DE20002784U1 - Throttle valve arranged on a shaft - Google Patents
Throttle valve arranged on a shaftInfo
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Description
-1 -Auf einer Welle angeordnete Drosselklappe-1 -Throttle valve arranged on a shaft
Die Erfindung betrifft eine auf einer drehbaren Klappenwelle angeordnete Drosselklappe.The invention relates to a throttle valve arranged on a rotatable valve shaft.
Derartige Drosselklappen werden beispielsweise in Verbrennungsmotoren gebraucht, um beispielsweise die Motorenabgase einer erneuten Verbrennung zuzuführen.Such throttle valves are used, for example, in combustion engines to re-combust the engine exhaust gases.
Die Abgaskanäle in denen sich die Drosselklappen befinden sind rund oder mit rechteckigem Querschnitt, zufolge dessen haben die Drosselklappen eine runde oder rechteckige Form. Die Anordnung der Drosselklappenwelle reicht bekanntermaßen von einer mittig durch den Kanalquerschnitt geführten Klappenwelle bei runden / rechteckigen Drosselklappen bis zu einer Anordnung der Klappenwelle versenkt in einer Kanalwandung bei einer rechteckigen Drosselklappe. Die rechteckige Drosselklappe ist dabei an einer ihrer Kanten an der Klappenwelle befestigt.The exhaust ducts in which the throttle valves are located are round or have a rectangular cross-section, which means that the throttle valves have a round or rectangular shape. The arrangement of the throttle valve shaft is known to range from a valve shaft that runs through the middle of the duct cross-section in the case of round/rectangular throttle valves to an arrangement of the valve shaft sunk into a duct wall in the case of a rectangular throttle valve. The rectangular throttle valve is attached to the valve shaft at one of its edges.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine strömungsgünstige Klappenform für einen rechteckigen Kanalquerschnitt zu gestalten und gleichzeitig Elemente in die Klappenform einzubringen, die eine haltbare und kostengünstige Befestigung der Klappe auf der in der Kanalwandung versenkten, bereits montierten Klappenwelle ermöglichen.The object of the invention is to design a flow-optimized flap shape for a rectangular duct cross-section and at the same time to introduce elements into the flap shape that enable a durable and cost-effective fastening of the flap on the already mounted flap shaft sunk into the duct wall.
Bei der aufgabenseitig vorgegebenen Klappensystemkonstruktion ist die Klappenwelle fast vollständig in der Kanalwandung versenkt, so dass die auf der Klappenwelle befestigte Klappe in voll geöffnetem Zustand strömungsgünstig flach an der wellenseitigen Kanalwand anliegt. In vollständig geschlossenem Zustand liegt die Oberkante der rechteckigen Klappe an der wellenseitig gegenüberliegenden Kanalwandung an und verschließt in dieser quer zum Abgasstrom stehende Klappenstellung den Kanalquerschnitt.In the flap system design specified for the task, the flap shaft is almost completely sunk into the duct wall, so that the flap attached to the flap shaft rests flat against the shaft-side duct wall in a streamlined manner when fully open. When fully closed, the upper edge of the rectangular flap rests against the opposite duct wall on the shaft side and closes the duct cross-section in this flap position perpendicular to the exhaust gas flow.
Die naheliegende, stromungsgünstige Form ist die planebene Ausgestaltung der Klappe. Hierbei ist entscheidend, dass die Befestigung nicht wieder Störfaktoren in die Strömung einbringt. Im Deutschen Patent DE 42 23 724 A1 Robert Bosch GmbH ist eine Schraubbefestigung von Klappe und Klappenwelle beschrieben, bei der in der dort gezeigten Abbildung 5 die in die Klappenwelle durchgeschraubten Rundkopf-Schraubenköpfe in den Gasstrom unvorteilhaft hineinragen. Zudem ergab in Praxisversuchen diese Art der Befestigung eine erhöhte Rißbildungsneigung der Klappe, ausgehend vom Bereich der Schraubbefestigung. Die in Europ. Patent 5.275.375 Solex und vergleichbar im Deutschen Patent DE 42 21 449 A1 Pierburg GmbH gezeigte Lösung, in der die Klappenwelle durch eine im Befestigungsbereich röhrenförmig ausgestaltete Klappe hindurchgesteckt wird, ist sehr aufwendig und damit teuer.The obvious, streamlined form is a flat design of the flap. It is crucial that the fastening does not introduce any disruptive factors into the flow. The German patent DE 42 23 724 A1 Robert Bosch GmbH describes a screw fastening of the flap and flap shaft, in which the round-head screw heads screwed through the flap shaft protrude disadvantageously into the gas flow in Figure 5 shown there. In addition, practical tests showed that this type of fastening increased the tendency for the flap to crack, starting from the area of the screw fastening. The solution shown in European patent 5,275,375 Solex and comparable in the German patent DE 42 21 449 A1 Pierburg GmbH, in which the flap shaft is pushed through a flap with a tubular design in the fastening area, is very complex and therefore expensive.
Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 bis 6 gelöst.The problem is solved by the characterizing feature of claims 1 to 6.
Gemäß dieser Ausbildung erhält die planebene Klappe im Befestigungsbereich die runde Kontur der Klappenwelle wodurch sie die Klappenwelle in einem Bereich von <180° umschließt. Im Bereich einer vorgesehenen Schraubbefestigung der Klappe auf der Klappenwelle wird die gerundete Kontur dieses Klappenbereichs unterbrochen und eine Schraubenauflagefläche auf planebenem Niveau belassen. Für die Schraubbefestigung wird entsprechend dem vorgesehenen Schraubendurchmesser die Klappe gelocht. Auf der Klappenwelle ist korrespondierend zu der ebenen Schraubenauflage der Klappe die runde Klappenwelle eben gefräßt und mit passendem Schraubgewindeloch versehen. . Die Schraubenköpfe verwirbeln den Gasstrom somit nicht, da sie versenkt sind.According to this design, the flat flap in the fastening area receives the round contour of the flap shaft, which means that it encloses the flap shaft in an area of <180°. In the area of a planned screw fastening of the flap on the flap shaft, the rounded contour of this flap area is interrupted and a screw support surface is left at a flat level. For the screw fastening, the flap is punched according to the planned screw diameter. On the flap shaft, the round flap shaft is milled flat to correspond to the flat screw support of the flap and provided with a matching screw thread hole. The screw heads therefore do not swirl the gas flow because they are countersunk.
Eine weiterhin angeformte parallel zur Klappenwelle verlaufende Aufkantung der Klappe in Wellen-Form bewirkt, dass der planebene Klappenbereich die gleiche Höhe erhält wie der höchste Punkt der gerundeten Klappenkontur. Die strömungsgünstige Form einer nur minimal unterbrochenen ebenen Fläche ist erreicht.A further, wave-shaped upturned edge of the flap, which runs parallel to the flap shaft, ensures that the flat flap area is the same height as the highest point of the rounded flap contour. The aerodynamic shape of a flat surface with only minimal interruptions is achieved.
-3--3-
Weiterhin beeinflußt diese Wellen-förmige Aufkantung das Schwingungsverhalten der Klappe im Gasstrom, da dadurch die Neigung zur Rißbildung im Bereich der
Schraubbefestigung der Klappe auf der Klappenwelle vermieden wirdFurthermore, this wave-shaped edge influences the vibration behaviour of the flap in the gas flow, as it reduces the tendency for crack formation in the area of the
Screw fastening of the flap on the flap shaft is avoided
Ein zusätzlicher Nutzen ergibt sich bei der automatisierten Montage der Klappe
mit Schraubbefestigung, dass die Flanken der Verformung rund zu flach im
Befestigungsbereich der Klappe zur zentrierten Positionierung der Klappe auf der entsprechend ausgefräßten Klappenwelle führen.An additional benefit is the automated assembly of the flap
with screw fastening that the flanks of the deformation round to flat in the
Fastening area of the flap to ensure centered positioning of the flap on the correspondingly milled flap shaft.
Eine noch vorteilhaftere Befestigung der Klappe auf der Klappenwelle bringt
anstelle der Schraubverbindung eine Laserschweißverbindung entsprechend dem Europ. Patent EP 0 708 232 B1 Albert Handtmann Metallguß GmbH & Co.KG, da hier die Versenkung der Schraubenköpfe entfällt und die Klappenkontur
strömungstechnisch noch günstiger bleibt.An even more advantageous fastening of the flap on the flap shaft brings
Instead of the screw connection, a laser welded connection according to the European Patent EP 0 708 232 B1 Albert Handtmann Metallguß GmbH & Co.KG, since the countersinking of the screw heads is not necessary and the flap contour
remains more favorable in terms of flow technology.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:The drawing shows an embodiment of the invention, in which:
Fig. 1 die Draufsicht auf die fertige Klappe zur Schraubbefestigung in nichtFig. 1 the top view of the finished flap for screw fastening in non
montiertem Zustand. Ziffer 1 bezeichnet den rund geformten Befestigungsbereich der durch zwei ebene Schraubenauflagebereiche Ziffer 2 mit Lochung Ziffer 4assembled state. Number 1 designates the round shaped fastening area which is connected by two flat screw support areas number 2 with hole number 4
unterbrochen ist. Mit dargestellt sind die Schnittlinien AA und BB für dieis interrupted. Shown are the cutting lines AA and BB for the
nachfolgenden Figuren.following figures.
Figur 2 zeigt den Schnitt AA in Längsrichtung zur Klappenwelle durch den
Befestigungsbereich der Klappe, worin die Flanken der Klappe Ziffer 5 klar zu
sehen sind, die zusammen mit den passenden Ausfräsungen auf der
Klappenwelle Figur 3 Ziffer 6 für die Zentrierung der Klappe auf der Klappenachse sorgen.Figure 2 shows the section AA in the longitudinal direction to the valve shaft through the
Fastening area of the flap, in which the flanks of the flap number 5 are clearly
which, together with the appropriate cutouts on the
Flap shaft Figure 3 Item 6 ensures centering of the flap on the flap axis.
Figur 4 zeigt den Schnitt BB quer zur Klappenwelle durch die Klappe wobei der
rund geformte Befestigungsbereich 1, die ebene Schraubenauflage 2 mit Lochung 4 und die Wellen-förmige Aufkantung 3 zu sehen ist.Figure 4 shows the section BB across the valve shaft through the valve where the
The round-shaped fastening area 1, the flat screw support 2 with holes 4 and the wave-shaped upstand 3 can be seen.
-A--A-
FCir den Fall der Befestigung durch Laserschweissen zeigt Figur 5 die Kontur der Klappe im Befestigungsbereich, die Schraubenauflage und Lochung kann hier entfallen. Ziffer 14 stellt die Schweißpunkte / Schweißraupen der Laserschweißung auf die Klappenwellenachse 8 dar. Dabei muss die Zentrierung der Klappe auf der Klappenwelle durch anderweitige konstruktive Maßnahmen sichergestellt werden. Dies kann im Anwendungsfall durch das rundum auf die Klappenwelle aufgespritzte Kunststoffgleitlager geschehen, welches nur im Bereich der Klappe bis auf die Klappenwelle ausgespart ist. So wird durch die hochstehenden Ränder des Gleitlagermaterials die Position der Klappe genau fixiert.For the case of attachment by laser welding, Figure 5 shows the contour of the flap in the attachment area; the screw support and holes can be omitted here. Number 14 shows the welding points/welding beads of the laser welding on the flap shaft axis 8. The centering of the flap on the flap shaft must be ensured by other design measures. In the application, this can be done by the plastic plain bearing sprayed all around the flap shaft, which is only recessed in the area of the flap up to the flap shaft. The position of the flap is thus precisely fixed by the raised edges of the plain bearing material.
Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abgaskanal mit montierter Klappe in geöffneter Stellung. Ziffer 8 zeigt die Klappenwellenachse mit aufgespritztem Kunststoffgleitlager 9 und Gewindebohrung 10 im Abgaskanalkörper 11. Die Klappe 12 ist durch die Schraube 13 auf die Klappenwelle aufgeschraubt.Figure 6 shows a longitudinal section through an exhaust duct with a mounted flap in the open position. Number 8 shows the flap shaft axis with injection-molded plastic plain bearing 9 and threaded hole 10 in the exhaust duct body 11. The flap 12 is screwed onto the flap shaft by means of the screw 13.
Figur 7 zeigt eine Ausgestaltung der Klappe als zweiseitig symetrische Klappe wobei der Befestigungsbereich in der Klappenmitte liegt.Figure 7 shows a design of the flap as a two-sided symmetrical flap with the fastening area in the middle of the flap.
Claims (6)
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20030320 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20060202 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20080220 |
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| R071 | Expiry of right |