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Patent Searching and Data


Title:
THROTTLE VALVE ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/019054
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a throttle valve arrangement for closing a through flow in a throttle valve connection piece, comprising a pivotably actuated throttle valve shaft (5) which is mounted in the opening in a perpendicular position with respect to the longitudinal extension thereof projecting into the housing of the throttle valve connection piece with the free end thereof. The through flow opening can be closed by a throttle valve (1) which is firmly connected to the throttle valve shaft (5). Said throttle valve (1) comprises a continuous receiving opening (4) extending on the plane thereof in a perpendicular position with respect to the opening and through which the throttle valve shaft (5) is guided. Additionally, a recess (3) is formed in the throttle valve, extending from the through opening to the receiving opening (4) in the area where the throttle valve (1) is connected to the throttle valve shaft (5) by means of a welded connection.

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JPS57192674THROTTLE VALVE
Inventors:
VOGLER HANS-ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/003041
Publication Date:
March 06, 2003
Filing Date:
August 19, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
VOGLER HANS-ULRICH (DE)
International Classes:
F16K1/22; (IPC1-7): F16K1/22
Foreign References:
US3675681A1972-07-11
US3567180A1971-03-02
US3666235A1972-05-30
US3568975A1971-03-09
DE2516190A11976-10-28
DE3721624A11989-01-12
US4325536A1982-04-20
US4899775A1990-02-13
DE19841181A12000-03-16
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Drosselklappenanordnung zum Absperren einer Durch strömöffnung in einem Drosselklappenstutzen, insbe sondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer schwenkbar antreibbaren Drosselklappenwelle, die die Durchströmöffnung quer zu deren Längserstreckung durchragend mit ihren freien Enden im Gehäuse des Drosselklappenstutzens gelagert ist und mit einer fest mit der Drosselklappenwelle verbundenen Dros selklappe, durch die die Durchströmöffnung absperr bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (1) eine sich in ihrer Ebene quer zur Durchströmöffnung durchgehend erstreckende Aufnahme öffnung (4) aufweist, durch die die Drosselklappen welle (5) hindurchgeführt ist und mit einer oder mehreren von der Durchströmöffnung zur Aufnahmeöff nung (4) durchgehenden Ausnehmungen (3) in der Dros selklappe (1), in deren Bereich die Drosselklappe (1) mit der Drosselklappenwelle (5) mittels einer Schweißverbindung verbunden ist.
2. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (1) im Bereich der Aufnahmeöffnung (4) nabenartig ausgebil det ist.
3. Drosselklappenanordnung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (1) ein mit ihr fest verbundenes Verbindungselement (6) aufweist, das in die Ausneh mung (3) der Drosselklappe (1) hineinragt, aus einem mit der Drosselklappenwelle (5) verschweißbaren Ma terial besteht und an seinem in die Ausnehmung (3) ragenden Bereich mit der Drosselklappenwelle (5) verschweißt ist.
4. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (6) tangential zur Drosselklappenwelle (5) in die Aus nehmung (3) ragt.
5. Drosselklappenanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Verbin dungselemente (6) mit der Drosselklappe (1) fest verbunden angeordnet sind und einander gegenläufig tangential zur Drosselklappenwelle (5) in die Aus nehmung (3) ragen.
6. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Enden der Verbindungselemente sich zumindest annä hernd berühren.
7. Drosselklappenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Verbindungselemente (6) sich zumindest weitge hend über die gesamte Breite der Ausnehmung (3) in Erstreckungsrichtung der Drosselklappenwelle (5) er strecken.
8. Drosselklappenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Er streckungsrichtung der Drosselklappenwelle mehrere Verbindungselemente nebeneinander angeordnet sind.
9. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (1) mit tels eines Spritzgießverfahrens hergestellt und das Verbindungselement (6) als Einlegeteil durch Um spritzen mit dem Material der Drosselklappe (1) bei deren Herstellung fest mit dieser verbunden ist.
10. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß das Verbindungs element (6) ein Einlegeblech ist.
11. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 9, da durch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (1) ein aus einem Leichtmetall oder aus einem Kunst stoff im Spritzgießverfahren hergestelltes Bauteil ist.
12. Drosselklappenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenwelle (5) aus Stahl besteht.
13. Drosselklappenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (6) mit seinem freien En de unter Vorspannung an der Drosselklappenwelle (5) in Anlage ist.
14. Drosselklappenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung eine durch Widerstands schweißen oder Laserschweißen erzeugte Schmelz schweißverbindung ist.
15. Drosselklappenanordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung eine Schweißnaht (8) oder einen oder mehrere Schweißpunkte (9) aufweist.
Description:
Beschreibung Drosselklappenanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappenan- ordnung zum Absperren einer Durchströmöffnung in einem Drosselklappenstutzen, insbesondere für eine Brenn- kraftmaschine, mit einer schwenkbar antreibbaren Dros- selklappenwelle, die die Durchströmöffnung quer zu de- ren Längserstreckung durchragend mit ihren freien Enden im Gehäuse des Drosselklappenstutzens gelagert ist und mit einer fest mit der Drosselklappenwelle verbundenen Drosselklappe, durch die die Durchströmöffnung absperr- bar ist.

Bei derartigen Drosselklappenanordnungen ist es be- kannt, in einen axialen Schlitz in der Drosselklappen- welle die Drosselklappe einzuführen. Quer zur Drossel- klappenebene sind in der Drosselklappenwelle Bohrungen und Gewindebohrungen und damit fluchtend in der Dros- selklappe Ausnehmungen ausgebildet, in die Schrauben zur Befestigung der Drosselklappe an der Drosselklap- penwelle eingeschraubt sind. Zur Sicherung der Schrau- ben gegen unbeabsichtigtes Lösen besitzen die Schrauben noch Schraubensicherungen. Dieser Aufbau ist aufwendig und montageintensiv.

Darüber hinaus führen die additiven Herstellungstole- ranzen von Drosselklappe, Drosselklappenwelle, axialem Schlitz und den Gewindebohrungen und Ausnehmungen zu einem relativ großen Spiel der Drosselklappe in der Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens und damit zu einer relativ hohen Leckrate bei geschlossener Dros- selklappe.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drosselklap- penanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die aus wenigen, einfachen Bauteilen besteht, leicht montierbar ist und nur eine geringe Leckrate bei ge- schlossener Drosselklappe aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drosselklappe eine sich in ihrer Eben quer zur Durchströmöffnung durchgehend erstreckende Aufnahmeöff- nung aufweist, durch die die Drosselklappenwelle hin- durchgeführt ist und mit einer oder mehreren von der Durchströmöffnung zur Aufnahmeöffnung durchgehenden Ausnehmungen in der Drosselklappe, in deren Bereich die Drosselklappe mit der Drosselklappenwelle mittels einer Schweißverbindung verbunden ist.

Diese Ausbildung benötigt nur wenige, einfache Bautei- le.

Zur Montage wird die Drosselklappenwelle durch die La- ger im Drosselklappenstutzen und die Aufnahmeöffnung in der in die Durchströmöffnung eingesetzten Drosselklappe geführt und erst nach optimierter Positionierung der Drosselklappe in der Durchströmöffnung mittels der Schweißverbindung mit der Drosselklappenwelle fest ver- bunden. Vor dem Zusammenbau separat hergestellte Gewin- debohrungen und Ausnehmungen an der Drosselklappenwelle sind nicht vorhanden und müssen daher bei den Toleran- zen nicht berücksichtigt werden, so daß die Drossel- klappe mit nur. geringem Spiel und trotzdem freigängig in der Durchströmöffnung eingesetzt werden kann, bevor nach deren optimierter Positionierung ihre Befestigung erfolgt. Die Vorrichtung zum Herstellen der Schweißver- bindung wird dabei von außen durch die Durchströmöff- nung zur Schweißstelle geführt. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Bautei- len führt zu einer sehr hohen Sicherheit gegen unbeab- sichtigtes Lösen, ohne daß dazu spezielle Sicherungs- elemente benötigt werden. Dies ist von besonderem Vor- teil bei Drosselklappenanordnungen mit kleinen Drossel- klappengrößen, die nach herkömmlicher Technik aus Platzgründen nur mit einer einzigen Schraube an der Drosselklappenwelle befestigt werden können und somit ein besonders hohes Risiko zum unbeabsichtigten Lösen der Drosselklappe bilden.

Derartige Drosselklappenanordnungen können vorzugsweise bei sogenannten E-Gas-Systemen für Verbrennungsmotore in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen. Es sind genau- so gut aber auch andere Anwendungen wie z. B. bei Abgas- rückführsystemen möglich.

Um bei einer Drosselklappe geringer Dicke die Aufnahme- öffnung für die Drosselklappenwelle ausbilden zu kön- nen, kann die Drosselklappe im Bereich der Aufnahmeöff- nung nabenartig ausgebildet sein.

Um auch eine Verbindung von Drosselklappe und Drossel- klappenwelle herstellen zu können, wenn diese beiden Bauteile aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die nicht miteinander verschweißbar sind, kann die Drosselklappe ein mit ihr fest verbundenes Verbindungs- element aufweisen, das in die Ausnehmung der Drossel- klappe hineinragt, aus einem mit der Drosselklappen- welle verschweißbaren Material besteht und an seinem in die Ausnehmung ragenden Bereich mit der Drosselklappen- welle verschweißt ist.

Vorzugsweise ragt das Verbindungselement tangential zur Drosselklappenwelle in die Ausnehmung.

Sind zwei Verbindungselemente mit der Drosselklappe fest verbunden angeordnet und ragen einander gegenläu- fig tangential zur Drosselklappenwelle in die Ausneh- mungen, so ist zum einen die Sicherheit gegen unbeab- sichtigtes Lösen besonders hoch und zum anderen die Art der Drehmomentbelastung unabhängig von der Drehrichtung immer gleich.

Berühren sich dabei die einander zugewandten Enden der Verbindungselemente zumindest annähernd, so können bei- de Verbindungselemente gleichzeitig mit einem einzigen Schweißgang mit der Drosselklappenwelle verbunden wer- den. Eine weitgehend gleichmäßige Drehmomentübertragung über die Breite der Drosselklappe erfolgt dadurch, daß das oder die Verbindungselemente sich zumindest weitge- hend über die gesamte Breite der Ausnehmung in Erstrek- kungsrichtung der Drosselklappenwelle erstrecken.

Sind in Erstreckungsrichtung der Drosselklappenwelle mehrere Verbindungselemente nebeneinander angeordnet, so ist die Sicherheit zur optimalen Anlage der Verbin- dungselemente an der Drosselklappenwelle, unabhängig von den Toleranzen ihrer Befestigung an der Drossel- klappe sehr hoch.

Ist die Drosselklappe mittels eines Spritzgießverfah- rens hergestellt und das Verbindungselement als Einle- geteil durch Umspritzen mit dem Material der Drossel- klappe bei deren Herstellung fest mit dieser verbunden, so sind keine gesonderten Montagevorgänge und keine be- sonderen Befestigungselemente zur Verbindung der Ver- bindungselemente mit der Drosselklappe erforderlich.

Dabei kann das Verbindungselement ein Einlegeblech sein, das federnd mit seinem freien Ende an der Dros- selklappenwelle zur Anlage gelangt und so eine große Sicherheit beim Verschweißen von Verbindungselement und Drosselklappenwelle bietet.

Ein besonders einfache Herstellbarkeit ergibt sich, wenn die Drosselklappe ein aus einem Leichtmetall oder aus einem Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestell- tes Bauteil ist.

Die Drosselklappenwelle kann dabei aus Stahl bestehen und dadurch einen hohen Widerstand gegen Abnutzung in den Lagern des Gehäuses des Drosselklappenstutzens bie- ten.

Zur besonderen Sicherheit der Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der Drosselklappenwelle führt es, wenn das Verbindungselement mit seinem freien Ende unter Vorspannung an der Drosselklappenwelle in Anlage ist.

Ist die Schweißverbindung eine durch Widerstandsschwei- ßen oder Laserschweißen erzeugte Schmelzschweißverbin- dung, so erfolgt eine Erwärmung der miteinander zu ver- bindenden Bauteile nur in dem tatsächlichen Schweißbe- reich. Wärmebelastungen, die zu einem Verziehen oder Beschädigen der Bauteile führen könnten, erfolgen nicht. Weiterhin sind auch die Vorrichtungen zum Wider- standschweißen oder Laserschweißen einfach durch die Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens zu der Schweißstelle führbar.

Die Schweißverbindung kann entweder mittels einer Schweißnaht oder durch einen oder mehrere Schweißpunkte erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich- nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie- ben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine per- spektivische Darstellung einer Drosselklappenanordnung.

Die dargestellte Drosselklappenanordnung weist eine aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellte Drossel- klappe 1 mit einer mittig sich über die Breite der Drosselklappe erstreckenden, einteilig mit der Drossel- klappe 1 ausgebildeten Nabe 2 auf.

Rechtwinklig zur Ebene der Drosselklappe 1 ist in der Nabe 2 sich weitgehend über deren Länge erstreckend ei- ne schlitzartige Ausnehmung 3 ausgebildet, die durch- gehend ist und in eine durch die Nabenbohrung gebildete Aufnahmeöffnung 4 für eine Drosselklappenwelle 5 mün- det, in die die Drosselklappenwelle 5 eingesetzt ist.

An den einander gegenüberliegenden Längsseiten der Aus- nehmung 3 sind mit ihren einen Enden bei der Herstel- lung der Drosselklappe 1 als Einlegebleche in die Nabe 2 mit eingespritzte Verbindungselemente 6 angeordnet, die zueinander gegenläufig tangential zur Drosselklap- penwelle 5 in die Ausnehmungen 3 ragen und mit ihren freien Enden 7 unter Vorspannung einer Drosselklappen- welle 5 anliegen.

Sowohl die Verbindungselemente 6 als auch die Drossel- klappenwelle 5 bestehen aus Stahl.

Entlang der an der Drosselklappenwelle 5 anliegenden Längskante des freien Endes 7 des linken Verbindungs- elements 6 ist dieses mittels einer durchgehenden Schweißnaht 8 mit der Drosselklappenwelle 5 fest ver- bunden.

Ebenfalls entlang der an der Drosselklappenwelle 5 an- liegenden Längskante des freien Endes 7 des rechten Verbindungselements 6 ist dieses mittels Schweißpunkten 9 mit der Drosselklappenwelle 5 fest verbunden, die im Abstand zueinander über die ganze Länge der Längskante des freien Endes 7 des Verbindungselements 6 verteilt ausgebildet sind.

Sowohl die Schweißnaht 8 als auch die Schweißpunkte 9 sind durch Laserschweißen erzeugt. Die dargestellte Schweißnaht 8 und die dargestellten Schweißpunkte 9 sind zwei an einer Drosselklappe 1 dar- gestellte alternative Möglichkeiten zur Ausbildung der Schweißverbindung. Es versteht sich, daß an einer Dros- selklappe auch nur Schweißnähte 8 oder nur Schweiß- punkte 9 als Schweißverbindung vorgesehen werden kön- nen.