DE10044294A1 - Drosselklappenstutzen - Google Patents
DrosselklappenstutzenInfo
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Abstract
Ein Drosselklappenstutzen (10, 100), insbesondere für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem rohrförmigen Stutzenteil (16, 116), das zumindest einen Außenmantel (16A, 116A), einen Innenmantel (16B, 116B), eine erste Stirnfläche (16C, 116C) und eine zweite Stirnfläche (16D, 116D) umfaßt, wobei der Innenmantel (16B, 116B) des rohrförmigen Stutzenteils (16, 116) einen von einem gasförmigen Medium (56, 156), insbesondere Luft, in einer Hauptströmungsrichtung (58, 158) durchströmbaren Durchströmungskanal (20, 120) bildet, wobei in dem Durchströmungskanal (20, 120) eine schwenkbar auf einer Drosselklappenwelle (22, 122) befestigte Drosselklappe (24, 124) angeordnet ist, soll ein besonders geringes Gewicht aufweisen und zumindest teilweise aus Standardbauteilen hergestellt sein. Hierzu ist der Außenmantel (16A, 116A) des rohrförmigen Stutzenteils (16, 116) zumindest teilweise von einem Gehäuse (12, 112) aus Kunststoff (14, 114) umgeben, wobei in dem Gehäuse (12, 112) zumindest ein Stellantrieb (30, 130) für die Drosselklappenwelle (22, 122) angeordnet ist und wobei das rohrförmige Stutzenteil (16, 116) überwiegend aus Metall (18, 118) besteht.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen, insbesondere für
einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem rohrförmigen
Stutzenteil, das zumindest einen Außenmantel, einen Innenmantel, eine erste
Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche umfaßt, wobei der Innenmantel einen
von einem gasförmigen Medium in einer Hauptströmungsrichtung durchström
baren Durchströmungskanal bildet, wobei in dem Durchströmungskanal eine
auf einer Drosselklappenwelle befestigte Drosselklappe schwenkbar angeord
net ist.
Zur Steuerung der Frischgasmenge eines Kraftfahrzeugs werden üblicherweise
Drosselklappenstutzen eingesetzt. Drosselklappenstutzen umfassen ein Ge
häuse mit einem Durchströmungskanal und ein in dem Durchströmungskanal
angeordnetes Drosselorgan. Das Drosselorgan nimmt für den Durchlass einer
bestimmten Frischgasmenge eine bestimmte Stellung in dem Durchströmungs
kanal ein. Hierzu ist das Drosselorgan mechanisch oder elektronisch ansteuer
bar.
Gehäuse von Drosselklappenstutzen werden üblicherweise aus Kunststoff oder
aus Metall hergestellt. Gehäuse von Drosselklappenstutzen die aus Metall,
beispielsweise Aluminium, gefertigt sind, können besonders genau gefertigt
werden und können daher besonders geringe Toleranzen aufweisen. Geringe
Toleranzen sind insbesondere dann für einen Drosselklappenstutzen im
Bereich der Drosselklappe erforderlich, wenn die durch den Durchströmungs
kanal des Drosselklappenstutzens hindurchtretende Menge an Strömungsme
dium schon durch eine besonders geringe Bewegung der Drosselklappe
beeinflußbar sein soll. Im Schließbereich der Drosselklappe werden diese
Anforderungen auch Leckluftanforderungen genannt. Metallgehäuse von
Drosselklappenstutzen weisen jedoch den Nachteil auf, daß nach einer Her
stellung des Gehäuses, beispielsweise im Druckgußverfahren, üblicherweise
eine aufwendige Nachbearbeitung des Gehäuses erforderlich ist. Beispielswei
se ist eine Nachbearbeitung von Gehäusen aus Aluminium notwendig, um die
im und am Gehäuse vorgesehenen funktionalen Anforderungen zu gewähr
leisten. Funktionale Anforderungen sind insbesondere der Durchströmungska
nal, die Aufnahme für den Stellantrieb und Getriebeachsabstände. Auch ist
üblicherweise eine genaue Bearbeitung der Lagersitze notwendig, da erst
durch den Preßsitz am Nadellager das richtige Betriebsspiel (Lagerluft) herge
stellt wird.
Aus Kunststoff gefertigte Gehäuse von Drosselklappenstutzen weisen ein
geringeres Gewicht auf als Gehäuse von Drosselklappenstutzen, die im
wesentlichen aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sind. Weiterhin ist
auch das Material Kunststoff besonders einfach an verschiedenste geometri
sche Ausprägungen des Gehäuses anpaßbar. Bei im Spritzgußverfahren
hergestellten Kunststoffgehäusen können außerdem Einsätze, beispielsweise
Lager für die Lagerung der Drosselklappenwelle, in das Gehäuse eingespritzt
werden.
Im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellte Gehäuse von Drosselklap
penstutzen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie während und nach dem
Spritzgussverfahren schrumpfen. Ausserdem können sich derartige Gehäuse
nach dem Entformen verziehen, also bei der Herausnahme aus der Spritz
gussform verformen. Auch sind aus Kunststoff gefertigte Gehäuse von Drossel
klappenstutzen nicht besonders formstabil in einem besonders grossen
Temperaturbereich. Gehäuse von Drosselklappenstutzen sind einerseits bei
einem Kraftfahrzeug Aussentemperaturen von bis zu -40°C ausgesetzt.
Andererseits kann beim Betrieb des Drosselklappenstutzens die Temperatur
des Drosselklappenstutzens bis über 100°C ansteigen. Diese grossen Tempe
raturschwankungen können zu nachteiligen Verformungen des Kunststoffs im
Verschwenkbereich der Drosselklappe führen. Diese Verformungen wiederum
können dazu führen, dass die besonders hohe Passgenauigkeit der Drossel
klappe in dem Gehäuse im Laufe der Zeit abnimmt. Besonders hohe Passge
nauigkeit bedeutet hierbei beispielsweise Passgenauigkeiten des Gehäuses
des Drosselklappenstutzens im Bereich von 0 bis 30 µm, sofern das Gehäuse
in Bezug auf das Mass für den Durchströmungskanal beispielsweise der ISO-
Toleranz unterliegt. Als Folge von Formveränderungen des Durchströmungs
kanals können die besonders hohen Leckluftanforderungen, insbesondere bei
Leerlaufstellung der Drosselklappe, nicht mehr eingehalten werden. Hiermit
verbunden ist ein vergrösserter Kraftstoffverbrauch und eine verminderte
Abgasqualität. Für einen gleichbleibenden Kraftstoffverbrauch und eine
gleichbleibende Abgasqualität ist also eine Formstabilität des Gehäuses des
Drosselklappenstutzens, insbesondere des Durchströmungskanals, über eine
Vielzahl von Jahren erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drosselklappenstutzen
der oben genannten Art anzugeben, der ein besonders geringes Gewicht
aufweist und mit besonders geringem Aufwand herzustellen ist und dessen
Durchströmungskanal bei besonders starken thermischen Belastungen eine
besonders hohe Formstabilität aufweist. Außerdem sollte der Drosselklappen
stutzen besonders einfach an verschieden Einbaugegebenheiten anpaßbar
sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Außenmantel
des rohrförmigen Stutzenteils zumindest teilweise von einem Gehäuse aus
Kunststoff umgeben ist, wobei in dem Gehäuse zumindest ein Stellantrieb für
die Drosselklappenwelle angeordnet ist und wobei das rohrförmige Stutzenteil
überwiegend aus Metall besteht.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass ein Drosselklappen
stutzen, der ein besonders geringes Gewicht aufweist und der mit besonders
geringem Aufwand herzustellen ist, wobei gleichzeitig der Durchströmungska
nal des Drosselklappenstutzens auch bei besonders starken thermischen
Belastungen ein besonders hohes Maß an Formstabilität aufweist, einen
Durchströmungskanal aufweisen sollte, der zumindest im Bereich der Drossel
klappe von einem Bauteil aus Metall gebildet ist. Denn Metall erweist sich auch
bei besonders starken thermischen Belastungen als besonders formstabil.
Zudem läßt sich üblicherweise Metall formgenauer fertigen als Kunststoff.
Außerdem kann ein Bauteil aus Metall eine besonders gute thermische Anbin
dung an elektromechanische Bauteile wie bspw. den Stellantrieb des Drossel
klappenstutzens gewährleisten. Dennoch sollten mit dem den Durchströmungs
kanal umschließenden Metall nicht die übliche aufwendige Nachbearbeitung
eines aus Metall gefertigten Gehäuses eines Drosselklappenstutzens verbun
den sein, um eine besonders einfache Herstellung des Drosselklappenstutzens
zu gewährleisten. Daher sollte nur der Durchströmungskanal von einem aus
Metall gefertigten Bauteil gebildet sein. Für einen besonders geringen Herstel
lungsaufwand des Drosselklappenstutzens könnte dabei der Durchströmungs
kanal des Drosselklappenstutzens durch ein Standardbauteil aus Metall
gebildet sein. Hierzu eignet sich ein rohrförmiges Stutzenteil, das als ein
Standardbauteil verfügbar ist.
Um nun gleichzeitig einen besonders geringen Herstellungsaufwand des
Drosselklappenstutzens sowie ein besonders geringes Gewicht des Drossel
klappenstutzens und eine besonders einfache Anpaßbarkeit des Drosselklap
penstutzens an verschiedene Einbaugegebenheiten zu gewährleisten, sind die
weiteren Elemente des Drosselklappenstutzens sowie das rohrförmige Stut
zenteil von Kunststoff gehäuseartig umspritzt. Dabei umschließt das Gehäuse
aus Kunststoff das rohrförmige Stutzenteil von außen zumindest teilweise. Der
Durchströmungskanal ist hierbei durch den Innenmantel des rohrförmigen
Stutzenteils gebildet und besteht aus Metall. Es können aber Aussparungen
oder Bohrungen in dem Innenmantel des rohrförmigen Stutzenteils angeordnet
sein, über die beispielsweise Meßinstrumente in Kontakt mit dem Durchströ
mungskanal gelangen. Diese Aussparungen oder Bohrungen können mit
Kunststoff verschlossen sein, um zur Vermeidung von Verwirbelungen im
Durchströmungskanal einen glatten Innenmantel mit dem Innenmantel des
rohrförmigen Stutzenteils zu bilden. Dann ist der Durchströmungskanal nicht
vollständig aber nahezu vollständig aus Metall gebildet.
Das anzuspritzende Gehäuse ist dabei für unterschiedliche Drosselklappen
stutzen an spezifische Einbaugegebenheiten anpaßbar. Der Drosselklappen
stutzen wird also aus einem einheitlichen Standardbauteil, dem rohrförmigen
Stutzenteil, und einem unterschiedlichen, spezifisch anpaßbaren Element, dem
an das rohrförmige Stutzenteil anzuspritzenden Gehäuse, gebildet.
Vorteilhafterweise ist zumindest die erste Stirnfläche des rohrförmigen Stut
zenteils von Kunststoff umgeben. Hierdurch ist der Innenmantel des rohrförmi
gen Stutzenteils besonders zuverlässig zumindest von der ersten Stirnfläche
her zuverlässig gegen vor Verunreinigungen geschützt, die von außen in den
Durchströmungskanal gelangen können.
Vorteilhafterweise ist der Außenmantel des rohrförmigen Stutzenteils von dem
Gehäuse radial umlaufend umschlossen. Diese Anordnung des Gehäuses an
dem rohrförmigen Stutzenteil gewährleistet besonders zuverlässig, daß das
rohrförmige Stutzenteil fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
In dem Gehäuse ist vorteilhafterweise zusätzlich eine Positionserfassungsein
richtung für die Drosselklappenwelle angeordnet. Mittels einer Positionserfas
sungseinrichtung ist sicher gestellt, dass die jeweils aktuelle Position der
Drosselklappenwelle erfassbar ist und mit einer Soll-Position der Drosselklap
penwelle verglichen werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn
eine Steuereinheit in dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs oder in dem
Kraftfahrzeug vorgesehen ist, der die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle
zuführbar ist und die zumindest in Abhängigkeit von der Soll-Position
der Drosselklappenwelle den Stellantrieb so ansteuert, daß die Differenz
zwischen Ist-Position und Soll-Position der Drosselklappenwelle besonders
gering oder im Idealfall Null ist.
Vorteilhafterweise ist in dem Gehäuse zusätzlich ein Rückstellfedersystem für
die Drosselklappenwelle angeordnet. Ein Rückstellfedersystem bewirkt bei
einem Ausfall des Stellantriebs, daß die Drosselklappenwelle mit der auf ihr
angeordneten Drosselklappe in eine Position gebracht wird, die üblicherweise
einer Leerlaufposition des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs entspricht.
Das rohrförmige Stutzenteil weist vorteilhafterweise von seiner äußeren
Mantelfläche radial hervorstehende Fortsätze auf. Mittels dieser Fortsätze ist
das rohrförmige Stutzenteil in dem Gehäuse aus Kunststoff verankerbar.
Vorteilhafterweise sind die Fortsätze jedoch zur Aufnahme der Lager der
Drosselklappenwelle vorgesehen. Dadurch sind die Lager in die mechanische
Festigkeit des Stutzens integriert. Durch diese Anordnung der Lager ist die
Drosselklappenwelle besonders stabil in dem rohrförmigen Stutzenteil gelagert.
Vorteilhafterweise ist für den Stellantrieb eine Grundplatte aus Metall vorgese
hen, die zumindest teilweise von dem Gehäuse umgeben und einstückig mit
dem rohrförmigen Stutzenteil ausgebildet ist. Hierdurch ist der Stellantrieb
thermisch an das rohrförmige Stutzenteil angebunden. Beim Betrieb des
Drosselklappenstutzens kann dann die im Stellantrieb entstehende Wärme
über die Verbindung zu dem rohrförmigen Stutzen in den Bereich des Durch
strömungskanals gelangen und wird dort durch das durch den Durchströ
mungskanal hindurchtretende gasförmige Medium abgeführt. Mit anderen
Worten: Das durch die Wärme des Stellantriebs zumindest erwärmte rohrförmi
ge Stutzenteil wird durch das durch den Durchströmungskanal hindurchtreten
de Medium gekühlt. Zudem ist bei der Befestigung des Stellantriebs in dem
Gehäuse die Position des Stellantriebs fest vorgegeben, wodurch aufwendige
Justagearbeiten für den Stellantrieb nicht erforderlich sind.
Vorteilhafterweise weist das rohrförmige Stutzenteil einen ersten Endbereich
und einen zweiten Endbereich auf, wobei an dem ersten Endbereich Flansch
augen angeordnet sind, die einstückig mit dem rohrförmigen Stutzenteil
ausgeführt sind und zur Verbindung des rohrförmigen Stutzenteils mit einem
ersten Anschlussrohr vorgesehen sind. Über einstückig mit dem rohrförmigen
Stutzenteil ausgeführte Flanschaugen ist der Drosselklappenstutzen in beson
ders einfacher Weise mit bspw. einem ersten Anschlussrohr verbindbar,
wodurch zusätzliche Befestigungsmittel verzichtbar sind.
Vorteilhafterweise sind an dem zweiten Endbereich Befestigungsmittel ange
ordnet, die einstückig mit dem zweiten Endbereich ausgebildet sind und zur
Verbindung des rohrförmigen Stutzenteils mit einem zweiten Anschlussrohr
vorgesehen sind. Diese Befestigungsmittel sind vorteilhafterweise Rastmittel.
Denn über Rastmittel braucht der Drosselklappenstutzen nur bspw. in ein
zweites Anschlussrohr eingerastet zu werden und ist dann mit diesem schlüssig
verbunden.
Vorteilhafterweise weist das Gehäuse zur Verbindung mit dem ersten
Anschlußrohr und/oder dem zweiten Anschlußrohr Flanschaugen auf, die
einstückig mit dem Gehäuse ausgeführt sind und in denen vorteilhafterweise
eine Hülse angeordnet ist. Die Hülse kann dabei bei der Herstellung des
Gehäuses in die Form des Gehäuses eingelegt und dann mit Kunststoff
umspritzt werden. Eine Hülse in einem Flanschauge aus Kunststoff stabilisiert
das Flanschauge aus Kunststoff zusätzlich. Damit ist eine besonders starre
Verbindung des Flanschauges mit weiteren, außerhalb des Drosselklappen
stutzens angeordneten Elementen des Verbrennungsmotors und/oder des
Kraftfahrzeugs gewährleistet.
Vorteilhafterweise ist das rohrförmige Stutzenteil aus Aluminium gefertigt.
Aluminium lässt sich besonders einfach mit einer besonders hohen Genauigkeit
verarbeiten.
Vorteilhafterweise ist das rohrförmige Stutzenteil im Schwenkbereich der
Drosselklappe annähernd kalottenförmig ausgebildet. Dieser Bereich der
Drosselklappe wird auch Leerlaufbereich oder Niedriglastbereich genannt.
Weist das rohrförmige Stutzenteil zumindest im Bereich der Drosselklappe eine
Kalotte auf, so kann hierdurch die Kennlinie des Drosselklappenstutzens an
spezielle Anforderungen angepasst werden. Die Kennlinie eines Drosselklap
penstutzens beschreibt die Abhängigkeit zwischen dem Arbeitsbereich oder
dem Öffnungswinkel der Drosselklappe und der Masse an gasförmigem
Medium, die durch den Durchströmungskanal des Drosselklappenstutzens
hindurchtritt.
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse durch einen Gehäusedeckel verschlossen,
der mittels Laserschweißen an dem Gehäuse befestigt ist. Diese besonders
dauerhafte Verbindung des Gehäuses mit dem Gehäusedeckel gewährleistet
besonders zuverlässig, dass das Gehäuse auch über einen besonders langen
Zeitraum des Betriebes des Drosselklappenstutzens gegen von außen eindrin
genden Schmutz zuverlässig abgedichtet ist. Alternativ kann jedoch der
Gehäusedeckel auch auf das Gehäuse aufgeklebt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein
Standardbauteil wie ein rohrförmiges Stutzenteil verwendet wird um verschie
densten Anforderungen der sogenannten Schnittstelle "Stutzen" Rechnung zu
tragen. Denn Kunststoff eignet sich bis heute nicht dazu, alle verwendeten und
bekannten Schnittstellen herzustellen. Zudem lassen sich bei einem rohrförmi
gen Stutzenteil aus Metall, insbesondere Aluminium, verschiedenste Innen
konturen je nach Anforderung in besonders einfacher Weise einprägen.
Gleichzeitig weist Metall eine besonders hohe Formstabilität auch bei extremen
thermischen Belastungen auf. Dabei lassen sich spezifische Anforderungen für
einen Drosselklappenstutzen in Bezug auf die vorhandenen Einbaugegeben
heiten dadurch berücksichtigen, dass die Kunststoffform des Gehäuses variiert
wird. Dadurch wird auch erreicht, daß ein derartiger Drosselklappenstutzen
deutlich leichter als ein aus Metall gefertigter herkömmlicher Drosselklappen
stutzen ist.
Der rohrförmige Stutzen ist also ein Standardbauteil, das zur Anpassung an
verschiedene Kraftfahrzeugtypen mit einem geeigneten Gehäuse umspritzt
wird. Damit fällt der Herstellungsaufwand eines Drosselklappenstutzens für
eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen und/oder Verbrennungsmotoren besonders
gering aus. Hierbei gewährleistet die besonders hohe Verwindungssteifigkeit
des aus Metall gefertigten rohrförmigen Stutzens in Verbindung mit der beson
ders geringen Verwindungssteife des Kunststoffs ein besonders hohes Maß an
Formstabilität für den jeweiligen Drosselklappenstutzen. Insbesondere ist ein
Verbiegen des von den Maßen her kritischen Stutzenbereichs beim Anordnen
auf sogenannten unebenen Saugrohren so gut wie ausgeschlossen. Gleichzei
tig vermeidet das rohrförmige Stutzenteil aus Metall besonders zuverlässig
aufgrund seiner besonders glatten Innenkontur Verwirbelungen des Strö
mungsmediums im Durchströmungskanal.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Drosselklappenstutzen im Querschnitt in einer
ersten Ausführung,
Fig. 2 schematisch den Drosselklappenstutzen in der ersten Ausführung
gemäß Fig. 1 im Längsschnitt,
Fig. 3 schematisch einen Drosselklappenstutzen in einer zweiten
Ausführung im Längsschnitt,
Fig. 4 schematisch einen Drosselklappenstutzen in einer dritten Ausfüh
rung im Querschnitt,
Fig. 5 schematisch den Drosselklappenstutzen in der dritten Ausführung
gemäß Fig. 4 im Längsschnitt und
Fig. 6 schematisch einen Ausschnitt des Durchströmungskanals gemäß
den Drosselklappenstutzen der Fig. 1 bis 2, 3 sowie 4 bis 5.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugs
zeichen versehen.
Der Drosselklappenstutzen 10 gemäß Fig. 1 dient dazu, einem nicht darge
stellten Verbraucher, bspw. einer Einspritzeinrichtung eines ebenfalls nicht
dargestellten Kraftfahrzeugs, ein Luft- oder Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzufüh
ren, wobei mittels des Drosselklappenstutzens 10 die dem Verbraucher
zuzuführende Frischgasmenge steuerbar ist. Hierzu weist der Drosselklappen
stutzen 10 ein Gehäuse 12 auf, das überwiegend aus Kunststoff 14 gefertigt
und im Spritzgussverfahren hergestellt worden ist. Das Gehäuse 12 umschließt
radial umlaufend ein rohrförmiges Stutzenteil 16, das ein Standardbauteil und
aus Metall 18 gefertigt ist. Das rohrförmige Stutzenteil umfaßt einen Außen
mantel 16A und einen Innenmantel 16B. In diesem Ausführungsbeispiel ist das
Metall 18 als Aluminium ausgebildet. Das rohrförmige Stutzenteil 16 ist bei der
Herstellung des Gehäuses 12 im Spritzgussverfahren in die Form für das
Gehäuse 12 eingelegt und dann ist der Außenmantel 16A des rohrförmigen
Stutzenteils 16 mit Kunststoff umspritzt worden.
Das rohrförmige Stutzenteil 16 bildet die Umfassungswand für den Durchströ
mungskanal 20, über den dem nicht dargestellten Verbraucher Luft- bzw. ein
Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführbar ist. Zur Einstellung des dem Verbraucher
zuzuführenden Volumens an Frischgas ist auf einer Drosselklappenwelle 22
eine Drosselklappe 24 angeordnet. Eine Drehung der Drosselklappenwelle 22
bewirkt gleichzeitig eine Verschwenkung der auf der Drosselklappenwelle 22
angeordneten Drosselklappe 24, wodurch der Querschnitt des Durchströ
mungskanals 20 vergrößert oder verkleinert wird. Mittels einer Vergrößerung
oder Verkleinerung des Querschnitts des Durchströmungskanals 20 durch die
Drosselklappe 24 erfolgt eine Regulierung des Durchsatzes des Luft- bzw.
Kraftstoff-Luft-Gemisches durch den Durchströmungskanal 20 des Drossel
klappenstutzens 10.
Die Drosselklappenwelle 22 kann mit einer nicht näher dargestellten Seilschei
be verbunden sein, die wiederum über einen Bowdenzug mit einer Einstellvor
richtung für eine Leistungsanforderung verbunden ist. Die Einstellvorrichtung
kann hierbei als Gaspedal eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, so dass eine
Betätigung dieser Einstellvorrichtung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs die
Drosselklappe 24 von einer Stellung minimaler Öffnung, insbesondere einer
Schließstellung, bis in eine Stellung maximaler Öffnung, insbesondere einer
Offenstellung gebracht werden kann, um hierdurch die Leistungsabgabe des
Kraftfahrzeugs zu steuern.
Die in Fig. 1 gezeigte Drosselklappenwelle 22 des Drosselklappenstutzens 10
ist im Gegensatz dazu entweder in einem Teilbereich von einem Stellantrieb
und ansonsten über das Gaspedal einstellbar oder aber die Drosselklappe 24
ist über den gesamten Verstellbereich von einem Stellantrieb einstellbar. Bei
diesen sogenannten E-Gas oder Drive-by-wire-Systemen wird die mechanische
Leistungssteuerung, bspw. das Niederdrücken eines Gaspedals, in ein elektri
sches Signal umgesetzt. Dieses Signal wird wiederum einer Steuereinheit
zugeführt, die ein Ansteuersignal für den Stellantrieb erzeugt. Es gibt bei
diesen Systemen im Normalbetrieb keine mechanische Kopplung zwischen
dem Gaspedal und der Drosselklappe 24.
Zur Verstellung der Drosselklappenwelle 22 und damit der Drosselklappe 24
weist daher der Drosselklappenstutzen 10 ein Antriebsgehäuse 26 und ein
Getriebegehäuse 28 auf. Das Antriebsgehäuse 26 und das Getriebegehäuse
28 sind einstückig mit dem Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10
ausgeführt, sie können aber auch insgesamt eine separate einstückige Bauein
heit bilden, oder aber jedes für sich einstückig ausgeführt sein. In dem An
triebsgehäuse 26 ist ein als Elektromotor ausgebildeter Stellantrieb 30 ange
ordnet. In dem Getriebegehäuse 28 ist einerseits eine Positionserfassungsein
richtung 32 und andererseits ein Getriebe 34 angeordnet. Die Positionserfas
sungseinrichtung 32 und das Getriebe 34 sind in der Zeichnung nicht näher
dargestellt. Über das Getriebe 34 ist eine Drehbewegung des als Elektromotor
ausgebildeten Stellantriebs 30 auf die Drosselklappenwelle 22 übertragbar.
Die Ansteuerung des als Elektromotor ausgebildeten Stellantriebs 30 erfolgt
über eine Steuereinheit, die ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellt ist. Die
Steuereinheit übermittelt dem als Elektromotor ausgebildeten Stellantrieb 30
ein Signal, mittels dessen der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb 30 die
Drosselklappenwelle 22 über das Untersetzungsgetriebe verstellt. Die tatsächli
che Position der Drosselklappenwelle 22 ist über die Positionserfassungsein
richtung 32 erfasst. Die Positionserfassungseinrichtung 32 ist hierfür als
Potentiometer ausgeführt, bei dem der Schleifer des Potentiometers mit der
Drosselklappenwelle 22 verbunden ist.
Das von dem Gehäuse 12 teilweise umschlossene rohrförmige Stutzenteil 16
gemäß Fig. 1 ist aus Metall 18 gefertigt, das als Aluminium ausgebildet ist.
Das rohrförmige Stutzenteil 16 ist bei der Herstellung des Gehäuses 12 im
Spritzgussverfahren in die Form für das Gehäuse 12 eingelegt worden. Dann
ist der Außenmantel 16A des rohrförmigen Stutzenteils 16 mit Kunststoff
umspritzt worden. Das rohrförmige Stutzenteil 16 ist in einfachster Form ein
Stück Rohr. Das rohrförmige Stutzenteil 16 ist einstückig mit einer Grundplat
te 36 ausgebildet, auf der der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb 30
angeordnet ist. Hierdurch ist die Wärme des als Elektromotor ausgebildeten
Stellantriebs 30 auf den Durchströmungskanal 20 zumindest teilweise über
tragbar. Weiterhin weist das rohrförmige Stutzenteil Durchführungen 40 für die
Drosselklappenwelle 22 auf. Der Innenmantel 16B des rohrförmigen Stutzenteils
16 ist glatt ausgeführt. Der Innenmantel 16B des rohrförmigen Stutzen
teils 16 kann aber auch konturiert gearbeitet sein, damit vorgegebene Kennli
nien für den Volumendurchsatz durch den Durchströmungskanal 20 in Abhän
gigkeit von der Stellung der Drosselklappenwelle 22 und der mit ihr fest
verbundenen Drosselklappe 24 gewährleistet sind. Insbesondere kann der
Innenmantel 16B des rohrförmigen Stutzenteils 16 zumindest im Positionierbe
reich der Drosselklappe 24, üblicherweise einige Winkelgrade von der ge
schlossenen Position der Drosselklappe 24 beabstandet, kalottenförmig
ausgebildet sein.
Gemäß Fig. 1 weist das rohrförmige Stutzenteil 16 im Bereich der beiden
Durchführungen 40 jeweils einen Fortsatz 44 auf. Die beiden Fortsätze 44 sind
dafür vorgesehen, Lager 46 für die Drosselklappenwelle 22 aufzunehmen.
Hierdurch erweist sich das Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 als
besonders montagefreundlich, da nach der Erstellung des Gehäuses 12 die
Lager 46 nur noch in die dafür vorgesehenen Fortsätze 44 des rohrförmigen
Stutzenteils 16 einzusetzen sind. Zudem gewährleisten die aus Metall gefer
tigten Fortsätze 44 des rohrförmigen Stutzenteils 16 eine besonders hohe
Verwindungssteifigkeit der Umgebung, in der die Lager 46 der Drosselklap
penwelle 22 angeordnet sind.
Die Drosselklappenwelle 22 endet auf der einen Seite - gemäß Fig. 1 auf der
rechten Seite - in einen Raum 48, in dem bspw. ein Federsystem mit soge
nannten Rückstellfedern und/oder Notlauffedern untergebracht sein kann. Die
Rückstellfedern und/oder Notlauffedern können alternativ jedoch auch im linken
Raum untergebracht sein. Die Rückstellfedern und/oder Notlauffedern des
Federsystems 49 bewirken eine Vorspannung der Drosselklappenwelle 22 in
Schließrichtung, so dass der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb 30
gegen die Kraft der Rückstellfedern und/oder Notlauffedern arbeitet. Eine
sogenannte Rückstellfeder und/oder Notlauffeder des Federsystems bewirkt,
daß bei einem Ausfall des als Elektromotor ausgebildeten Stellantriebs 30 die
Drosselklappe 24 in eine definierte Position gebracht wird, die üblicherweise
oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Dros
selklappenwelle 22 auch über den Raum 48 hinaus aus dem Gehäuse 12 des
Drosselklappenstutzens 10 hervorstehen. Dann ist es möglich, bspw. eine in
der Zeichnung nicht dargestellte Seilscheibe am Ende der Drosselklappenwelle
22 zu montieren, die über einen Bowdenzug mit einem Gaspedal verbunden
ist, womit eine mechanische Sollwertvorgabe realisiert wird. Diese mechani
sche Kopplung der Drosselklappenwelle 22 mit dem in der Zeichnung nicht
näher dargestellten Gaspedal kann in Notsituationen, bspw. bei einem Ausfall
des Stellantriebs, einen Betrieb des Drosselklappenstutzens 10 gewährleisten.
Weiterhin können an der Stirnfläche der Fortsätze 44 weitere Ansätze ange
ordnet sein, die zur Aufnahme zusätzlicher Elemente vorgesehen sind, wie
bspw. Steckwellen für Zahnräder oder Zahnsegmente des nicht gezeigten
Getriebes, das als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist. Auch können in dem
Raum 48 weitere Elemente des Drosselklappenstutzens 10 angeordnet sein.
Das Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 ist von einem Gehäusedeckel
50 verschließbar. Hierzu weist das Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10
in Richtung des Gehäusedeckels 50 eine umlaufende Abflachung 52 auf, die
mit einem umlaufenden Steg 54 des Gehäusedeckels 50 korrespondiert. Die
Abflachung 52 und der Steg 54 gewährleisten eine wohldefinierte Lage des
Gehäusedeckels 50 auf dem Gehäuse 12. Die beiden einander zugewandten
Flächen der Abflachung 52 und des Steges 54 werden nach dem Aufsetzten
des Gehäusedeckels 50 auf das Gehäuse 12 über einen Laserstrahl miteinan
der verschmolzen, wodurch eine nahezu unlösbare Verbindung entsteht.
Alternativ kann der Gehäusedeckel 50 jedoch auch auf das Gehäuse 12
aufgeklebt sein. Weiterhin weist das Gehäuse 12 Flanschaugen 64 zur Verbin
dung mit außerhalb des Drosselklappenstutzens 10 angeordneten Elementen
auf, die einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgeführt sind.
Fig. 2 zeigt die erste Ausführungsform des Drosselklappenstutzens 10 gemäß
Fig. 1 schematisch im Längsschnitt. Gemäß Fig. 2 ist das rohrförmige
Stutzenteil 16 als einfacher Hohlzylinder ausgebildet und aus dem als Aluminium
ausgebildeten Metall 18 gefertigt. Der Außenmantel 16A des rohrförmigen
Stutzenteils 16 ist von dem Kunststoff 14 des Gehäuses 12 umgeben. Der nach
innen weisende Innenmantel 16B des rohrförmigen Stutzenteils 16 ist als glatte
Fläche ausgeführt und in keiner Weise von dem Kunststoff 14 des Gehäu
ses 12 bedeckt. Deutlich erkennbar sind die erste Stirnfläche 16C und die
zweite Stirnfläche 16 D des rohrförmigen Stutzenteils 16. Die erste Stirnflä
che 16C ist in diesem Ausführungsbeispiel von dem Kunststoff 14 des Gehäu
ses 12 umgeben. Hierdurch ist der Innenmantel 16B des rohrförmigen Stut
zenteils 16 besonders zuverlässig gegen von außen eindringende Verunreini
gungen geschützt.
Die Drosselklappe 24 ist im Bereich des rohrförmigen Stutzenteils 16 mittels
der Drosselklappenwelle 22 schwenkbar in den Fortsätzen 44 des rohrförmigen
Stutzenteils 16 gelagert, was in Fig. 2 aufgrund des Schnittes nicht zu sehen
ist. Das Antriebsgehäuse 26 ist einstückig mit dem Gehäuse 12 des Drossel
klappenstutzens 10 ausgeführt.
Beim Betrieb des Drosselklappenstutzens tritt gasförmiges Medium 56 durch
den von dem rohrförmigen Stutzenteil 16 gebildeten Durchströmungskanal 20
des Drosselklappenstutzens 10 hindurch. Beim Durchgang durch den Durch
strömungskanal 20 strömt das gasförmige Medium 56 entlang einer Haupströ
mungsrichtung 58, die mit einem Pfeil gekennzeichnet ist. Das gasförmige
Medium 56 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Luft ausgebildet, kann aber
alternativ auch ein Kraftstoff-Luft-Gemisch sein.
Deutlich erkennbar ist in Fig. 2, daß das rohrförmige Stutzenteil 16 einen
ersten Endbereich 60 und einen zweiten Endbereich 62 aufweist. An dem
ersten Endbereich 60 des rohrförmigen Stutzenteils 16 sind Flanschaugen 64
angeordnet, die einstückig mit dem Gehäuse 12 ausgebildet sind und zur
Verbindung des rohrförmigen Stutzenteils 16 mit einem ersten Anschluss
rohr 66 vorgesehen sind. Das erste Anschlußrohr 66 ist aus Metall 18 gefertigt,
kann alternativ jedoch auch aus Kunststoff 14 gefertigt sein. In den Flanschaugen
64 kann jeweils eine Hülse 65 angeordnet sein, die das jeweilige Flansch
auge 64 stabilisiert. Eine Hülse 65 in dem Flanschauge 64 gewährleistet eine
besonders starre Verbindung des Flanschauges 64 mit dem ersten Anschluß
rohr 66. An dem zweiten Endbereich 62 weist das rohrförmige Stutzenteil 16
Befestigungsmittel 68 auf, die einstückig mit dem zweiten Endbereich 62
ausgebildet sind und zur Verbindung des rohrförmigen Stutzenteils 16 mit
einem zweiten Anschlußrohr 68 vorgesehen sind. Das zweite Anschlußrohr ist
aus Kunststoff 14, kann alternativ jedoch auch aus Metall 18 gefertigt sein. Die
Befestigungsmittel 70 sind als Rastmittel ausgebildet. Die Befestigungsmittel 70
können dabei als Nut 72 oder als von dem Innenmantel 16B des rohrförmigen
Stutzenteils 16 hervorstehender Ring 74 ausgebildet sein. Über die als Rast
mittel ausgebildeten Befestigungsmittel 70 ist das rohrförmige Stutzenteil 16 in
das zweite Anschlußrohr 68 einzurasten. Sind die Befestigungsmittel 70 als Nut
ausgebildet, so weist das zweite Anschlußrohr 68 einen Ring 76 auf, in den die
Nut 72 des rohrförmigen Stutzenteils 16 einzurasten ist. Sind jedoch die
Befestigungsmittel 70 als erhabener Ring 74 ausgebildet, so weist das zweite
Anschlußrohr 68 eine Nut 78 auf, in die der erhabene Ring 74 des rohrförmigen
Stutzenteils 16 einzurasten ist.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Drosselklappenstutzens 90 im
Querschnitt. Die Elemente, die bei dem Drosselklappenstutzen 90 denen des
Drosselklappenstutzens in den Fig. 1 und 2 entsprechen, sind hier nicht
näher beschrieben. Es wurden für Elemente, die denen in Fig. 1 und 2
entsprechen, die Bezugszeichen aus den Fig. 1 und 2 verwendet. Der
Drosselklappenstutzen 90 gemäß Fig. 3 weist im Gegensatz zu dem Drossel
klappenstutzen 10 gemäß den Fig. 1 und 2 Flanschaugen 64 auf, die nicht
aus dem Kunststoff 14 des Gehäuses 12 sondern einstückig mit dem rohrför
migen Stutzenteil 16 gefertigt sind. Durch diese Ausführungsform ist eine
besonders starre Verbindung zwischen dem rohrförmigen Stutzenteil und
einem zweiten Anschlußrohr 68 gewährleistet.
Fig. 4 zeigt einen Drosselklappenstutzen 100 in einer dritten Ausführungsform
im Querschnitt. Die für den Drosselklappenstutzen 10 gemäß den Fig. 1, 2
und 3 gesagten allgemeinen funktionalen Fakten gelten auch für den Drossel
klappenstutzen 100. Der Drosselklappenstutzen 100 umfasst ein Gehäuse 112
aus Kunststoff 114 und ein rohrförmiges Stutzenteil 116 aus Metall 118, das
auch in dieser Ausführungsform aus Aluminium gefertigt ist. Das rohrförmige
Stutzenteil weist einen Außenmantel 116A und einen Innenmantel 116B auf.
Der Innenmantel 116B des rohrförmigen Stutzenteils 116 bildet die Begrenzung
für den Durchströmungskanal 120. In dem Durchströmungskanal 120 ist die
Drosselklappenwelle 122 angeordnet, auf der eine Drosselklappe 124 starr
befestigt ist. Der Außenmantel 116A des rohrförmigen Stutzenteils 116 ist bei
der Herstellung des Gehäuses 112 im Spritzgußverfahren von Kunststoff
umspritzt worden.
Der Drosselklappenstutzen 100 umfasst ein Antriebsgehäuse 126, das in
diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Gehäuse 112 ausgebildet ist.
In dem Antriebsgehäuse 126 ist ein Stellantrieb 130 angeordnet, der gemäß
Fig. 4 als sogenannter Torquer ausgebildet ist. Ein Torquer ist ein besonders
einfach ausgeführter Stellantrieb. Bei einem sogenannten Torquer sitzt ein
Permanentmagnet mit vorzugsweise nur einem Nord- und einem Südpol fest
auf der Drosselklappenwelle 122. Den Permanentmagneten nahezu vollständig
umschließend ist eine Spule auf einem Joch angeordnet. Bei einer Beströmung
der Spule entsteht ein Magnetfeld, das eine Drehbewegung des starr mit der
Drosselklappenwelle verbundenen Magneten herbeiführt. Hierdurch wird eine
Drehung der Drosselklappenwelle 122 bewirkt. Die Einzelbauteile des Torquers
sind in Fig. 3 nicht näher dargestellt. Zwischen dem als Torquer ausgebildeten
Stellantrieb 130 und dem Durchströmungskanal 120 ist entlang der Drossel
klappenwelle 122 eine Positionserfassungseinrichtung 132 angeordnet. Da der
als Torquer ausgebildete Stellantrieb 130 direkt auf die Drosselklappenwelle
122 wirkt, ist ein Getriebe, insbesondere eine Untersetzungsgetriebe verzicht
bar.
Das dem als Torquer ausgebildeten Stellantrieb 130 abgewandte Ende der
Drosselklappenwelle 122 mündet in einen Raum 148, in dem weiter Elemente
des Drosselklappenstutzens angeordnet sein können. Auch die Drosselklap
penwelle 122 des Drosselklappenstutzens 100 kann für Notfälle an diesem
Ende mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Bowdenzug ver
bunden sein, dessen Funktion in der Beschreibung zu Fig. 1 erläutert ist.
Auf der dem als Torquer ausgebildeten Stellantrieb 130 abgewandten Ende der
Drosselklappenwelle 122 ist ein Federsystem 149 angeordnet. Das Federsys
tem 149 weist eine Rückstellfeder auf und bewirkt genau wie das für den
Drosselklappenstutzen 10 in der ersten Ausführungsform beschriebene
Federsystem 49 bei einem Ausfall des als Torquer ausgebildeten Stellan
triebs 130 eine Verstellung der Drosselklappenwelle 122 in eine Position, die
fest vorgegeben ist und einer sogenannten Leerlaufposition entspricht.
Das rohrförmige Stutzenteil 116 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel ein
Standardbauteil und in einfachster Ausführung ein Stück Rohr. Das rohrförmige
Stutzenteil 116 ist einstückig mit einer Grundplatte 136 ausgeführt, auf der der
als Torquer ausgebildete Stellantrieb 130 gemeinsam mit der Positionserfas
sungseinrichtung 132 angeordnet ist. Das rohrförmige Stutzenteil 116 weist
Durchführungen 140 auf. Der Innenmantel 116B des Durchströmungskanals
120 ist an einer weiteren Stelle mittels einer Bohrung 143 durchbrochen. In der
Bohrung 143 können weitere Sensoren wie bspw. Druck- und Temperatursen
soren angeordnet sein. An die Durchführungen 140 schließen sich nach außen
gerichtete Fortsätze 144 an, in denen Lager 146 der Drosselklappenwelle 122
angeordnet sind.
Auch das Gehäuse 112 des Drosselklappenstutzens 100 ist von einem Gehäu
sedeckel 150 verschließbar. Hierzu weist wiederum das Gehäuse 112 eine
umlaufende Abflachung 152 und der Gehäusedeckel 150 einen umlaufenden
Steg 154 auf. Die Abflachung 152 und der Steg 154 werden für eine besondere
Dichtheit des Gehäuses 112 des Drosselklappenstutzens 100 miteinander
mittels eines Laserstrahls verschweißt. Alternativ können jedoch das Gehäu
se 112 und der Gehäusedeckel 150 auch miteinander verklebt sein.
Das rohrförmige Stutzenteil 116 weist weiterhin Flanschaugen 164 auf, über die
das rohrförmige Stutzenteil 116 mit einem ersten Anschlussrohr, das in Fig. 4
nicht näher dargestellt ist, verbindbar ist. Die Flanschaugen 164 können
entweder aus dem Kunststoff 114 des Gehäuses 112 gefertigt oder aber
einstückig mit dem rohrförmigen Stutzenteil 116 ausgebildet sein. Bei Flansch
augen 164 aus Kunststoff 114 ist üblicherweise in den Flanschaugen 164 eine
Hülse 165 angeordnet.
Fig. 5 zeigt den Drosselklappenstutzen 100 gemäß Fig. 4 in der dritten
Ausführungsform schematisch im Längsschnitt. Deutlich erkennbar ist das
rohrförmige Stutzenteil 116, das mit einem Fortsatz 144 und der Grundplat
te 136 in das Antriebsgehäuse 126 hineinragt. In dieser Darstellungsform des
rohrförmigen Stutzenteils 16 sind auch die erste Stirnfläche 16A und die zweite
Stirnfläche 16B deutlich erkennbar. Das rohrförmige Stutzenteil 116 weist einen
ersten Endbereich 160 und einen zweiten Endbereich 162 auf. An dem ersten
Endbereich 160 ist in dieser Ausführung kein Flanschauge 164 angeordnet.
Jedoch weist der zweite Endbereich 162 keine als Rastmittel ausgebildeten
Befestigungsmittel 170 gemäß dem in den Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen
Drosselklappenstutzen 10 auf. Alternativ kann jedoch das rohrförmige Stut
zenteil 116 des Drosselklappenstutzens 100 sowohl Flanschaugen 164 als
auch als Rastmittel ausgebildete Befestigungsmittel 170 gemäß dem in den
Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Drosselklappenstutzen 10 aufweisen. Die
Befestigungsmittel 170 des Drosselklappenstutzens 100 sind durch die einfa
che Zylinderform des rohrförmigen Stutzenteils 116 gebildet, an die außerhalb
des Drosselklappenstutzens 100 angeordnete Elemente anschließbar sind.
Beispielsweise kann ein Anschlußrohr mittels einer Schelle auf dem rohrförmi
gen Stutzenteil festgeflanscht werden.
Auch der Durchströmungskanal 120 des Drosselklappenstutzens 100 ist von
einem gasförmigen Medium 156, das in dieser Ausführungsform als Kraftstoff-
Luft-Gemisch ausgebildet ist, durchströmbar. Beim Betrieb des Drosselklap
penstutzens 100 strömt das als Kraftstoff-Luft-Gemisch ausgebildete gasförmi
ge Medium 156 entlang einer Hauptströmungsrichtung 158 durch den Durch
strömungskanal 120 hindurch, die mit einem Pfeil gekennzeichnet ist.
Fig. 6 zeigt eine kalottenartige Ausführung der Durchströmungskanäle 20 und
120 des Drosselklappenstutzens 10 bzw. 100. Mit anderen Worten: Sowohl das
rohrförmige Stutzenteil 16 als auch das rohrförmige Stutzenteil 116 des
Drosselklappenstutzens 10 bzw. 100 können im Bereich der Drosselklappe 24
bzw. 124 kalottenartig ausgebildet sein. Hierzu weist das rohrförmige Stutzen
teil 16 bzw. 116 im Positionierbereich der Drosselklappe 24 bzw. 124, üblicher
weise einige Winkelgrade beabstandet von der geschlossenen Position der
Drosselklappe 24 bzw. 124, eine Kalottenform 80 auf. Hierdurch ist die Kennli
nie des Drosselklappenstutzens 10 bzw. 100 beeinflussbar.
Sowohl der Drosselklappenstutzen 10 als auch der Drosselklappenstutzen 100
weisen ein rohrförmiges Stutzenteil 16 bzw. 116 auf, das ein Standardbauteil ist
und besonders formbeständig ist. Zudem ist das rohrförmige Stutzenteil 16
bzw. 116 durch geringfügige Modifikationen besonders einfach an verschie
denste Anforderungen anpassbar. Einerseits kann das rohrförmige Stutzenteil
16 bzw. 116 Flanschaugen 64 bzw. 164 und/oder Befestigungsmittel 70
aufweisen, um den Drosselklappenstutzen 10 bzw. 100 mit einem ersten
Anschlussrohr 66 oder einem zweiten Anschlussrohr 68 zu verbinden. Anderer
seits kann auch eine für den Stellantrieb 30 bzw. 130 vorgesehen Grundplat
te 36 bzw. 136 einstückig mit dem rohrförmigen Stutzenteil 16 bwz. 116
ausgebildet sein. Die Verwendung eines Standardbauteils, nämlich des
rohrförmigen Stutzenteils 16 bzw. 116 ist verbunden mit einer Kunststoffform
des Gehäuses 12 bzw. 112, das besonders einfach an verschiedenste Einbau-
Anforderungen anpassbar ist. Die Verbindung Kunststoffgehäuse 12 bzw. 112
mit einem rohrförmigen Stutzenteil 16 bzw. 116 aus Metall gewährleistet
besonders zuverlässig die Verbindung eines an spezifische Anforderungen
anpassungsfähigen Gehäuses 12 bzw. 112 mit einem Standardbauteil, dem
rohrförmigen Stutzenteil 16 bzw. 116. Hierdurch sind durch eine Variation der
Form des Gehäuses 12 bzw. 112 verschiedenste Drosselklappenstutzen 10
bzw. 100 herstellbar, ohne daß hierfür ohne spezielle Anforderungen die Form
des rohrförmigen Stutzenteils 16 bzw. 116 geändert werden müßte. Dadurch
weist der Herstellungsaufwand für eine Vielzahl von Drosselklappenstutzen 10
bzw. 100 ein besonders geringes Maß auf.
Dabei gewährleistet das rohrförmige Stutzenteil 16 bzw. 116 durch seine
Fertigung aus Metall, das sowohl der Durchströmungskanal 20 bzw. 120 eine
besonders hohe Formbeständigkeit insbesondere bei besonders starken
thermischen Belastungen aufweist. Gleichzeitig ist die Lagerung der Lager 46
bzw. 146 besonders für starke Belastungen ausgelegt aufgrund der mechani
schen Festigkeit des rohrförmigen Stutzenteils 16 bzw. 116. Insgesamt ge
währleistet die Verbindung von einem besonders formbeständigen rohrförmigen
Stutzenteil 16 bzw. 116 mit einem zu besonders geringer Verwindungssteife
neigenden Kunststoff im Hinblick auf ein Verbiegen des von den Abmessungen
her kritischen Stutzenbereichs eine besondere Formbeständigkeit des Drossel
klappenstutzens 10 bzw. 100 verbunden mit einem besonders geringen
Gewicht des Drosselklappenstutzens 10 bzw. 100. Zudem gewährleistet die
manipulationssichere und einfache Befestigung des Gehäusedeckels 50 bzw.
150 mittels Laserschweißen auf dem Gehäuse eine besondere Dichtheit des
Gehäuses 12 bzw. 112 gegen äußere Einflüsse.
Claims (16)
1. Drosselklappenstutzen (10, 100), insbesondere für einen Verbrennungs
motor eines Kraftfahrzeugs, mit einem rohrförmigen Stutzenteil (16, 116),
das zumindest einen Außenmantel (16A, 116A), einen Innenmantel (16B,
116B), eine erste Stirnseite (16C, 116C) und eine zweite Stirnseite (16D,
116D) umfaßt, wobei der Innenmantel () einen von einem gasförmigen Me
dium (56, 156), insbesondere Luft, in einer Hauptströmungsrichtung (58,
158) durchströmbaren Durchströmungskanal (20, 120) bildet, wobei in dem
Durchströmungskanal (20, 120) eine auf einer Drosselklappenwelle (22,
122) befestigte Drosselklappe (24, 124) schwenkbar angeordnet ist, da
durch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (16A, 116A) des rohrförmi
gen Stutzenteils (16, 116) zumindest teilweise von einem Gehäuse (12, 112)
aus Kunststoff (14, 114) umgeben ist, wobei in dem Gehäuse (12, 112) zu
mindest ein Stellantrieb (30, 130) für die Drosselklappenwelle (22, 122) an
geordnet ist und wobei das rohrförmige Stutzenteil (16, 116) überwiegend
aus Metall (18, 118) besteht.
2. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich
net, daß zumindest die erste Stirnfläche (16C, 116C) des rohrförmigen
Stutzenteils (16, 116) von Kunststoff (14, 114) umgeben ist.
3. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn
zeichnet, daß der Außenmantel (16A, 116A) des rohrförmigen Stutzenteils
(16, 116) von dem Gehäuse (12, 112) radial umlaufend umschlossen ist.
4. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 da
durch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (12, 112) zusätzlich eine
Positionserfassungseinrichtung (32, 132) für die Drosselklappenwelle (22,
122) angeordnet ist.
5. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 da
durch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (12, 112) zusätzlich ein Fe
dersystem (49, 149) für die Drosselklappenwelle (22, 122) angeordnet ist.
6. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 da
durch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Stutzenteil (16, 116) von sei
ner äußeren Mantelfläche radial hervorstehende Fortsätze (44, 144) auf
weist.
7. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeich
net, daß die Fortsätze (44, 144) zur Aufnahme der Lager (46, 146) der
Drosselklappenwelle (22, 122) vorgesehen sind.
8. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 da
durch gekennzeichnet, daß für den Stellantrieb (30, 130) eine Grundplatte
(36, 136) aus Metall (18, 118) vorgesehen ist, die zumindest teilweise von
dem Gehäuse (12, 112) umgeben und einstückig mit dem rohrförmigen
Stutzenteil (16, 116) ausgebildet ist.
9. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 da
durch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Stutzenteil (16, 116) einen
ersten Endbereich (60, 160) und einen zweiten Endbereich (62, 162) auf
weist, wobei an dem ersten Endbereich (60) Flanschaugen (64, 164) ange
ordnet sind, die einstückig mit dem rohrförmigen Stutzenteil (16, 116) aus
geführt sind und zur Verbindung des rohrförmigen Stutzenteils (16, 116) mit
einem ersten Anschlußrohr (66) vorgesehen sind.
10. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 da
durch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Endbereich (62, 162) Befesti
gungsmittel (70) angeordnet sind, die einstückig mit dem zweiten Endbe
reich (62, 162) ausgebildet sind und zur Verbindung des rohrförmigen Stut
zenteils (16, 116) mit einem zweiten Anschlußrohr (68) vorgesehen sind.
11. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach Anspruch 10 dadurch gekenn
zeichnet, daß die Befestigungsmittel (70) Rastmittel sind.
12. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11, 112) zur Verbindung mit
dem ersten Anschlußrohr (66) und/oder dem zweiten Anschlußrohr (68)
Flanschaugen (64, 164) aufweist, die einstückig mit dem Gehäuse (12, 112)
ausgeführt sind.
13. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach Anspruch 12 dadurch gekenn
zeichnet, daß in zumindest einem Flanschauge (64, 164) eine Hülse (65,
165) angeordnet ist.
14. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13
dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Stutzenteil (16, 116) aus
Aluminium gefertigt ist.
15. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14
dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Stutzenteil (16, 116) im
Schwenkbereich der Drosselklappe (24, 124) annähernd kalottenförmig
ausgebildet ist.
16. Drosselklappenstutzen (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 112) durch einen Gehäu
sedeckel (50, 150) verschlossen ist, der mittels Laserschweißen an dem
Gehäuse (12, 112) befestigt ist.
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