Drosseleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine Drosselklappe ist beispielsweise aus der EP 0 498 933 A1 bekannt. Diese ist in ein Gehäuse integriert, welches an einem Trägerkörper befestigt werden kann. Das Gehäuse ist nach Art eines Drosselklappenstutzens ausgebildet, das heißt, der Stutzen ist einerseits an dem Trägerkörper und andererseits an der Sauganlage einer Brennkraftmaschine befestigt.

Ein Nachteil dieser Drosselklappenbefestigung ist darin zu sehen daß eine größere Anzahl von Bauelementen erforderlich ist sowie eine größere Anzahl von Abdichtelementen zwischen den einzelnen Bauteilen nötig wird.

Es ist weiterhin aus der WO 91 05 152 eine Drosseleinrichtung zum Reduzieren der GaswechselVerluste bei einer Brennkraftmaschine bekannt. Auch diese Drosseleinrichtung ist ein separates Bauteil, welches einerseits an den Ansaugtrakt eines Motors und

ORIGINAL UNTERLAGEN

andererseits an ein luftführendes System angeschlossen werden muß.

Im Zuge der erforderlichen Reduzierung von Bauteilen zur Kosteneinsparung und der Optimierung sowie Gewichtsreduzierung im Fahrzeug- und Automobilbau ist das Bestreben zu erkennen, Komplettsysteme herzustellen, die dieses Ziel verwirklichen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Drosseleinrichtung zu schaffen, die kostensparend hergestellt werden kann und auch in moderne Ansaugsysteme zu integrieren ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende 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 i st.

KunststoffStrukturen bedingen spezielle Bauweisen. Probleme, wie Schwingung und Verzug, Anisotropie, Konditionierungszustände und andere, müssen konstruktiv berücksichtigt werden.

Außerdem hat Kunststoff weitere interessante Eigenschaften, so z.B. Korrosionsbeständigkeit, die hohe mechanische Dämpfung, einen äußerst geringen Reibungskoeffizienten, geringerer Verschleiß, niedriges spezifisches Gewicht, gute Verarbeitbarkeit und niedrige Fertigteilkosten bei Massenfertigungen. Besonders die letztgenannte Eignung der Kunststoffe zur kostengünstigen

Endfertigung, die am bestechendsten beim Spritzgießen kompliziert gestalteter Teile auffällt, macht sie im Vergleich zu anderen Werkstoffen überlegen.

ORIGINAL UNTERLAGEN

Bisher bekannte Drosselklappen bzw. Drosseleinrichtungen waren über1 icherwei se in Metall, vorzugsweise in Aluminium ausgeführt und zwischen einen Kunststoffluftfi lter und einem Kunststoffsaugrohr angeordnet. Durch die Integration der Drosselklappe in eines dieser beiden Systeme und durch die konsequente Anwendung von Kunststoff wird eine wesentliche Gewichts- und Kostenreduzierung erzielt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungder Erfindung ist vorgesehen, die Dichtfläche drosselklappenseitig mit einem

Elastomer zu versehen. Dieses Elastomer kann in die Drosselklappe integriert werden. Ein bekanntes Herstel 1 verfahren hierzu ist das Zwei komponentenspritzgießverfahren , bei dem zunächst die Drosselklappe aus Kunststoff hergestellt wird und in einem zweiten Arbeitsgang innerhalb des gleichen Werkzeugs die

Elastomerdichtung in einen sich öffnenden Kanal eingespritzt wird. Es ist aber auch möglich, Elastomerformteile nachträglich zu montieren. Diese Art von Abdichtung berücksichtigt die kunststoffspezifischen Gegebenheiten und reduziert die Leckluftraten erheblich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Zweiteilung der Drosselklappenwelle. Zweigeteilte Drosselklappenwellen sind besonders einfach montierbar und haben den Vorteil, daß jedes Wellenteil mit bestimmten Komponenten, z.B. Sensoren oder Stellglieder ausgerüstet werden kann und bei einer Montage lediglich diese beiden vormontierten Elemente an das Gehäuse adaptiert werden.

Der Vorteil dieser Idee liegt vor allem in der erhöhten

Flexibilität für verschiedene Regel- und Steuerelemente und in der wartungsfreundlichen Bauweise. Einzelne Elemente können kostengünstig repariert oder ausgetauscht werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Drosseleinrichtung sieht vor, zur

ORIGINAL UNTERLAGEN

optimalen Abdichtung zwischen Drossel kl apenstutzen 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 Drossel klappenstutzens anliegt.

Dieser Relaxationsvorgang bewirkt ein Kriechen oder Fließen des Kunststoffes der Drosselklappe und damit ein Anpassen dieser Drosselklappe an die Drossel stutzenform. Der Vorgang wird unterbrochen sobald die Drosselklappe ihre optimale Form erreicht hat, d.h., sobald das Dichtungsverhalten dem vorgegebenen Wert entspricht.

Die Drosselklappe ist in einer Ausgestaltung der Erfindung mittels der 2-K-Kunststoffspritzgießtechnik hergestellt. Bei dieser Spritzgießtechnik wird zunächst in einem Werkzeug der Kern des Spritzgießteils gegossen. Anschließend entstehen durch Zurückfahren von Schiebern Kapazitäten, die in einem zweiten Arbeitsschritt im gleichen Werkzeug ausgegossen werden.

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 Ausführungsbsei spielennäher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Drosselklappe, die in eine Sauganlage integriert ist

ORIGINAL UNTERLAGEN

Figur 1 eine Drosselklappe, die in eine Sauganlage integriert ist

Figur 2 eine Drosselklappe, welche in einen Luftfilter- Reinluftkanal integriert ist

Figur 3 eine Drosselklappe mit integriertem Dichtelement in einer Detaildarstellung

Figur 4a, b die Detaildarstellung einer Drosselklappe während eines Relaxationsvorgangs

Figur 5 die Detaildarstellung einer Drosselklappe mit Toleranzausgleich .

Figur 6 eine Drosselklappe in einer Schnittdarstellung mit Elastomerdichtflächen

Figur 1 zeigt das Reinluftrohr 10 eines Luftfilters für eine Brennkraftmaschine. Dieses Reinluftrohr nimmt z.B. über eine Flanschverbindung den Anschlußstutzen eines Kunststoffsaugrohrs 11 auf. Die Flanschverbindung besteht z.B. aus einem Klemmring 12 und ist hier nur andeutungsweise dargestellt. Die dem Motor zuzuführende Reinluft strömt gemäß dem Pfeil 13 bei geöffneter Drosselklappe 14 in das Kunststoffsaugrohr ein. Die Drosselklappe 14 ist an einer Drosselklappenwelle 15 gelagert und liegt im geschlossenen Zustand an wulstartigen Dichtflächen 16, 17 auf. Während die Drosselklappe 14 aus Kunststoff hergestellt ist, kann die Drosselklappenwelle 15, welche beispielsweise auch zweigeteilt sein kann und als Steckwelle ausgebildet ist, in Metall oder ebenfalls in Kunststoff ausgeführt sein.

Die Kunststoffsauganlage 11 ist beispielsweise in Schmelzkerntechnologie oder Halbschalen-Spritzgußtechnik hergestellt, wobei der Schmelzkern im Dichtflächenbereich 16, 17 endet und über einen Kernzug der obere Teil des

ORIGINAL UNTERLAGEN

Kunststoffsaugrohrs hergestellt ist.

In Figur 2 ist die Drosselklappe 14 in das Reinluftrohr 10 integriert. Die Drosselklappe ist in aerodynamisch optimaler Taschenuhrform gestaltet, möglich sind auch andere Geometrien, wie z.B. Kragarm-Propeller- oder Mittelrippenklappen. Hierzu ist das Reinluftrohr mit den Dichtflächen 16, 17 versehen. Die Sauganlage 18 ist über eine Flanschverbindung 19 mit einem Dichtring 20 mit dem Reinluftrohr 10 verbunden. Die Dichtflächen 16, 17 an dem Reinluftrohr lassen sich mit geeigneten Kernzügen mit hoher Genauigkeit herstellen. Auch bei dieser Bauweise ist die Drosselklappenwelle 15 eine geteilte Steckwelle, welche eine einfache Montage der Drosselklappe in das Reinluftrohr 10 ermöglicht, welches z.B. auch ein Elastomerteil sein kann.

In Figur 3 ist das Detail 21 aus Figur 2 in einer vergrößerten Darstellung wiedergegeben. Die Dichtfläche 16 des Reinluftrohrs 10 steht in Kontakt mit einer in die Drosselklappe 14 integrierten Elastomerdichtung 22. Diese Elastomerdichtung kann n der 2K-Spritzgießtechni k hergestellt sein und ist damit besonders kostengünstig. Durch die Verwendung einer Elastomerdichtung werden extrem kleine Leckluftraten erzielt sowie ein Klappenklemmen verhindert. Selbstverständlich kann die Dichtung auch eine übliche, montierte Gummidichtung sein.

In Figur 4a ist ein Detail einer Drosselklappe 14 gezeigt. Diese ist in einem Reinluftrohr 10 angeordnet. An dem Reinluftrohr 10 ist eine Dichtfläche 16 vorgesehen, an welcher die Drosselklappe aufliegt. Zur zuverlässigen Abdichtung ist in die Drosselklappe 14 eine Elastomerdichtung 22 integriert. Die äußere Kontur der Drosselklappe im Bereich der Fläche 23 weist einen etwas geringeren Durchmesser auf als der Innendurchmesser des Reinluftrohres 10.

Zur Anpassung der Außenfläche 23 an die Kontur des

ORIGINAL UNTERLAGEN

Reinluftstutzens wird die Drosselklappe einem

Temperierungsvorgang unterzogen. Hierzu wird eine Kraft F gemäß dem Pfeil 24 in Figur 4b erzeugt. Diese Kraft F wird im wesentlichen durch das Schwenken der Drosselklappe um den Schwenkpunkt der Drosselklappenwelle 15 gemäß Figur 2 gebildet. Aufgrund dieser Kraft und des Temperierungsvorgangs wird sich eine resultierende Bewegung längs des Pfeils SR einstellen bis die Fläche 23 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 5 ist eine weitere Detaildarstellung einer Drosselklappe gezeigt. In dieser Drosselklappe ist zum einen ein elastomeres Element 22 als Dichtungselement angeordnet. Weiterhin weist diese Drosselklappe ein zusätzliches Element 25 auf. Dieses hat die Aufgabe, eine Entkoppelung des Drosselklappenbereichs 26 zu dem Drossel kl appenbereich 27 zu bewirken. Das Element 25 kann dabei ein Elastomer oder ein Kunststoff mit besonderen Fließeigenschaften sein. Während des Relaxationsvorgangs trägt dieses Entkoppelungselement zu einer besseren Anpassung der

Drossel klappenkontur an die Kontur des Reinluftstutzens bzw. des Drossel klappenstutzens , der in dieser Zeichnung nicht dargestellt ist, bei. Auch das Element 25 kann im 2-K-Kunststoffspritzgießverfahren gemeinsam mit der Drosselklappe in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

Die Drosselklappe gemäß Figur 6 ist in 2-K-Technik aufgebaut, d.h. in dem ersten Arbeitsgang wird der Körper 28 hergestellt, im zweiten Arbeitsgang werden die Dichtprofile 29, 30 innerhalb des

ORIGINAL UNTERLAGEN

gleichen Werkzeugs an den Körper 28 angespritzt. Damit das Einbringen des Elastomer oder des elastischen Kunststoffes in einfacher Weise von einer Stirnfläche der Drosselklappe aus erfolgen kann, ist, wie dargestellt, auf der linken Seite eine Einspritzöffnung 31 angeordnet. Durch diese Einspritzöffnung 31 wird die plastifizierte Masse für das Dichtelement 29 eingeführt Auf der rechten Seite kann das plastifizierte Material von oben eingespritzt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß aufwendige Einspritzkanäle nicht benötigt werden.

ORIGINAL UNTERLAGEN

Bezugszeichenl iste

Reinluftrohr Kunststoffsaugrohr Klemmring Pfeil Drosselklappe Drossel klappenwel le Dichtfläche Dichtfläche Saugrohr Flanschverbindung

Dichtring Detail Elastomerdichtung Außenfläche Pfeil Element Drosselklappenbereich Drosselklappenbereich

ORIGINAL UNTERLAGEN