WO1995006809A1 - Drosseleinrichtung - Google Patents

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WO1995006809A1
WO1995006809A1 PCT/EP1994/002880 EP9402880W WO9506809A1 WO 1995006809 A1 WO1995006809 A1 WO 1995006809A1 EP 9402880 W EP9402880 W EP 9402880W WO 9506809 A1 WO9506809 A1 WO 9506809A1
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throttle
throttle device
housing
sealing
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PCT/EP1994/002880
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Otto Altmann
Gerhard Brenner
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Mann and Hummel GmbH
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Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a throttle device according to the preamble of the main claim.
  • a throttle valve is known for example from EP 498 933 A1. This is integrated in a housing that can be attached to a carrier body.
  • the housing is designed in the manner of a throttle valve connector, that is, the connector is fixed on the one hand to the carrier body and on the other hand to the intake system of an internal combustion engine.
  • the invention has for its object to provide a throttle device that can be produced economically and a reliable effective seal of the throttle cross section he ögl icht.
  • An important advantage of the invention is that the consistent use of plastic in the intake tract of an internal combustion engine is largely taken into account. Because of the low modulus of elasticity, plastic in particular results in a much lower specific material stress, e.g. with Hertzian surface pressure due to the greatly enlarged contact surface due to the deformation than with steel pairings. In combination with an elastomer seal, the throttle cross-section is optimally sealed and thus extremely low leakage rates.
  • Another advantage of the invention is that a sealing bead is provided on the housing of the throttle device, on which the throttle valve rests, so that the sealing surface can be defined.
  • the elastomer seal is integrated in the sealing surfaces in a two-component process.
  • the base body is first injected in an injection mold, then gap openings are opened inside the injection mold in the areas in which the elastomer seal must be arranged, and these openings are filled with the elastomer sealing compound. After the manufactured part has cooled, it can be used in the tool be removed.
  • a small radial gap is provided between the throttle valve and the housing surrounding the throttle valve, that is to say, for example, the throttle valve connector. This ensures that out-of-roundness, as can occur, for example, due to warping, does not lead to the throttle valve jamming.
  • the idle air control can be integrated into the design of the throttle valve or the entire throttle device.
  • the wall of the housing runs within a certain angular range of the throttle valve in the manner of an idling gap curve, i.e.
  • the throttle valve opens, the gap between the throttle valve and the housing, which is initially close to zero, becomes progressively larger; from a certain angular position of the throttle valve, the idle air gap changes into the normal throttle valve opening.
  • the throttle valve can be controlled within this idle air gap area, so that complex idle air control with additional valves, bypasses and the like. . can be avoided.
  • the housing of the throttle device using the plastic injection molding process. It is also possible to manufacture the housing using extrusion technology, by pressing, rotary centrifugal technology or other processes. Basically, the entire working range of the throttle valve is 90 degrees, with the control taking place in the entire range with a high degree of accuracy. It is advantageous to the saddle, ie the support for the Throttle valve, which simultaneously exerts the sealing effect, to be connected directly to the housing, ie to produce the saddle and housing in a single injection mold.
  • a further embodiment of the throttle device provides for a so-called relaxation process to be used for optimum sealing between the throttle valve neck and the throttle valve. This means that the throttle valve experiences a reduction in elasticity, which is advantageously done by tempering.
  • the temperature control is in the zero position, i.e. made in the position in which the throttle valve rests on the throttle valve connector or the sealing shoulder of the throttle valve connector.
  • This relaxation process causes the plastic of the throttle valve to creep or flow and thus to adapt this throttle valve to the shape of the throttle neck.
  • the process is interrupted as soon as the throttle valve has reached its optimal shape, i.e. as soon as the sealing behavior corresponds to the specified value.
  • Figure 1 is a throttle valve installed in a throttle valve in the 0 degree position
  • FIG. 1a shows a detail from FIG. 2
  • FIG. 1b shows a further detailed representation from FIG. 1
  • Figure 1c shows a variant of Figure 1a
  • Figure 2 shows an injection molding tool for producing a throttle valve in 2K technology
  • FIG. 3 shows the function of the idle gap setting in a throttle valve
  • FIG. 3a shows a detail from FIG. 3,
  • FIG. 5a, b throttle clamps 1 types of agers
  • FIG. 6 shows a throttle valve with a Venturi nozzle for feeding in additional air
  • FIG. 7 shows a detailed illustration of a throttle valve
  • FIG. 8 shows the seal of the throttle valve
  • FIG. 9 shows a shaft seal, in particular a throttle valve shaft seal
  • Figure 11 shows the detail of a throttle valve with tolerance compensation.
  • the throttle device according to FIG. 1 consists of a throttle valve connector 10, in which the throttle valve 12 is mounted via a throttle valve shaft 11.
  • the throttle valve has an opening angle of 90 degrees and reliably seals the cross-section of the throttle valve in the rest position shown here.
  • the seal between the sealing saddle 13 of the throttle valve assembly 10 and the throttle valve 12 can be implemented in different ways.
  • FIG. 1 the sealing area between the throttle valve assembly 10 and the throttle valve 12 is shown in an enlarged detail.
  • the throttle valve 12 is provided on the sealing surface with an elastomer seal 14. This elastomer seal rests on the sealing saddle 13 of the throttle valve connector 10 when the throttle valve is closed.
  • FIG. 1c shows, in a further detailed illustration, one possibility for producing the sealing saddle 13.
  • This sealing saddle 13 can be produced by an embossing tool 16, which acts on the throttle valve connector and subsequently thermally deforms it.
  • the outer diameter of the throttle valve 12 is slightly smaller than the inner diameter of the throttle valve body 10, so that a gap S (0.1 to 0.5 mm) is formed, which is selected in this way that out-of-roundness, such as might occur due to shrinkage or warpage, is not a problem.
  • FIG. 2 shows an injection mold for producing a throttle valve in 2K technology.
  • the injection mold consists of an upper part 17 and a lower part 18.
  • a slide 19, 20 is arranged in each of the upper and lower part, which forms two different cavities in connection with the injection mold.
  • the tool is closed and the slides 19, 20 are moved into the starting position. This starting position is represented by the slide 20.
  • the first cavity is filled with thermoplastic.
  • the slides 19, 20 are then pulled back into the position represented by the slider 19 and the second cavity that is formed is filled with an elastomer sealing compound 21. It is possible to inject the throttle valve shaft into the throttle valve in a next operation. After opening the tool, a complete throttle valve can be removed.
  • the elastomer seal can also be clamped between an upper throttle valve part and a throttle valve part 1.
  • FIG. 3 shows the function of the idle gap setting, which is shown again in Figure 3a in an enlarged view is.
  • the throttle valve essentially corresponds to that shown in FIG. 1.
  • the throttle valve connector 10 is designed in its wall such that it represents a tightly fitting shape in the rest position of the throttle valve 12 and takes into account a corresponding gap S as a tolerance gap.
  • the gap 22 between the throttle valve and throttle valve connector increases slightly as the throttle valve opens until the throttle valve leaves the wall area of the throttle valve connector 10 and is turned into the open position.
  • the dimensioning of the gap 22 is chosen so that an idle control of an internal combustion engine is possible, i.e. the throttle valve will move within the angle Alpha L when idling. It is only when accelerating from idle that the throttle valve is opened further, leaves the idling range and changes to the progressive opening range.
  • Plastic throttle bodies and plastic throttle bodies are particularly suitable due to their simple Manufacture 1 process, several functions, such as to combine the integration of the sealing elements and combination with an idle gap setting.
  • FIG. 4a shows a throttle valve 12 in cross section, which consists of a thermoplastic plastic in its core and which is completely surrounded by an elastomer 23.
  • a throttle valve is manufactured using the 2K process.
  • FIG. 4b shows a variant.
  • a throttle valve is shown, which is also completely covered by an elastomer.
  • the thermoplastic inner part 1 there is a metal core 24. By inserting a metal core, the throttle valve can be reduced in volume without fear of loss of strength.
  • 5a and b show the bearing points of throttle valves, sealing lips 25, 26 being provided in each case, which are also formed by the elastomer coating 23 and provide reliable sealing of the throttle valve on the throttle valve shafts 11.
  • FIG. 6 shows a throttle valve 12 installed in a T-piece 28 of an intake system. This is opened by a Bowden cable according to arrow 27, not shown here.
  • a connection in the form of a Venturi tube 29 is arranged on the right-hand tube wall of the T-piece 28. This can be used to supply additional fresh air or exhaust gas. Of course, this venturi tube is only effective when the drosel flap is open.
  • FIG. 1 A detailed illustration of a throttle valve 12 is shown in FIG. This rotates around the axis center of the shaft 11 and closes off the throttle valve connector 10 in the rest position. As shown in FIG. 8, sealing takes place via a sealing edge 30 on the throttle valve connector 10. The throttle valve 12 with its elastomer seal 14 rests on this sealing edge.
  • FIG. 1 Three position phases of the throttle valve are shown in FIG. Starting from the zero position (0 °) to a position I (4 °), the throttle valve is closed. Only from this intermediate position I and position II (9 °) is the idle control range. It is in this area Throttle valve during the idling phase. This eliminates the need for a separate idle air duct. This idling range is progressive and goes into the full load range up to the 90 ° position of the throttle valve in phase three.
  • FIG. 9 shows a sealing measure for additional leakage air sealing, in particular in the case of a throttle valve storage.
  • the throttle valve shaft 11 consists of a two-component material.
  • the core of the throttle valve shaft in particular a PPS plastic, is provided with an elastomer coating 31. This elastomer coating has the shape shown in the area of the seal.
  • the throttle valve shaft is rotatably mounted within the throttle valve neck 10, in particular via a ball bearing 32.
  • a PUR seal 33 is located between the ball bearing and the elastomer coating of the throttle valve shaft.
  • a copper wire winding 34 is arranged on the throttle valve shaft 11. This serves for resistance welding and heats the shaft 11 and a sealing ring located on the shaft, which optimally contacts the shaft 11 by melting and thus ensures reliable leakage air sealing.
  • FIG. 10a A detail of a throttle valve 114 is shown in FIG. 10a. This is arranged in a clean air pipe 110. A sealing surface 116 is provided on the clean air tube 110, on which the throttle valve rests. An elastomer seal 122 is integrated into the throttle valve 114 for reliable sealing.
  • the outer contour of the throttle valve in the area of the surface 123 has a slightly smaller diameter than the inner diameter of the clean air tube 110.
  • the throttle valve is one
  • a force F is generated according to arrow 124 in FIG. 10b.
  • This force F is in essentially formed by pivoting the throttle valve about the pivot point of the throttle valve shaft 115. Due to this force and the temperature control process, a resulting movement along the arrow SR will occur until the surface 123 of the throttle valve on the lower edge has adapted to the inner contour of the throttle valve body.
  • this relaxation process can also be achieved by other means, e.g. by ultrasound or other elasticity-reducing measures. It is crucial that the throttle valve is adapted to the existing contour.
  • FIG. 11 shows a further detailed illustration of a throttle valve.
  • an elastomeric element 122 is arranged as a sealing element in this throttle valve.
  • this throttle valve has an additional element 125.
  • This has the task of decoupling the throttle valve region 126 from the throttle valve region 127.
  • the element 125 can be an elastomer or a plastic with special flow properties. During the relaxation process, this decoupling element contributes to a better adaptation of the throttle valve contour to the contour of the clean air connector or the throttle valve connector, which is not shown in this drawing.
  • Element 125 can also be produced in a two-step process using the two-component plastic injection molding process together with the throttle valve.

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Abstract

Es wird eine Drosseleinrichtung, insbesondere Drosselklappe (12) in einem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Sie weist eine konzentrisch zu einer Mittelachse verlaufende Drosselklappenwelle (11) auf, wobei die Drosselklappe (12) sowie das sie umgebende Gehäuse (10) einander zugewandte Dichtflächen aufweisen. Die Dichtflächen sind mit wenigstens einer Elastomerdichtung versehen.

Description

Beschreibung
Drosseleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine Drosselklappe ist beispielsweise aus der EP 498 933 A1 bekannt. Diese ist in ein Gehäuse integriert, welches an einem Trägerkörper befestigt werden kann. Das Gehäuse ist nach Art eines Drossel klappenstutzens ausgebildet, das heißt, der Stutzen ist einerseits an dem Trägerkörper und andererseits an der Sauganlage einer Brennkraftmaschine besfestigt.
Ein Nachteil dieses Aufbaus ist darin zu sehen, daß ein hoher Bauteileaufwand erforderlich ist sowie eine größere Anzahl von Abdichtelementen zwischen den einzelnen Bauteilen benötigt wird, wobei bekanntermaßen Drossel Systeme aus metallischen Werkstoffen hohe Leckluftraten aufweisen.
Es ist weiterhin aus der DE 38 003 87 A1 eine Drosselklappe mit einer besonderen Art der Leerl aufregelung bekannt. Diese Drosselklappe ist in einer rohrformigen Öffnung angeordnet, wobei diese Öffnung bestimmte Arten von Vertiefungen aufweist, welche zur Leerlaufluftsteuerung dienen. Eine solche Drosselklappe ist jedoch fertigungstechnisch sehr schwer herstellbar, da zur optimalen Abdichtung des Drossel kl appenquerschnitts eine hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist, die nur mit einem hohen Fertigungsaufwand erzielt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosseleinrichtung zu schaffen, die kostensparend hergestellt werden kann und eine zuverlässig wirksame Abdichtung des Drosselquerschnitts er ögl icht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die konsequente Anwendung von Kunststoff im Bereich des Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine weitgehend berücksichtigt ist. Gerade Kunststoff bewirkt wegen des geringen Elastizitätsmoduls eine zum Teil wesentlich geringere spezifische Werkstoffbeanspruchung , z.B. bei Hertzscher Flächenpressung durch die, infolge der Verformung stark vergrößerte Auflagefläche, als bei Stahlpaarungen. In Kombination mit einer Elastomerdichtung ergibt sich eine optimale Abdichtung des Drosselquerschnitts und damit extrem kleine Leckluftraten.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß an dem Gehäuse der Drosseleinrichtung ein Abdichtwulst vorgesehen ist, an welchem die Drosselklappe aufliegt, so daß die Abdichtfl che definiert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Elastomerdichtung im 2K-Verfahren in die Dichtflächen integriert. Bei dem 2K-Verfahren wird zunächst in einem Spritzgießwerkzeug der Grundkörper gespritzt, anschließend innerhalb des Spritzgießwerkzeugs in den Bereichen, in welchen die Elastomerdichtung angeordnet sein muß, Spaltöffnungen freigegeben und diese Öffnungen mit der Elastomerdichtmasse ausgefüllt. Nach Abkühlung des hergestellten Teils kann dieses dem Werkzeug entnommen werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, zwischen der Drosselklappe und dem die Drosselklappe umgebenden Gehäuse, also beispielsweise dem Drosselklappenstutzen, einen geringen radialen Spalt vorzusehen. Dieser stellt sicher, daß Unrundheiten , wie sie beispielsweise durch Verzug auftreten können, nicht zu einem Klemmen der Drosselklappe führen.
Es ist bei einer Kunststoffdrosselklappe von Vorteil, wenn die Leerlaufluftregelung in die Gestaltung der Drosselklappe bzw. der gesamten Drosseleinrichtung integriert werden kann. Hierzu verläuft die Wandung des Gehäuses innerhalb eines gewissen Winkelbereichs der Drosselklappe in der Art einer Leerlaufspaltkurve, d.h. bei sich öffnender Drosselklappe wird der Spalt zwischen Drosselklappe und Gehäuse, welcher zunächst nahe Null ist, progressiv größer, ab einer gewissen Winkelstellung der Drosselklappe geht der Leerlaufluftspalt in die normale Drossel klappenöffnung über. Mit geeigneten AnSteuerelementen läßt sich die Drosselklappe innerhalb dieses Leerlaufluftspaltbereichs steuern, so daß aufwendige Leerl auf1 uftregelungen mit zusätzlichen Ventilen, Bypässen u. . vermieden werden können.
Es wird weiterhin ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Drosseleinrichtung beschrieben.
Selbstverständlich ist es zweckmäßig, das Gehäuse der Drosseleinrichtung im Kunststoffspritzgießverfahren herzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, das Gehäuse in Extrusionstechnik , durch Pressen, Rotationsschleudertechni oder andere Verfahren herzustellen. Grundsätzlich beträgt der gesamte Arbeitsbereich der Drosselklappe 90 Grad, wobei die Ansteuerung im gesamten Bereich mit einer hohen Genauigkeit erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, den Sattel, d.h. die Auflage für die Drosselklappe, welche gleichzeitig die Dichtwirkung entfaltet, unmittelbar mit dem Gehäuse zu verbinden, d.h. Sattel und Gehäuse in einem einzigen Spritzgießwerkzeug herzustellen.
Eine alternative Variante sieht vor, diesen Sattel nachträglich durch eine Gehäuseverformung, d.h. durch eine thermische Umformung des Gehäuses zu bilden. Der Vorteil dieser thermischen Umformung ist darin zu sehen, daß eine gleichbleibende Wandstärke des Gehäuses gewährleistet ist. Diese gleichbleibende Wandstärke kann jedoch auch bei dem vorgenannten Verfahren durch die entsprechende Gestaltung des Spritzgießwerkzeugs sichergestellt werden .
Eine weitere Ausgestaltung der Drosseleinrichtung sieht vor, zur optimalen Abdichtung zwischen Drossel klapenstutzen und Drosselklappe ein sogenanntes Relaxationsverfahren anzuwenden. Dies bedeutet, daß die Drosselklappe eine Minderung der Elastizität erfährt, wobei dies in vorteilhafter Weise durch Temperieren erfolgt. Das Temperieren wird in der Nullstellung, d.h. in der Stellung vorgenommen, in welcher die Drosselklappe an dem Drosselklappenstutzen bzw. der Dichtschulter des Drosselklappenstutzens anliegt.
Dieser Relaxationsvorgang bewirkt ein Kriechen oder Fließen des Kunststoffes der Drosselklappe und damit ein Anpassen dieser Drosselklappe an die Drosselstutzenform. Der Vorgang wird unterbrochen sobald die Drosselklappe ihre optimale Form erreicht hat, d.h., sobald das Dichtungsverhalten dem vorgegebenen Wert entspricht.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine in einen Drosselklappenstutzen eingebaute Drosselklappe in 0 Grad Lage
Figur 1a ein Detail aus Figur 2
Figur 1b eine weitere Detaildarstellung aus Figur 1
Figur 1c eine Variante zu Figur 1a
Figur 2 ein Spritzgießwerkzeug zum Herstellen einer Drosselklappe in 2K-Technik
Figur 3 die Funktion der Leerlaufspalteinstel lung bei einer Drosselklappe ,
Figur 3a ein Detail aus Figur 3,
Figur 4a, b Drosselklappenvarianten im Querschnitt,
Figur 5a, b Drosselkl appen 1 agerarten ,
Figur 6 eine Drosselklappe mit Venturidüse zur Einspeisung von Zusatzluft,
Figur 7 eine Detaildarstellung einer Drosselklappe, Figur 8 eine Darstellung der Abdichtung der Drosselklappe,
Figur 9 eine Darstellung einer Wellenabdichtung insbesondere einer Drosselklappenwellenabdichtung,
Figur 10a, b die Detaildarstellung einer Drosselklappe während eines Relaxationsvorgangs,
Figur 11 die Detaildarstellung einer Drosselklappe mit Toleranzausgleich.
Die Drosseleinrichtung gemäß Figur 1 besteht aus einem Drosselklappenstutzen 10, in welchem über eine Drosselklappenwelle 11 die Drosselklappe 12 gelagert ist. Die Drosselklappe hat einen Öffnungswinkel von 90 Grad und dichtet in ihrer hier gezeigten Ruhestellung den Drossel klappenquerschnitt zuverlässig ab. Die Abdichtung zwischen dem Dichtsattel 13 des Drosselklappenstutzens 10 und der Drosselklappe 12 kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein.
In Figur 1 ist in einer vergrößerten Detaildarstellung der Dichtbereich zwischen dem Drosselklappenstutzen 10 und der Drosselklappe 12 dargestellt. Die Drosselklappe 12 ist an der Dichtfläche mit einer Elastomerdichtung 14 versehen. Diese Elastomerdichtung liegt an dem Dichtsattel 13 des Drosselklappenstutzens 10 bei geschlossener Drosselklappe auf.
In Figur 1c ist eine Variante gezeigt. Hier befindet sich in dem Dichtsattel 13 des Drossel klappenstutzens 10 eine Elastomerdichtung 15. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, sowohl Drosselklappe als auch Drossel klappenstutzen mit Dichtkomponenten auszustatten, wobei die Verwendung von Kunststoff für die einzelnen Teile schon aufgrund des geringeren Elastizitätsmoduls für eine wesentlich bessere Dichtwirkung gegenüber Metalldrosselklappen sorgt. Figur 1b zeigt in einer weiteren Detaildarstellung eine Möglichkeit zur Herstellung des Dichtsattels 13. Dieser Dichtsattel 13 kann durch ein Prägewerkzeug 16, welches auf den Drosselklappenstutzen einwirkt und diesen nachträglich thermisch verformt, hergestellt werden. Um ein Verklemmen zwischen Drosselklappe 12 und dem Drossel klappenstutzen 10 zu verhindern, ist der Außendurchmesser der Drosselklappe 12 geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Drosselklappenstutzens 10, so daß ein Spalt S (0,1 bis 0,5 mm) entsteht, der so gewählt ist, daß auch Unrundheiten , wie sie beispielsweise durch Schwindung oder Verzug auftreten könnten, kein Problem darstellen.
Figur 2 zeigt ein Spritzgießwerkzeug zum Herstellen einer Drosselklappe in 2K-Technik. Das Spritzgießwerkzeug besteht aus einem Oberteil 17 und einem Unterteil 18. Sowohl in Ober- als auch Unterteil ist jeweils ein Schieber 19, 20 angeordnet, welcher in Verbindung mit dem Spritzgießwerkzeug zwei unterschiedliche Kavitäten bildet. Zum Herstellen eine Drosselklappe 12 wird das Werkzeug geschlossen und die Schieber 19, 20 in die Ausgangsstellung gefahren. Diese Ausgangsstellung ist durch den Schieber 20 dargestellt. In diesem Zustand wird die erste Kavität mit thermoplastischem Kunststoff gefüllt. Anschließend werden die Schieber 19, 20 in die von dem Schieber 19 dargestellte Stellung zurückgezogen und die sich dabei bildende zweite Kavität mit einer Elastomerdichtmasse 21 gefüllt. Es besteht die Möglichkeit, die Drosselklappenwelle in einem nächsten Arbeitsgang in die Drosselklappe einzuspritzen. Nach Öffnen des Werkzeugs kann eine komplette Drosselklappe entnommen werden. Die Elastomerdichtung kann auch zwischen einem Drosselklappenoberteil und einem Drossel kl appenuntertei 1 eingeklammert werden.
Figur 3 zeigt die Funktion der Leerlaufspalteinstel lung , die in Figur 3a in einer vergrößerten Darstellung nochmals wiedergegeben ist. Die Drosselklappe entspricht dabei im wesentlichen der in Figur 1 gezeigten. Der Drosselklappenstutzen 10 ist in seiner Wandung derart ausgeführt, daß er in der Ruhestellung der Drosselklappe 12 eine dicht abschließende Form darstellt und dabei einen entsprechenden Spalt S als Toleranzspalt berücksichtigt. Innerhalb des Winkelbereichs Alpha L nimmt der Spalt 22 zwischen Drosselklappe und Drosselklappenstutzen mit sich öffnender Drosselklappe geringfügig zu, bis die Drosselklappe den Wandungsbereich des Drosselklappenstutzens 10 verläßt und in die Offenstellung gedreht wird.
Die Dimensionierung des Spalts 22 ist dabei so gewählt, daß eine Leerlaufregelung einer Brennkraftmaschine möglich ist, d.h. die Drosselklappe wird im Leerlaufbetrieb sich innerhalb des Winkels Alpha L bewegen. Erst beim Beschleunigen aus dem Leerlauf heraus wird die Drosselklappe weiter geöffnet, verläßt den Leerlaufbereich und geht in den progressiven Öffnungsbereich über.
Führt man die Leerlaufspaltkurve weiter, kann auch eine Progression im Öffnungsverhalten der Drosselklappe integriert werden. Gerade Kunststoffdrosselkl appen und Kunststoffdrosselklappenstutzen sind aufgrund ihres einfachen Herstel 1Verfahrens geeignet, mehrere Funktionen, wie z.B. die Integration der Abdichtelemente und Kombination mit einer Leerlaufspalteinstel lung zu vereinen.
In Figur 4a ist eine Drosselklappe 12 im Querschnitt gezeigt, die in ihrem Kern aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und welche vollständig von einem Elastomer 23 umgeben ist. Hergestellt wird eine solche Drosselklappe im 2K-Verfahren .
Eine Variante zeigt Figur 4b. Hier ist eine Drosselklappe dargestellt, die ebenfalls vollständig von einem Elastomer umhüllt ist. In dem thermoplastischen Kunststoffinnentei 1 befindet sich ein Metallkern 24. Durch die Einbringung eines Metallkerns kann die Drosselklappe bezüglich ihres Volumens reduziert werden, ohne daß Festigkeitseinbußen zu befürchten sind.
Figur 5a und b zeigen die Lagerstellen von Drosselklappen, wobei jeweils Dichtlippen 25, 26 vorgesehen sind, die ebenfalls durch den Elastomerüberzug 23 gebildet werden und eine zuverlässige Abdichtung der Drosselklappe an den Drosselklappenwellen 11 bewerkstel 1 igen.
Figur 6 zeigt eine in ein T-Stück 28 eines Ansaugsystems eingebaute Drosselklappe 12. Diese wird durch einen hier nicht dargestellten Bowdenzug gemäß Pfeil 27 geöffnet. An der rechtsseitigen Rohrwandung des T-Stücks 28 ist ein Anschluß in Form eines Venturirohres 29 angeordnet. Hierüber kann entweder Zusatzfrischluft oder Abgas zugeführt werden. Selbstverständlich wird dieses Venturirohr nur bei geöffneter Droselklappe wirksam.
In Figur 7 ist eine Detaildarstellung eine Drosselklappe 12 gezeigt. Diese dreht sich um den Achsmittelpunkt der Welle 11 und schließt in der Ruhestellung den Drosselklappenstutzen 10 ab. Die Abdichtung erfolgt wie in Figur 8 gezeigt, über eine Dichtkante 30 an dem Drosselklappenstutzen 10. An dieser Dichtkante liegt die Drosselklappe 12 mit ihrer Elastomerdichtung 14 auf.
In Figur 8 ist insbesondere der Toleranzausgleich Delta T ersichtlich. Dieser verhindert ein Klemmen der Drosselklappe bei geringen Maßabweichungen.
In Figur 7 sind drei Stellungsphasen der Drosselklappe gezeigt. Ausgehend von der Null-Stellung (0°) bis zu einer Stellung I (4°) ist die Drosselklappe geschlossen. Erst ab dieser Zwischenstellung I und Stellung II (9°) befindet sich der Leerlaufregelbereich . In diesem Bereich bewegt sich die Drosselklappe während der Leerlaufphase. Damit erübrigt sich ein getrennter Leerlaufluftkanal . Dieser Leerlaufbereich ist progressiv und geht über in den Vollastbereich bis zur 90°-Stellung der Drosselklappe in Phase drei.
Figur 9 zeigt eine Abdichtmaßnahme zur zusätzlichen Leckluftabdichtung insbesondere bei einer Drossel kl appenl agerung . Die Drosselklappenwelle 11 besteht aus einem Zwei-Komponenten-Werkstoff. Der Kern der Drosselklappenwelle, insbesondere ein PPS-Kunststoff , ist mit einem Elastomer-Überzug 31 versehen. Dieser Elastomer-Überzug hat im Bereich der Dichtung die dargestellte Form. Die Drosselklappenwelle ist innerhalb des Drosselklappenstutzens 10 über insbesondere ein Kugellager 32 drehbar gelagert. Zwischen dem Kugellager und dem Elastomer-Überzug der Drosselklappenwelle befindet sich eine PUR-Dichtung 33. Auf der Drosselklappenwelle 11 ist eine Kupferdrahtwicklung 34 angeordnet. Diese dient zur Wiederstandsschweißung und erwärmt die Welle 11 und einen auf der Welle befindlichen Dichtring der sich durch das Schmelzen optimal an die Welle 11 anlegt und damit für eine zuverlässige Leckluftabdichtung sorgt.
In Figur 10a ist ein Detail einer Drosselklappe 114 gezeigt. Diese ist in einem Reinluftrohr 110 angeordnet. An dem Reinluftrohr 110 ist eine Dichtfläche 116 vorgesehen, an welcher die Drosselklappe aufliegt. Zur zuverlässigen Abdichtung ist in die Drosselklappe 114 eine Elastomerdichtung 122 integriert. Die äußere Kontur der Drosselklappe im Bereich der Fläche 123 weist einen etwas geringeren Durchmesser auf als der Innendurchmesser des Reinluftrohres 110.
Zur Anpassung der Außenfläche 123 an die Kontur des Reinluftstutzens wird die Drosselklappe einem
Temperierungsvorgang unterzogen. Hierzu wird eine Kraft F gemäß dem Pfeil 124 in Figur 10b erzeugt. Diese Kraft F wird im wesentlichen durch das Schwenken der Drosselklappe um den Schwenkpunkt der Drosselklappenwelle 115 gebildet. Aufgrund dieser Kraft und des Temperierungsvorgangs wird sich eine resultierende Bewegung längs des Pfeils SR einstellen bis die Fläche 123 der Drosselklappe an der unteren Kante sich an die Innenkontur des Drosselklappenstutzens angepaßt hat.
Selbstverständlich kann dieser Relaxationsvorgang auch mit anderen Mitteln erzielt werden, so z.B. durch Ultraschall oder andere elastizitätsmindernde Maßnahmen. Entscheidend ist dabei, daß eine Anpassung der Drosselklappe an die vorhandene Kontur erfolgt.
In Figur 11 ist eine weitere Detaildarstellung einer Drosselklappe gezeigt. In dieser Drosselklappe ist zum einen ein elastomeres Element 122 als Dichtungselement angeordnet. Weiterhin weist diese Drosselklappe ein zusätzliches Element 125 auf. Dieses hat die Aufgabe, eine Entkoppelung des Drosselklappenbereichs 126 zu dem Drosselklappenbereich 127 zu bewirken. Das Element 125 kann dabei ein Elastomer oder ein Kunststoff mit besonderen Fließeigenschaften sein. Während des Relaxationsvorgangs trägt dieses Entkoppelungselement zu einer besseren Anpassung der Drosselklappenkontur an die Kontur des Reinluftstutzens bzw. des Drosselklappenstutzens, der in dieser Zeichnung nicht dargestellt ist, bei. Auch das Element 125 kann im 2-K-Kunststoffspritzgießverfahren gemeinsam mit der Drosselklappe in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Drosseleinrichtung, insbesondere Drosselklappe in einem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, die eine konzentrisch zu einer Mittelachse verlaufende Drosselklappenwelle aufweist, wobei die Drosselklappe sowie das sie umgebende Gehäuse einander zugewandte Dichtflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen der Drosselklappe (12) und/oder die Dichtflächen des Gehäuses (10) mit wenigstens einer Elastomerdichtung (14) versehen sind.
2. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerdichtung (14) im 2K-Verfahren hergestellt ist.
3. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drosselklappe (12) und dem sie umgebenden Gehäuse (10) in radialer Richtung ein geringfügiger Spalt (S) von 0,1 mm bis 0,5 mm vorgesehen ist.
4. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (22) zwischen Drosselklappe (12) und Gehäuse (10) derart gestaltet ist, daß beim Öffnen der Drosselklappe (12) zunächst ein kontinuierlich oder progressiv ansteigender Luftspalt, insbesondere für die Leerlaufluftregelung gebildet wird und sich dieser Spalt ab einem bestimmten Stellungswinkel der Drosselklappe (12) zur Lastregelung progressiv oder linear vergrößert .
5. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe vollständig von einem Elastomerüberzug umgeben ist und der Kern der Drosselklappe aus einem PPS-Kunststoff oder aus einem Kunststoff mit Metalleinlage gebildet ist.
6. Drosseleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe an den Lagerstellen mit Dichtlippen versehen ist, wobei die Dichtlippen aus dem. die Drosselklappe umgebenden Elastomer gebildet sind.
7. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenwelle aus einer durchgehenden oder geteilten Welle besteht.
8. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Venturidüse im Bereich der Drosselklappe angeordnet ist, durch welche Zusatzluft in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
9. Drosseleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drosselklappenwelle im Lagerbereich ein Dichtring angeordnet ist, welcher mit einer elektrischen Wicklung (34) erwärmbar ist, wobei dieser Dichtring aufgrund einer Widerstandsschweißung eine zuverlässige Leckluftabdichtung bewirkt.
10. Verfahren zur Herstellung einer Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Drosselklappe (12) aufnehmendes Gehäuse (10) insbesondere in KunststoffSpritzguß hergestellt wird, wobei der Sattel (13) zur Auflage der Drosselklappe mit dem Gehäuse (10) eine Einheit bildet.
11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (13) durch eine nachträgliche thermische Verformung gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Sattels (13) das Gehäuse mit einer gleichbleibenden Wandstärke ausgebildet wird.
13. Drosseleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Drosselklappe an eine im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordnete Dichtebene durch eine Relaxation vorgenommen wird.
14. Drosseleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaxation über einen Temperierungsvorgang erfolgt.
15. Drosseleinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperiervorgang bei eingebauter Drosselklappe in der Drosselklappen-Nullstellung erfolgt.
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