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EP 3 181 874 A1
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EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
(43) Veröffentlichungstag:
21.06.2017 Patentblatt 2017/25 (21) Anmeldenummer: 16204900.1 (22) Anmeldetag: 16.12.2016
(51) Int Cl.:
F02D 9/10(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
MA MD
(30) Priorität:16.12.2015 DE 102015122036 15.06.2016 DE 102016110998
(71) Anmelder: fischer Rohrtechnik GmbH 77855 Achern-Fautenbach (DE) (72) Erfinder: Dieter, Oberacker
68753 Waghäusel (DE)
(74) Vertreter: Gesthuysen Patent- und Rechtsanwälte Patentanwälte
Huyssenallee 100 45128 Essen (DE)
(54) DROSSELKLAPPENGEHÄUSE FÜR EINE DROSSELKLAPPENANORDNUNG FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR
(57) Beschrieben und dargestellt ist ein Drosselklap- pengehäuse (1) für eine Drosselklappenanordnung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Drosselklappen- gehäuse (1) zur Aufnahme einer schwenkbar gelagerten Drosselklappe dient und den Bewegungsraum für die Drosselklappe bildet, wobei das Drosselklappengehäu- se (1) an einer ersten Seite eine Einströmöffnung (2) zur Aufnahme eines Fluids aufweist und das Drosselklap- pengehäuse (1) an einer zweiten Seite eine Ausström- öffnung (3) zur Abgabe eines Fluids aufweist und wobei im Bewegungsraum des Drosselklappengehäuses (1) wenigstens ein in den Strömungsquerschnitt hineinra- gender Dichtsteg (4) angeordnet ist, der der Drosselklap- pe in Schließposition als Anschlag dient.
Ein Drosselklappengehäuse (1) mit verbesserten Dichtheitseigenschaften wird dadurch erzielt, dass der Dichtsteg (4) spanfrei in der Wandung des Drosselklap- pengehäuses (1) ausgebildet ist.
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Beschreibung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drossel- klappengehäuse für eine Drosselklappenanordnung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Drosselklappen- gehäuse zur Aufnahme einer schwenkbar gelagerten Drosselklappe dient und den Bewegungsraum für die Drosselklappe bildet, wobei das Drosselklappengehäu- se an einer ersten Seite eine Einströmöffnung zur Auf- nahme eines Fluids aufweist und das Drosselklappen- gehäuse an einer zweiten Seite eine Ausströmöffnung zur Abgabe eines Fluids aufweist und wobei im Bewe- gungsraum des Drosselklappengehäuses wenigstens ein in den Strömungsquerschnitt hineinragender Dicht- steg angeordnet ist, der der Drosselklappe in Schließpo- sition als Anschlag dient. Darüber hinaus betrifft die Er- findung auch ein Verfahren zur Herstellung eines derar- tigen Drosselklappengehäuses.
[0002] Drosselklappenanordnungen für Verbren- nungsmotoren sind seit Langem bekannt. Im Zuluft- strang eines Verbrennungsmotors werden derartige Drosselklappenanordnungen vorgesehen, um die in den Motor einströmende Luftmenge gezielt steuern zu kön- nen, sodass durch Einstellung des Kraftstoff-Luft-Ver- hältnisses Einfluss auf die Abgabeleistung bei Ottomo- toren genommen werden kann. Bei Dieselmotoren kommt Drosselklappenanordnungen im Zuluftstrang ei- ne andere Bedeutung zu, nämlich bezüglich der Einstel- lung der Rückführungsrate von Abgasen. Im Abgas- strang von Verbrennungsmotoren werden Drosselklap- penanordnungen häufig angewendet zur Beeinflussung von Schallemissionen und zur Beeinflussung des Stau- drucks in dem Abgasstrang. Aufgrund der thermischen Belastung sind Drosselklappengehäuse üblicherweise aus Metall hergestellt.
[0003] Gemeinsam ist den Drosselklappenanordnun- gen, dass durch Verschwenken der Drosselklappe in dem Drosselklappengehäuse der Strömungsquerschnitt und damit der Strömungswiderstand zwischen der Ein- strömöffnung und der Ausströmöffnung beeinflusst wird.
Die Einströmöffnung dient der Aufnahme eines Fluids - im Regelfall also von Frischluft, Abgas oder einem Ge- misch aus beidem - in das Drosselklappengehäuse. Ent- sprechend entweicht das Fluid über die Ausströmöffnung aus dem Drosselklappengehäuse. Der Strömungsweg zwischen der Einströmöffnung und der Ausströmöffnung wird durch die Drosselklappe beeinflusst.
[0004] Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dass ein Qua- litätsmerkmal für Drosselklappenanordnungen der Dichtheitheitsgrad ist, der in der Schließstellung der Drosselklappe erzielt wird. Bei der Produktion von Dros- selklappenanordnungen muss dieser Dichtheitsgrad selbstverständlich mit hoher Genauigkeit reproduziert werden können, um eine gleichbleibende Qualität zu rea- lisieren.
[0005] Aus dem Stand der Technik sind vielfach Dros- selklappenanordnungen bekannt, bei denen das Dros- selklappengehäuse auch im Bereich des Bewegungs-
raums der Drosselklappe vollkommen unkonturiert, also glatt ist, sodass die Drosselklappe in Schließposition mit dem Drosselklappengehäuse einen Dichtspalt bildet, der in Strömungsrichtung betrachtet, also von der Einström- öffnung durch das Klappengehäuse zur Ausströmöff- nung schauend, erkennbar ist. Die Drosselklappe steht dann praktisch senkrecht auf der Wandung des Drossel- klappengehäuses. Es ist ferner bekannt, im Bewegungs- raum des Drosselklappengehäuses und zwar auf die Wandung des Drosselklappengehäuses zusätzliches Material - beispielsweise in Form eines an die Wandung des Drosselklappengehäuses angeformtes Blech - an- zubringen, so dass ein Anschlag für die Drosselklappe in ihrer Schließposition entsteht. Dies ist beispielsweise dann einfach, wenn das Drosselklappengehäuse ein kreisförmiges Rohr ist, in das als Anschlag dann einfach ein geringfügig kleineres Rohr bzw. Halbrohre oder Rohr- segmente eingebracht werden. Dies ist verhältnismäßig aufwendig, zum Einen weil zusätzliche konstruktive Ele- mente in die beengten Abmessungen des Drosselklap- pengehäuses eingebracht und dort präzise positioniert werden müssen, zum Anderen, weil ein weiterer Verfah- rensschritt zur Befestigung dieser Konstruktionselemen- te durchzuführen ist. Auch stellt sich bei dem Zusam- menfügen von Drosselklappengehäuse und den zusätz- lichen Dichtelementen wieder die Frage nach einer zu- verlässig zu realisierenden Dichtheit (Problematik der Spaltenbildung).
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drosselklappengehäuse mit verbesserten Dichtheitsei- genschaften anzugeben, sowie ein entsprechendes Ver- fahren zur Herstellung eines derartigen Drosselklappen- gehäuses.
[0007] Die zuvor aufgezeigte und hergeleitete Aufgabe ist bei dem zuvor beschriebenen Drosselklappengehäu- se zunächst und im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Dichtsteg spanfrei in der Wandung des Drosselklap- pengehäuses ausgebildet ist. Durch die spanfreie Aus- bildung des Dichtsteges in der Wandung des Drossel- klappengehäuses ist klargestellt, dass der Dichtsteg mit dem Material der Wandung hergestellt ist und keine zu- sätzlichen Elemente zur Realisierung des Dichtsteges in das Drosselklappengehäuse eingebracht sind. Ein sol- ches Drosselklappengehäuse lässt sich durch Verfahren der spanfreien Umformung herstellen, also beispielswei- se durch Anwendung der Hochdruckumformung oder durch Pressen des Wandmaterials des Drosselklappen- gehäuses in eine entsprechend konturierte Gegenform mit einem starren Stempel (MatrizePatrize-Umformung).
[0008] Ein solches Drosselklappengehäuse ist auch deshalb in besonderer Weise vorteilhaft, weil nicht nur einfache Geometrien des Bewegungsraumes der Dros- selklappe und einfache Drosselklappengeometrien rea- lisiert werden können, sondern praktisch beliebige Kon- turen realisierbar sind.
[0009] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Drossel- klappengehäuse und der Dichtsteg des Drosselklappen- gehäuses aus einem einstückigen Rohrteil durch span-
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freie Umformung hergestellt sind. Auch aus Rundrohren lassen sich unrunde Drosselklappengehäuse, speziell im Bereich des Bewegungsraums der Drosselklappe, her- stellen.
[0010] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Dros- selklappengehäuses ist vorgesehen, dass der Dichtsteg in dem Bewegungsraum überall dort ausgebildet ist, wo die Drosselklappe nur in Schließposition mit dem Dros- selklappengehäuse abschließt. Bei dem Dichtsteg muss es sich also nicht um eine vollständig und geschlossen umlaufende Dichtkontur handeln, vielmehr wird der Dichtsteg nur dort ausgebildet, wo er gegenüber der Drosselklappe auch eine entsprechende Dicht- und An- schlagwirkung entfalten kann. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Drosselklappe an einer Welle befestigt ist, die mittig durch den Strömungsquerschnitt des Bewegungsraumes des Drosselklappengehäuses verläuft. Beim Verschwenken der Drosselklappe mit ei- ner derartigen Welle bewegt sich zwangsläufig ein Teil der Drosselklappe entgegen der Strömungsrichtung und der andere Teil der Drosselklappe in Strömungsrichtung.
Am Ort der Welle selbst wird die Drosselklappe praktisch nicht bewegt, jedenfalls nicht bewegt im Sinne einer Frei- gabe und eines Verschließens eines Strömungsquer- schnittes. Im Bereich der Welle muss demzufolge auch der Dichtsteg nicht ausgeführt sein. Anhand dieses Bei- spiels wird ersichtlich, dass der Dichtsteg von mehreren Dichtsteg-Segmenten gebildet werden kann, die entlang der Dichtkontur in und mit dem Drosselklappengehäuse ausgebildet sind.
[0011] Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungs- beispiel ist vorgesehen, dass der Dichtsteg ein dreieck- förmiges Profil aufweist mit einer Strömungsflanke, mit einer Dichtflanke und mit einer Kuppe, wobei die Strö- mungsflanke und die Dichtflanke von jeweils einem Grundniveau des Drosselklappengehäuses mit einem Fußpunkt entspringen und in der Kuppe zusammenlau- fen. Die Kuppe ragt dabei am weitesten in den Strö- mungsquerschnitt hinein. Die Dichtflanke ist an der Seite des Dichtstegs ausgebildet, an der die Drosselklappe in Schließposition anschlägt. Die Strömungsflanke ist folg- lich an der anderen Seite, also gegenüberliegend der Dichtflanke, angeordnet. Eine solche Geometrie des Dichtsteges ist besonders einfach herzustellen und auch materialschonend herzustellen. Durch das spanlose Um- formen der Wandung des Drosselklappengehäuses ist praktisch immer ein Materialfluss zu bewirken, der das umgeformte Material ganz erheblich belasten kann. Die Beanspruchung ist dort am größten, wo der größte innere Materialversatz bewirkt wird, da das Gefüge des Mate- rials dort am stärksten verändert wird. Mit einer dreieck- förmigen Ausgestaltung des Dichtsteges ist es möglich, mit vergleichsweise sanft verlaufenden Konturen eine Dichtstruktur zu realisieren. Das dreieckförmige Profil hat zudem auch strömungstechnische Vorteile, da der durch das Drosselklappengehäuse geführte Fluidstrom durch die Flanken des Dichtsteges kontinuierlich und versatz- frei geführt wird, so dass der Einfluss des Dichtsteges
strömungstechnisch verhältnismäßig gering ist.
[0012] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass in der Dichtflanke zwischen ihrem Fußpunkt und der Kuppe ein ebener Dichtbereich ausgebildet ist. Bei einem rohr- förmigen Drosselklappengehäuse wird damit praktisch eine umlaufende Dichtfläche realisiert, die - in oder ent- gegengesetzt der Strömungsrichtung auf die Dichtflanke schauend - einen Dichtring bildet. Dies ist deshalb vor- teilhaft, weil es besonders einfach ist, die Teile der Dros- selklappe ebenfalls eben auszubilden, die in der Schließposition der Drosselklappe dem ebenen Dichtbe- reich der Dichtflanke gegenüberstehen.
[0013] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Drosselklappengehäuses zeichnet sich dadurch aus, dass das dreieckförmige Profil des Dichtstegs asymme- trisch ausgebildet ist, wobei die Dichtflanke steiler als die Strömungsflanke verläuft. Es hat sich als vorteilhaft he- rausgestellt, die Dichtflanke verhältnismäßig steil verlau- fen zu lassen, also mit einer sehr großen Steigung in den Strömungsquerschnitt hinein. Ein Grund dafür ist, dass die Dichtflanke dann nur sehr wenig geneigt ist gegenü- ber dem Strömungsquerschnitt und damit gegenüber der in Schließposition befindlichen Drosselklappe, die dann üblicherweise im Strömungsquerschnitt positioniert ist, also senkrecht zur Strömungsrichtung. Wenn die Dros- selklappe nicht nur mit einer schmalen Kante an ihrer äußeren Berandung an der Dichtflanke des Dichtsteges umlaufend anliegen soll, sondern eine bessere Dichtwir- kung erzielt werden soll, dann sollte die Drosselklappe in Schließposition flächig an der Dichtflanke des Dicht- steges anliegen, so dass eine umlaufende Dichtfläche realisiert wird. In diesem Bereich muss die Drosselklappe also ein entsprechend angeformtes Gegenstück zu der Dichtflanke bilden. Je steiler die Dichtflanke in den Strö- mungsquerschnitt hineinragt, um so weniger muss die Drosselklappe in ihrem dichtenden Randbereich - abwei- chend von der reinen Form einer ebenen Scheibe - an- geschrägt werden. Nachteilig an dem steilen Verlauf der Dichtflanke in den Strömungsquerschnitt ist, dass die Materialbelastung durch spanloses Umformen, bei- spielsweise durch Innenhochdruckumformen, in diesem Bereich sehr hoch ist, da mit wenig Material eine verhält- nismäßig große Verformung realisiert werden muss.
[0014] Aufgrund der angesprochenen asymmetri- schen Ausbildung des Dichtsteges verläuft die Strö- mungsflanke flacher als die Dichtflanke, sodass also im Vergleich zu der Dichtflanke deutlich mehr Material der Wandung des Drosselklappengehäuses zur Verfügung steht, um die Strömungsflanke von ihrem Fußpunkt bis zur Kuppe hin auszubilden.
[0015] Die asymmetrische Ausgestaltung des dreieck- förmigen Dichtstegprofils führt insgesamt dazu, dass ein verhältnismäßig großer Flächenanteil des Dichtsteges - nämlich der im Bereich der Strömungsflanke - verhält- nismäßig gering belastet ist und dass eine bessere Stei- figkeit als bei einer symmetrischen Ausführung erreicht wird. Die spanfreie Ausbildung des Dichtsteges in der Wandung des Drosselklappengehäuses lässt eine prä-
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zise Realisierung des Anstellwinkels der Dichtflanke zu und auch eine präzise Realisierung eines ebenen Dicht- bereiches, wobei hier eine etwas größere Materialbelas- tung in Kauf genommen wird als bei der Strömungsflan- ke.
[0016] Die Realisierung einer am äußeren Umfang der Drosselklappe vorgesehenen Blende mit einer der Nei- gung der Dichtflanke entsprechenden Neigung ist eben- falls vorteilhaft, da auf diesem Wege ebenfalls eine Ver- steifung der Drosselklappe an sich bewirkt wird. Die Nei- gung der Dichtflanke führt zusätzlich dazu, dass die Dichtfläche vergrößert wird, jedenfalls gegenüber einer senkrecht verlaufenden Dichtflanke, die also senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft.
[0017] Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der der ebene Dichtbereich der Dichtflanke mehr als 70°, beson- ders bevorzugt mehr als 75° und ganz besonders bevor- zugt etwa 80° gegenüber der Strömungsachse des Dros- selklappengehäuses geneigt ist.
[0018] Entsprechend ist bei der asymmetrischen Aus- gestaltung des Dichtsteges vorgesehen, dass die Strö- mungsflanke weniger als 50°, besonders bevorzugt we- niger als 40° und ganz besonders bevorzugt etwa 35°
gegenüber der Strömungsachse des Drosselklappenge- häuses geneigt ist.
[0019] Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Drosselklappengehäuses für eine Drosselklappenanordnung für einen Verbrennungsmo- tor, wobei das Drosselklappengehäuse zur Aufnahme ei- ner schwenkbar gelagerten Drosselklappe dient und den Bewegungsraum für die Drosselklappe bildet, wobei das Drosselklappengehäuse an einer ersten Seite eine Ein- strömöffnung zur Aufnahme eines Fluids aufweist und das Drosselklappengehäuse an einer zweiten Seite eine Ausströmöffnung zur Abgabe eines Fluids aufweist und wobei im Bewegungsraum des Drosselklappengehäu- ses wenigstens ein in den Strömungsquerschnitt hinein- ragender Dichtsteg angeordnet ist, der der Drosselklap- pe in Schließposition als Anschlag dient.
[0020] Die eingangs hergeleitete Aufgabe wird bei die- sem Verfahren dadurch gelöst, dass ein einstückiges Rohrteil so umgeformt wird, dass der Dichtsteg im Dros- selklappengehäuse durch spanfreie Umformung herge- stellt wird.
[0021] Vorzugsweise wird das Rohrteil durch Druck- wirkung von Innen nach außen umgeformt, sodass ein Materialfluss nach außen in ein formgebendes Außen- werkzeug bewirkt wird, insbesondere durch Innenhoch- druckumformen oder durch bewegen eines starren In- nenwerkzeugs in ein starres Außenwerkzeug.
[0022] Alternativ wird das Rohrteil durch Druckwirkung von außen nach innen umgeformt, so dass ein Material- fluss nach innen in ein formgebendes Innenwerkzeug bewirkt wird, insbesondere durch Außenhochdruckum- formen oder durch Bewegen eines starren Außenwerk- zeugs in ein starres Innenwerkzeug.
[0023] Insbesondere wird das Verfahren so ausge- führt, dass die zuvor beschriebenen gegenständlichen
Merkmale des Drosselklappengehäuses realisiert wer- den.
[0024] Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Mög- lichkeiten, die Drosselklappenanordnung und das Ver- fahren zur Herstellung einer solchen Drosselklappenan- ordnung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den unabhängigen Patentan- sprüchen nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Aus- führungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Drosselklappenge- häuse in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Drosselklappenge- häuse in Draufsicht mit Dichtstegprofil und Aus- nehmung für eine Antriebswelle,
Fig. 3 schematisch das Dichtstegprofil gemäß Fig. 2, Fig. 4 eine Detailansicht des Dichtsteges im Bereich
der Ausnehmung für eine Antriebswelle, Fig. 5 eine schematische Draufsicht für eine erste Re-
alisierung des Dichtstegs im Bereich der Aus- nehmung für eine Antriebswelle und
Fig. 6 eine schematische Draufsicht für eine zweite, alternative Realisierung des Dichtstegs im Be- reich der Ausnehmung für eine Antriebswelle.
[0025] In den Fig. 1 bis 5 sind in unterschiedlichem Detaillierungsgrad und mit unterschiedlichen Schwer- punkten Drosselklappengehäuse 1 dargestellt. Drossel- klappengehäuse bilden zusammen mit den in Ihnen ver- bauten Drosselklappen Drosselklappenanordnungen;
die Drosselklappen sind hier selbst nicht dargestellt, von Interesse sind vornehmlich die Drosselklappengehäuse 1.
[0026] Drosselklappengehäuse 1 dienen zur Aufnah- me einer schwenkbar gelagerten Drosselklappe und bil- den daher den Bewegungsraum für die Drosselklappe.
Das Drosselklappengehäuse 1 weist an einer ersten Sei- te eine Einströmöffnung 2 zur Aufnahme eines Fluids auf, und das Drosselklappengehäuse 1 weist an einer zweiten Seite eine Ausströmöffnung 3 zur Abgabe des das Drosselklappengehäuse 1 durchströmenden Fluids auf; dadurch wird die Durchströmungsrichtung D defi- niert.
[0027] Im Bewegungsraum des Drosselklappenge- häuses 1 ist ein in den Strömungsquerschnitt hineinra- gender Dichtsteg 4 angeordnet, der der Drosselklappe in Schließposition als Anschlag dient. Von Bedeutung ist hier, dass der Dichtsteg 4 spanfrei in der Wandung des Drosselklappengehäuses 1 ausgebildet ist. Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind das Drossel- klappengehäuse 1 und der Dichtsteg 4 des Drosselklap-
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pengehäuses 1 aus einem einstückigen Rohrteil durch spanfreie Umformung hergestellt sind. Die in den Figuren dargestellten Drosselklappengehäuse 1 sind durch In- nenhochdruckumformung hergestellt worden, und zwar unter Verwendung eines soliden aber flexiblen Umform- mediums. Als Umformmedium ist ein Polyurethan-Elas- tomer verwendet worden. Das Medium wird in den Roh- ling des Drosselklappengehäuses 1 eingeführt, axial, al- so in Durchströmungsrichtung D zusammengestaucht, wodurch das Material radial entweicht und die Wandung des Rohlings in ein nicht dargestelltes Außenwerkzeug drückt, wodurch das endgeformte Drosselklappenge- häuse 1 entsteht, das in den Figuren gezeigt ist. Fluide Umformmedien sind ebenfalls einsetzbar.
[0028] In den Fig. 1, 2 und 4 bis 6 ist zu erkennen, dass der Dichtsteg 4 in dem Bewegungsraum dort ausgebildet ist, wo die Drosselklappe nur in Schließposition mit dem Drosselklappengehäuse 1 abschließt; in dem Bereich der Wellenöffnung 5 oder um die Wellenöffnung 5 ist der Dichtsteg 4 nicht ausgebildet. So entstehen zwei nahezu halbkreisförmige Dichtstegsegmente, die unzusammen- hängend sind und die gemeinsam den Dichtsteg 4 bilden.
[0029] In den Figuren 2 bis 4, insbesondere im Detail der Fig. 3 ist gut erkennbar, dass der Dichtsteg 4 ein dreieckförmiges Profil aufweist mit einer Strömungsflan- ke 6, mit einer Dichtflanke 7 und mit einer Kuppe 8, wobei die Strömungsflanke 6 und die Dichtflanke 7 von jeweils einem Grundniveau G des Drosselklappengehäuses 1 mit einem Fußpunkt FP entspringen und in der Kuppe 8 zusammenlaufen. Das Grundniveau wird durch den ge- raden Verlauf der Wandung des Drosselklappengehäu- ses gebildet, von dem ausgehend die Konturierung des Wandung durch den Dichtsteg 4 beginnt. Die Kuppe 8 ist das Element, das am weitesten in den Strömungs- querschnitt hineinragt. Die Dichtflanke 7 ist an der Seite des Dichtstegs 4 ausgebildet, an der die Drosselklappe in Schließposition anschlägt.
[0030] In der Dichtflanke 7 ist zwischen ihrem Fußpunkt FP und der Kuppe 8 ein ebener Dichtbereich 9 ausgebildet. Das ist besonders vorteilhaft, da ohne gro- ßen Aufwand an der Drosselklappe eine entsprechend ebene Gegenfläche ausgebildet werden kann, beispiels- weise in Form einer aufgebrachten Blende. Dadurch wird eine deutlich bessere Dichtwirkung erzielt, als wenn der Dichtsteg 4 und die Drosselklappe nur in einer linienför- migen Berührkontur gegeneinander abdichten würden.
[0031] Das dreieckförmige Profil des Dichtstegs 4 ist asymmetrisch ausgebildet, wobei die Dichtflanke 7 stei- ler als die Strömungsflanke 6 verläuft. Der ebene Dicht- bereich 9 ist etwa 80° gegenüber der Strömungsachse bzw. der Durchflussrichtung D respektive gegenüber dem Grundniveau G des Drosselklappengehäuses 1 ge- neigt.
[0032] In Fig. 3 ist gut zu erkennen, dass die Dichtflan- ke 7 fußpunktseitig unter das Grundniveau des Drossel- klappengehäuses 1 reicht, nämlich das Grundniveau um die Distanz h unterschreitet. Die umgeformte Kontur läuft bogenförmig in das Grundniveau G des Drosselklappen-
gehäuses 1 aus. Dieses "Unterschwingen" des Kontur- verlaufs bewirkt, dass größere Umformradien realisiert werden können bei kleinerer Materialbelastung. Darüber hinaus lässt sich so auch eine größerer ebener Dichtbe- reich 9 realisieren, da der Dichtbereich 9 weit beabstan- det ist von dem Auslaufbereich des bogenförmigen Ab- schnitts am Fußpunkt FP der Dichtflanke 7.
[0033] Fig. 3 lässt erkennen, dass die Strömungsflan- ke 6 etwa 35° gegenüber der Strömungsachse D des Drosselklappengehäuses 1 und damit gegenüber dem Grundniveau G des Drosselklappengehäuses 1 geneigt ist.
[0034] In den Fig. 1, 2 und 4 bis 6 ist jeweils mindestens ein kreisrunder Öffnungsbereich 5 als Durchtrittsstelle für eine Antriebswelle 10 dargestellt; die Welle 10 ist nur in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestellt. Wenn das Drosselklappengehäuse 1 durch Innenhochdruckumfor- men ausgebildet wird, ist der lediglich definierte Öff- nungsbereich 5 noch geschlossen; er wird erst im Nach- hinein eröffnet, hier durch Lasertrennen.
[0035] In dem in den Figuren dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel läuft der Dichtsteg 4 außermittig auf den Öffnungsbereich 5 zu, wobei die Höhe des Dichtstegs 4 rampenförmig auf das Niveau der Berandung des defi- nierten Öffnungsbereichs 5 abfällt. Die Höhe des Dicht- stegs 4 ist also bereits bei Erreichen der Umrandung des Öffnungsbereiches 5 auf Null abgesungen. Die in Fig. 4 perspektivisch dargestellte Situation ist in Fig. 5 noch mal vereinfacht dargestellt, wobei an die Stelle des de- finierten Öffnungsbereiches 5 die Welle 10 getreten ist.
Dies ist erforderlich, um die Vorteilhaftigkeit der beschrie- benen Konstruktion erkennen zu können. Obwohl die Hö- he des Dichtstegs 4 rampenförmig, also entlang der Rampe 11, auf das Niveau der Berandung des definier- ten Öffnungsbereichs abfällt, ist in Strömungsrichtung betrachtet (Fig. 5 unten) ein über den vollen Umfang na- hezu geschlossener Dichtring realisiert, auch direkt an der Welle 10.
[0036] Eine alternative Realisierung dazu ist in Fig. 6 dargestellt. Auch hier läuft der Dichtsteg 4 außermittig auf den kreisrunden Öffnungsbereich 5 als Durchtritts- stelle für die Antriebswelle 10, die in Fig. 6 an die Stelle des Öffnungsbereiches 5 getreten ist. Die Höhe des Dichtstegs 4 bleibt hier bis zur Berandung des definierten Öffnungsbereichs 5 bzw. bis zur Welle 10 unverändert.
In Fig. 6 oben ist angedeutet, dass die Rampe 11 erst im Bereich der potenziellen Öffnung 5, hier ersetzt durch die Welle 10, abfällt. Auch so kann in Strömungsrichtung gesehen eine geschlossene Dichtkontur realisiert wer- den, jedoch ist dann die Berandung der Öffnung 5 nicht mehr kreisrund.
Bezugszeichen [0037]
1 Drosselklappengehäuse 2 Einströmöffnung
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3 Ausströmöffnung 4 Dichtsteg
5 Öffnungsbereich für Welle 6 Strömungsflanke
7 Dichtflanke
8 Kuppe
9 ebener Dichtbereich 10 Welle
11 Rampe
Patentansprüche
1. Drosselklappengehäuse (1) für eine Drosselklap- penanordnung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Drosselklappengehäuse (1) zur Aufnahme einer schwenkbar gelagerten Drosselklappe dient und den Bewegungsraum für die Drosselklappe bildet, wobei das Drosselklappengehäuse (1) an einer ers- ten Seite eine Einströmöffnung (2) zur Aufnahme ei- nes Fluids aufweist und das Drosselklappengehäu- se (1) an einer zweiten Seite eine Ausströmöffnung (3) zur Abgabe eines Fluids aufweist und wobei im Bewegungsraum des Drosselklappengehäuses (1) wenigstens ein in den Strömungsquerschnitt hinein- ragender Dichtsteg (4) angeordnet ist, der der Dros- selklappe in Schließposition als Anschlag dient, dadurch gekennzeichnet,
dass der Dichtsteg (4) spanfrei in der Wandung des Drosselklappengehäuses (1) ausgebildet ist.
2. Drosselklappengehäuse (1) nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass das Drosselklappen- gehäuse (1) und der Dichtsteg (4) des Drosselklap- pengehäuses (1) aus einem einstückigen Rohrteil durch spanfreie Umformung hergestellt sind.
3. Drosselklappengehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsteg (4) in dem Bewegungsraum überall dort ausgebildet ist, wo die Drosselklappe nur in Schließposition mit dem Drosselklappengehäuse (1) abschließt.
4. Drosselklappengehäuse (1) nach einem der Ansprü- che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsteg (4) ein dreieckförmiges Profil aufweist mit einer Strömungsflanke (6), mit einer Dichtflanke (7) und mit einer Kuppe (8), wobei die Strömungsflanke (6) und die Dichtflanke (7) von jeweils einem Grund- niveau G des Drosselklappengehäuses (1) mit ei- nem Fußpunkt FP entspringen und in der Kuppe (8) zusammenlaufen, wobei die Kuppe (8) am weitesten in den Strömungsquerschnitt hineinragt und wobei die Dichtflanke (7) an der Seite des Dichtstegs (4) ausgebildet ist, an der die Drosselklappe in Schließposition anschlägt.
5. Drosselklappengehäuse (1) nach Anspruch 4, da-
durch gekennzeichnet, dass in der Dichtflanke (7) zwischen ihrem Fußpunkt FP und der Kuppe (8) ein ebener Dichtbereich (9) ausgebildet ist.
6. Drosselklappengehäuse (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dreieckför- mige Profil des Dichtstegs (4) asymmetrisch ausge- bildet ist, insbesondere wobei die Dichtflanke (7) steiler als die Strömungsflanke (6) verläuft, wobei der ebene Dichtbereich (9) vorzugsweise mehr als 70°, besonders bevorzugt mehr als 75°, ganz be- sonders bevorzugt etwa 80° gegenüber der Strö- mungsachse D bzw. der Grundniveaulinie G des Drosselklappengehäuses (1) geneigt ist.
7. Drosselklappengehäuse (1) nach Anspruch 6, da- durch gekennzeichnet, dass die Dichtflanke (7) fußpunktseitig unter das Grundniveau (8) des Dros- selklappengehäuses (1) reicht, insbesondere bo- genförmig in die Grundniveaulinie G des Drossel- klappengehäuses (1) ausläuft.
8. Drosselklappengehäuse (1) nach einem der Ansprü- che 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsflanke (6) vorzugsweise weniger als 50°, besonders bevorzugt weniger als 40°, ganz beson- ders bevorzugt etwa 35° gegenüber der Strömungs- achse D bzw. der Grundniveaulinie G des Drossel- klappengehäuses (1) geneigt ist.
9. Drosselklappengehäuse (1) nach einem der Ansprü- che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass we- nigstens ein kreisrunder Öffnungsbereich (5) als Durchtrittsstelle für eine Antriebswelle (10) der Dros- selklappe definiert ist, wobei der Dichtsteg (4) au- ßermittig auf den Öffnungsbereich (5) zuläuft, wobei die Höhe des Dichtstegs (4) rampenförmig auf das Niveau der Berandung des definierten Öffnungsbe- reichs (5) abfällt.
10. Drosselklappengehäuse (1) nach einem der Ansprü- che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass we- nigstens ein kreisrunder Öffnungsbereich als Durch- trittsstelle für eine Antriebswelle (10) der Drossel- klappe definiert ist, wobei der Dichtsteg (4) außer- mittig auf den Öffnungsbereich (5) zuläuft, wobei die Höhe des Dichtstegs (4) bis zur Berandung des de- finierten Öffnungsbereichs (5) unverändert beibe- halten wird und die Höhe des Dichtstegs (4) erst da- nach rampenförmig abfällt.
11. Verfahren zur Herstellung eines Drosselklappenge- häuses (1) für eine Drosselklappenanordnung für ei- nen Verbrennungsmotor, wobei das Drosselklap- pengehäuse (1) zur Aufnahme einer schwenkbar ge- lagerten Drosselklappe dient und den Bewegungs- raum für die Drosselklappe bildet, wobei das Dros- selklappengehäuse (1) an einer ersten Seite eine
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Einströmöffnung (2) zur Aufnahme eines Fluids auf- weist und das Drosselklappengehäuse (1) an einer zweiten Seite eine Ausströmöffnung (3) zur Abgabe eines Fluids aufweist und wobei im Bewegungsraum des Drosselklappengehäuses (1) wenigstens ein in den Strömungsquerschnitt hineinragender Dicht- steg (4) angeordnet ist, der der Drosselklappe in Schließposition als Anschlag dient,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein einstückiges Rohrteil so umgeformt wird, dass der Dichtsteg (4) im Drosselklappengehäuse (1) durch spanfreie Umformung hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Rohrteil durch Druckwirkung von Innen nach außen umgeformt wird, sodass ein Materialfluss nach außen in ein formgebendes Au- ßenwerkzeug bewirkt wird, insbesondere durch In- nenhochdruckumformen oder durch Bewegen eines starren Innenwerkzeugs in ein starres Außenwerk- zeug.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Rohrteil durch Druckwirkung von außen nach innen umgeformt wird, sodass ein Materialfluss nach innen in ein formgebendes Innen- werkzeug bewirkt wird, insbesondere durch Außen- hochdruckumformen oder durch Bewegen eines starren Außenwerkzeugs in ein starres Innenwerk- zeug.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da- durch gekennzeichnet, dass das Rohrteil zu einem Drosselklappengehäuse (1) mit Dichtsteg (4) umge- formt wird gemäß den Merkmalen wenigstens eines Kennzeichnungsteils eines der Ansprüche 3 bis 10.
EP 3 181 874 A1
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