II. Technischer Hintergrund Bei einem Verbrennungsmotor wird von der einströmenden bzw. vom Motor selbst eingesaugten Verbrennungsluft in aller Regel auch der zur Verbrennung benutzte Kraftstoff in zerstäubter Form mit angesaugt, weshalb über die Menge der ein- strömenden Verbrennungsluft auch die Menge des Kraftstoffs und damit die momentane Leistung des Verbrennungsmotors gesteuert wird.

Entsprechend genau muss die Ansteuerung der Drosselklappen, die über den freien Querschnitt die Menge der angesaugten Luft pro Zeiteinheit bedingt, und deren Öffnungs-und Schließfunktion sein.

Ferner ist es bekannt, durch Steuerung der Öffnung zwischen dem Ansaugtrakt und dem zusätzlichen Luftvolumen das Ansaugverhalten des Motors in definierter Weise zu optimieren.

In beiden Fällen werden in der Regel die Drosselklappen aller in einer Reihe liegenden Ansaugtrakte, also Zylinder, gemeinsam angesteuert, und sind deshalb auf einer gemeinsamen Drosselklappen-Welle befestigt.

Ferner ist es bisher bekannt, die einzelne Drosselklappe dadurch auszubilden, dass in dem Luft-Ansaug-Kanal, der meist einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, die ebenfalls kreisförmige Verschlussplatte der Drosselklappe schwenkbar um eine quer verlaufende Achse gelagert ist.

Steht die Drosselklappe exakt quer, also im 90°-Winkel, zur Durchströmungsrich- tung, ist theoretisch kein freier Querschnitt mehr vorhanden, und die Luftzufuhr unterbunden. Steht die Verschlussplatte dagegen parallel zur Durchflussrichtung, so ist der freie Querschnitt theoretisch fast übereinstimmend mit dem Querschnitt des Ansaug-Kanals.

In der Praxis ist es jedoch schwierig, nicht nur in diesen Endpositionen sondern auch in allen Zwischenpositionen, bei einem bestimmten Schrägsteilungswinkel der Verschlussplatte einen freien Querschnitt zu erreichen, der mit dem dann vor- handenen freien Soll-Querschnitt tatsächlich übereinstimmt, aufgrund der Ferti- gungstoleranzen beim Querschnitt der Ansaug-Kanäle als auch der Außenum- fänge der Verschlussplatten. Dabei muss auch bedacht werden, dass sich diese Abmessungen aufgrund der stark schwankenden Temperaturen auch im Bereich der Drosselklappen aufgrund der Betriebswärme des Verbrennungsmotors stark ändern, und zwar unterschiedlich stark ändern, können.

Diese Probleme machen es bisher notwendig, sowohl Ansaug-Kanal als auch Drosselklappe sehr genau zu fertigen, aus relativ hochwertigen Materialien her- zustellen, und erschweren zusätzlich die Montage, wegen der notwendigen Posi- tionierung der Verschlussplatte im Inneren des Ansaug-Kanales.

Ill. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe Es ist daher die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, Drosselklappen für Verbrennungsmotoren zu schaffen sowie ein Herstellverfahren hierfür, welches einfach und kostengünstig sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage und beim Ersatz der Drosselklappen ist. b) Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1,2,3 und 22 gelöst. Vor- teilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das Aufliegen der Drosselklappe auf der Stirnfläche des Luftansaug- Kanales kann ein vollständiger Verschluss auch dann erzielt werden, wenn sich die Verschlussklappe beispielsweise stärker oder schwächer dehnt als der Durchmesser des Ansaug-Kanales an der Mündung. Dadurch ist eine Herstellung mit wesentlich geringeren Toleranzen für beide Bauteile möglich, und zusätzlich können wegen der planen Auflage der Verschlussplatte auf der Stirnfläche des Kanals auch übliche elastische, dimensionsausgleichende Dichtungsmaterialien zwischen beiden Teilen eingesetzt werden.

Bei einer innenliegenden Drosselklappe ist dies nur mit sehr hohem Aufwand möglich, da vor Erreichen der vollständigen Verschlusslage eine randseitig an der Dichtungsplatte angebrachte Dichtung durch Scheuern zu schnell verschleißen würde.

Durch die Herstellung der Verschlussplatte der Drosselklappe aus Kunststoff werden einerseits die Herstelikosten reduziert und andererseits die bewegte

Masse der gesamten Drosselklappe, die für eine schnelle und präzise Ansteue- rung so gering wie möglich sein sollte.

Da die erfindungsgemäßen Drosselklappen ebenso wie die herkömmlichen Drosselklappen durch Schwenken einer Welle betätigt werden sollen, um den Einsatz an herkömmlichen Verbrennungsmotoren ohne allzu große Folge-Ande- rungen möglich zu machen, wird auch die erfindungsgemäße Drosselklappe mittels einer Drosselklappen-Welle verschwenkt.

Dabei wird jedoch eine Anordnung der Welle seitlich der Mündung, also bzgl. der Verschlussplatte der Drosselklappe auch seitlich der Verschlussplatte, gewählt, was die Lagerung und Montage der Welle erleichtert, und auch den freien Durch- gang im geöffneten Zustand der Drosselklappe nicht behindert. Diese Vorteile werden erzielt durch eine von der Drosselklappen-Welle einseitig abstehende und auskragende Drosselklappe.

Auch bei der erfindungsgemäßen Lösung sind alle Drosselklappen, die wie die Zylinder in Reihe hintereinander angeordnet sind, an einer gemeinsamen Welle fixiert und werden gemeinsam angesteuert. Wenn notwendig, ist jedoch auch eine Einzelansteuerung möglich, wobei dann vorzugsweise an Stelle einer Welle, mit der die Drosselklappen fest verbunden sind, eine Achse benutzt wird, auf der die Drosselklappen einzeln verschwenkbar sind.

Um auch bei ungleichmäßigen, wärmebedingten Ausdehnungen, großen Ferti- gungstoleranzen etc. immer ein sicheres Schließen der Drosselklappe zu ermög- lichen, besteht die Drosselklappe im Wesentlichen aus zwei gegeneinander begrenzt beweglichen Teilen : Das eigentliche Verschließen der Stirnseite wird durch die auf der Stirnseite auflegbar Verschlussplatte bewirkt, die in der Regel über eine weiche Dichtung auf dem stirnseitigen Rand des Ansaug-Kanales aufliegt, und ihrerseits am freien Ende eines von der Welle quer abragenden und mit der Welle fest verbundenen Armes beweglich befestigt ist.

Dabei sollen Relativbewegungen durch Verschwenken um alle diejenigen Achsen möglich sein, die parallel zur Klappenebene liegen.

Um eine solche schwimmende oder taumelnde Lagerung zu erreichen, liegen der Arm und die Verschlussplatte mittels einer an einem der beiden Teile ausgebildeten Erhebung gegeneinander an. Da der Arm ebenso wie die Welle vorzugsweise aus Metall, nämlich der Arm in Form eines Blechbiegeteiles, hergestellt ist, und hierfür der Einfachheit halber Blech mit gleichbleibender Dicke verwendet wird, wird die Erhebung und sonstige Konturierung aus Kostengründen an der aus Kunststoff bestehenden Verschlussplatte ausgebildet, die durch Spritzgießen hergestellt wird.

Die Positionierung von Verschlussplatte und dem Arm der Drosselklappe erfolgt über einen Zapfen, der an der Verschlussplatte ausgebildet ist und in eine entsprechende Vertiefung oder Durchbruch des Armes eingreift.

Der Arm wird zwischen der eigentlichen Verschlussplatte und einer Halteplatte fixiert, wobei Halteplatte und Verschlussplatte beide aus Kunststoff sind und durch Verschweißen, insbesondere mittels Laser-Schweißen, miteinander verbunden werden. Um dabei eine spielfreie Anpressung des Armes an die Erhebung, die in der Regel auf der Rückseite der Verschlussplatte ausgebildet ist, zu bewirken, ist auf der anderen Seite des Armes ein federndes Element, vorzugsweise ein Formkörper aus elastischem Material, beispielsweise ein O-Ring, zwischengelegt.

Der Zuschnitt für das Blechbiegeteil als Arm ist dabei so geformt, dass zum einen in der von der Welle wegweisenden Richtung der mittlere, verbindende Schenkel länger ist, also weiter auskragt, als die hiervon seitlich parallel zueinander abstrebenden Seitenschenkel.

Dadurch ist es möglich, dass dieses flach plattenförmig vorstehende Ende des ausschließlich mittleren Schenkels des Armes in einer ebenso flachen Tasche

zwischen Halteplatte und Verschlussplatte Platz findet, in die es von der einzigen offenen Seite her hineinragt.

Zum anderen sind die Seitenschenkel so geformt, dass sie bzgl. der durch den mittleren Schenkel definierten Ebene beidseits auskragen, um mit ihren gabelför- migen rückwärtigen, also vom Ende abgewandten, Endbereichen, in der eine konkave Kontur entsprechend der Außenkontur der damit zu verschweißenden Drosselklappen-Welle ausgebildet ist, ein möglichst großer Anteil des Umfanges der Drosselklappen-Welle umgriffen werden kann. c) Ausführungsbeispiele Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 : Eine bekannte Drosselklappen-Anordnung in perspektivischer Prin- zipdarstellung, Fig. 2 : die erfindungsgemäße Anordnung in analoger Darstellung, Fig. 3a eine einzelne Drosselklappe in Blickrichtung III in der geschlossenen Stellung, Fig. 3b die Drosselklappe der Fig. 3a in geöffneter Stellung, Fig. 3c eine Detailvergrößerung aus Fig. 3a bzw. 3b, welches die Halteplatte 9 zeigt, Fig. 4 die Drosselklappe der Fig. 3 in der Aufsicht IV und Fig. 5 die Drosselklappe der Fig. 3 und 4 in Blickrichtung V der Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Drosselklappen-Anordnung für einen üblichen Reihen-Vierzy- linder-Verbrennungsmotor, bei dem auch die Luft-Ansaug-Kanäle 31 a, b, c, d in einer Reihe angeordnet sind, die jeweils runden Querschnitt aufweisen.

Von deren Mündungen 32a, b, c, d zurückversetzt ins Innere des Kanals 31a, b, c, d ist dort jeweils eine Drosselklappe 1'a, b, c, d angeordnet, deren Außenquer- schnitt dem Innenquerschnitt des Kanals 31 entspricht. Die Drosselklappen 1'a, b, c, d sind auf einer gemeinsamen Drosselklappen-Welle 2'fixiert und können durch Drehen der Welle 2'verschwenkt werden, so dass der Grad der Querstellung verändert werden kann, und damit der zwischen Innenwandung des Kanals 31 und der schrägstehenden Drosselklappe 1 a, b, c, d freie Querschnitt 30'a, b, c, d übereinstimmend bei allen vier Kanälen 31a, b, c, d durch Verschwenken der Welle 2'verändert werden kann.

Das Problem ist dabei einerseits die Montage der Drosselklappen 1'a, b, c im Inneren der Kanäle und gleichzeitig auf der mittig durch die Drosselklappen 1'a, b, c, d durchgehenden Welle 2'.

Ein weiteres Problem liegt in der exakten Abdichtung bei exakter Querstellung der Drosselklappen 1'a, b, c, d in den Kanälen 31'a, b, c, d.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird die Verlaufsrichtung der Welle 2, die ja gleichzeitig die Richtung der Reihe 12 von Kanälen 31'a, b, c, d und damit auch der Drosselklappen 1'a, b, c, d ist, als Längsrichtung 10 definiert.

Fig. 2 zeigt in gleicher Ansicht die erfindungsgemäße Lösung, bei der im geschlossenen Zustand die Drosselklappen 1a, b, c, d jeweils auf einer der Mündungen 32a, b, c, d plan aufliegen, also die plane Stirnfläche der jeweiligen Mündung abdecken. Entsprechend sind die Drosselklappen 1 bei dieser Lösung auch größer als der innere Querschnitt des jeweiligen Kanals 31 a, b, c, ja sogar als der äußere Querschnitt, um eine sichere Abdeckung zu ermöglichen.

Die Drosselklappen-Welle 2 verläuft dabei seitlich entlang der Mündungen 32, also am Rand der damit verbundenen Drosselklappen 1 a, b, c, d entlang, so dass die Drosselklappen einseitig von der Welle 2 auskragen.

Eine einzelne Mündung 32 mit Drosselklappe 1 ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist in Fig. 3b nur die Bezeichnung der Hauptteile untergebracht, in Fig. 3a dagegen alle weiteren verwendeten Bezugs- ziffern.

Wie die Schnittdarstellung, geschnitten lotrecht zur Längserstreckung der Drosselklappen-Welle 2-also quer zur Längsrichtung 10-zeigt, liegt im geschlossenen Zustand der Drosselklappe die Verschlussplatte 3, welche Bestandteil der Drosselklappe 1 ist, mit der in der Vorderseite 6 eingelassenen, ringförmig umlaufenden Dichtung 4 aus elastischem Material stirnseitig auf dem Rand der Mündung 32 des Luft-Ansaug-Kanales 31 an.

Verschwenkt man gegenüber diesem geschlossenen Zustand der Fig. 3a die Drosselklappen-Welle 2 entgegen dem Uhrzeigersinn um ca. 30°, so hebt die Drosselklappe 1 von der Mündung 32 ab.

Da sich die Welle 2 also Schwenkachse seitlich der Mündung 32 befindet, ist die Größe des freien Querschnittes 30 abhängig von der Stelle des Umfanges der Mündung 32.

In Blickrichtung der Erstreckung der Welle 2, also der Längsrichtung 10, steht im geöffneten Zustand die Drosselklappe 1 mit ihrer Verschlussplatte 3 schräg zur Stirnfläche der Mündung 32.

Die Drosselklappe 1 besteht im Wesentlichen nach der Montage aus zwei Einzelteilen : Einerseits der aus Kunststoff bestehenden Verschlussplatte 3, die den eigentlichen Schließvorgang durchführt, und andererseits aus dem an der

Welle 2 drehfest befestigten und in der Regel aus dem gleichen Material wie die Welle 2, meist Metall, bestehenden Arm 13, der einseitig von der Welle 2 auskragt und an dessen freien Ende 14 die Verschlussplatte 3 mit ihrem mittleren Bereich an der Unterseite des Armes 13 befestigt ist.

Um auch bei thermischen Verwindungen etc. im geschlossenen Zustand der Drosselklappe, wie in Fig. 3a dargestellt, eine sichere Anlage der Verschlussplatte 3 über die Dichtung 4 an der Mündung 32 zu gewährleisten, ist eine Relativbewegbarkeit, also eine taumelnde Befestigung, der Verschlussplatte 3 an der Unterseite 13d des Armes 13 vorgesehen, wie am besten in der vergrößerten Darstellung der Fig. 3c zu erkennen : Die als Lagerungspunkt, meist im mittleren Bereich, vorgesehene Stelle ist als ballige Erhebung 7 ausgebildet, welche über die übrige Rückseite 5 der Ver- schlussplatte 3 hinaus vorsteht. Mit dem höchsten Punkt der Erhebung 7 liegt die Verschlussplatte 3 an der Unterseite 13d des freien Endes 14 des Armes 13 an, und wird dort in Anlage gehalten durch einen auf die Rückseite 13f des Armes anpressende Halteplatte 9.

Die Halteplatte 9 liegt nicht direkt, sondern mittels eines elastischen Elements, nämlich eines liegenden O-Ringes 17, an dem Arm 13, insbesondere dessen mittleren Schenkel 13a, an.

Der O-Ring 17 ist in einer entsprechenden Ringnut 18 etwa konzentrisch um die durch die Erhebung 7 verlaufende Querrichtung 11, als die Lotrechte zur Hauptebene 20 der Drosselklappe 1, angeordnet, wobei der O-Ring unter Vor- spannung am Arm 13 anliegt und über die Ringnut 18 hinaus vorsteht.

Um die Erhebung 7 herum ist wenigstens eine, insbesondere eine ringförmig umlaufende, Randerhebung 23 ausgebildet, die als Anschlag bei einer relativen Verkippung zwischen Verschlussplatte 3 und Arm 13 dient.

Eine formschlüssige Positionierung ist-wie in den Fig. 3a und 3b zu erkennen- durch einen Zapfen 8 gegeben, der von der Rückseite 5 der Verschlussplatte 3 aufragt und formschlüssig in einen Durchbruch 13e des mittleren Schenkels 13a des Armes 13 eingreift.

Ein radiales-bzgl. der Welle 2 betrachtet-Abziehen der Verschlussplatte 3 von dem Arm 13 ist daher nicht möglich, sobald nach der Montage die Verschlussplatte 3 von unten her so an den Arm 13 angesetzt wurde, dass der Zapfen 8, in der Regel mit rundem Querschnitt ausgestattet, in den Durchbruch 13e eingeschoben ist und über dem Ende 14 des Armes 13 die Halteplatte 9 auf der Rückseite 5 der Verschlussplatte 3 befestigt ist.

Die Halteplatte 9 wird dabei-wie am besten anhand der Aufsicht auf Fig. 4 zu erkennen ist-nicht auf den ebenen Teilen der Rückseite 5 der Verschlussplatte 3 befestigt, sondern auf Teilen der von der Rückseite 5 aufragenden Rippen 19a, b, c, die der Versteifung der Verschlussplatte dienen, und in Form eines H auf deren Rückseite angeordnet sind, zusätzlich zu einer umlaufenden Rippe 19d entlang des Randes.

Die etwa rechteckige Verschlussplatte 9 ist dabei so auf den mittleren Bereich des H der Rippen 19a, b, c aufgesetzt, dass eine an nur einer Seite offene, flache Tasche 19 verbleibt, in welcher der in der gleichen Ebene wie die Hauptebene 20 der Verschlussplatte 3 liegende mittlere Schenkel 13a des Armes 13 liegt.

Der Arm 13 besitzt in der Ansicht gemäß. Fig. 5, also quer zur Längsrichtung 10 betrachtet, die Form eines U, in dem beidseits von dem mittleren Schenkel 13a identische, parallel zueinander in die gleiche Richtung abstrebend verlaufende, Seitenschenkel 13b, c aufragen.

In Richtung auf das freie Ende 14 des Armes steht der mittlere Schenkel 13a weiter vor als die Seitenschenkel 13b, c, um dieses freie Ende 14 des nur noch mittleren Schenkels 13 a in der flachen Tasche unterbringen zu können.

In Gegenrichtung, also vom Ende 14 wegweisend, stehen die Seitenschen- kel 13b, c weiter vor als der mittlere Schenkel 13a, und vor allem sind in der Seitenansicht die beiden Seitenschenkel 13b, c einerseits gabelförmig gestaltet und andererseits erstrecken sie sich beidseits der Ebene des mittleren Schenkels 13a.

Die gabelförmige Aufweitung besitzt eine Innenkontur entsprechend der Außen- kontur der runden Welle 2, die in diese Innenkontur eingelegt und mit den Armen 13 verschweißt wird, wodurch eine sehr torsionssteife und dennoch leichte Grundstruktur, bestehend aus Welle 2 und daran angeschweißten metallenen, U- förmigen Armen 13 als Blechbiegeteile entsteht.

BEZUGSZEICHENLISTE 1,1'Drosselklappe 2,2'Drosselklappen-Welle 3 Verschlussplatte 4 Dichtung 5 Rückseite 6 Vorderseite 7 Erhebung 8 Zapfen 9 Halteplatte 10 Längsrichtung 11 Lotrechte 12 Reihe 13 Arm 13a mittlerer Schenkel 13b Seitenschenkel 13c Seitenschenkel 13d Unterseite 13e Durchbruch

13f Rückseite 13g Endkante 14 Ende 15 Tasche 16 Innenseite <BR> <BR> 17 O-Ring<BR> 18 Ringnut 19a, b, c, d Rippen 20 Klappenebene 21 Abdeckplatte 22 Gehäuse 23 Randerhebungen 24 Schweißfläche 25 30 freier Querschnitt 31 Kanal 32 Mündung