HU223135B1

HU223135B1 - Pillangószelep

Info

Publication number: HU223135B1
Application number: HU0300063A
Authority: HU
Inventors: Peter Baur; Klaus Kaiser; Ralph Krause; Erwin Krimmer; Christian Lorenz
Original assignee: Robert Bosch Gmbh.
Priority date: 2001-01-03
Filing date: 2001-12-08
Publication date: 2004-03-29
Also published as: US20030146403A1; EP1350020A1; DE10100158A1; DE50110463D1; HUP0300063A2; JP2004516424A; EP1350020B1; TW500886B; CZ20022916A3; WO2002053895A1; US6659427B2; KR20020081384A

Abstract

Gázáram vezérlésére való pillangószelep, amelynek része egy, agázáramot vezető szelepcső (11), és része egy, a szelepcsőben (11)elfordítható szelepcsappantyú (14), amely a záróhelyzetében a külsőkontúrjával egy, a szelepcsővel (11) koaxiálisan elrendezett, rugalmasvékony falú csőre (20) tömítően felfekszik, és része egy, aszelepcsappantyúval (14) elforgásbiztosan összekapcsoltcsappantyútengely (15), a szelepcsappantyú (14) érzékenybeállíthatósága végett és a pillangószelep gyártástechnológiailagegyszerű és kedvező önköltségű előállíthatósága végett acsappantyútengely (15) a szelepcsappantyú (14) síkjával hegyesszöget(?) bezáró állású, és a vékony falú cső (20) közvetlenül a szelepcsőre(11), azzal egy darabot képezve, rá van formázva. ŕ

Description

A találmány tárgya pillangószelep gázáram vezérlésére, amely pillangószelepnek része egy, a gázáramot vezető szelepcső, és része egy, a szelepcsőben elhelyezett, egy záróhelyzet és egy nyitott helyzet között elfordítható szelepcsappantyú, amely egy elforgatható csappantyútengelyen elforgásbiztosan ül, és a záróhelyzetében a szelepcső belső keresztmetszetét lefedi, a nyitott helyzetében pedig maximálisan szabaddá teszi.

Belső égésű motor kipufogógáz-csatornájában elhelyezett fojtócsappantyú egy ismert elrendezésénél (DE 43 05 123 Al) a fojtócsappantyút tartó csappantyútengely, amely a csappantyú síkjával párhuzamos helyzetű, mindkét oldalon át van vezetve a kipufogógáz-csatorna csatomafalában lévő egy-egy csapágyfuraton, és ott egy-egy csapágyperselybe van ágyazva. Avégett, hogy jobb legyen a tömítettség, de a csappantyúműködtetés ne váljék nehézkes járásúvá, az egy-egy csapágyházban tengelyirányban rugóerővel előfeszített csapágypersely a csapágyházon belül sugárirányban eltolható, miáltal a csatomafalon a fojtócsappantyú számára kialakított felfekvő felületek és a csappantyútengely csapágyazása közötti méreteltérések a fojtócsappantyú első zárásakor önműködően kompenzálódnak.

Az elsőbbség napjáig nem nyilvánosságra jutott DE 199 34 113.3 számú dokumentumban már javasolták a bevezetőben leírt felépítésű pillangószelep kipufogógáz-visszavezető szelepként való alkalmazását belső égésű motor szívótraktusában avégett, hogy a kipufogógázt adagolt módon hozzákeverjék a beszívott friss levegőhöz. Ennél a pillangószelepnél a szívótraktus szívócsövének köpenyében ki van alakítva egy nyílás, amelybe a pillangószelep a kibocsátónyílásánál fogva gáztömören be van helyezve. A szelepcsappantyú és a csappantyú síkjához képest ferde állású csappantyútengely, amivel a csappantyút kívánt helyzetbe lehet állítani, egy vékony falú csőben van elhelyezve, amely a merev szelepcsőbe sugárirányú játékkal rendelkezve befekszik, és egy csőszakaszon a szelepcsőhöz van erősítve. A szelepcsappantyú formájának alkalmas kialakítása révén a szelepcsappantyú a záróhelyzetében hozzásimul a rugalmas vékony falú cső belső falához, és gáztömören lezárja a csőkeresztmetszetet, így mellőzni lehet külön tömítés alkalmazását a szelepcső és a szelepcsappantyú között.

Most ismertetjük a találmány szerinti pillangószelep előnyeit, amelyre jellemző, hogy a csappantyútengely a szelepcsappantyú síkjával hegyesszöget bezáró állású, és egy, a szelepcsőbe integrált vékony falú cső, amely a szelepcsappantyút annak záróhelyzetében a pereme mentén rugalmasan körülveszi, közvetlenül a szelepcsőre, azzal egy darabot képezve, rá van formázva. Ezen pillangószelepnek előnye, hogy a szelepcső és a vékony falú cső gyártástechnológiailag kedvező önköltséggel gyártható, főleg akkor, ha a találmány egyik előnyös kiviteli alakjának megfelelően műanyagból vannak fröccsöntve. A fröccsöntési technológia révén nehézség nélkül variálni lehet az egy darabban ráformázott vékony falú cső falvastagságát és hosszát, így a vékony falú csőnek a pillangószelep tömítettségéhez szükséges rugalmasságát a vékony falú cső csőátmérőjével össze lehet hangolni. A rugalmas vékony falú cső a szelepcsappantyú záróállapotában tömítően rásimul a szelepcsappantyúra, így kisebb gyártási ráfordítással és szerényebb gyártási pontossággal is nagyon jól teljesíteni lehet a tömítettséggel szemben támasztott magas követelményeket, amelyek például belső égésű motorokhoz alkalmazott szabályozócsappantyúknál, főleg szívómotorhoz alkalmazott fojtócsappantyúnál fennállnak. A csappantyútengelynek a vele fixen összekapcsolt szelepcsappantyú síkjához képest ferde állása révén egyfelől a csappantyútengely elengedhetetlen szelepcsövön való átvezetései a vékony falú csövön kívülre esnek, így a zárótartományban nem támadnak kényes tömítési problémák, másfelől pedig a pillangószelep beállítása tekintetében nagyobb érzékenységet lehet elérni, mivel a csappantyútengelynek a szelepcsappantyú záróhelyzete és maximálisan nyitott helyzete között megteendő elfordulási szögtartománya megnő, éspedig minél nagyobb az állásszög, annál jobban.

A fent ismertetett találmány szerinti pillangószelepet további intézkedések révén előnyösen tovább lehet fejleszteni és tökéletesíteni.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakja szerint a szelepcső egyik csővégén ki van alakítva egy csatlakozókarima, amely a vékony falú csövet sugárirányban távközre körülveszi, és a vékony falú cső szabad végén tengelyirányban túlnyúlik. Ezen konstrukciós intézkedés révén egyfelől a rugalmas vékony falú csövet nagyon egyszerűen integrálni lehet a szelepcsőbe, másfelől pedig biztosítva van a szelepcső könnyű eltávolíthatósága a szerszámból a fröccsölési művelet után. Előnyös módon a szelepcső belső átmérője és a vékony falú cső belső átmérője azonosra van kialakítva, míg a csatlakozókarima a vékony falú cső külső átmérőjénél nagyobb belső átmérővel rendelkezik.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakja esetén a pillangószelep belső égésű motor bevezetett levegőjének vezérlésére szolgál, és a szelepcsappantyú a fojtócsappantyút képezi, amelyet egy elfordítószerkezet működtet, és a szelepcső úgynevezett fojtócsappantyús csőtoldatként a fojtócsappantyúházba van integrálva. A csappantyútengely geometriai tengelyének a szelepcsappantyú vagy fojtócsappantyú síkjával szöget bezáró állása révén megszűnnek azok a tömítési problémák, amelyek hagyományos fojtócsappantyús beavatkozószerveknél a csappantyútengelynek a fojtócsappantyús csőtoldaton átvezetése folytán keletkeznek; a találmány szerinti pillangószelepnél ugyanis a ferde állása következtében a csappantyútengely a szelepcsövön, illetve a fojtócsappantyús csőtoldaton átmegy ugyan, a pillangószelep tömítettségéről gondoskodó vékony falú csövön azonban nem. A szelepcsövön, illetve a fojtócsappantyús csőtoldaton átvezetés nehézség nélkül tömíthető. Ráadásul a csappantyútengelynek a fojtócsappantyú síkjával szöget bezáró elrendezése révén a fojtócsappantyú zárótartományának közelében lényegesen javul a finomadagolás, így a belső égésű motor üresjárati tartományában ugyanolyan áttételű elfordítószerkezetet feltételezve sokkal érzékenyebben lehet vezérelni a fojtócsappantyút, vele pedig a bevezetett levegő mennyiségét.

HU 223 135 Bl

A találmányt az alábbi leírásban egy kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán egy belső égésű motorhoz való fojtócsappantyús beavatkozóegység oldalnézete látható; a

2. ábrán az 1. ábrába bejelölt II—II metszősíkkal felvett metszet látható; és a

3. ábrán egy görbesereg látható, amely egy ezen fojtócsappantyúval szabályozott csőkeresztmetszet relatív felületlefedését ábrázolja a fojtócsappantyú elfordítási szögének függvényében.

Az 1. ábrán oldalnézetben, a 2. ábrán metszetben ábrázolt fojtócsappantyús beavatkozóegység mint az általános pillangószelep - más néven csappantyús szelep konkrét kiviteli példája belső égésű motorba bevezetett levegő vezérlésére szolgál. A fojtócsappantyús beavatkozóegység magában foglal egy fojtócsappantyús csőtoldatnak is nevezett 11 szelepcsövet, ami a belső égésű motor szívótraktusának szívóvezetékébe van behelyezve, valamint egy, all szelepcsővel összekapcsolt 12 elfordítószerkezet-házat, amiben el van helyezve egy 13 elfordítószerkezet, amelynek funkciója egy, all szelepcsőben elhelyezett 14 fojtócsappantyú vagy szelepcsappantyú helyzetbeállítása. A 14 fojtócsappantyú elforgásbiztosan össze van kapcsolva egy 15 csappantyútengellyel, és a 15 csappantyútengely a csappantyú síkjával vagy felületével hegyesszöget bezáró állású, tehát a 15 csappantyútengely geometriai 151 tengelye a csappantyú síkjával γ hegyesszöget zár be (2. ábra). A 15 csappantyútengely egy 17 siklócsapágyba van ágyazva all szelepcső falát és a 12 elfordítószerkezet-ház falát átható 16 átvezetésben. A 15 csappantyútengely szabad végéhez egy 13 elfordítószerkezet kapcsolódik, amely lehet például egy lassítóáttétellel ellátott villamos motor. Amint a 2. ábrán látható, a merev 11 szelepcső a csővégén egy 18 csatlakozókarimával van ellátva, ami sugárirányban kijjebb van helyezve, és a homlokfelületében ki van alakítva egy gyűrűs horony egy 19 tömítőgyűrű számára. A 18 csatlakozókarima all szelepcsővel egy darabban van kialakítva.

All szelepcső és a 18 csatlakozókarima közötti átmeneti részen közvetlenül all szelepcsőre, éspedig azzal egy darabot képezve, rá van formázva egy rövid, rugalmas 20 vékony falú cső. A 20 vékony falú cső belső átmérője megegyezik all szelepcső belső átmérőjével, míg a 18 csatlakozókarima, amelynek belső átmérője a 20 vékony falú cső külső átmérőjénél nagyobb, a 20 vékony falú csövet tőle sugárirányban távközre körülveszi, és a 20 vékony falú cső szabad végén tengelyirányban túlnyúlik. A 20 vékony falú cső falvastagsága és tengelyirányú hossza a 20 vékony falú cső csőátmérőjével úgy van összehangolva, hogy a 20 vékony falú cső kellő rugalmassággal rendelkezzék ahhoz, hogy a 14 fojtócsappantyú korlátozott mértékben deformálni tudja. All szelepcső a 20 vékony falú csővel együtt előnyösen műanyagból van előállítva fröccsöntéssel, de elő lehet állítva fémből is.

A kör alakú 14 fojtócsappantyú külső átmérője megegyezik a 20 vékony falú cső belső átmérőjével. A 14 fojtócsappantyú külső átmérője a 20 vékony falú cső belső átmérőjéhez képest előnyösen csekély túlfedéssel rendelkezik. Ezáltal a 14 fojtócsappantyú 2. ábrán szemléltetett záróhelyzetében a rugalmas 20 vékony falú cső a belső falával teljesen gáztömören rásimul a kör alakú 14 fojtócsappantyú külső kontúrjára. A 14 fojtócsappantyú záróhelyzetében a 14 fojtócsappantyú felületi normálisa all szelepcső és a 20 vékony falú cső 21 csőtengelyével egy vonalba esik, vagy a 14 fojtócsappantyú túlfedésének mértékétől függő kis hegyesszöget zár be a 21 csőtengellyel.

A 15 csappantyútengelynek a 14 fojtócsappantyúval szöget bezáró állása révén javul a fojtócsappantyús beavatkozóegység finomadagolási képessége a fojtócsappantyú csaknem zárt helyzetében, így a belső égésű motor üresjárati üzemmódjában nagyon érzékenyen vezérelhető lesz a fojtócsappantyús beavatkozóegység. A jobb érthetőség kedvéért a 3. ábrán egy görbesereggel ábrázoltuk a 14 fojtócsappantyú relatív felületlefedését a 14 fojtócsappantyú a elfordítási szöge függvényében. A relatív felületlefedés definíciószerűen a csőkeresztmetszetre vetített A_a csappantyúfelületnek és a 20 vékony falú cső belső A_R csőkeresztmetszetének a hányadosa. A relatív felületlefedés függ a 15 csappantyútengelynek a 14 fojtócsappantyúval bezárt γ hegyesszögű állásszögétől, amely az a görbe esetén 0°, a b görbe esetén 20° és a c görbe esetén 45°. Jól látható, hogy a 14 fojtócsappantyú zárótartományának közvetlen közelében (A„/A_r=1) a c görbe esetén a 14 fojtócsappantyút nagyobb a elfordítási szögbe kell állítani, mint az a görbe esetén, hogy a csőkeresztmetszet nyílása ugyanakkora legyen. Az a görbe egyébként a 15 csappantyútengely és a 14 fojtócsappantyú hagyományos összekapcsolásának felel meg, amelynél a 15 csappantyútengely a csappantyúfelülettel párhuzamos helyzetű.

Claims

1. Pillangószelep gázáram vezérlésére, amely pillangószelepnek része egy, a gázáramot vezető szelepcső (11), és része egy, a szelepcsőben (11) elhelyezett, záróhelyzet és nyitott helyzet között elfordítható szelepcsappantyú (14), amely elforgatható csappantyútengelyen (15) elforgásbiztosan ül, és a záróhelyzetében a szelepcső (11) belső keresztmetszetét lefedi, a nyitott helyzetében pedig maximálisan szabaddá teszi, azzal jellemezve, hogy a csappantyútengely (15) a szelepcsappantyú (14) síkjával hegyesszöget (γ) bezáró állású, és egy, a szelepcsőbe (11) integrált vékony falú cső (20), amely a szelepcsappantyút (14) annak záróhelyzetében a pereme mentén rugalmasan körülveszi, közvetlenül a szelepcsőre (11), azzal egy darabot képezve, rá van formázva.

2. Az 1. igénypont szerinti pillangószelep, azzal jellemezve, hogy a szelepcső (11) egyik cső végén ki van

HU 223 135 Bl alakítva egy csatlakozókarima (18), amely a vékony falú csövet (20) sugárirányban távközzel körülveszi, és a vékony falú cső (20) szabad végén tengelyirányban túlnyúlik.

3. A 2. igénypont szerinti pillangószelep, azzaljellemezve, hogy a szelepcső (11) belső átmérője és a vékony falú cső (20) belső átmérője egyenlő nagyságúra van méretezve, és a csatlakozókarima (18) a vékony falú cső (20) külső átmérőjénél nagyobb belső átmérővel rendelkezik.

4. Az 1-3. igénypont bármelyike szerinti pillangószelep, azzal jellemezve, hogy a vékony falú cső (20) falvastagsága és tengelyirányú hossza úgy van összehangolva a csőátmérővel, hogy a vékony falú cső (20) deformálhatósághoz elegendő rugalmassággal rendelkezik.

5. Az 1-4. igénypont bármelyike szerinti pillangószelep, azzal jellemezve, hogy a szelepcső (11) és a vékony falú cső (20) műanyagból van előállítva.

6. Az 1-5. igénypont bármelyike szerinti pillangószelep, azzal jellemezve, hogy a vékony falú cső (20) kör alakú belső keresztmetszettel rendelkezik, és a kör alakú szelepcsappantyú (14) a vékony falú cső (20) belső átmérőjével egyenlő, vagy túlfedéssel annál nagyobb külső átmérővel rendelkezik.

7. A 6. igénypont szerinti pillangószelep, azzal jellemezve, hogy a szelepcsőben (11) úgy van elhelyezve a szelepcsappantyú (14), hogy a záróhelyzetében a szelepcsappantyú (14) felületi normálisa a vékony falú cső (20) csőtengelyével (21) egy vonalba esik, vagy azzal hegyesszöget zár be.

8. Az 1-7. igénypont bármelyike szerinti pillangószelep, azzal jellemezve, hogy a csappantyútengely (15) a szelepcsőben (11) elforgathatóan csapágyazva van.

9. Az 1-8. igénypont bármelyike szerinti pillangószelep, amelyre jellemző az alkalmazása belső égésű motor bevezetett levegőjének vezérlésére, azáltal hogy az integrált vékony falú csővel (20) ellátott szelepcső (11) a belső égésű motor szívótraktusába beiktatásra alkalmasan kialakított fojtócsappantyús csőtoldatot képez, és a szelepcsappantyú fojtócsappantyút (14) képez.