 2 shows the top view of the throttle valve 4 with an axis of rotation 10.
  • To the outer surface 8 of the throttle valve 4 include two partial surfaces 11a and 11b and two transition surfaces 12a and 12b, which are each arranged point-symmetrically. It is in 2 clearly shows that the transition surfaces 12a and 12b in relation to the partial areas 11a and 11b are small. The accuracy of the position of the holes 5a and 5b in relation to the partial surfaces 11a and 11b is improved if they are punched out, while the transition surfaces 12a and 12b still with the Sheet from which the throttle valve 4 is punched out are connected.
  • FIG 3 is a detailed view of the partially rounded throttle valve edge shown how the partial surface 11a is divided into edge pieces 13a and 14a. It is the edge piece 13a is rounded and the edge piece 14a is not rounded. The same is true the partial surface 11b point symmetrical to the partial surface 11a in a rounded edge piece 13b and a non-rounded edge piece 14b divided. This ensures that taking into account manufacturing tolerances and thermal expansion effects rounded edge pieces 13a and 13b in the closed position of the throttle valve 4 without tilting rest on the air duct wall 9. At the same time, the non-rounded increase Edge pieces 14a and 14b the flow resistance of the leakage air.
  • the representation of an advantageous method for producing the throttle valve in 4 shows, as in a first step I, the partial surfaces 11a and 11b of the throttle valve 4 can be punched.
  • the transition surfaces 12a and 12b are, however not yet punched.
  • a second step II the rounded edge pieces 13a and 13b. Because when embossing from two sides one at the same time Embossing can be applied in a single step performed without it being necessary e.g. B. for turning around Sheet metal another step.
  • Throttle valve 4 punched out In a final step III Throttle valve 4 punched out. This method avoids that, for example in DE 198 02 673 A 1 the rounding is generated by milling.

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Abstract

Drosselklappenanordnung (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (2), das einen Luftkanal (3) aufweist, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe (4) schwenkbar auf einer Antriebswelle (7) gelagert ist, wobei die Drosselklappe (4) mindestens eine Bohrung (5) für ein Befestigungselement (6) und eine zumindest teilweise gerundete Mantelfläche (8) aufweist, wobei die Mantelfläche (8) zwei Teilflächen (11a und 11b) und zwei Übergangsflächen (12a und 12b) aufweist, wobei die Teilflächen (11a und 11b) punktsymmetrisch zur Drehachse (10) der Drosselklappe angeordnet sind und die Übergangsflächen (12a und 12b) im Bereich der Antriebswelle (7) angeordnet sind, wobei die Teilflächen (11a und 11b) zwei Randstücke (13 und 14) aufweisen, derart, dass das in Schließstellung der Drosselklappe (4) zur Luftkanalwand (9) gerichtete Randstück (13) abgerundet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenanordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse, das einen Luftkanal aufweist, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe schwenkbar auf einer Antriebswelle gelagert ist, wobei die Drosselklappe mindestens eine Bohrung für ein Befestigungselement und eine zumindest teilweise gerundete Mantelfläche aufweist.
Eine derartige Drosselklappe ist beispielsweise in DE 198 02 673 A 1 offenbart und weist dort Maßnahmen auf, die eine Verringerung der Leckluft bewirken sollen. Diese bestehen aus einer umlaufend gerundeten Mantelfläche der Drosselklappe, die durch Fräsen erzielt wird.
Diese Ausführung lässt immer noch eine zu große Leckluft zu und ist im Herstellungsprozeß aufwendig und dadurch teuer.
Es besteht daher Bedarf nach für die Großserienfertigung geeigneten Maßnahmen, mit denen eine Verringerung der Leckluft erreicht und gleichzeitig der bisherige Aufbau des Drosselklappenstutzens erhalten bleiben kann.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Drosselklappe dadurch gelöst, dass die Mantelfläche zwei Teilflächen und zwei Übergangsflächen aufweist, wobei die Teilflächen punktsymmetrisch zur Drehachse der Drosselklappe angeordnet sind und die im Bereich der Antriebswelle angeordnet sind, wobei die Teilflächen zwei Randstücke aufweisen, derart, dass das in Schließstellung der Drosselklappe zur Luftkanalwand gerichtete Randstück abgerundet ist. Eine vorteilhafte Ausbildung dieser Drosselklappe besteht darin, dass die Übergangsflächen im Verhältnis zu den Teilflächen klein sind. Anstatt wie beispielsweise bei DE 198 02 673 A 1 die Rundung der Drosselklappe durch Fräsen herzustellen besteht ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung dieser Drosselklappe darin, dass in einem ersten Schritt die Kontur der Drosselklappe mit Ausnahme der Übergangsflächen gestanzt wird, in einem zweiten Schritt die abgerundeten Randstücke durch ein spanloses Umformverfahren, insbesondere Prägen, erzeugt werden und in einem letzten Schritt die Drosselklappe ausgestanzt wird.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Formgebung der Drosselklappe an den für das verkantungsfreie Schließen der Drosselklappe irrelevanten Teil des Seitenrandes den Strömungswiderstand der Leckluft in Schließstellung der Drosselklappe vorteilhaft beeinflussen kann ohne dass im geöffneter Stellung der Drosselklappe ein zusätzlich Druckverlust auftritt.
Indem auf die Rundung des der Anschlagfläche der Drosselklappe abgewandten Seitenrandes, wie dies beispielsweise bei DE 198 02 673 A 1 der Fall ist, verzichtet wird, wird die Strecke des engsten Querschnitts in Schließstellung der Drosselklappe, durch welche die Leckluft strömt, verlängert. Da sich die Stromlinien der Leckluft zum Mittelpunkt des Luftkanals hin in etwa dem Profil einer Laval-Düse annähern, das die Kante der nicht gerundeten Teilfläche tangiert, ergibt sich an der Leckstelle ein Totwassergebiet, das den kleinsten effektiv durchströmten hydraulischen Querschnitt deutlich verringert. Durch diese Erfindung werden somit die fluiddynamischen Staupunkte am Umfang der Drosselklappe stärker ausgeprägt, was den Strömungswiderstand der Drosselklappe in Schließstellung erhöht. Dies führt zu einer Verringerung des sich ergebenden Massenstroms der Leckluft.
Durch diese Erfindung ist es möglich geworden, das Verfahren zur Herstellung dieser Drosselklappe erheblich zu verbessern. Anstatt wie beispielsweise bei DE 198 02 673 A 1 die gerundeten Randstücke durch Fräsen herzustellen, kann die Rundung durch ein spanloses Umformfahren erfolgen. So kann, nachdem zunächst nur die Kontur der zu rundenden Teilflächen ausgestanzt wird, die Rundung beispielsweise durch Prägen erzeugt werden, ohne dass die zu fertigende Drosselklappe aus dem Blech, aus dem sie herausgestanzt wird, zuvor herausgelöst wird. Dadurch dass die Drosselklappe mit Hilfe der noch nicht ausgestanzten Übergangsflächen mit dem Blech fixiert ist, ist es zusätzlich möglich, die Bohrungen in der Drosselklappe in einen weiteren Fertigungsschritt auszustanzen, was dazu führt, dass die Position der Bohrungen in Relation zur Mantelfläche der Drosselklappe sehr viel genauer angeordnet wird.
Im folgenden ist die Erfindung an einer vorteilhaften Ausführung beschrieben, wobei
  • in Fig.1 die Drosselklappenanordnung in einer Schnittansicht,
  • in Fig. 2 die Drosselklappe in einer Draufsicht,
  • in Fig. 3 eine Detailansicht des teilweise gerundeten Drosselklappenrandes und
  • in Fig. 4 eine Darstellung eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung der Drosselklappe
    • aufgezeigt wird.
    In Fig. 1 ist eine Drosselklappenanordnung 1 mit einem Gehäuse 2, das einen Luftkanal 3 bildet, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe 4 mit einer Bohrung 5 für ein Befestigungselement 6 auf einer Antriebswelle 7 befestigt ist, schematisch dargestellt. In ihr ist deutlich zu sehen, dass in Schließstellung eine Mantelfläche 8 der Drosselklappe 4 an einer Luftkanalwand 9 anliegt, wodurch der Luftkanal 3 abgedichtet wird.
    Fig. 2 zeigt die Draufsicht der Drosselklappe 4 mit einer Drehachse 10. Zur Mantelfläche 8 der Drosselklappe 4 gehören zwei Teilflächen 11a und 11b und zwei Übergangsflächen 12a und 12b, die jeweils punktsymmetrisch angeordnet sind. Es ist in Fig. 2 deutlich zu erkennen, dass die Übergangsflächen 12a und 12b im Verhältnis zu den Teilflächen 11a und 11b klein sind. Die Genauigkeit der Position der Bohrungen 5a und 5b in Relation zu den Teilflächen 11a und 11b wird verbessert, wenn sie ausgestanzt werden, während die Übergangsflächen 12a und 12b noch mit dem Blech, aus dem die Drosselklappe 4 ausgestanzt wird, verbunden sind.
    In Fig.3 ist durch eine Detailansicht des teilweise gerundeten Drosselklappenrandes dargestellt wie die Teilfläche 11a in Randstücke 13a und 14a unterteilt ist. Dabei ist das Randstück 13a gerundet und das Randstück 14a nicht gerundet. Analog dazu ist die Teilfläche 11b punktsymmetrisch zur Teilfläche 11a in ein gerundetes Randstück 13b und ein nicht gerundetes Randstück 14b unterteilt. Somit ist sichergestellt, dass unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen und Wärmedehnungseffekten die gerundeten Randstücke 13a und 13b in Schließstellung der Drosselklappe 4 verkantungsfrei an der Luftkanalwand 9 anliegen. Gleichzeitig erhöhen die nicht gerundeten Randstücke 14a und 14b den Strömungswiderstand der Leckluft.
    Die Darstellung eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung der Drosselklappe in Fig. 4 zeigt wie in einem ersten Schritt I die Teilflächen 11a und 11b der Drosselklappe 4 gestanzt werden. Die Übergangsflächen 12a und 12b werden allerdings noch nicht gestanzt. In einem zweiten Schritt II werden die abgerundeten Randstükke 13a und 13b erzeugt. Dadurch dass beim Prägen von zwei Seiten gleichzeitig eine Kraft aufgebracht werden kann, wird das Prägen durch einen einzigen Arbeitsschritt durchgeführt, ohne dass es notwendig ist z. B. für das Herumdrehen des Blechs einen weiteren Arbeitsschritt aufzuwenden. In einem letzten Schritt III wird die Drosselklappe 4 ausgestanzt. Durch dieses Verfahren wird vermieden, dass wie beispielsweise bei DE 198 02 673 A 1 die Rundung durch Fräsen erzeugt wird.

    Claims (3)

    1. Drosselklappenanordnung (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (2), das einen Luftkanal (3) aufweist, in dem eine scheibenförmige Drosselklappe (4) schwenkbar auf einer Antriebswelle (7) gelagert ist, wobei die Drosselklappe (4) mindestens eine Bohrung (5) für ein Befestigungselement (6) und eine zumindest teilweise gerundete Mantelfläche (8) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (8) zwei Teilflächen (11a und 11b) und zwei Übergangsflächen (12a und 12b) aufweist, wobei die Teilflächen (11a und 11b) punktsymmetrisch zur Drehachse (10) der Drosselklappe angeordnet sind und die Übergangsflächen (12a und 12b) im Bereich der Antriebswelle (7) angeordnet sind, wobei die Teilflächen (11a und 11b) zwei Randstücke (13 und 14) aufweisen, derart, dass das in Schließstellung der Drosselklappe (4) zur Luftkanalwand (9) gerichtete Randstück (13) abgerundet ist.
    2. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsflächen (12a und 12b) im Verhältnis zu den Teilflächen (11a und 11b) klein sind.
    3. Verfahren zur Herstellung der Drosselklappe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt (I) eine Kontur (15) der Drosselklappe (4) mit Ausnahme der Übergangsflächen (12a und 12b) gestanzt wird, in einem zweiten Schritt (II) die abgerundeten Randstücke (13a und 13b) durch ein spanloses Umformverfahren, insbesondere Prägen, erzeugt werden und in einem letzten Schritt (III) die Drosselklappe (4) ausgestanzt wird.
    EP02016455A 2001-10-12 2002-07-23 Drosselklappenanordnung für Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP1302641B1 (de)

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    EP (1) EP1302641B1 (de)
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