DE19512875A1 - Drosselklappenstutzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen mit einer in einem Gehäuse schwenkbar angeordneten Drosselklappe.

Drosselklappenstutzen der vorstehenden Art sind zur Regelung der Ansaugluft von Ottomotoren in Kraftfahrzeugen allgemein bekannt.

Um zu erreichen, daß solche Drosselklappenstutzen möglichst weitgehend dicht schließen und andererseits aus der Schließstellung wieder leicht zu öffnen sind, ist eine hohe Durchmessergenauigkeit und Rundheit des Gehäuses des Drosselklappenstutzens und der Drosselklappe erforderlich.

Alternativ hierzu sind Lösungen bekannt, bei denen keine hohen Anforderun­ gen an die Fertigungstoleranzen gestellt werden. Dabei wird zur Verminderung des Leckluftdurchsatzes eine in der Mantelfläche der Drosselklappe umlau­ fende Nut mit einem darin eingesetzten federnden Ring vorgesehen oder im Randbereich der Drosselklappe eine Federmanschette angeordnet, die mit zwei aus dem Drosselklappenrand herausbewegbaren Bogenstücken gegen eine Stellfläche des Gehäuses des Drosselklappenstutzens anliegt.

Derartige Lösungen haben einen komplizierten Aufbau, erfordern eine größere Anzahl von Bauteilen und sind deshalb sehr aufwendig zu fertigen.

Aufgrund der unveränderbaren radial umlaufenden Umfangsfläche der Dichte­ lemente können größere Toleranzen im Durchmesser und in der Rundheit des Gehäuses des Drosselklappenstutzens und der Drosselklappe nicht ausrei­ chend ausgeglichen werden, was zu hohen Leckluftwerten in Schließstellung der Drosselklappe führt.

Dagegen tritt bei Öffnung der Drosselklappe aus der Schließstellung eine unkontrollierte Verwirbelung der Luftströmung auf, wobei die undefinierte Ver­ änderung des Luftdurchtrittsquerschnitts im Moment der Öffnung der Drossel­ klappe aus der Schließstellung eine sprunghafte Änderung der den Luftdurch­ satz beschreibenden Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie herbeiführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drosselklappenstutzen der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen und kostengünsti­ gen Mitteln sowie fertigungstechnisch geringem Aufwand ohne Einhaltung hoher Fertigungstoleranzen an der Drosselklappe und dem Gehäuse des Dros­ selklappenstutzens die Leckluftmengen vermindert werden und die Drossel­ klappe möglichst leicht zu öffnen vermag.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zur Anlage an das Gehäuse des Drosselklappenstutzens gelangende radial umlaufende Randbe­ reich der Drosselklappe plastisch und/oder elastisch verformbar und mit einer oder mehreren plastisch und/oder elastisch verformbaren, etwa radial hervor­ stehenden Dichtlippe(n) versehen ist, die in Schließstellung der Drosselklappe an der Innenwand des Gehäuses in Anlage ist/sind.

Beim Verschwenken der Drosselklappe in Schließstellung wird/werden die etwa radial hervorstehende(n) Dichtlippe(n) durch Druckbeaufschlagung gegen die Innenwand des Gehäuses des Drosselklappenstutzens gedrückt, wobei zunächst die Dichtlippe bzw. die zuerst an der Innenwand des Gehäuses des Drosselklappenstutzens zur Anlage gelangenden Dichtlippen in jenen Berei­ chen plastisch verformt wird bzw. werden, wo die Streckgrenze des Werkstoffs der Dichtlippe(n) überschritten wird und ein Verharren der Dichtlippe(n) in die­ ser plastisch veränderten Form eintritt. Zusätzlich tritt eine plastische Verfor­ mung des zuerst an der Innenwand des Gehäuses des Drosselklappenstutzens zur Anlage gelangenden Teils des radial umlaufenden Randbereichs der Dros­ selklappe ein. Bei weiterem Andrücken der Drosselklappe gegen die Innen­ wand des Gehäuses des Drosselklappenstutzens werden auch die weiteren Dichtlippen entsprechend plastisch verformt.

Besonders in dem auf den sich plastisch verformenden Teil des radial umlau­ fenden Randbereichs folgenden Teil des radial umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe wird eine elastische Verformung in den Bereichen der Dichtlip­ pen erfolgen, wo die Steckgrenze des Werkstoffs der Dichtlippen noch nicht erreicht wird. Aber auch der gesamte radial umlaufende Randbereich kann elastische Verformungen aufweisen.

Durch die plastische und/oder elastische Verformung des radial umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe und der Dichtlippe(n) besitzt der radial umlau­ fende Randbereich der Drosselklappe eine in Schließstellung der Drossel­ klappe zur Innenkontur des Gehäuses des Drosselklappenstutzens etwa paral­ lele Außenkontur.

Das hat den Vorteil, daß die Drosselklappe in deren Schließstellung gegenüber dem Gehäuse des Drosselklappenstutzens zuverlässig
Die vorgeprägten Konturen ermöglichen ein klemmfreies Öffnen der Drosselklappe, während weitere Schließvorgänge ohne größeren Anpreßdruck durchführbar sind.

Die Anordnung einer einzelnen Dichtlippe erfolgt in vorteilhafter Weise im mitt­ leren Bereich des radial umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe, da hierbei bis zum Erreichen der Dichtlippe beim Schließvorgang die Drossel­ klappe nur mit geringem Anpreßdruck verschwenkt wird und nachfolgend die plastische und/oder elastische Verformung der Dichtlippe und des umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe eintritt.

Diese Anordnung verringert die Beeinflussung der laminaren Strömungseigen­ schaften und gewährleistet einen kontrollierten Verlauf der Verwirbelung der Luftströmung beim Schließen der Drosselklappe.

Zur vorteilhaften Beeinflussung der Strömungseigenschaften und der Abdich­ tung der Drosselklappe werden zwei oder mehrere Dichtlippen im Abstand zueinander und zu beiden axialen Endbereichen des radial umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe angeordnet. Durch die beim Schließvorgang der Drosselklappe zuerst an die Innenwand des Gehäuses des Drosselklap­ penstutzens in Anlage gelangende Dichtlippe wird die Verwirbelung der Luft­ strömung derart beeinflußt, daß durch die weiteren Dichtlippen die Luftströ­ mung kontrolliert bis zum Abschluß des Schließvorganges verlaufen kann.

Unerwünschte Veränderungen in der Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie werden durch eine gute Dosierbarkeit des Luftdurchtrittsquerschnitts vermieden.

Durch die Anordnung der Dichtlippen im Abstand zu beiden axialen Endberei­ chen des radial umlaufenden Randbereiches der Drosselklappe wird ein Fest­ klemmen der Drosselklappe in ihrer Schließstellung vermieden.

Die Drosselklappe ist vorteilhaft an ihrem radial umlaufenden Randbereich aus einem Ring gebildet, der einen mit einem radial gerichteten, umlaufenden Steg versehenen rotationssymmetrischen Grundkörper der Drosselklappe umgrei­ fend ausgebildet ist.

Der Ring kann durch einen Spritzvorgang um den Steg des rotationssymmetri­ schen Grundkörpers der Drosselklappe hergestellt werden. Der Steg des Grundkörpers der Drosselklappe gewährleistet eine gute Stabilität des plastisch und/oder elastisch verformbaren radial umlaufenden Randbereichs der Dros­ selklappe, da die bei der Verformung dieses Bereichs auftretenden Kräfte durch den Steg aufgenommen werden und damit eine Beschädigung oder unerwünschte Lageveränderung des Ringes vermieden wird.

Diese Ausbildung der Drosselklappe vermeidet aufgrund ihrer Gesamtstabilität und unveränderten Biegesteifigkeit große elastische Formabweichungen beim Schließvorgang sowie Abweichungen in der Drehwinkel-Luftmassen-Kennlinie der Drosselklappe.

Vorteilhaft kann die Drosselklappe in ihrer Schließstellung zur rechtwinkligen Querschnittsebene des Drosselklappenstutzens geneigt sein und einen dieser geneigten Querschnittsebene entsprechende ovale Umfangskontur besitzen.

Eine derartig ausgebildete Drosselklappe ist gegenüber einer in ihrer Schließ­ stellung in der rechtwinkligen Querschnittsebene des Drosselklappenstutzens befindlichen Drosselklappe mit niedrigem Anpreßdruck verschließbar und wie­ der klemmfrei mit geringen Kräften zu öffnen.

Zum Erreichen eines guten Reibverhaltens ist es vorteilhaft, wenn der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe aus einem zusammen mit dem Werkstoff des Gehäuses einen niedrigen Reibkoffizient aufweisenden Material besteht. Das verhindert zusätzlich ein mögliches Verklemmen der Drossel­ klappe in Schließstellung.

Besonders vorteilhaft für ein gutes Reibverhalten ist es, wenn der radial umlau­ fende Randbereich der Drosselklappe aus einem Kunststoff mit Gleitmittelein­ lagerungen besteht.

Der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe hat eine hohe Stabilität bei gleichzeitig gutem Reibverhalten, wenn dieser aus einem glasfaserverstärk­ ten Kunststoff mit Kohlenstoff-Einlagerungen besteht.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist die Ausbildung der Drosselklappe aus dem einen zusammen mit dem Werkstoff des Gehäuses einen niedrigen Reibkoeffi­ zient aufweisenden Material.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird diese nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Drosselklappenstutzen,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Drosselklappenhälfte aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1, durch welches quer hindurch eine Drosselklappen­ welle 2 führt, die eine Drosselklappe 3 trägt.

Die Drosselklappe 3 besteht, wie aus Fig. 2 ersichtlich, aus einem mit einem radial gerichteten, umlaufenden Steg 4 versehenen rotationssymmetrischen Grundkörper 5, wobei die Drosselklappe 3 an ihrem plastisch und/oder ela­ stisch verformbaren, radial umlaufenden Randbereichaus einem Ring 6 gebil­ det ist.

Der Ring 6 weist zwei im Abstand zueinander und zu beiden axialen Endberei­ chen des radial umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe 3 angeordnete, radial hervorstehende plastisch und/oder elastisch verformbare Dichtlippen 7 auf.

Der Ring 6 mit den Dichtlippen 7 wird durch einen Spritzvorgang um den Steg 4 des Grundkörpers 5 der Drosselklappe 3 hergestellt. Dabei sichert der Steg 4 eine gute Stabilität des verformbaren Ringes 6.

Das Gehäuse 1 und der Grundkörper 5 der Drosselklappe 3 bestehen aus Aluminium.

Der mit den Dichtlippen 7 versehene Ring 6 besteht aus einem glasfaserver­ stärkten Kunststoff mit Kohlenstoff-Einlagerungen oder einem anderen Werk­ stoff mit einem geringeren Reibkoeffizient gegenüber dem Aluminium des Gehäuses 1, um ein gutes Reibverhalten zu erreichen.

Beim Schließvorgang wird die Drosselklappe 3 gegenüber der Innenwand des Gehäuses 1 derart verschwenkt, daß eine plastische und/oder elastische Ver­ formung der Dichtlippen 7 und des radial umlaufenden Randbereichs des Rin­ ges 6 eintritt.

Dadurch besitzt der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe 3 eine in Schließrichtung der Drosselklappe 3 zur Innenkontur des Gehäuses 1 etwa parallele Außenkontur.

Die radial umlaufende Umfangsfläche der Drosselklappe 3 ist schräg ausgebil­ det, so daß die Drosselklappe 3 in ihrer Schließstellung zur rechtwinkligen Querschnittsebene des Drosselklappenstutzens geneigt ist, wodurch ein nied­ riger Anpreßdruck beim Verschließen der Drosselklappe und deren klemmfreies Öffnen mit geringen Kräften gewährleistet ist.

Claims (12)

1. Drosselklappenstutzen mit einer in einem Gehäuse schwenkbar ange­ ordneten Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Anlage an das Gehäuse (1) des Drosselklappenstutzens gelangende radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe (3) plastisch und/oder ela­ stisch verformbar und mit einer oder mehreren plastisch und/oder ela­ stisch verformbaren, etwa radial hervorstehenden Dichtlippe(n) (7) ver­ sehen ist, die in Schließstellung der Drosselklappe (3) an der Innenwand des Gehäuses (1) in Anlage ist/sind.

2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (7) im mittleren Bereich des radial umlaufenden Randbe­ reichs der Drosselklappe (3) angeordnet ist.

3. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Dichtlippen (7) im Abstand zueinander und zu beiden axialen Endbereichen des radial umlaufenden Randbereichs der Drosselklappe (3) angeordnet sind.

4. Drosselklappenstutzen mit einer in einem Gehäuse schwenkbar ange­ ordneten Drosselklappe, mit einem zur Anlage an das Gehäuse gelangenden radial umlaufenden Randbereich, dadurch gekennzeich­ net, daß der zur Anlage an das Gehäuse (1) des Drosselklappenstutzens gelangende radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe (3) plastisch verformbar und in Schließstellung der Drosselklappe (3) an der Innenwand des Gehäuses (1) in Anlage ist.

5. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) an ihrem radial umlau­ fenden Randbereich aus einem Ring (6) gebildet ist.

6. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (6) einen mit einem radial gerichteten, umlaufenden Steg (4) versehenen rotationssymmetrischen Grundkörper (5) der Drosselklappe (3) umgreifend ausgebildet ist.

7. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) in ihrer Schließstellung zur rechtwinkligen Querschnittsebene des Drosselklappenstutzens geneigt ist und einen dieser geneigten Querschnittsebene entspre­ chende ovale Umfangskontur besitzt.

8. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe (3) eine in Schließrichtung der Drosselklappe (3) zur Innenkontur des Gehäuses (1) des Drosselklappenstutzens etwa parallele Außenkontur besitzt.

9. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe (3) aus einem zusammen mit dem Werkstoff des Gehäu­ ses (1) einen niedrigen Reibkoeffizient aufweisenden Material besteht.

10. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe (3) aus einem Kunststoff mit Gleitmitteleinlagerungen besteht.

11. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der radial umlaufende Randbereich der Drosselklappe (3) aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff mit Kohlenstoff-Einlagerungen besteht.

12. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) aus dem einen zusammen mit dem Werkstoff des Gehäuses (1) einen niedrigen Reibkoeffizient aufwei­ senden Material besteht.