DE10105526A1

DE10105526A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines Gasstroms und Herstellverfahren derselben

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Publication number: DE10105526A1
Application number: DE2001105526
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: WO2002062551A1; DE10105526B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Klappenanordnung (4) zum Steuern eines Gasstromes (24), z. B. an einer Verbrennungskraftmaschine. Zunächst wird eine Welle (3) an Sitzflächen (28) in den Endbereichen der Welle (3) mit Lagerkörpern (9) versehen. Danach wird diese vormontierte Baugruppe in ein Spritzgießwerkzeug eingeführt. Es folgt das Umspritzen der vormontierten Baugruppe, die Welle (3) mit daran aufgenommenen Lagerkörpern (9) umfassend, im Wege des Ein-Komponentenspritzgießverfahrens unter gleichzeitiger Ausbildung einer Klappenfläche (11) und eines diese sowie die Lagerkörper (9) umgebenden Gehäuses (1, 10).

Description

Technisches Gebiet

An Verbrennungskraftmaschinen, seien es direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschi nen oder an benzineinspritzenden Verbrennungskraftmaschinen ist eine Steuerung von zu zuführenden und abzuführenden Gasströmen erforderlich. Beispielsweise wird über eine Drosselklappe das Ansaugluftvolumen gesteuert, ferner wird über Klappensysteme der Abgasstrom gesteuert. Eine Steuerung des Abgasvolumenstromes ist insbesondere bei Ab gasrückführsystemen notwendig, in denen ein Teil des Abgasstromes dem Ansaugluftstrom wieder beigemischt wird. Die Steuerung von Zuluft- oder Abgasströmen an Verbrennungs kraftmaschinen erfolgt in der Regel über Klappensysteme, deren Klappen in den die Gasströme leitenden Rohrsystemen schräg gestellt werden können. Die Herstellkosten sol cher Klappensysteme sind nicht unerheblich.

Stand der Technik

DE 30 39 868 A1 bezieht sich auf einen Vibrationsdämpfer und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Diese werden durch ein Spritzgußverfahren hergestellt, wobei zunächst In nenteil und Außenteil des Vibrationsdämpfers aus einem starren oder steifen thermoplasti schen Material wie Polystyrol hergestellt werden. Danach wird ein federndes Zwischen stück aus einem thermoplastischen Elastomer, beispielsweise einem Mischpolymerisat aus Butadien und Styrol geformt und an den äußeren und inneren Teilen in einer folgenden Spritzformstufe hergestellt.

DE 197 03 296 A1 betrifft ein Verfahren zum Abdichten einer eine Drosselklappe tragen den Drosselklappenwelle und Drosselklappenstutzen. Bei einem Drosselklappenstutzen für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ist eine Ausnehmungen des Drosselklap penstutzens durchdringende Drosselklappenwelle mit einem aushärtenden Dichtmittel abgedichtet. Das Dichtmittel verhindert ein Durchströmen von Luft durch einen fertigungs bedingten Spalt zwischen der Drosselklappenwelle und den Ausnehmungen.

EP 0 575 235 B1 bezieht sich auf ein drehbares Drosselorgan für die Kraftstoffeinspritz anlage von Brennkraftmaschinen. Es ist eine Welle mit zylindrischen Sitzen vorgesehen, die einen Abschnitt zur Aufnahme einer Drosselklappe aufnimmt, wobei der Abschnitt einen gleichbleibenden nicht rotationssymmetrischen Querschnitt hat, der größer als der Querschnitt des auf einer Seite des Abschnitts befindlichen Teiles der Welle ist. Die Dros selklappe hat eine zentrale Bohrung, deren Querschnitt demjenigen des Abschnittes ent spricht. Die Welle besteht insgesamt aus Kunststoff und ist einstückig mit einem Nocken zum Einhängen oder Aufwickeln eines auf der anderen Seite des besagten Abschnittes ge legenen Steuerseils gegossen, wobei die Drosselklappe selbst aus gefülltem Kunststoff be steht. Der Kunststoff ist bevorzugt ein thermoplastischer Kunststoff. Der Abschnitt der Drosselklappenwelle hat eine zylindrische Form mit parallelen Abflachungen; die Drossel klappe ihrerseits weist eine abgeflachte Nabe mit zentraler Bohrung auf, die im Querschnitt die Form eines parallel zu den Flügeln der Drosselklappe abgeflachten Kreises hat.

DE 42 24 171 A1 bezieht sich auf ein Spritzgußteil sowie ein Verfahren und ein Spritz gießwerkzeug zum Herstellen des Spritzgußteiles. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens lassen sich Spritzgußteile fertigen, die mindestens zwei Farben und/oder mindestens zwei unterschiedliche Kunststoffe aufweisen und in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Pro zeßschritten, in denen die Farben und/oder die Kunststoffe nacheinander in ein Spritzgieß werkzeug eingespritzt werden, hergestellt sind. Nach dem Prozeßschritt des Einspritzens der ersten Farbe und/oder des ersten Kunststoffes verbleibt das entstandene Spritzgußteil im geschlossenen Werkzeug, wonach ein an das Spritzgußteil angrenzender Hohlraum er zeugt oder freigegeben und in diesen die zweite Farbe und/oder der zweite Kunststoff ein gespritzt wird. Dazu weist das Spritzgießwerkzeug mindestens einen Schieber auf, der den für das Spritzgußteil vorgesehenen Hohlraum im Werkzeug verändert. Durch diese Vorge hensweise läßt sich erreichen, daß das Spritzgießwerkzeug zwischen den beiden Spritz gießvorgängen geschlossen bleiben kann und somit die Oberflächen des vorgespritzten Teiles nicht mit der Umgebungsluft in Berührung kommen können.

Konventionelle Drosselklappensysteme umfassen in der Regel ein Gehäuse, die Drossel klappe, die Drosselklappenwelle, Lagerkörper sowie eine Anzahl von Befestigungs- und Abdichtelemente. Bevor diese Komponenten montiert werden, sind eine Reihe zum Teil langwieriger Bearbeitungsschritte sowie Kalibrierungsschritte erforderlich, wie das Auf bohren von Lagersitzen, das Schleifen der Drosselklappenwelle sowie ein genaues Aufboh ren oder anderweitiges Bearbeiten der Drosselklappenbohrung im Gehäuse. Obwohl heute zur Fertigung von Drosselklappensystemen zunehmend Kunststoffe eingesetzt werden, rühren Fertigungsungenauigkeiten von den Befestigungselementen und in relativ zueinan der beweglichen Oberflächen her, deren Paßgenauigkeit erst in verschiedenen nachfolgen den Bearbeitungsschritten erreicht wird.

Darstellung der Erfindung

Mit dem gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren läßt sich ein einen Gasstrom steuerndes Klappensystem mit einem Minimum weiterer Montageschritte fertigen. Ferner sind nach dem Ausbilden einer in einem Gehäuse verschwenkbar angeordneten, einen Gasstrom steuernden Drosselklappe keine weiteren, die Oberflächengüte der paßgenau gefertigten Komponente verbessernden Bearbeitungsschritte erforderlich. Die das Klappen system bildenden Komponenten werden gemäß des Ein-Komponentenspritzgießverfahrens kostengünstig hergestellt, wodurch eine Endmontage einzelner Komponenten wie Klap penwelle, Drosselklappe innerhalb des Gehäuses vollständig entfallen kann. An die Ferti gungsgenauigkeit der Drosselklappenwelle sind lediglich erhöhte Anforderungen im Be reich der Lagerkörper aufnehmenden Sitzflächen zu stellen; es kann eine mit Toleranzen behaftete Drosselklappenwelle eingesetzt werden, an der die Drosselklappe direkt ange spritzt ist und Fertigungsgenauigkeiten erfordernde Fügeoperationen zwischen Klappe und Welle vollständig entfallen können. Insbesondere ist nunmehr an der die Drosselklappe aufnehmenden Welle kein Schlitz zum Einführen der Drosselklappe mehr erforderlich.

Ein besonders dichtes, geringste Leckageströme zulassendes Klappensystem kann erzielt werden, wenn vor dem Einspritzen des Kunststoffes in das Formwerkzeug die an den En den der Drosselklappenwelle vorgesehenen Lagerkörper mit einem Schmiermittel behaftet mit Kunststoff umspritzt werden. Hinsichtlich ihrer Dimensionierung sind die Lagerkörper mit höheren Freiheitsgraden auslegbar, was eine höhere Konstruktionsvariabilität zuläßt. Das Klappensystem, gefertigt gemäß des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Herstellver fahrens, läßt sich nahezu spielfrei ausführen. Ferner lassen sich an diesem eventuell für andere Einsatzbereiche als am Einsatz von Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeu ge erforderliche Antriebselemente wie Kurven, Zahnräder oder dergleichen während der Fertigung im Ein-Komponentenspritzgießverfahren problemlos anspritzen. Durch Verzicht auf metallische Befestigungselemente kann die erfindungsgemäß gefertigte Klappenanord nung in geringem Gewicht hergestellt werden. Es lassen sich auch nicht-zylindrisch ausge bildete Drosselklappen im Gehäuse beweglich einspritzen, was bei konventionell erfolgen der Montage mit erheblichen Fügeproblemen verbunden wäre.

Der gemäß des Ein-Komponentenspritzverfahrens eingesetzte Kunststoff kann je nach Ein satzzweck der herzustellenden Klappenanordnung entsprechend der im Einsatzzweck vor liegenden Temperaturen ausgewählt werden. So lassen sich reine Zuluft-Klappen aus preisgünstigeren Kunststoffen herstellen; thermisch höher belastete Klappensysteme kön nen aus entsprechend temperaturbeständigeren Kunststoffen hergestellt werden.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehenden détail erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine in Offenstellung befindliche Klappenanordnung in dem diese umgebenden Gehäuse,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Klappenanordnung,

Fig. 2.1 ein Detail der Klappenanordnung gemäß Fig. 2,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Offenstellung befindliche Klappenanordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3.1 die Darstellung der Schräge der Umfangsfläche der Klappenanordnung,

Fig. 4 eine perspektivische Draufsicht der einen Gasstrom steuernden Klappenanord nung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das die Klappe umgebende Gehäuse,

Fig. 6 einen Schnitt durch die die Klappe aufnehmende, beidseitig im angespritzten Gehäusezapfen drehbar gelagerte Welle,

Fig. 6.1 eine vergrößerte Darstellung des Lagerungsbereiches der Klappenwelle.

Ausführungsvarianten

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht eine Draufsicht auf eine in Offenstellung befindli che Klappenanordnung in dem sie umgebenden Gehäuse näher hervor.

Eine zur Steuerung eines Gasstromes dienende Klappe 4 ist an einer Klappenwelle 3 auf genommen. Die Klappenwelle 3 ist symmetrisch zur Mittellinie 5 ausgebildet und an Lage rungsstellen 7 in am Gehäuse 1 angespritzten Zapfen 10 gelagert. An der Außenseite des Gehäuses 1 ist eine Anzahl von Befestigungen ausgebildet. Die an der den freien Strö mungsquerschnitt 2 durchsetzten Welle aufgenommene Klappe 4 ist in ihre maximale Of fenstellung geschwenkt, so daß gemäß der Darstellung in Fig. 1 ein größtmöglicher Strö mungsquerschnitt 2 freigegeben ist. In der Draufsicht gemäß Fig. 1 ist die Klappe 4 an beiden Seiten mit einer Verrippung 6 versehen, welche die mechanische Belastbarkeit der Klappenfläche der Klappe 4 verbessert. Die Verrippung 6 kann auch abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 1 an lediglich einer Seite der Klappe 4 aufgenommen sein. Die Welle 3, an welcher die Klappe 4 - dargestellt in ihrer maximalen Offenposition - ange spritzt ist, ist in hier nicht dargestellten Lagerkörpern in den Anspritzzapfen 10 am Gehäu se 1 verdrehbar gelagert.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 geht eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 dargestellten Klappenanordnung hervor.

Aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 der Klappenanordnung gemäß Fig. 1 ist ent nehmbar, daß die Welle 3 an ihren Endbereichen mit Lagerkörpern 9 versehen ist. Die La gerkörper 9 bestehen vorzugsweise aus einem mit einem Schmiermittelzusatz wie bei spielsweise Öl imprägnierten Werkstoff, so zum Beispiel gesinterter Bronze. Anstelle von Lagerkörpern aus gesinterter Bronze lassen sich auch Lagerkörper 9 aus Stahl einsetzen.

Auf der Welle 3, die durchaus mit Toleranzen behaftet sein kann, werden in deren Endbe reichen die Lagerkörper 9 aufgebracht. Die solcherart vormontierte Baugruppe wird in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, welches sodann geschlossen wird, so daß das Gehäuse 1 einschließlich der daran ausgebildeten Anspritzzapfen 10 sowie die Klappenfläche 11 der Klappe 4 in einem Arbeitsgang gemäß des Ein-Komponentenspritzgießverfahrens im Spritzgießwerkzeug ausgebildet werden kann. Beim Spritzgießvorgang wird die Klappen fläche 11 erzeugt, welche dadurch unmittelbar mit dem toleranzbehafteten Bereich der Welle 3 verbunden ist. Durch diese Vorgehensweise ist lediglich eine Bearbeitung der Welle 3 in den Bereichen erforderlich, welche als Sitzflächen 28 für die Lagerkörper 9 dienen. Während des Umspritzens der aus Lagerkörper 9 und Welle 3 gebildeten, vormon tierten Baugruppe im Spritzgießwerkzeug umschließt der eingespritzte Kunststoff im Be reich der Lagerungsstellen 7 die Lagerkörper 9. Zur Fixierung der Lagerkörper 9 in den Anspritzzapfen 10 des Gehäuses 1 können an den Anspritzzapfen 10 einzelne oder umlau fende Vorsprünge 13 ausgebildet werden, die in korrespondierende einzelne oder umlau fende Vertiefungen an den Lagerkörpern 9 eingreifen. Dadurch wird eine Verdrehung so wie eine axiale Verschiebung und damit eine potentielle Leckage zwischen Anspritzzapfen 10 und Lagerkörper 9 vermieden. Unterstützt durch das Schmiermittel, welches bevorzugt auf die Lagerkörper 9 bei deren Montage auf der Welle 3 aufgebracht ist, wird die Dicht wirkung zwischen Anspritzzapfen 10 und Lagerkörper 9 zusätzlich erhöht. Durch die wäh rend des Umspritzens ausgebildeten Vorsprünge 13, die in einzelne Ausnehmungen oder ringförmig umlaufende Ausnehmungen 14 der Lagerkörper 9 eingreifen, wird eine Relativ bewegung der Lagerkörper 9 in den Anspritzzapfen 10 vermieden. Ferner wird durch die formschlüssige Verbindung zwischen der Außenseite der Lagerkörper 9 und der Innenseite der Anspritzzapfen 10 eine Axialbewegung der die angespritzte Klappenfläche 11 aufneh menden Welle 3 verhindert. Die Welle 3 vermag sich lediglich relativ zu den in den An spritzzapfen 10 drehfest angeordneten Lagerkörpern 9 zu verdrehen.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist die Klappenfläche 11 in bezug auf den Strömungsquerschnitt 2 innerhalb des Gehäuses 1 so orientiert, daß sie eine Offenstellung annimmt. Besonders gute Ergebnisse beim Umsprit zen der Klappenfläche 11 an die den Strömungsquerschnitt 2 durchsetzende Welle 3 haben sich eingestellt, wenn sich die Klappenfläche 11 während des Umspritzens der Welle 3 in ihrer maximalen Offenstellung befunden hat.

Mit Bezugszeichen 15 ist gemäß Fig. 2 eine Anlagefläche bezeichnet, welche sich zwi schen der Klappenfläche 11 und den in den Strömungsquerschnitt 2 hineinragenden Flä chen der Lagerkörper 9 einstellt.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 geht ein Detail der Klappenanordnung gemäß Fig. 2 näher hervor.

Der in vergrößertem Maßstab wiedergegeben Fig. 2.1 ist entnehmbar, daß sich zwischen der Außenseite des auf der Welle 3 befindlichen Lagerkörpers 9 und der Innenseite des Anspritzzapfens 10 eine formschlüssige Verbindung eingestellt hat. Diese während des Umspritzens des Lagerkörpers 9 sich einstellende formschlüssige Verbindung zwischen Anspritzzapfen 10 und Lagerkörper 9 stellt neben einer Lagerungsstelle der Welle 3 ein Dichtelement dar. Je nach Anzahl der am Anspritzzapfen 10 ausgebildeten Vorsprünge 13 und zu dieser Anzahl korrespondierender Ausnehmungen 14 an der Umfangsfläche des Lagerkörpers 9 stellt sich eine Spaltdichtung ein, die an der der Klappenfläche 11 zuwei senden Seite des Lagerkörpers 9 in eine Dichtfläche 16 ausläuft. Unterstützt durch die An lagefläche 15 zwischen Klappenfläche 11 und Stirnseite des Lagerkörpers 9 ist die erfin dungsgemäß hergestellte Klappenanordnung zum Steuern eines Gasstromes auch an dieser Seite gegen austretendes, gasförmiges Medium gesichert.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2.1 geht zudem hervor, daß zur Erhöhung der Abdicht wirkung die Lagerkörper 9 an der Klappenfläche 11 anliegend ausgebildet sind, d. h. die Innenwandung des Gehäuses 1, 10 durchsetzend ausgebildet sind. Durch die Ausbildung des ersten Vorsprunges 13 am Anspritzzapfen 10 möglichst nah an der Innenwandung des gleichzeitig mit der Klappenfläche 11 im Spritzgießwerkzeug ausgebildeten Gehäuses 1,10 ist eine maximale Abdichtwirkung unmittelbar am Anspritzzapfen 10 erzielbar.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 geht ein Querschnitt durch eine in ihrer Offenstellung befindliche Klappe gemäß Fig. 1 näher hervor.

Der Strömungsquerschnitt 2 des gleichzeitig mit der Klappenfläche 11 gespritzten Gehäu ses 1 wird von einem Gasstrom durchströmt, beispielsweise der Zuluft oder des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine. Durch eine Verdrehung der Klappe 4 durch Betätigung der Klappenwelle 3 erfolgt eine Verminderung oder Vergrößerung des Strömungsquer schnittes 2 innerhalb des Gehäuses 1. In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist die Umfangsflä che 25 der Klappenfläche 11 mit einer Dichtschräge 20 versehen, wobei die in Fig. 3 dar gestellte Klappe 4 im Uhrzeigersinn von ihrer Offenstellung in eine Schließstellung inner halb des Strömungsquerschnittes 2 des Gehäuses 1 bewegbar ist. Während des Umsprit zens der Klappenwelle 3 im Spritzgießwerkzeug kann die Kontur der Dichtschräge 20 un ter verschieden vorgebbaren Schrägungswinkeln 22 an der Umfangsfläche 25 der Klappen fläche 11 erzeugt werden. Durch die Ausbildung einer Dichtschräge 20 an der Umfangsflä che 25 der Klappenfläche 11 läßt sich insbesondere im geschlossenen Zustand der Klappe 4 im Gehäuse 1 eine verbesserte Dichtwirkung sowie das Vermeiden von Fehlluftströmen erzielen. Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 geht zudem hervor, daß gemäß dieses Ausfüh rungsbeispieles die Klappe 4 auf beiden Seiten mit einer Verrippung 6 versehen sein kann. Die Verrippung 6 kann auch lediglich an einer Seite der Klappe 4 vorgesehen werden, um die mechanischen Eigenschaften der Klappenanordnung zu verbessern.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3.1 geht die Darstellung der Schräge an der Umfangsflä che der Klappenanordnung näher hervor. Je nach eingesetztem Spritzgießwerkzeug kann die Umfangsfläche 25 der Klappenfläche 11 der Klappe 4 mit unterschiedlichen Dichtschrägen ausgebildet werden. Um die Betätigungskräfte der Klappe 4 um die Welle 3 klein zu halten, ist dafür Sorge zu tragen, daß der Schrägungswinkel 22 an der Dichtschräge 20 in bezug auf die Innenwandung 17 des Gehäuses 1 in einem Optimum hinsichtlich der Dichtwirkung sowie hinsichtlich der Minimierung des aufzuwendenden Drehmoments ge halten wird. Der Schrägungswinkel 22 der Dichtschräge 20 liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0 und 15°. Die Dichtschräge 20 kann bereits während des Umspritzens der Klappwelle 3 bei der Ausbildung der Klappenfläche 11 der Klappe 4 geformt werden, so daß sich weitere, die Paßgenauigkeit erhöhende Bearbeitungsschritte erübrigen. Wird die Dichtschräge 20 an ihrem in Verdrehrichtung gesehen hinteren Teil mit einer Spitze 21 versehen, können selbst nach längerem Betrieb der erfindungsgemäß hergestellten Drossel klappenanordnung befriedigende Resultate hinsichtlich sich einstellender Leckageströme erreicht werden.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 4 geht eine perspektivische Wiedergabe einer einen Gasstrom steuernden Klappenanordnung hervor.

Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 1 bereits bekannt, sind an der Außenwandung des Gehäuses 1 mit Anspritzzapfen 10 eine Anzahl von Befestigungen 8 vorgesehen, mit wel chen das erfindungsgemäß in einem Arbeitsgang hergestellte, lediglich eine Vormontage von Welle 3 und Lagerkörper 9 benötigende, eine Klappenanordnung darstellende Bauteil in ein Zuluft- oder Abgassystem an einer Verbrennungskraftmaschine integriert werden kann. Mit Bezugszeichen 23 sind die Wellenzapfen der Welle 3 bezeichnet, an welchen der Antrieb zum Verschwenken der Klappe 4 in die Welle 3 eingeleitet werden kann. Dies er folgt vorzugsweise über einen Stellmotor, mit welchem die Klappe 4 innerhalb des Strö mungsquerschnittes 2 in beliebige Drehlagen stellbar ist. In ihrer Schließstellung liegt die Umfangsfläche 25, versehen mit einer Dichtschräge 20 gemäß Fig. 3.1 an der Innenwan dung 17 des Gehäuses 1 dichtend an und verhindert das Durchströmen des freien Quer schnittes 2 durch einen Gasstrom, sei es Zuluft oder Abgas einer Verbrennungskraftma schine. Die in einem Arbeitsgang erfolgende Ausbildung von Gehäuse 1 mit Anspritzzap fen 10 sowie der Klappenfläche 11 der Klappe 4 führt insbesondere zu einer Ausgestaltung einer Klappenanordnung mit geringstem Spiel, d. h. einer Minimierung sich einstellender Leckageströme zwischen diesen Bauteilkomponenten. Je nach thermischen Beanspruchun gen während des Betriebs an einer Verbrennungskraftmaschine oder anderen, ein gasför miges Medium erzeugenden oder benötigenden Arbeitsmaschinen läßt sich die Wandstärke 26 am Gehäuse 1 während des Spritzgießvorganges einstellen.

Um sich während des Ein-Komponentenspritzgießverfahrens einstellende Grate aus Kunst stoffrückständen zwischen den relativ zueinander bewegbaren Komponenten Welle 3 mit Klappenfläche 11 und Innenwandung 17 des Gehäuses 1 zu entfernen, können diese durch ein kurzes Hin- und Herbewegen der Klappenfläche 11 durch Verdrehung der Welle 3 in den Anspritzzapfen 10 entfernt werden. Eine weitere Nachbearbeitung der in einem Ar beitsgang gemäß des Ein-Komponentenspritzgießverfahrens erzeugten Klappenanordnung ist nicht erforderlich. Zur Verbesserung des Strömungsverhaltens des Gasstroms durch den Strömungsquerschnitt 2 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Klappenanordnung können die Verrippungsmuster 6 bzw. 31 im Bereich der Klappenfläche 11 auch mit anderer Geo metrie, beispielsweise zur Erzeugung eines Dralls versehen werden. Die Auslegung der Geometrie der Verrippung 6 bzw. 31 im Bereich der Klappenfläche 11 richtet sich nach dem beabsichtigten Einsatzzweck der erfindungsgemäß hergestellten Klappenanordnung.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 geht eine Draufsicht auf das die Klappenordnung um gebende Gehäuse näher hervor. Das einstückig ausgebildete Gehäuse 1, 10, die die Lager körper 9 der Welle 3 aufnehmenden Anspritzzapfen 10 umfaßt, ist mit einzelnen Befesti gungen 8 versehen. In Bezug auf die Teilungsfuge des Spritzgießwerkzeuges, welche mit der Mittellinie 5 zusammenfällt, haben die Befestigungen 8 an ihren Außenflächen eine leicht trapezförmig ausgebildete Kontur. Durch diese begünstigt, läßt sich die in einem Arbeitsgang hergestellte Klappenanordnung leichter aus dem Spritzgießwerkzeug entneh men.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 6 geht ein Schnitt durch die die Klappe 4 aufnehmende, beidseitig in angespritzten Gehäusezapfen 10 drehbar gelagerte Welle 3 hervor. Mit Be zugszeichen 28 sind die Sitzflächen für die Lagerkörper 9 im Bereich der Lagerungszapfen 23 der Welle 3 bezeichnet. Lediglich im Bereich der Sitzfläche 28 ist die mit den Lager körpern 9 zu bestückende Welle 3 an ihrer Oberfläche zu bearbeiten. Da die Klappenfläche 11 der Klappe 4 innerhalb des freien Strömungsquerschnittes 2 an die Welle 3 angespritzt wird, erübrigt sich im zwischen den Lagerkörpern 9 liegenden Abschnitt der Welle 3 eine aufwendige Bearbeitung der Welle 3, da sich Fügeoperationen vollständig erübrigen. Die zur leichteren Entformung des in einem Arbeitsgang gefertigten Werkstückes an ihren Au ßenseiten mit leicht angeschrägten Konturen versehenen Befestigungen 8 sind symmetrisch am Außenumfang 27 des Gehäuses 1 mit Anspritzzapfen 10 verteilt. Anstelle der hier ge zeigten, in 90° zueinander versetzt angeordneten Befestigungen 8 lassen sich je nach Größe und Strömungsquerschnitt 2 des Gehäuses 1 mit Anspritzzapfen 10 auch mehrere, bei spielsweise um 60° zueinander versetzte Befestigungen 8 an der Außenwandung 27 des Gehäuses 1, 10 anspritzen. Dies hängt von der Dimensionierung und der Beanspruchung des Gehäuses 1, 10 ab. Die über die Anspritzzapfen 10 des Gehäuses 1 hinausstehenden Zapfen 23 der Welle 3 können im gleichen Arbeitsgang mit Kurven oder aus Kunststoff bestehenden Antriebselementen versehen werden, so daß zur Bestückung mit diesen Antriebs- bzw. Steuerelementen ebenfalls keine separaten Arbeitsgänge erforderlich sind. Mit Bezugszeichen 13 bzw. 14 sind im Bereich der Anspritzzapfen 10 die formschlüssigen Verbindungen bezeichnet, welche eine Relativbewegung der Lagerkörper 9 in bezug auf die Anspritzzapfen 10 verhindern. Eine Rotationsbewegung der Welle 3 ist lediglich in bezug auf die Lagerkörper 9 möglich.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 6.1 geht eine vergrößerte Wiedergabe des Lagerungsbe reiches der Klappenwelle gemäß Fig. 6 näher hervor. Die Wiedergabe des Lagerungsberei ches gemäß Fig. 6.1 entspricht im wesentlichen der in Fig. 2.1 dargestellten Lagerung, jedoch um 90° verdreht. Auch gemäß der Darstellung in Fig. 6.1 wird eine Dichtfläche 16 zwischen Anspritzzapfen 10 und Außenfläche 30 des Lagerkörpers 9 gebildet. An die Dichtfläche 16 in axiale Richtung des Lagerkörpers 9 sich anschließend gesehen bilden am Anspritzzapfen 10 ausgebildete Vorsprünge 13 mit dazu korrespondierenden Ausnehmun gen 14 an der Außenseite 30 des Lagerkörpers 9 eine formschlüssige Verbindung. Je nach Anzahl der in axiale Richtung zwischen Lagerkörper 9 und Anspritzzapfen 10 ausgebilde ten formschlüssigen Verbindungen 13, 14 wird die Dichtwirkung einer solcherart konfigu rierten Spaltdichtung erheblich erhöht. Die Ausbildung der formschlüssigen Verbindung erfolgt beim gleichzeitigen Spritzen von Anspritzzapfen 10 bei der Herstellung des Gehäu ses sowie der Ausbildung der einstöckig mit der Welle 3 verbundenen Klappenfläche 11 der Klappe 4. Die Klappe 4 wird in Richtung des Doppelpfeiles 32 zwischen ihrer maxi malen Offenstellung und ihrer, den Strömungsquerschnitt 2 verschließenden, Schließstel lung hin- und herbewegt. Zur Bewegung der Welle 3 eignen sich Stellmotoren, deren An triebsmoment aus Gründen der Antriebsauslegung möglichst gering zu halten ist. Die die Klappenfläche 11 versteifende Verrippung 6 bzw. 31 kann nach verschiedensten Einsatz zwecken optimiert erfolgen, wobei sowohl eine Verbesserung der Strömungseigenschaften des den Strömungsquerschnitt 2 passierenden Fluides hinsichtlich Turbulenz bzw. Vermi schung erzielbar ist, als auch eine Versteifung der Klappenfläche 11 der Klappe 4 erfolgen kann. Mit Bezugszeichen 29 ist die Innenbohrung des Lagerkörpers 9 bezeichnet, welche auf dem zu bearbeitenden Bereich 28 der Welle 3 sitzt.

Die entsprechend des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Herstellverfahrens gefertigten Klappenanordnungen zur Steuerung eines Gasstromes können neben der Anwendung an Verbrennungskraftmaschinen auch an Rohrleitungssystem für gasförmige Medien Verwen dung finden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Strömungsquerschnitt

3

Klappenwelle

4

Klappe (Offenstellung)

5

Mittellinie

6

Verrippungsmuster

7

Lagerungsstelle

8

Befestigung

9

Lagerkörper

10

Anspritzzapfen

11

Klappenfläche

12

Trennschicht

13

Vorsprung

14

Ausnehmung

15

Anlageflächen

16

Dichtfläche

17

Innenwandung Gehäuse

18

Querschnitt Klappenwelle

19

Klappenflächenquerschnitt

20

Dichtschräge

21

Spitze

22

Schrägungswinkel

23

Wellenzapfen

24

Gasstrom

25

Umfangsfläche

26

Wandstärke

27

Außenwandung

28

Sitzfläche Lagerkörper

29

Bohrung Lagerkörper

30

Außenfläche Lagerkörper

31

Verrippung

32

Drehrichtung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Klappenanordnung (4) zum Steuern eines Gasstromes (24) mit nachfolgenden Verfahrensschritten:

- dem Versehen einer Welle (3) an Sitzflächen (28) mit Lagerkörpern (9),
- dem Einführen der vormontierten Baugruppe (3, 9) in ein Spritzgießwerkzeug,
- dem Umspritzen des vormontierten, die Welle (3) mit Lagerkörper (9) umfassenden Baugruppe im Wege des Ein-Komponentenspritzgießverfahrens unter gleichzeitiger Ausbildung einer Klappe (4) und eines diese sowie die Lagerkörper (9) umgebenden Gehäuses (1, 10).

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umspritzen der La gerkörper (9) zwischen diesen und den sie umgebenden Anspritzzapfen (10) eine formschlüssige, eine Schwenkbewegung (32) der Klappe (4) ermöglichende Verbin dung erzeugt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsprünge (13) der An spritzzapfen (10) in Ausnehmungen (14) der Lagerkörper (9) eingreifen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (9) vor dem Umspritzen im Spritzgießwerkzeug mit einem Schmiermittel (12) behandelt wer den.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (4) während des Umspritzens in eine Offenstellung im Strömungsquerschnitt (2) des Gehäuses (1, 10) ausgebildet wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (4) in bezug auf das Gehäuse (1, 10) in einer maximalen Offenstellung orientiert ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (9) der Welle (3) an einer Innenwandung (17) des Gehäuses (1, 10) angrenzend positioniert werden.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klappenfläche (11) der Klappe (4) an einer oder beiden Seiten eine Verrippung (6, 31) ausgebildet wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausbildung der Klappenfläche (11) der Klappe (4) deren Umfangsfläche (25) mit einer Dichtschräge (20) versehen wird.

10. Vorrichtung zum Steuern eines Gasstromes (24), gefertigt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (9) aus mit einem Schmiermittel imprägnierter, gesinterter Bronze oder aus Stahl gefertigt sind.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außen fläche (30) der Lagerkörper (9) und der Innenfläche des Anspritzzapfens (10) des Ge häuses (1) eine eine Spaltdichtung erzeugende Anzahl von Vorsprüngen (13) und Aus nehmungen (14) ausgebildet sind.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innen wandung (17) des Gehäuses (1, 10) und der Außenfläche (30) der Lagerkörper (9) eine Dichtfläche (16) vorgesehen ist.