WO1996035866A2 - Drosselklappe für die ansaugluftmengensteuerung eines verbrennungsmotors und ein verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Drosselklappe für die ansaugluftmengensteuerung eines verbrennungsmotors und ein verfahren zu deren herstellung Download PDF

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WO1996035866A2
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intake pipe
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intake
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Walter Binder
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    • F02D9/1045—Shaping of the flow path in the vicinity of the flap, e.g. having inserts in the housing for sealing of the flow in closed flap position, e.g. the housing forming a valve seat

Definitions

  • the invention relates to a throttle valve for the intake air control of an internal combustion engine with the features of the preamble of the main claim and a manufacturing method according to the preamble of method claim 15.
  • the invention has for its object to develop a throttle valve of the type mentioned so that an optimal idle adjustment is possible with the throttle valve and there are predictable sealing conditions in the intake manifold.
  • the throttle valve of the aforementioned generic type is particularly advantageous with the characterizing features of claim 1 in that a fine adjustment of an intake air quantity is no longer achieved by twisting the throttle valve wing or with an additional separate idle air actuator, but by an easier to dose bypass air supply, independently from the position of the throttle valve.
  • This bypass according to the invention is advantageously located in the region of Axis of rotation of the throttle valve, since suitable control and adjusting mechanisms are present here anyway, so that a coupling between the throttle valve control and the bypass air quantity metering can be established in a simple manner.
  • the bypass through an opening in an inner part of the axis of rotation, the position of which can be changed such that it can be moved between two openings in an outer cylinder of the axis of rotation of the throttle valve.
  • the bypass air flow can thus reach a variable size from the outer opening through the breakthrough to the inner opening and thus to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the inner part with the opening can be rotated about the same axis as the throttle valve.
  • a simple coupling of the rotation of the opening with a subsequent rotation of the throttle valve can hereby be achieved, the characteristic curve of the intake air tight depending on the angle of rotation of the entire throttle valve arrangement can thus have different gradients and, if appropriate, a predetermined break point at the transition from the bypass air supply on the air supply via the throttle valve.
  • an electrical actuator is particularly well suited for controlling the bypass air supply, as a result of which a mechanical idle air divider can be replaced.
  • the embodiment of a throttle valve according to the invention with the features of claim 7 is advantageous in that an adaptation of the geometry of the throttle valve wing to the inner geometry of the intake pipe is simple can be carried out during assembly.
  • the size of the gap between the outer contour of the throttle valve wing and the inner contour of the intake pipe, in particular also when the throttle valve is opened in the idling range of an internal combustion engine, has an extremely strong influence on the air flow, so that an accurate measurement is very important here.
  • a material with larger manufacturing tolerances e.g. B. plastic
  • the expansion element according to the invention can be achieved with the expansion element according to the invention, however, a defined opening behavior at the gap between the throttle valve wing and the intake pipe.
  • the spreading element either being able to be additionally introduced into an annular groove or also being part of the contour of the throttle valve wings, which leads to a further simplification of the production.
  • the introduced filling material e.g. B. plastic foam TPE etc.
  • the throttle valve can also be a fixation of the throttle valve on the axis of rotation, which also leads to a more precise guidance of the throttle valve and thus to a more manageable dimensioning of the gap and the sealing behavior.
  • FIG. 1 shows a section through an intake pipe with a throttle valve for an internal combustion engine
  • Figure 2 is a detailed representation of the axis of rotation of the throttle valve with a bypass
  • Figure 3 is a sectional view through the ⁇ suction pipe in the plane of the axis of rotation;
  • FIG. 4 shows a diagram of the reduction in the amount of air sucked in as a function of the rotational positions of the bypass air supply and the throttle valve;
  • FIG. 5 shows a basic illustration of a control mechanism for the throttle valve
  • FIG. 6 shows a detailed section through an intake pipe with the throttle valve of an injection system for an internal combustion engine
  • Figure 7 is a sectional view through the intake pipe in the plane of the axis of rotation of the throttle valve
  • FIG. 8 shows a detailed illustration of an axis of rotation fixed by means of plastic foam
  • FIG. 9 shows a first exemplary embodiment of an expansion element
  • FIG. 10 shows a second exemplary embodiment of a spreading element
  • FIG. 12 shows a third exemplary embodiment of a spreading element
  • FIG. 13 shows a mounting arrangement with a support element for the throttle valve and
  • FIG. 14 shows a detailed illustration of the throttle valve wing with a seal according to the third exemplary embodiment.
  • FIG. 1 an intake pipe 1 of a carburetor for an internal combustion engine, not shown here, is shown.
  • a throttle valve 2 can be seen in the position 2a, which is arranged to be rotatable about an axis of rotation 3.
  • the wings of the throttle valve 2 rest against sealing edges 4 and 5 in the intake pipe 1, so that the air flow is interrupted according to arrow la.
  • the throttle valve position 2b in the open position is also shown in broken lines.
  • a bypass air supply in the region of the axis of rotation 3 is described with reference to a detailed illustration in FIG. 2.
  • openings 6 which face the inlet area of the intake air; a second opening 7 is provided on the opposite side of the throttle valve 2.
  • An inner part 8, which is rotatable or longitudinally displaceable in its position, has an opening 9, the opening 9 being able to be guided between the openings 6 and 7 either in whole or in part so that a variable bypass air flow flows through it.
  • FIG. 3 shows a section through the intake pipe 1 in the plane of the axis of rotation 3, the throttle valve 2 abutting the sealing edges.
  • openings 6 can be seen here and the inner part 8 is provided with openings 9, the position of which can be changed such that they are between the openings 6 and 7 (on the rear side of the throttle valve, which is not visible here) 2) can be pushed.
  • This displacement can take place either by rotation or by a longitudinal displacement of the part 8 by means of an electrical actuating device 12 on an extension 13 of the axis of rotation 3.
  • a diagram according to FIG. 4 shows the course of the intake air quantity (kg / h) over the angle of rotation ⁇ of the axis of rotation 3, whereby both the inner part 8 and the throttle valve 2 are rotated.
  • the upper curved curve 14 represents the desired course of an intake air quantity control which is to be provided with different gradients during the transition from idling (lower area) to load operation (upper area).
  • the lower straight line 15 shows the increase in the amount of bypass air when the opening 9 is moved to the openings 6 and 7 (see FIG. 2) and the upper straight line 16 begins at point 17 when this bypass is fully opened and shows the further course of the increase in the Intake air volume by opening (turning) the throttle valve 2.
  • FIG. 4 It can be seen from FIG. 4 that in this exemplary embodiment of the invention a substantial approximation of the increase in air volume to the desired profile 14 can be achieved. A realization of the control of these two combined opening processes can be seen in principle from FIG. 5.
  • FIG. 6 shows an intake pipe 10 of an injection system in an enlarged form.
  • a throttle valve 20 is also mounted so that it can rotate about an axis 30.
  • Throttle valve wings 40 and 50 of the throttle valve 20 have annular grooves 60 on their outer geometry opposite the inner surface of the intake manifold 10, into which an expansion element 70 can be inserted. Between the expansion element 70 and the inner surface of the suction pipe 10 there is a sealing surface or a defined gap 80, at which the amount of air to be sucked in through the suction pipe 10 is adjustable.
  • a better illustration of the expansion element 70 can be seen from the sectional illustration in the plane of the axis of rotation 30 according to FIG. 7.
  • the expansion element 70 lies here on the inner contour of the intake pipe 10, hooks 90 projecting into the annular groove 70 and clamps 100 being used for preassembling the expansion element 70.
  • hardening filler material 130 for example PUR two-component foam TPE, is introduced via a filler neck 110 under a predetermined pressure, which fills the annular groove 60 and thereby the flexible expansion element 70 to the inner contour of the intake pipe in wide areas 10 presses.
  • the air displaced from the annular groove 60 can escape at a ventilation opening 120, since the expansion element 70 is intended to seal the annular groove to the outside as far as possible.
  • FIG. 8 An extension of the annular groove 60 by a channel 140 can be seen from FIG. 8, which is used to fix the throttle valve 20 on the axis of rotation 30.
  • FIG. 9 and 10 A detailed illustration of the cross section of the annular groove 60 and of variants of the expansion element 70 is shown in FIG. 9 and 10 are shown. It can be seen here how the expansion elements 70 seal the annular groove and in the case of FIG. 9 are anchored in the filler material 130 via hooks 90. From Figure 10 also the design of the inner 'geometry of the intake pipe 10 with the specification of a gap (a) after the unscrewing of the throttle valve 20 from the sealing surface 80 is.
  • FIG. 11 A further embodiment of the expansion element 70 can be seen in FIG. 11, in which the expansion element 70 is designed as a soft, flap-shaped continuation of the throttle valve wings 40 and 50.
  • This variant of the expansion element 70 represents the outer edge of the throttle valve wings 40 and 50 and is expanded so far under pressure when filling the radially somewhat internal annular groove 60 that the annular gap is bridged to the inner contour of the suction pipe 10 and thus bears against it, since a further radial deformation is hindered.
  • the position of the throttle valve 20 is preferably fixed by means of a support tool 150 (cf. FIG. 13).
  • a desired gap geometry can also be produced. If a filler material 130 is selected which is subject to a defined shrinkage during hardening, a suitable design of the geometry of the flap-shaped edge as the spreading element 70 and the width of the annular groove 60 can ensure that the spreading element 70 differs from that when the filler material 130 hardens.
  • the inner contour of the intake pipe 10 shrinks by a defined, small amount and thus releases a minimal annular gap, which is desired for better freedom of movement of the throttle valve 20.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappenanordnung für die Ansaugluftmengensteuerung eines Verbrennungsmotors, mit einer im Querschnitt eines Ansaugrohrs (1) um eine Achse (3) drehbaren Drosselklappe (2, 2a, 2b), mittels der der für die Ansaugluft wirksame Querschnitt des Ansaugrohrs (1) veränderbar ist. Um eine einfache und in weiten Bereichen sehr genaue Steuerung der Luftmenge zu erreichen, ist im Bereich der drehbaren Achse (3) der Drosselklappe (2, 2a, 2b) ein in vorgegebenen Grenzen öffenbarer Bypass (6, 7, 9) für eine genau zu dosierende Ansaugluftmenge vorhanden. Am äußeren Umfang der Drosselklappenflügel (4, 5) sind Ringnuten (6) und mindestens ein Spreizelement (7) im Bereich der Ringnuten (6) vorhanden, wobei im Betrieb des Ansaugrohrs (1) das Spreizelement (7) eine definierte, der Kontur der inneren Wand des Ansaugrohrs (1) angepaßte, Dichtfläche oder einen Ringspalt (8) zwischen der Drosselklappe (2) und dem Ansaugrohr (1) bewirken.

Description

Drosselklappe für die Ansaugluftmengensteuerung eines Ver¬ brennungsmotors und ein Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für die .Ansaug- luftsteuerung eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs und ein Herstellungs¬ verfahren nach dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs 15.
Stand der Technik
Bei bekannten Drosselklappen der eingangs genannten Art wird die Steuerung der Ansaugluftmenge für den Verbren¬ nungsmotor mit herkömmlichen Einspritzanlagen im wesentli¬ chen über eine mechanische Feineinstellung der Drosselklap¬ penlage bewirkt. Insbesondere bei der Steuerung der Luft- menge im Leerlauf des Verbrennungsmotors erfordert es einen großen Aufwand, die notwendige, in der Regel geringfügige Öffnung des Ansaugrohrs mit einer Drosselklappenverstellung zu bewerkstelligen. Oft reichen auch geringfügige Herstel¬ lungstoleranzen sowohl bei den Flügeln der Drosselklappe als auch beim Ansaugrohr aus um die genaue Berechenbarkeit
ORIGINAL UNTERLAGEN des Luftstromes zu erschweren, die zur genauen Einstellung der Leerlaufdrehzahl notwendig ist.
Die genaue Leerlaufeinstellung ist jedoch insbesondere aus Umweltschutzgründen zur Einhaltung vorgegebener Grenzwerte erforderlich und kann somit mit den herkömmlichen mechani¬ schen Leerlaufstellern nur unzureichend oder mit großem Aufwand sichergestellt werden. Insbesondere bei einer Her¬ stellung der Drosselklappenflügel aus Kunststoff sind dar¬ über hinaus fertigungsbedingte Toleranzen an der äußeren Kontur der Flügel unvermeidlich, so daß das Dichtverhalten der Drosselklappe nur unzureichend berechenbar ist, wodurch die Leerlaufeinstellung weiter erschwert wird.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Drosselklappe der eingangs genannten Art so fortzubilden, daß eine opti¬ male Leerlaufeinstellung mit der Drosselklappe möglich ist und dabei berechenbare Dichtverhältnisse im Ansaugrohr vor¬ liegen.
Vorteile der Erfindung
Die Drosselklappe der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 insbesondere dadurch vorteilhaft, daß eine Feineinstellung einer Ansaugluftmenge nicht mehr durch eine Verdrehung der Drosselklappenflügel oder mit einem zusätzlichen separaten Leerlaufluftsteller erreicht wird, sondern durch eine leichter zu dosierende Bypassluftzuführung, unabhängig von der Stellung der Drosselklappe. Dieser erfindungsgemäße Bypass befindet sich in vorteilhafter Weise im Bereich der Drehachse der Drosselklappe, da hier ohnehin geeignete Steuer- und Stellmechanismen vorhanden sind, so daß auf einfache Weise eine Kopplung zwischen der Drosselklappen¬ steuerung und der Bypassluftmengendosierung hergestellt werden kann.
Gemäß Anspruch 2 wird vorgeschlagen, den Bypass durch einen Durchbruch in einem inneren Teil der Drehachse herzustel¬ len, der so in seiner Lage veränderbar ist, daß er zwischen zwei Öffnungen an einem äußeren Zylinder der Drehachsenla¬ gerung der Drosselklappe bewegt werden kann. Je nach Stel¬ lung des Durchbruchs kann somit der Bypassluftstrom in ver¬ änderbarer Größe von der äußeren Öffnung durch den Durch¬ bruch zu der inneren Öffnung und damit zum Brennraum des Verbrennungsmotors gelangen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach .Anspruch 2 das in¬ nere Teil mit dem Durchbruch um die gleiche Achse drehbar ist wie die Drosselklappe. Hiermit kann eine einfache Kopp¬ lung der Drehung des Durchbruchs mit einer anschließenden Drehung der Drosselklappe erreicht werden,- die Kennlinie der Ansaugluft enge in Abhängigkeit vom Drehwinkel der ge¬ samten Drosselklappenanordnung kann somit unterschiedliche Steigungen aufweisen und gegebenenfalls einen vorgegebenen Knickpunkt beim Übergang von der Bypassluftzuführung auf die Luftzuführung über die Drosselklappe haben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsformen eignet sich insbesondere ein elektrisches Stellglied gut für die Steuerung der Bypassluftzuführung, wodurch ein mechanischer Leerlaufluftsteiler ersetzt werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Drosselklappe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 ist insofern vorteilhaft, da eine Anpassung der Geometrie der Drosselklappenflügel an die innere Geometrie des Ansaugrohres auf einfache Weise währen der Montage durchgeführt werden kann. Die Größe des Spaltes zwischen der äußeren Kontur der Drosselklappenflü¬ gel und der Innenkontur des Ansaugrohres, insbesondere auch beim Offnungs organg der Drosselklappe im Leerlaufbereich eines Verbrennungsmotors beeinflußt den Luftεtrom außeror¬ dentlich stark, so daß eine genaue Bemessung hier sehr wichtig ist. Bei einer Herstellung der Drosselklappenflügel aus einem Material mit größeren Fertigungstoleranzen, z. B. Kunststoff, kann mit dem erfindungsgemäßen Spreizelement jedoch ein definiertes Öffnungsverhalten am Spalt zwischen den Drosselklappenflügel und dem Ansaugrohr erreicht wer¬ den.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den nachfol¬ genden Unteransprüchen angegeben, wobei das Spreizelement entweder zusätzlich in eine Ringnut eingebracht werden kann oder auch Bestandteil der Kontur der Drosselklappenflügel sein kann, was zu einer weiteren Vereinfachung der Herstel¬ lung führt. Mit dem eingebrachten Füllmaterial, z. B. Kunststoffschäum TPE etc., kann zusätzlich eine Fixierung der Drosselklappe an der Drehachse bewirkt werden, was ebenfalls zu einer genaueren Führung der Drosselklappe und damit zu einem besser beherrschbaren Bemessung des Spaltes und des Dichtverhaltens führt.
Vorteilhaft ist auch ein erfindungsgemäßes Herstellungsver¬ fahren, bei dem in einem Verfahrensschritt vor der Einbrin¬ gung des aushärtenden Füllmaterials die Drosselklappe mit dem Spreizelement in das -Ansaugrohr in einer definierten Lage eingefügt wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Drosselklappe werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch ein .Ansaugrohr mit Drossel¬ klappe für einen Verbrennungsmotor;
Figur 2 eine detaillierten Darstellung der Drehachse der Drosselklappe mit einem Bypass;
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch das ^saugrohr in der Ebene der Drehachse;
Figur 4 ein Diagramm der Minderung der angesaugten Luft- menge in Abhängigkeit von den Drehstellungen der Bypassluftzuführung und der Drosselklappe;
Figur 5 eine Prinzipdarstellung eines Steuerungsmecha- nismusses für die Drosselklappe;
Figur 6 einen detaillierten Schnitt durch ein .Ansaug¬ rohr mit der Drosselklappe einer Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor;
Figur 7 eine Schnittdarstellung durch das Ansaugrohr in der Ebene der Drehachse der Drosselklappe;
Figur 8 eine Detaildarstellung einer mittels Kunst¬ stoffschäum fixierten Drehachse,-
Figur 9 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Spreizele¬ ments;
Figur 10 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spreize¬ lements; .
Figur 12 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spreize¬ lements;
Figur 13 eine Montageanordnung mit einem Stützelement für die Drosselklappe und Figur 14 eine Detaildarstellung des Drosselklappenflü¬ gels mit einer Dichtung nach dem dritten Ausführungs¬ beispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Ansaugrohr 1 eines Vergasers für einen hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor gezeigt. Im Querschnitt des Ansaugrohrs 1 ist eine Drosselklappe 2 in der Stellung 2a ersichtlich, die um eine Drehachse 3 dreh¬ bar angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand liegen die Flügel der Drosselklappe 2 an Dichtkanten 4 und 5 im An¬ saugrohr 1 an, so daß der Luftstrom gemäß Pfeil la unter¬ brochen ist. Gestrichelt ist hier noch die Drosselklappen¬ lage 2b in der geöffneten Stellung eingezeichnet.
Eine Bypassluftzuführung im Bereich der Drehachse 3 wird unter Bezug auf eine Detaildarstellung in Figur 2 beschrie¬ ben. Im Bereich der Drehachse 3 ist eine Öffnungen 6 vor¬ handen, die dem Eintrittsbereich der Ansaugluft zugewandt ist; an der gegenüberliegenden Seite der Drosselklappe 2 ist eine zweite Öffnung 7 angebracht. Ein inneres, in sei¬ ner Lage drehbar oder längs verschiebbares Teil 8 weist ei¬ nen Durchbruch 9 auf, wobei der Durchbruch 9 entweder ganz oder teilweise so zwischen die Öffnungen 6 und 7 geführt werden kann, so daß hier ein veränderbarer Bypassluftström hindurchströmt.
In Figur 3 ist ein Schnitt durch das -Ansaugrohr 1 in der Ebene der Drehachse 3 gezeigt, wobei die Drosselklappe 2 an den Dichtkanten anliegt. Auf einem äußeren Zylinder 11 der Drehachse 3 sind hier Öffnungen 6 erkennbar und das innere Teil 8 ist mit Durchbrüchen 9 versehen, die in ihrer Lage so veränderbar sind, daß sie zwischen die Öffnungen 6 und 7 (auf der hier nicht sichtbaren Rückseite der Drosselklappe 2) geschoben werden können. Diese Verschiebung kann entwe¬ der durch eine Drehung oder durch eine LängsVerschiebung des Teils 8 mittels einer elektrischen Stelleinrichtung 12 an einer Verlängerung 13 der Drehachse 3 erfolgen.
Ein Diagramm nach Figur 4 zeigt den Verlauf der angesaugten Luftmenge (kg/h) über dem Drehwinkel αder Drehachse 3, wo¬ bei sowohl das innere Teil 8 als auch die Drosselklappe 2 gedreht wird. Die obere gekrümmte Kurve 14 stellt den ge¬ wünschten Verlauf einer 4Ansaugluftmengensteuerung dar, die beim Übergang vom Leerlauf (unterer Bereich) in den Lastbe¬ trieb (oberer Bereich) mit unterschiedlichen Steigungen versehen sein soll. Die untere Gerade 15 zeigt den Anstieg der Bypassluftmenge beim Verschieben des Durchbruchs 9 an die Öffnungen 6 und 7 (vgl. Figur 2) und die obere Gerade 16 setzt bei der vollen Öffnung dieses Bypasses am Punkt 17 ein und zeigt den weiteren Verlauf des Anstiegs der Ansaug- luftmenge durch Öffnen (Drehen) der Drosselklappe 2.
Aus der Figur 4 ist ersichtlich, daß bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung eine wesentliche Annäherung des Luf mengenanstiegs an den gewünschten Verlauf 14 erreicht werden kann. Eine Realisierung der Steuerung dieser beiden kombinierten Öffnungsvorgänge ist aus Figur 5 prinzipiell erkennbar.
Das innere Teil 8 dieser Anordnung ist hier direkt mit ei¬ ner Seilscheibe 18 gekoppelt. Bei einer Drehbewegung der Seilscheibe 18 gegen die Kraft einer Seilscheiben- Rückstellfeder 19, die sich an einem Anschlag 21 abstützt, wird zunächst nur der Bypass (vgl. Figur 2) geöffnet, bis der Leerweg auf null reduziert ist. Nachdem der innere Mit¬ nehmer der Seilscheibe 18 am Mitnehmer der Drosselklappen¬ welle anliegt, wird die Drosselklappe 2 selbst gegen die Kraft der Rückstellfeder 20 geöffnet. In Figur 6 ist ein -Ansaugrohr 10 einer Einspritzanlage in vergrößerter Form gezeigt. Im inneren Querschnitt des .An¬ saugrohres 10 ist auch hier eine Drosselklappe 20 um eine Achse 30 drehbar gelagert. Drosselklappenflügel 40 und 50 der Drosselklappe 20 weisen an ihrer äußeren, der Innenflä¬ che des 4Ansaugrohrs 10 gegenüberliegenden Geometrie Ringnu¬ ten 60 auf, in die ein Spreizelement 70 einfügbar ist. Zwi¬ schen dem Spreizelement 70 und der Innenfläche des Ansaug¬ rohrs 10 ist eine Dichtfläche bzw. ein definierter Spalt 80 vorhanden, an dem die durch das Ansaugrohr 10 anzusaugende Luftmenge einstellbar ist.
Eine bessere Darstellung des Spreizelements 70 ist aus der Schnittdarstellung in der Ebene der Drehachse 30 nach Figur 7 ersichtlich. Das Spreizelement 70 liegt hier an der inne¬ ren Kontur des Ansaugrohrs 10 an, wobei Haken 90 in die Ringnut 70 hineinragen und Klammern 100 zur Vormontierung des Spreizelements 70 dienen. Über einen Befüllungsstutzen 110 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel aushärten¬ des Füllmaterial 130, beispielsweise PUR-Zweikomponenten¬ schaum TPE, unter einem vorgeben Druck eingebracht, der die Ringnut 60 ausfüllt und dabei das in weiten Bereichen fle¬ xible Spreizelement 70 an die innere Kontur des Ansaugrohrs 10 drückt. An einer Entlüftungsöffnung 120 kann die aus der Ringnut 60 verdrängte Luft entweichen, da das Spreizelement 70 die Ringnut nach außen möglichst abdichten soll.
Aus Figur 8 ist eine Erweiterung der Ringnut 60 um einen Kanal 140 erkennbar, der zur Fixierung der Drosselklappe 20 an der Drehachse 30 dient. Somit kann beim Einfüllen des aushärtenden Füllmaterials zugleich eine definierte Lage der gesamten Drosselklappe 20 auf der Achse mitsamt der Ge¬ staltung der Dichtfläche (Spalt) 80 hergestellt werden.
Eine detaillierte Darstellung des Querschnitts der Ringnut 60 und von Varianten des Spreizelements 70 ist in Figuren 9 und 10 gezeigt. Hierbei ist erkennbar wie die Spreizelemen¬ te 70 die Ringnut abdichten und im Fall der Figur 9 über Haken 90 im Füllmaterial 130 verankert sind. Aus der Figur 10 ist auch noch die Gestaltung der inneren 'Geometrie des Ansaugrohrs 10 mit der Vorgabe eines Spaltes (a) nach dem Herausdrehen der Drosselklappe 20 aus der Dichtfläche 80.
Eine weitere Ausführungsform des Spreizelements 70 ist aus Figur 11 ersichtlich, bei der das Spreizelement 70 als weich gestaltete, klappenförmige Fortsetzung der Drossel- klappenflügel 40 und 50 ausgebildet ist. Dies Variante des Spreizelements 70 stellt den äußeren Rand der Drosselklap¬ penflügel 40 und 50 dar und wird beim Befüllen der radial etwas innenliegenden Ringnut 60 unter Druck soweit aufge¬ weitet, daß der Ringspalt zur Innenkontur des 4Ansaugrohres 10 überbrückt ist und somit an dieser anliegt, da eine wei¬ tere radiale Verformung behindert ist. Bei der Befüllung mit dem Füllmaterial 130 wird vorzugsweise die Stellung der Drosselklappe 20 mittels eines Stützwerkzeuges 150 fixiert (vgl. Figur 13) .
Aus Figur 14 ist die Lage des Füllmaterials 130 in der Ringnut 60 und die Wirkung des klappenförmigen Randes der Drosselklappe 20 als Spreizelement 70 erkennbar.
Mit der Auswahl eines besonderen Füllmaterials 130 kann darüber hinaus noch eine gewünschte Spaltgeometrie herge¬ stellt werden. Wird ein Füllmaterial 130 ausgewählt, das beim Aushärten einer definierten Schwindung unterliegt, so kann durch eine geeignete Auslegung der Geometrie des klap- penförmigen Randes als Spreizelement 70 und der Breite der Ringnut 60 erreicht werden, daß das Spreizelement 70 beim Aushärten des Füllmaterials 130 von der Innenkontur des An¬ saugrohrs 10 um einen definierten, kleinen Betrag zurück¬ weicht und so einen für eine bessere Freigängigkeit der Drosselklappe 20 erwünschten minimalen Ringspalt freigibt.

Claims

1Θ
Patentansprüche
1) Drosselklappe für die Ansaugluftmengensteuerung eines Ver¬ brennungsmotors, mit
- einer im Querschnitt eines Ansaugrohrs (1) um eine Achse (3) drehbaren Drosselklappe (2,2a,2b), mittels der, der für die Ansaugluft wirksame Querschnitt des Ansaugrohrs (1) ver¬ änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- im Bereich der drehbaren Achse (3) der Drosselklappe (2,2a,2b) ein in vorgegebenen Grenzen offenbarer Bypass (6,7,9) für eine genau zu dosierende Ansaugluftmenge vorhan¬ den ist.
2) Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- die drehbare Achse (3) einen äußeren Zylinder (11) auf¬ weist, der mindestens zwei Öffnungen (6,7) aufweist, von de- nen jeweils eine auf jeder Seite der Drosselklappe (2,2a,2b) angeordnet ist und daß
- ein in seiner Lage veränderbares inneres Teil (8) derart mit mindestens einem Durchbruch (9) versehen ist, daß ein Bypassluftstrom in Abhängigkeit von der Lage des inneren Teils (8) durch die Öffnungen (6,7) und den Durchbruch (9) strömen kann.
3) Drosselklappe nach .Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- das innere Teil (8) innerhalb des Zylinders (11) um die gleiche Achse (3) wie die Drosselklappe (2) drehbar ist und daß
- in einer ersten Öffnungsphase zunächst die Bypassluftzufüh¬ rung bewirkbar ist und nach Erreichen einer vorgebenen Grenze der Öffnung dieses Bypasses die Drehung der Drosselklappe (2) erfolgt.
4) Drosselklappe nach .Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- das innere Teil (8) innerhalb des Zylinders (11) in axialer Richtung verschiebbar ist und daß
- in einer ersten Öffnungsphase zunächst die Bypassluftzufüh¬ rung bewirkbar ist und nach Erreichen einer vorgebenen Grenze der Öffnung dieses Bypasses die Drehung der Drosselklappe (2) erfolgt. 5) Drosselklappe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
- ein regelbares elektrisches Stellglied (12) vorhanden ist, mit dem die Veränderung der Lage des inneren Teils (8) be¬ wirkbar ist.
6) Drosselklappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß
- der Bypassluftstrom in der Leerlaufphase des Verbrennungs¬ motors wirksam ist.
7) Drosselklappe für die -Ansaugluftmengensteuerung eines Ver¬ brennungsmotors, mit
- einer im Querschnitt eines Ansaugrohrs (l) um eine Achse (3) drehbaren Drosselklappe (2,2a,2b), mittels der, der für die Ansaugluft wirksame Querschnitt des Ansaugrohrs (1) ver¬ änderbar ist, wobei die Drosselklappenflügel (4,5) mit ihren Rändern an der inneren Kontur des Ansaugrohrs (1) anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß
- am äußeren Umfang der Drosselklappenflügel (4,5) Ringnuten (6) und mindestens ein Spreizelement (7) im Bereich der Ring¬ nuten (6) aufweisen, wobei im Betrieb des Ansaugrohrs (1) das Spreizelement (7) eine definierte, der Kontur der inneren Wand des Ansaugrohrs (1) angepaßte, Dichtfläche oder einen Ringspalt (8) zwischen der Drosselklappe (2) und dem Ansaug¬ rohr (1) bewirkt. 8) Drosselklappe nach .Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- das mindestens eine Spreizelement (7) in der Ringnut (6) liegt und in ein nach dem Einbringen in die Ringnut (6) aus¬ härtenden Füllmaterial (13) eingebettet ist, wobei das Sprei¬ zelement (7) selbst mit seiner äußeren Kante an der inneren Kontur des -Ansaugrohrs (1) anliegt.
9) Drosselklappe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Spreizelement (7) aus thermoplastischem Material ist und über Haken (9) in dem aushärtenden Füllmaterial (13) verankert ist.
10) Drosselklappe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Spreizelemente (7) ein elastischer, klappenförmiger Be¬ standteil der Drosselklappenflügel (4,5) an ihrem äußeren Rand sind und zwischen der Ringnut und der inneren Kontur des Ansaugrohrs (1) zu liegen kommen, und daß
- die Ringnut (6) mit einem nach dem Einbringen aushärtenden Füllmaterial (13) ausgefüllt ist, wobei das Spreizelement (7) im Montagezustand an der inneren Kontur des Ansaugrohrs (1) anliegt.
11) Drosselklappe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß - die Ringnuten (6) an den Drosselklappenflügeln (4,5) über einen Kanal (14) bis in den Bereich der Drehachse (3) geführt sind, wobei das aushärtende Füllmaterial (13) die Drossel¬ klappe (2) an der Drehachse (3) fixiert.
12) Drosselklappe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Füllmaterial (13) vorzugsweise ein kalt aushärtender PUR Zweikomponenten-Kunststoffschäum ist.
13) Drosselklappe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Füllmaterial (13) nach dem Aushärteprozeß um einen ge¬ ringfügigen Betrag schwindet und damit einen definierten Ringspalt zwischen den Drosselklappenflügeln (4,5) und der inneren Kontur des Ansaugrohres (1) freigibt.
14) Drosselklappe nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
- an der inneren Kontur des .Ansaugrohres (1) eine elastomer¬ gedichtete Axialschulter angebracht ist, auf der die Drossel¬ klappe (2) im geschlossenen Zustand aufliegt.
15) Verfahren zur Herstellung einer Drosselklappe nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß - die Drosselklappe (2) mit dem jeweiligen am äußeren Rand befindlichen Spreizelement (7) in einem ersten Montageschritt in das -Ansaugrohr (1) eingefügt wird, daß
in einem zweiten Montageschritt das zunächst flüssige Füllmaterial (13) unter Druck in die Ringnuten (6) einge¬ bracht wird, wobei die in den Ringnuten (6) befindliche Luft über eine Entlüftungsöffnung (12) entweicht und das sich aus¬ dehnende Füllmaterial (13) das Spreizelement (7) an die inne¬ re Kontur des Ansaugrohrs (l) drückt und daß
- nach Beendigung des Aushärtevorgangs die Drosselklappe (2) um einen vorgeben Winkelwert aus der Montageposition heraus¬ gedreht wird und unter Messung des Luftstroms ein Ausgangs¬ punkt für die Luftdurchsatzkennlinie des Ansaugrohrs (1) festgelegt wird.
16) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Drosselklappe (2) mittels eines Stützwerkzeuges (15) während des Aushärtens des Füllmaterials (13) in einer vorge¬ gebenen Montageposition gehalten werden kann.
PCT/EP1996/001902 1995-05-09 1996-05-07 Drosselklappe für die ansaugluftmengensteuerung eines verbrennungsmotors und ein verfahren zu deren herstellung WO1996035866A2 (de)

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