Beschreibung
Drosselklappenstutzen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse und mit einer Durchströmöffnung des Gehäuses, die durch eine Drosselklappe absperrbar ist, wobei die Drosselklappe auf einer Drossel - klappenwelle angeordnet ist, welche um ihre quer zur Längsachse der Durchströmöffnung sich erstreckende Längsachse schwenkbar antreibbar ist und deren freie Enden in Lagern schwenkbar gelagert sind, die in Lagerausnehmungen im Gehäuse angeordnet sind und wobei die Drosselklappenwelle durch eine Axialsicherung gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
Bei derartigen Drosselklappenstutzen ist es zur Axialsicherung der Drosselklappenwelle bekannt, an deren in die La- gerausnehmung ragenden Bereichen eine radial umlaufende Nut anzuordnen, in die ein an dem Gehäuse befestigtes Halteelement radial hineinragt.
Ist die Nut in der Drosselklappenwelle eingearbeitet, so schwächt dies die Stabilität der Drosselklappenwelle. Auf die Drosselklappenwelle aufgepresste Ringe, zwischen denen die Nut gebildet ist, benötigen genaue und damit teure Passungen und beinhalten die Gefahr einer Wellenverformung und damit eine Verschlechterung des Wellenrundlaufs . Dies führt zu erhöhter Reibung und damit einem schlechteren Momentenhaushalt, der stärkere Rückzugsfedern zur Rückstellung der Drosselklappe in die LeerlaufStellung und stärkere und somit größere Motoren zum Verstellen der Drosselklappenwelle benötigt.
Die Ausbildung der Axialsicherung ist aufwendig, benötigt viel Bauraum und ist nur umständlich montierbar.
Darüber hinaus müssen bei derartigen Axialsicherungen hohe Herstellungsgenauigkeiten eingehalten werden, damit die Dros-
selklappe genau in der Durchströmöffnung positioniert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Drosselklappenstutzen der eingangs genannten Art zu schaffe, der bei einfachem Aufbau leicht und exakt positioniert in der Durchströmöffnung einbaubar und axial sicherbar ist .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Drosselklappe an ihren Bereichen, an denen die Drosselklappenwelle axial hervorsteht, Anlaufflächen besitzt, die an gehäusefesten Abstützflächen in Anlage sind.
Durch die Anlage der Drosselklappe mit ihren Anlaufflächen an den gehäusefesten Abstützbereichen erfolgt nicht nur eine Axialsicherung der Position der Drosselklappenwelle sondern gleichzeitig auch eine exakte Positionierung der Drosselklappenwelle in der Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens.
In einer einfachen Weise ohne wesentlichen Bauteilaufwand können die Abstützbereiche in den die Mündungsöffnungen der Lagerausnehmungen umgebenden Bereichen an der Innenwand der Durchströmöffnung des Gehäuses angeordnet sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn sowohl Drosselklappe als auch Gehäuse aus Kunststoff bestehen, da dann das Wärmeausdehnungs- verhalten dieser Bauteile gleich ist und es bei Wärmebelastung nicht zu erhöhten Abstützkräften der Anlaufflächen der Drosselklappe an den Abstützbereichen des Gehäuses kommt.
In einer anderen, ebenfalls einfachen keinen wesentlichen Bauteilaufwand benötigenden Ausbildung können die Abstützbereiche die zur Durchströmöffnung gerichteten Stirnseiten der Lager sein. Dabei wird bei der Montage durch die Positionierung der Lager sowohl die genaue Lage der vorher mit der Drosselklappenwelle fest verbundenen Drosselklappe in der Durchströmöffnung als auch ein genau definierter Abstand der Lager zueinander erreicht, der sich an den tatsächlichen Ma-
ßen der Drosselklappe und der Durchströmöffnung orientiert und so vorhandene Toleranzen kompensiert. Diese Ausführung ist vorteilhafterweise bei Drosselklappenstutzen anwendbar, deren Drosselklappe und Gehäuse aus Metall bestehen.
Um in jeder Stellung der Drosselklappe ein gleiches Axial - spiel sicher zu stellen, können die Anlaufflächen sich zur Längsachse der Drosselklappenwelle rechtwinklig und zueinander parallel erstrecken.
Dem gleichen Zweck dient es, wenn die Abstützbereiche sich rechtwinklig zur Längsachse der Drosselklappenwelle erstrek- ken.
Weist die Drosselklappe eine Aufnahmehülse auf, in deren Ausnehmung die Drosselklappenwelle fest angeordnet ist und deren stirnseitige Enden die Anlaufflächen bilden, so werden auf einfache Weise Anlaufflächen an der Drosselklappenwelle erreicht .
Zur Vermeidung von Leckluft bei geschlossener Drosselklappe kann auf einfache Weise die Drosselklappe eine stadionförmige Umlaufkontur besitzen, die ausgehend von den zueinander parallelen Anlaufflächen kreis- und/oder bogenförmig ausgebildet ist.
Vorzugsweise entspricht die Erstreckung der Abstützbereiche in Richtung der Längsachse der Durchströmöffnung und/oder quer zur Richtung der Längsachse der Durchströmöffnung etwa dem äußeren Durchmesser der Aufnahmehülse.
Um nach Einsetzen der Drosselklappe in die Durchströmöffnung und Einführung der Drosselklappenwelle in die Axialausnehmung der Aufnahmehülse die Drosselklappe mit der Drosselklappenwelle fest zu verbinden, kann die Drosselklappenwelle mittels eine Aufnahmehülse und Drosselklappenwelle quer durchragenden Stifts oder einer quer durchragenden Schraube in der Axial-
ausnehmung der Aufnahmehülse befestigt sein.
Eine einfache Montage zur exakten Positionierung der Drosselklappe in der Durchströmöffnung und gleichzeitiger Axialsicherung wird dadurch erreicht, dass die Lager Lagerhülsen aufweisen, die mit Presspassung in die Lagerausnehmungen des Gehäuses eingesetzt sind, wobei die Lagerhülsen bis in ihre an den Anlaufflächen anliegenden Stellung in die Lagerausnehmungen axial eingepresst werden.
Dabei können die Anlaufflächen an der Drosselklappe einfach ausgestaltet werden, wenn die Lagerhülsen um ein geringes Maß in die Durchströmöffnung ragen.
Grundsätzlich können die Lager sowohl als Gleitlager mit Lagerbuchsen oder aber auch als Wälzlager, insbesondere als Nadellager ausgebildet sein.
Sind die Lager Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring, so bilden die zur Durchströmöffnung gerichteten Stirnseiten der Innenringe oder der Außenringe die Abstützbereiche. Bei der Montage der Wälzlager sind deren axialen Auspresskräfte gleichzeitig die Belastbarkeitsgrenzen der Axialsicherung.
Das Gehäuse und/oder die Drosselklappe können entweder aus einem Kunststoff oder aus Metall, insbesondere Leichtmetall bestehen.
Zur einfachen Herstellbarkeit ist dabei das Gehäuse und/oder die Drosselklappe ein Spritzgussteil.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erstes Ausführungsbeispiels eines Drosselklappenstutzens
Figur 2 eine Seitenansicht des Drosselklappenstutzens nach Figur 1
Figur 3 einen Teilschnitt entlang der Linie A - A in Figur 2
Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Drosselklappenstutzens
Figur 5 eine Seitenansicht des Drosselklappenstutzens nach Figur 4
Figur 6 einen Teilschnitt entlang der Linie B - B in Figur 5
Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer Drosselklappe.
Die in den Figuren dargestellten Drosselklappenstutzen besitzen ein Gehäuse 1 mit einer Durchströmδffnung 2 mit etwa kreisförmigen Querschnitt, in der eine Drosselklappe 3 mit etwa kreisförmiger Form zum Absperren der Durchströmöffnung 2 angeordnet ist. Die Drosselklappe 3 weist eine mittig über ihre Fläche sich erstreckende Aufnahmehülse 4 auf, in deren Axialausnehmung 5 runden Querschnitts eine Drosselklappenwelle 6 derart eingeführt ist, dass beidseitig die Enden der Drosselklappenwelle 6 an der Drosselklappe 3 hervorstehen und in Nadellager 7 im Gehäuse ragen.
Zur Befestigung der Drosselklappenwelle 6 in der Axialausneh- muηg 5 ist in der Aufnahmehülse 4 eine quer durchgehende Stufenbohrung 8 ausgebildet, deren große Stufe sich an einer Seite der Wandung der Aufnahmehülse 4 befindet und zur Aufnahme eines Schraubenkopfes 9 eine Befestigungsschraube 10 dient. Mit ihrem Gewindeschaft 11 ist die Befestigungsschraube 10 in eine entsprechende, zur Stufenbohrung 8 koaxiale Gewindebohrung 12 in der Drosselklappenwelle 6 eingeschraubt und verbindet so Drosselklappenwelle 6 und Drosselklappe 3
fest miteinander.
Die Nadellager sind mit ihren Außenringen 13 in entsprechenden Lagerausnehmungen 14 mit Presspassung eingesetzt.
Das rechte Ende der Drosselklappenwelle 6 ist durch einen elektromotorischen Antrieb entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 15 aus einer Schließstellung der Drosselklappe 3 in deren Öffnungsstellung schwenkbar antreibbar. Der nicht dargestellte elektromotorische Antrieb befindet sich in einem Antriebsgehäuse 16 des Gehäuses 1, der auch einen Steckan- schluss 17 für die Stromversorgung und die Ansteuerleitungen besitzt .
Die Durchströmöffnung 2 des Drosselklappenstutzens besitzt im Bereich der Drosselklappe 3 einen etwa zylindrischen Abschnitt 18, an den sich beidseitig kurze stark konisch sich erweiternde Abschnitte anschließen, die wiederum durch leicht konisch sich erweiternde weitere Abschnitte 20 bis zu den An- schlussδffnungen 21 der Durchströmöffnung 2 fortgesetzt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sind die Lagerausnehmungen 14 Stufenbohrungen, in deren großen Stufen 22 die Nadellager 7 eingesetzt sind und deren kleine Stufen 23 in die Durchströmöffnung 2 münden. Dabei entspricht der Durchmesser der kleinen Stufen 23 etwa dem Durchmesser der Drosselklappenwelle 6.
Der etwa zylindrische Abschnitt 18 besitzt einen stadionför- migen Querschnitt mit zueinander parallelen und zur Längsachse 26 der Drosselklappenwelle 6 rechtwinkligen Abstützbereichen 24 in den die Mündungsöffnungen der kleinen Stufen 23 umgebenden Bereichen an der Innenwand der Durchströmöffnung 2. Jeweils zwei einander zugewandte Enden der Abstützbereiche 24 sind durch kreisbogenförmige Bereiche 25 miteinander verbunden.
An den zueinander parallelen Abstützbereichen 24 des Abschnitts 18 der Durchströmöffnung 2 sind die stirnseitigen Öffnungen der Aufnahmehülse 4 in Anlage, die Anlauflaufflächen 27 bilden und die Position der Drosselklappe 3 in der Durchströmöffnung 2 axial zur Längsachse 26 der Drosselklappenwelle 6 bestimmen und sichern.
Da bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sowohl die Drosselklappe 3 als auch das Gehäuse 1 aus Kunststoff spritzgegossen sind und somit einen zumindest annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, kann es bei Wärmebelastung nicht zu einem Verklemmen der Anlaufflächen 27 der Aufnahmehülse 4 zwischen den Abstützbereichen 24 des Gehäuses 1 kommen .
Die Herstellung aus Kunststoff führt zu einem geringen Gewicht und niedrigen Herstellkosten.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 bis 6 sind die Lagerausnehmungen 14 durchgehende Bohrungen gleichen Durchmessers, in die die Nadellager 7 mit ihrem Außenring 13 mit Preßpassung eingesetzt sind.
Die Drosselklappe 3 besitzt den gleichen Aufbau wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 und weist auch an den stirnseitigen Enden ihrer Aufnahmehülse 4 die zueinander parallelen und zur Längsachse 26 der Drosselklappenwelle 6 rechtwinkligen Anlaufflächen 27 auf. Diesen Anlaufflächen 27 sind an den zur Durchströmöffnung 2 gerichteten Stirnseiten der Außenringe 13 der Nadellager 7 in Anlage, die um ein geringes Maß in den Abschnitt 18 kreisförmigen Querschnitts der Durchströmöffnung 2 ragen. Diese zur Durchströmöffnung 2 gerichteten Stirnseiten bilden dabei Abstützbereiche 24', die die Lage der Drosselklappe 3 axial zur Längsachse 26 der Drosselklappenwelle 6 in dem Abschnitt 18 der Durchströmöffnung 2 bestimmen und sichern.
Die Bestimmung dieser Lager erfolgt durch das entsprechende axiale Einschieben mit Presspassung der Nadellager 7 in die Lagerausnehmungen 14.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 bis 6 sind sowohl Gehäuse 1 als auch Drosselklappe 3 Spritzgussteile aus Aluminium.
Die Drosselklappe 3 in Figur 7 ist die Darstellung der Drosselklappe 3, die für beide Ausführungsbeispiele den gleichen Aufbau besitzt und sich nur in ihrem Werkstoff unterscheidet.