DE102004006555B4

DE102004006555B4 - Drosselklappenvorrichtung

Info

Publication number: DE102004006555B4
Application number: DE102004006555A
Authority: DE
Inventors: Hubert Limbrunner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2024-02-11
Also published as: US20080006241A1; DE502005001060D1; ES2287897T3; EP1714018A1; EP1714018B1; WO2005078260A1; US7469677B2; JP4469862B2; CN1918376A; CN100460647C; JP2007522375A; DE102004006555A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung, insbesondere eine elektrisch betätigbare Drosselklappenvorrichtung z. B. für den Einsatz in einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors. Aufgabe der Erfindung ist es, bei minimierter Teilanzahl die Drosselklappenvorrichtung derart weiterzubilden, dass ein verminderter Montageaufwand für den Ansaugtrakt erreichbar ist und trotzdem die Anforderungen hinsichtlich maßlicher Toleranzen und Dichtigkeit erfüllbar sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Gehäuseteil der Drosselklappenvorrichtung einstückig mit einem Saugrohr ausgebildet ist, welches der Drosselklappenvorrichtung vor- oder nachgeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Drosselklappenvorrichtungen, insbesondere elektrisch betätigbare Drosselklappenvorrichtungen für Verbrennungsmotoren weisen ein Drosselklappengehäuse auf, in welchem eine Drosselklappe zur Veränderung eines Durchströmquerschnitts für ein Gas schwenkbar angeordnet ist. Gegebenenfalls ist die Drosselklappe elektrisch antreibbar ausgestaltet. Die Drosselklappengehäuse bekannter Drosselklappenvorrichtungen sind aus Toleranzgründen üblicherweise aus Metall oder einem Duroplast ausgebildet. Das Drosselklappengehäuse ist von einem Deckel verschlossen, welcher zum einen als Abdeckung eines Antriebsgehäuses dient und zum anderen im Bereich eines Durchlassquerschnitts der Drosselklappenvorrichtung ein Widerlager für eine Drosselklappewelle bildet. Sowohl das Drosselklappengehäuse als auch der Drosselklappendeckel weisen Befestigungseinrichtungen auf, mittels derer die Drosselklappenvorrichtung an einer in Strömungsrichtung vorgeordneten Luftfiltereinrichtung und einer in Strömungsrichtung nachgeordneten Saugrohreinrichtung befestigbar ist. Bei derartigen bekannten Drosselklappenvorrichtungen ist von Nachteil, dass der Montageaufwand für die Montage der Drosselklappenvorrichtung im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors aufwändig ist. Außerdem ist ein erhöhter Dichtungsaufwand erforderlich.

Aus der DE 101 14 994 A1 ist ein spritzgegossener Drosselkörper bekannt, der ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil besitzt. Zwischen den Gehäuseteilen ist eine Drosselklappe mit einer Drosselklappenwelle drehbar gelagert, wobei die Gehäuseteile eine Trennungsebene aufweisen, derart, dass die Drosselklappenwelle an deren beiden Enden jeweils in Halbschalen des einen und des anderen Gehäuseteils gelagert ist. Bei einem derartigen Drosselkörper ist von Nachteil, dass die Drosselklappe zusammen mit der Drosselklappenwelle vor dem Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile nicht bereits definiert in einem der Gehäuseteile vormontierbar ist. Die endgültige Lagerung der Drosselklappenwelle erfolgt erst nach dem beide Gehäuseteile zusammengefügt sind.

Aus der DE 101 37 771 A1 ist eine Drosselklappeneinheit mit integrierter Drosselklappe bekannt, wobei der Drosselklappe ein Drosselklappenrahmen zugeordnet ist, in dem die Drosselklappenwelle gelagert ist. Der Drosselklappenrahmen sitzt zusammen mit der Drosselklappe in einem Drosselklappengehäuse bestehend aus zwei Gehäuseteilen, wobei beide Gehäuseteile an der Lagerung des Drosselklappenrahmens an dessen beiden Enden beteiligt sind. Auch bei dieser Drosselklappeneinheit ist von Nachteil, dass eine definierte Vormontage der Drosselklappe in nur einem der Gehäuseteile nicht möglich ist. Zu dem ist durch das Vorsehen des Drosselklappenrahmens ein zusätzliches Teil notwendig.

Aus der DE 101 40 394 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Drosselklappenstutzens für einen Verbrennungsmotor mittels Kernelementen bekannt, wobei erreicht werden soll, dass im Anlagebereich einer Drosselklappe eine hohe Oberflächengüte ohne einen stufenförmigen Versatz gebildet wird.

Die US 3,394,914 offenbart ein Drosselventil, bei dem eine um eine Drosselklappenwelle drehbare Drosselklappe in ihrer Schließstellung mit einer Hohldichtungseinrichtung zusammenwirkt, die zum Dichten mit Fluiddruck beaufschlagt wird. Das Drosselventil besitzt ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, die mittels einer schrägen Trennungsebene aufein andersetzbar sind. Die Drosselklappenwelle ist an ihrem einen Ende ausschließlich im ersten Gehäuseteil und an ihrem anderen Ende ausschließlich im zweiten Gehäuseteil gelagert. Dies hat den Nachteil, dass die Gehäuseteile bei deren Montage nicht aufeinandergesetzt werden können, sondern bei der Montage der Gehäuseteile gleichzeitig noch zumindest ein Ende der Drosselklappenwelle in eine Lagerung im Gehäuse eingefädelt werden muss, was zu einer komplizierten Fügebewegung führt. Ein solches Drosselventil ist für eine Anwendung als Drosselklappenvorrichtung für Verbrennungsmotoren nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drosselklappenvorrichtung zu schaffen, welche den Montageaufwand eines Ansaugtraktes eines Verbrennungsmotors wesentlich reduziert und trotzdem die gestellten Anforderungen an eine Drosselklappenvorrichtung hinsichtlich Langlebigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Maßhaltigkeit erfüllt. Weiterhin soll die Drosselklappenvorrichtung einfach mit wenigen Bauteilen und kostengünstig herstellbar sein, wobei insbesondere eine einfache Vormontierbarkeit einer Drosselklappenwelle gewährleistet werden soll.

Diese Aufgabe wird mit einer Drosselklappenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Drosselklappenvorrichtung hat zumindest zwei Gehäuseteile und eine Drosselklappe, wobei das eine der Gehäuseteile einen Drosselrohrabschnitt aufweist, der mit der Drosselklappe zusammenwirkt, wobei das andere Gehäuseteil mit zumindest einem vor- oder nachgeordneten Kanalabschnitt einstückig ausgebildet ist und, wobei das eine Gehäuseteil ein Drosselklappengehäuse und das andere Gehäuseteil ein Drosselklappengehäusedeckel ist, wobei der Drosselklappengehäusedeckel und das Drosselklappengehäuse im Bereich des Drosselrohrabschnitts eine schräge Trennungsebene besitzt, so dass die Drosselklappenwelle an einem Ende zwischen dem Drosselklappengehäuse und dem Drosselklappengehäusedeckel und am gegenüberliegenden Ende lediglich im Drosselrohrabschnitt drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in de Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, dass es bereits ausreicht, lediglich das Drosselklappengehäuse, in dem die eigentliche Drosselklappe gelagert ist und in dem Anschlagkanten für die Drosselklappe eingeformt sind aus Metall und/oder einem Duroplast auszubilden. Der Deckel der erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung ist erfindungsgemäß aus einem wesentlich kostengünstigeren thermoplastischen Kunststoff ausgebildet. Weiterhin ist zumindest ein Saugrohrteilabschnitt einstückig mit dem Deckel der Drosselklappenvorrichtung verbunden. Dies ermöglicht zumindest eine Verlegung der Befestigungsebene zwischen der Drosselklappenvorrichtung und einem nachgeschalteten Saugrohr, im Idealfall sogar die Vermeidung einer solchen Befestigungsebene, nämlich dann, wenn das komplette Saugrohr einstückig mit dem Drosselklappendeckel verbunden ist.

Somit besteht der erhebliche Vorteil, die Lage der Befestigungsebene zwischen der Drosselklappenvorrichtung und nachgeordneten und/oder vorgeordneten Saugrohreinrichtungen freier wählen zu können und somit erhöhte Freiheitsgrade bei der kon struktiven Auslegung zu gewinnen. Im Idealfall kann eine Befestigungsebene vollständig entfallen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung;
2: eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung aus einer anderen Perspektive wie in 1 gezeigt, so dass das Innere des Saugrohrabschnitts sichtbar wird; und
3: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung nach 1 und 2.
Eine erfindungsgemäße Drosselklappenvorrichtung 1 (1 bis 3) weist ein Drosselklappengehäuse 2 und einen Drosselklappengehäusedeckel 3 auf.
Das Drosselklappengehäuse 2 weist ein Drosselrohrabschnitt 4 und einen Antriebsgehäuseabschnitt 5 auf. Der Drosselklappengehäusedeckel 3 weist einen Antriebsgehäusedeckelabschnitt 6, welcher mit einem Rohrflansch 7 in Verbindung steht, auf.
Der Antriebsgehäuseabschnitt 5 und der Antriebsgehäusedeckelabschnitt 6 bilden eine Trennfuge 8, welche das Antriebsgehäuse, bestehend aus dem Antriebsgehäuseabschnitt 5 und dem Antriebsgehäusedeckelabschnitt 6, in etwa symmetrisch trennt.
Der Drosselrohrabschnitt 4 des Drosselklappengehäuses 2 und der Rohrflansch 7 des Drosselklappengehäusedeckels 3 bilden eine zweite Trennfuge 9. Die zweite Trennfuge 9 ist winklig zur ersten Trennfuge 8 angeordnet, so dass die die Trennfugen 8, 9 bildenden Dichtflächen des Drosselklappengehäuses 2 und des Drosselklappengehäusedeckels 3 im Bereich zwischen dem An triebsgehäuse 5, 6 und einem Drosselrohr 10, bestehend aus dem Drosselrohrabschnitt 4 und dem Rohrflansch 7 einen Knick bildend aufeinander treffen.
Im Übergangsbereich vom Antriebsgehäuse 5, 6 zum Drosselrohr 10 ist die Lage der Trennfuge derart gewählt, dass eine Drosselklappenwelle 11 einer Drosselklappe 12 jeweils über eine Lagerausnehmung im Drosselklappengehäusedeckel 3 und im Drosselklappengehäuse 2 drehbar gelagert ist. An einem gegenüberliegenden Ende der Drosselklappenwelle 11 ist diese lediglich in einer geeigneten Ausnehmung im Inneren des Drosselrohrabschnitts 4 derart gelagert, dass der Rohrflansch 7 dort nicht an der Lagerung der Drosselklappewelle 11 beteiligt ist. Hierdurch ist es möglich, den gesamten Antrieb (nicht gezeigt) und die Drosselklappe 12 mitsamt der Drosselklappenwelle 11 lediglich im Drosselklappengehäuse 2 vorzumontieren, so dass durch das Aufsetzen und Befestigen des Drosselklappengehäusedeckels 3 mittels Befestigungseinrichtungen, zum Beispiel Befestigungslaschen, Befestigungsflächen 13 und/oder Schrauben (nicht gezeigt), auf dem Drosselklappengehäuse 2 befestigt werden kann und somit das Antriebsgehäuse verschlossen ist und die Drosselklappe 11 schwenkbar im Drosselrohr 10 gelagert ist.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass alle relevanten Maßtoleranzen zum Einbau des Antriebs und insbesondere zum Einbau der Drosselklappe 12 bzw. der Lagerung der Drosselklappe und die mit Drosselklappenrändern zusammenwirkenden Flächen des Drosselrohrabschnitts 4 allesamt in einem einzigen Gehäuseteil, nämlich insbesondere im Drosselklappengehäuse 2, vorgesehen sind. Der Drosselklappendeckel 3 hat somit lediglich abdeckende Funktion und muss deswegen nicht derart hohe Anforderungen an Maßgenauigkeit, Maßtoleranzen und Maßbeständigkeit, insbesondere durch Feuchtigkeitseinwirkung aufweisen wie das Drosselklappengehäuse 2.
Für das Drosselklappengehäuse 2, in welchem die Drosselspalte zwischen der Drosselklappe 12 und dem Drosselrohrabschnitt 4 existieren, ist dies von großer Wichtigkeit, da selbst geringe Spaltmaßänderungen beziehungsweise das Entstehen von Spalten geringen Querschnitts einen erheblichen Einfluss auf die Versorgung beziehungsweise die Gemischbildung für einen Verbrennungsmotor haben kann.
Deswegen ist das Drosselklappengehäuse 2 bevorzugt aus Metall oder aus Duroplast gefertigt, da diese Materialien in der Lage sind, die erforderlichen Toleranzen auch über längere Zeit, insbesondere unter Feuchtigkeits- oder stark schwankenden Temperatureinflüssen, zu halten. Erfindungsgemäß wurde nun erkannt, dass es durch die Funktionsreduzierung des Drosselklappengehäusedeckels 3 auf lediglich eine Abdeckungsfunktion möglich ist, diesen aus kostengünstigerem Material herzustellen, insbesondere aus einem Kunststoff herzustellen, der in einem Spritzgussverfahren verarbeitet werden kann.
Hierzu haben sich erfindungsgemäß insbesondere thermoplastische Kunststoffe, wie zum Beispiel PA 6, PA 6.6, PA 4.6 oder thermoplastische Mischkunststoffe als geeignet erwiesen. Da der Drosselklappengehäusedeckel 3 aufgrund der Werkstoffwahl mittels gängigen Spritzgussverfahren herstellbar ist, ist im Bereich des Rohrflansches 7 zumindest ein Teilbereich eines Saugrohres angeordnet, das heißt, dass zumindest ein Saugrohrabschnitt 15, welcher in einer Strömungsrichtung 16, z. B. stromabwärts bezüglich des Drosselrohrabschnittes 4, angeordnet ist, einstückig mit dem Drosselklappengehäusedeckel 3 ausgebildet ist. In bevorzugter Art und Weise ist das üblicher Weise zwischen der Drosselklappenvorrichtung 1 und dem Verbrennungsmotor beziehungsweise dessen Ansaugspinne angeord netes Saugrohr als Ganzes mit dem Drosselklappengehäusedeckel 3 einstückig verbunden.
Diese Maßnahme ermöglicht es, eine Verbindungsebene zwischen einem Saugrohr und der Drosselklappenvorrichtung 1 vollständig einzusparen. Sofern am Drosselklappengehäusedeckel 3 ein Saugrohrabschnitt 15 angeformt ist, ermöglicht dies je nach Länge des Saugrohrabschnitts 15 und je nach Form des Saugrohrabschnitts 15 hinsichtlich seines rohrförmigen Verlaufs eine freiere Wahl der Befestigungsebene zum auf den Saugrohrabschnitt 15 hin folgenden Bauteil. Der Saugrohrabschnitt 15 beziehungsweise das Saugrohr ist im Wesentlichen zylindrisch rohrförmig ausgebildet und zeichnet sich dadurch aus, dass es keine Wechselwirkungsflächen mit der Drosselklappe 12 beziehungsweise deren Begrenzungskanten aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung ist von besonderem Vorteil, dass ein Zielkonflikt dahingehend gelöst wurde, dass eine Kostenreduzierung durch Verminderung der Bauteilanzahl bei gleichzeitig erhöhtem konstruktiven Freiheitsgraden erreicht werden konnte. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Anfälligkeit hinsichtlich Undichtigkeiten und somit die Zuverlässigkeit der gesamten Drosselklappenvorrichtung 1 im Zusammenspiel mit nachgeordneten Bauteilen wesentlich erhöht ist, weil eine Dichtungsebene beziehungsweise eine Fugenebene mit dazugehörigen Befestigungseinrichtungen eingespart werden kann.

Claims

Drosselklappenvorrichtung mit zumindest zwei Gehäuseteilen (2, 3) und einer Drosselklappe (12), wobei das eine der Gehäuseteile (2) einen Drosselrohrabschnitt (4) aufweist, der mit der Drosselklappe (12) zusammenwirkt und das andere Gehäuseteil (3) mit zumindest einem der Drosselklappenvorrichtung (1) vor- oder nachgeordneten Kanalabschnitt (15) einstückig ausgebildet ist, wobei das eine Gehäuseteil (2) ein Drosselklappengehäuse und das Gehäuseteil (13) ein Drossel- klappengehäusedeckel ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappegehäusedeckel (3) und das Drosselklappengehäuse (2) im Bereich des Drosselrohrabschnitts (4) eine schräge Trennungsebene (9) besitzt, so dass die Drosselklappenwelle (11) an einem Ende zwischen dem Drosselklappengehäuse (2) und dem Drosselklappengehäusedeckel (3) und am gegenüberliegenden Ende lediglich im Drosselrohrabschnitt (4) drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist.
Drosselklappenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalabschnitt (15) ein Saugrohrabschnitt (15) oder ein Saugrohr (15) ist.
Drosselklappenvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (2) aus einem Metall und/oder einem duroplastischen Kunststoff ausgebildet ist.
Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (3) aus einem thermoplastischen spritzgießbaren Kunststoff ausgebildet ist.
Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge häuseteil (3) aus PA 6, PA 6.6, PA 4.6 oder einem thermoplastischen Mischkunststoff ausgebildet ist.
Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappengehäuse (2) den Drosselrohrabschnitt (4) und einen Antriebsgehäuseabschnitt (5) aufweist, welche einstückig miteinander verbunden sind.
Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappengehäusedeckel (3) einen Antriebsgehäusedeckelabschnitt (6) und einen Rohrflansch (7) aufweist, welche einstückig miteinander verbunden sind.