DE3620890A1 - Drosselklappenstutzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen mit in einer Gehäusebohrung eines Stutzengehäuses schwenkbar angeordneter Drosselklappe, die auf einer in oder am Stutzengehäuse gelagerten Welle angeordnet ist.

Derartige Drosselklappenstutzen sind zur Drehzahlregelung oder Steuerung von Verbrennungskraftmaschinen in Verbindung mit einem Bypassregler insbesondere in Kraftfahrzeugen bekannt. Um bei geschlossener Drosselklappe dem Verbrennungsmotor möglichst wenig Verbrennungsluft zuzuführen, sind auch Drosselklappenstutzen bekannt, bei denen die Ränder der Drosselklappen schräg angeschliffen sind.

Aus der DE-OS 33 46 167 ist ein derartiger Drosselklappenstutzen bekannt, bei dem die Welle mittels Gleitlager im Stutzengehäuse angeordnet ist und die drosselklappenseitigen Stirnflächen der Gleitlager entsprechend der Gehäusebohrung des Stutzengehäuses gekrümmt sind. Durch diese Maßnahme soll die Leckrate der geschlossenen Drosselklappe weiter vermindert werden.

Die vorbekannten Drosselklappenstutzen weisen jedoch Nachteile auf. Durch die zur Verminderung der Leckrate erforderlich enge Passung der Drosselklappe in der Gehäusebohrung des Drosselklappenstutzens müssen eventuell vorhandene Leerlaufanschläge sehr genau eingestellt werden. Durch falsche Einstellung der Leerlaufanschläge oder auch durch Temperaturausdehnungen von Drosselklappe und Stutzengehäuse kann die Drosselklappe in der Gehäusebohrung festklemmen, so daß ein Öffnen der Drosselklappe nicht mehr möglich ist.

Die Fertigung der vorbekannten Drosselklappenstutzen ist zeit- und kostenaufwendig, weil das Abschrägen der Drosselklappe, die Einstellung von Leerlaufanschlägen und/ oder die Fertigung und Montage besonderer Gleitlager zusätzlich zur Montage des übrigen Drosselklappenstutzens erforderlich sind. Beim vorbekannten Drosselklappenstutzen der DE-OS 33 46 167 treten die obengenannten Nachteile noch deutlicher auf, weil durch die besondere Ausbildung der Gleitlager die Passung der Drosselklappe in der Gehäusebohrung noch enger wird und ein Klemmen der Drosselklappe in der Gehäusebohrung aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Gleitlager gegenüber dem übrigen Drosselklappenstutzen noch wahrscheinlicher ist.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Drosselklappenstutzen derart auszugestalten, daß er einfacher und kostengünstiger herstellbar ist und unter allen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors eine sichere Funktion gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen dem Stutzengehäuse und der geschlossenen Drosselklappe ein im wesentlichen umlaufender Spalt angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Drosselklappenstutzen hat den Vorteil, daß durch den im wesentlichen umlaufenden Spalt zwischen dem Stutzengehäuse und der geschlossenen Drosselklappe die Drosselklappe nicht, wie beim Vorbekannten, in der Gehäusebohrung festklemmen kann. Dadurch ist die sichere Funktion des erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzens unter allen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors gewährleistet. Ein Anschrägen der Drosselklappenkanten und exakte und einstellbare Leerlaufanschläge sind bei dem erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzen nicht erforderlich, so daß der erfindungsgemäße Drosselklappenstutzen gegenüber dem Vorbekannten wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellbar ist. Die Einstellung von Leerlaufanschlägen entfällt gegenüber dem Vorbekannten vollständig.

Die Lagerung der Welle im Stutzengehäuse kann gegenüber dem Vorbekannten einfacher gestaltet sein, denn die verwendeten Lager müssen nicht, wie beim Vorbekannten, die Gehäusebohrung nach außen hin abdichten. Eine Krümmung der drosselklappenseitigen Stirnflächen von Gleitlagern, wie beim Vorbekannten erforderlich, entfällt. Es können auch andere Lager als Gleitlager verwendet werden. Eine besondere Bearbeitung der Lager ist nicht erforderlich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzens ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzen.

In der Figur weist der erfindungsgemäße Drosselklappenstutzen ein Stutzengehäuse (1) auf, das mit seinem Flansch auf einem, in der Figur nicht dargestellten, Vergaser oder einer Einspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine aufsetzbar ist. In einer Gehäusebohrung (4) des Stutzengehäuses (1) ist eine Drosselklappe (2) auf einer Welle (3) befestigt und um die Längsachse der Welle (3) schwenkbar.

Die Drosselklappenwelle (3) ist in einem ersten Lager (5), das in einer ersten Wellenbohrung (7) angeordnet ist, und in einem zweiten Lager (6), das in einer zweiten Wellenbohrung (8) angeordnet ist, drehbar befestigt. Bei den Lagern (5, 6) kann es sich um handelsübliche Gleit-, Kugel- oder Nadellager handeln. Eine besondere Art der Lagerung oder eine besondere Ausbildung von Lagerstirnseiten ist bei dem erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzen gegenüber dem Vorbekannten nicht notwendig.

Die Drosselklappenwelle (3) ist durch einen Hebel (10) zur Drosselklappenbetätigung drehbar. Der Kraftangriff zur Betätigung des Hebels (10) erfolgt vorzugsweise an einem Kugelzapfen (11), der am Hebel befestigt ist. An dem Kugelzapfen (11) kann die Kraft einer elektrischen oder mechanischen Verstelleinrichtung angreifen.

In der Figur sind die Drosselklappe (2) und die Gehäusebohrung (4) bezüglich der Blickrichtung des Betrachters der Figur im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Drosselklappe (2) ist in ihrer geschlossenen Stellung dargestellt. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Stutzengehäuse (1) und der geschlossenen Drosselklappe (2) ein im wesentlichen umlaufender Spalt angeordnet, der sich aufgrund der im wesentlichen rotationssymmetrischen Ausbildung von Gehäusebohrung (4) und Drosselklappe (2) als Ringspalt (9) in der Figur darstellt, wobei der Durchmesser (d) der Drosselklappe (2) kleiner ist als der Durchmesser (D) der Gehäusebohrung (4).

Die Anordnung des Ringspalts (9) zwischen dem Stutzengehäuse (1) und der geschlossenen Drosselklappe (2) hat insbesondere den Vorteil, daß die Drosselklappe (2) auch in ihrer geschlossenen Stellung nicht in der Bohrung (4) des Stutzengehäuses (1) klemmen kann. Durch den im wesentlichen runden Querschnitt der Gehäusebohrung (4) und der Drosselklappe (2) und den kleineren Durchmesser (d) der Drosselklappe (2) gegenüber dem größeren Durchmesser (D) der Gehäusebohrung (4) ergibt sich ein Ringspalt, dessen Durchlaßquerschnitt bei geschlossener Drosselklappe sich leicht berechnen und fertigen läßt und somit leicht an vorgegebene Gemischbildungssysteme und Verbrennungsmotoren anpassen läßt. Eine genaue Justage des Leerlaufanschlags der Drosselklappe ist somit nicht erforderlich.

Es ist besonders vorteilhaft, den Durchlaßquerschnitt des Ringspalts (9) derart zu bemessen, daß ein betriebswarmer Verbrennungsmotor bei geschlossener Drosselklappe (2) eine Drehzahl zwischen seiner unteren Laufgrenze und einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl bei betriebswarmem Verbrennungsmotor aufweist. Als untere Laufgrenze bezeichnet man die Drehzahl, bei der der Motor aufgrund von innerer Reibung und von Unwucht abzusterben droht. Die untere Laufgrenze heute gebräuchlicher Vier-Zylinder- Motoren liegt z. B. bei etwa 500 U/min. Die heute üblicherweise vorgegebene Leerlaufdrehzahl beträgt etwa 800 U/min., so daß der Durchlaßquerschnitt des Spalts (9) einer Drehzahl von 500-800 U/min. entsprechen sollte. Diese Drehzahlspanne ist genügend groß, um eine Fertigung des erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzens mit sehr geringen Toleranzanforderungen zu ermöglichen. Dies vereinfacht die Fertigung und macht die Herstellung des erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzens kostengünstig.

Die Bemessung des Durchlaßquerschnitts des Spalts (9) derart, daß der Verbrennungsmotor bei geschlossener Drosselklappe (2) eine Drehzahl zwischen seiner unteren Laufgrenze und einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl bei betriebswarmem Verbrennungsmotor aufweist, hat weiterhin den Vorteil, daß bei einer Verwendung des Drosselklappenstutzens als Teil einer Leerlauffüllungsregelung oder Leerlaufdrehzahlregelung des Verbrennungsmotors die Leerlaufdrehzahlregelung auch bei betriebswarmem Verbrennungsmotor ständig wirksam ist, indem sie die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors auch bei betriebswarmem Verbrennungsmotor durch geringfügiges Verschwenken der Drosselklappe (2) aus der Schließstellung regelt. Die Wirkungsweise mechanischer oder elektrischer Leerlauffüllungsregelungen ist erfahrungsgemäß dann besser, wenn der Regelkreis ständig wirksam ist und ständig durch Verschwenken der Drosselklappe (2) auf die jeweilige Motordrehzahl einwirken muß. Bei dieser Art von Leerlauffüllungsregelung durch Verschwenken der Drosselklappe (2) gegenüber dem Stutzengehäuse (1) entfällt ebenfalls eine Bypass-Leitung, die bei den vorbekannten Drosselklappenstutzen häufig erforderlich ist. Die Leerlauffüllung des Verbrennungsmotors mit Verbrennungsluft kann dann also durch Verstellen der Drosselklappe geregelt werden.

Es ist weiterhin vorteilhaft, den Drosselklappenstutzen als Teil einer Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine über den gesamten Drehzahlbereich auszubilden. Als Vorrichtung zum Steuern der Drehzahl einer Brennkraftmaschine werden häufig sogenannte Servodrosselklappen-Einrichtungen benutzt, bei denen die Übertragung der gewünschten Drehzahl von einem Sollwertgeber zum Drosselklappenstutzen durch eine insbesondere elektrische Verstelleinrichtung erfolgt. Vorrichtungen zum Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine sind z. B. sogenannte Geschwindigkeitsregler, die insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendet werden, bei denen eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgebbar ist und die Vorrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit die Drosselklappe (2) des Drosselklappenstutzens derart verstellt, daß die Fahrgeschwindigkeit unter bestimmten vorgegebenen Betriebsbedingungen auf den gewünschten Wert gehalten wird.

Derartige Vorrichtungen zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit sind häufig ebenfalls als elektrische Regler ausgebildet, die als letztes Glied ebenfalls eine Verstelleinrichtung zum Verstellen der Drosselklappe relativ zum Drosselklappenstutzen aufweisen. Die Verstelleinrichtungen, die in solchen Vorrichtungen zum Steuern und/oder Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine verwendet werden, können meist nur, verglichen mit der durch Menschen erzeugbaren Kraftwirkung, eine geringe Kraftwirkung zur Verstellung der Drosselklappe (2) im Drosselklappenstutzen aufbringen. Ein Verschwenken der verklemmten Drosselklappe (2) aus der Schließstellung heraus ist durch derartige Verstelleinrichtungen häufig gar nicht möglich, so daß aufgrund des Verklemmens der Drosselklappe (2) bei den vorbekannten Drosselklappenstutzen sich gefährliche Betriebszustände des Verbrennungsmotors einstellen können, die zu Defekten des Drosselklappenstutzens, der Gemischbildungseinrichtung, des Verbrennungsmotors oder auch der verwendeten Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Drehzahl der Brennkraftmaschine führen können. Solche gefährlichen Betriebszustände können bei Verwendung des erfindungsgemäßen Drosselklappenstutzens als Teil einer Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine nicht auftreten, weil die Gefahr des Klemmens der Drosselklappe (2) in der Gehäusebohrung (4) des Drosselklappenstutzens auf ein Minimum reduziert ist.

Claims (8)

1. Drosselklappenstutzen mit in einer Gehäusebohrung eines Stutzengehäuses schwenkbar angeordneter Drosselklappe, die auf einer im oder am Stutzengehäuse gelagerten Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stutzengehäuse (1) und der geschlossenen Drosselklappe (2) ein im wesentlichen umlaufender Spalt (9) angeordnet ist.

2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebohrung (4) einen runden Querschnitt aufweist, daß die Drosselklappe (2) einen runden Querschnitt aufweist und daß der Durchmesser (D) der Gehäusebohrung (4) größer als der Durchmesser (d) der Drosselklappe (2) ist.

3. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des Spalts (9) derart bemessen ist, daß ein betriebswarmer Verbrennungsmotor bei geschlossener Drosselklappe (2) eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl aufweist.

4. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des Spalts (9) derart bemessen ist, daß ein betriebswarmer Verbrennungsmotor bei geschlossener Drosselklappe (2) eine Drehzahl zwischen seiner unteren Laufgrenze und einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl aufweist.

5. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappenstutzen Teil einer Leerlauffüllungsregelung des Verbrennungsmotors ist.

6. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauffüllung des Verbrennungsmotors durch Verstellen der Drosselklappe (2) regelbar ist.

7. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappenstutzen Teil einer Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Drehzahl eines Verbrennungsmotors ist.

8. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Kraftfahrzeug.