DE102004013000A1

DE102004013000A1 - Elektrisch beheizte Doppelklappenbaugruppe

Info

Publication number: DE102004013000A1
Application number: DE102004013000A
Authority: DE
Inventors: Timothy M. Canton Parkinson; Mark D. Westland Conley; Aniruddha Ypsilanti Karve; Thomas R. Ypsilanti Goodhue
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2004-10-21
Also published as: US20040182370A1; GB0403318D0; GB2399617B; GB2399617A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrisch beheizte Drosselklappenbaugruppe (20) mit einem Drosselklappengehäuse (22), das eine Bohrung (24) ausbildet, und einer in der Bohrung (24) des Drosselklappengehäuses (22) angeordnete Drosselklappe (26), die zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position verschwenkbar ist. Ein als integraler Bestandteil des Drosselklappengehäuses (22) ausgebildetes Heizelement (30) verläuft zumindest teilweise um die Bohrung (24).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Drosselklappenbaugruppe und insbesondere auf einen beheizten Drosselklappenkörper für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.
Eine Drosselklappenbaugruppe steuert den Luftstrom zum Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Eine typische Drosselklappenbaugruppe besteht aus einer Drosselklappe, die so mit einer Wellenbaugruppe verbunden ist, dass die Drosselklappe sich in einer Bohrung des Drosselklappengehäuses drehen kann. Die Drosselklappe wird durch einen vom Fahrer betätigten Seilzug bzw. einen vom Fahrer gesteuerten Motor gedreht, um die Menge der in den Motor strömenden Luft zu steuern.
Unter bestimmten Umständen kann sich in der Drosselklappenbohrung Eis bilden. Durch diese Eisbildung kann der Bewegungsspielraum der Drosselklappe eingeschränkt werden. Die Drosselklappe muss jedoch unabhängig vom Betriebszustand des Motors stets frei drehbar sein, damit der Luftstrom zum Motor jederzeit unterbrochen werden kann.
In der technischen Anwendung sind verschiedene Verfahren zur Verhinderung der Eisbildung in der Drosselklappenbohrung bekannt. Im Allgemeinen wird bei diesen Systemen das Drosselklappengehäuse beheizt.
Bei einem bekannten System wird Wasser des Kühlmittelsystems des Motors zur Beheizung des Drosselklappenkörpers eingesetzt. Wenn eine Flüssigkeit zur Beheizung des Drosselklappenkörpers eingesetzt wird, ist ein relativ komplexes und teures System von Schläuchen, Rohren und Schellen erforderlich, um einen Flüssigkeitskreislauf durch den Drosselklappenkörper zu ermöglichen. Darüber hinaus sind zur Ausbildung des Flüssigkeitskreislaufes spezielle Bearbeitungsschritte des Drosselklappengehäuses erforderlich.
Bei einem weiteren bekanntem System wird ein elektrisches Heizelement in Bohrungen oder Rillen im Drosselklappengehäuse eingebracht. Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, dass das Heizelement nicht frei positioniert werden kann, da bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitung des Drosselklappengehäuses die diesbezügliche Flexibilität einschränken.
Aus den oben beschriebenen Gründen und aufgrund weiterer Nachteile bekannter Systeme besteht Bedarf an einer verbesserten beheizten Drosselklappenbaugruppe für einen Verbrennungsmotor. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine solche verbesserte beheizte Drosselklappenbaugruppe anzugeben.
Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile bekannter Systeme, indem eine weniger komplexe beheizte Drosselklappenbaugruppe für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt wird.
Die erfindungsgemäße Drosselklappenbaugruppe umfasst ein Drosselklappengehäuse mit einer zentralen Bohrung, eine in der Bohrung angeordnete, zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position schwenkbare Drosselklappe, eine mit der Drosselklappe verbundene Wellenbaugruppe, die eine Drehung der Drosselklappe in der Bohrung ermöglicht, und ein als integraler Bestandteil des Drosselklappengehäuse ausgeformtes, nah an der Drosselklappe positioniertes Heizelement.
Die Beheizung des Drosselklappengehäuses mit einem integrierten elektrischen Widerstandselement bietet gegenüber bekannten Systemen mehrere Vorteile. Da für das erfindungsgemäße System lediglich das Widerstandselement sowie geeignete Kabel und Kabelanschlüsse benötigt werden, weist das System eine geringe Komplexität, wenige Bauteile und niedrige Gesamtkosten auf. Da der elektrisch beheizte Drosselklappenkörper darüber hinaus kleine Abmessungen aufweist, kann er in der Regel problemlos in vorhandene Fahrzeuge eingebaut werden. Ein weiterer Vorteil des elektrisch beheizten Drosselklappenkörpers besteht darin, dass das Kühlmittelsystem des Motors nicht erweitert werden muss, so dass kein erhöhtes Risiko undichter Stellen im Kühlmittelsystem besteht.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus den folgenden detaillierten Beschreibungen sowie den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Drosselklappenbaugruppe mit dem Heizelement im Drosselklappenkörper; und
2 ist eine Aufsicht auf das in 1 gezeigte Heizelement.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Drosselklappenbaugruppe 20 grundsätzlich dargestellt. Die Drosselklappenbaugruppe 20 ist in einem Fahrzeug (nicht abgebildet) mit Verbrennungsmotor (nicht abgebildet) ange ordnet, und zwar typischerweise zwischen dem Luftfilter und dem Ansaugstutzen. Die Drosselklappenbaugruppe 20 steuert die dem Verbrennungsmotor durch das Ansaugrohr zugeführte Luftmenge. Die Drosselklappenbaugruppe 20 umfasst die folgenden Hauptkomponenten: ein Gehäuse 22 mit einer Bohrung 24, eine in der Bohrung 24 angeordnete Drosselklappe 26, eine mit der Drosselklappe 26 und dem Gehäuse 22 verbundene Wellenbaugruppe 28, die eine Drehung der Drosselklappe 26 in der Bohrung 24 ermöglicht, und ein als integraler Bestandteil des Drosselklappengehäuses 22 geformtes Heizelement 30.
Die Bohrung 24 des Drosselklappengehäuses und die Drosselklappe 26 sind im Allgemeinen kreisförmig und die Abmessungen der Drosselklappe 26 entsprechen im Wesentlichen denen der Bohrung 24. Die Drosselklappe 26 ist zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position verschwenkbar. In der geschlossenen Position schränkt die Drosselklappe 26 den Luftstrom durch die Bohrung 24 maximal ein und in der geöffneten Position minimal.
Da es sich beim Heizelement 30 im Allgemeinen um ein gut formbares Widerstandsheizelement handelt, kann es so positioniert werden, dass die Eisbildung in der Drosselklappenbohrung 24 am effektivsten verhindert wird. Das Heizelement 30 weist vorzugsweise ein erstes Ende 36 und ein zweites Ende 38 auf, wobei die beiden Enden durch einen in 2 allgemein als kreisförmig dargestellten zentralen Schleifenbereich 39 miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise ist ein erster elektrischer Anschluss 32a am ersten Ende 36 des Heizelements 30 angebracht und ein zweiter elektrischer Anschluss 32b am zweiten Ende 38 des Heizelements 30. Die elektrischen Anschlüsse 32a,b werden verwendet, um über Drähte 33a,b eine Verbindung zu einer Stromquelle 34 herzustellen. Wenn die Spannung der Stromquelle 34 auf das Heizelement 30 wirkt, gibt das Heizelement 30 Wärme ab. Bei der Stromquelle 34 kann es sich beispielsweise um die Fahrzeugbatterie oder um das Motorsteuergerät (PCM) des Fahrzeugs handeln.
Während des Herstellungsverfahrens, bei dem es sich vorzugsweise um ein Druckgussverfahren handelt, wird das Heizelement 30 in eine vorgegebene Form gebracht und in einer geeigneten Position in einem zum Formen des Gehäuses 22 verwendeten Formwerkzeug gehalten. Das Heizelement 30 sollte vorzugsweise in der Nähe der Drosselklappe 26 positioniert werden. Im letzten Verfahrensschritt wird Metall in das Formwerkzeug gegossen, wo es erstarrt, so dass das Gehäuse 22 mit integriertem Heizelement 30 gebildet wird. Das Heizelement 30 wird so vom Material des Drosselklappengehäuses 22 umschlossen, dass sich nur das erste Ende 36 und zweite Ende 38 des Heizelements außerhalb des Gehäuses 22 befinden.
Das Heizelement 30 kann so ausgebildet werden, dass es an unterschiedlichen Positionen unterschiedlich viel Wärme abgibt. Auf diese Weise kann die Wärme verstärkt in den Bereichen der Drosselklappenbohrung 24 abgegeben werden, wo sie die Eisbildung besonders effektiv verhindert.
In einer alternativen Ausführungsform können mehrere Heizelemente in das Gehäuse 22 integriert werden, um mehr Wärme bereitzustellen und die Wirksamkeit des Systems zu erhöhen. Ein alternatives System des oben beschriebenen Typs umfasst ein als integraler Bestandteil des Drosselklappengehäuses 22 geformtes zweites Heizelement 130, das um die zentrale Bohrung 24 verläuft.
Wenn die Drosselklappenbaugruppe 20 in einem Fahrzeug eingesetzt wird, dessen elektrische Anlage eine Spannung von 42 Volt aufweist, wird aufgrund der im Vergleich zu 12-Volt-Anlagen höhere elektrische Leistung eine stärkere Heizleistung im Drosselklappengehäuse 22 erzielt. Auf grund dieser starken Heizleistung bietet das erfindungsgemäße System gegenüber Drosselklappenkörper-Baugruppen, bei denen die Heizung durch das Kühlmittel des Motors erfolgt, dann einen besonders großen Vorteil, wenn der Drosselklappenkörper nach einem längeren Stillstand des Fahrzeugs vereist ist.
Da das Kühlmittel in dieser Situation die Umgebungstemperatur annimmt, dauert es nach dem Starten des Motors einige Minuten, bis eine Kühlmitteltemperatur erreicht ist, bei der Wärme in der Drosselklappenbohrung abgegeben wird. Daher wird das Eis in der Drosselklappenbohrung erst nach einer Verzögerung von mehreren Minuten geschmolzen. Bei einem elektrisch beheizten Drosselklappengehäuse hingegen wird schon kurz nach dem Starten des Fahrzeugs Wärme in der Drosselklappenbohrung abgegeben werden, so dass das Eis in der Bohrung schneller geschmolzen wird.
Der Fachmann erkennt anhand der obigen detaillierten Beschreibungen sowie anhand der Figuren und Ansprüche, dass Änderungen und Modifikationen an den bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Drosselklappenbaugruppe (20) mit den folgenden Merkmalen: a. ein Drosselklappengehäuse (22), das eine Bohrung (24) ausbildet; b. eine in der Bohrung (24) des Drosselklappengehäuses (22) angeordnete Drosselklappe (26), die zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position verschwenkbar ist; und c. ein als integraler Bestandteil des Drosselklappengehäuses (22) ausgebildetes Heizelement (30), das zumindest teilweise um die Bohrung (24) verläuft.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) die Bohrung (24) in der Nähe der Drosselklappe (26) umläuft.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei die Drosselklappenbaugruppe (20) außerdem eine mit der Drosselklappe (26) und dem Drosselklappengehäuse (22) verbundene Wellenbaugruppe (28) umfasst, die eine Drehung der Drosselklappe (26) in der zentralen Bohrung (24) ermöglicht.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei die Bohrung (24) im Wesentlichen kreisförmig ist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei die Drosselklappe (26) im Wesentlichen kreisförmig ist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei die Drosselklappenbaugruppe (20) außerdem ein zweites als integraler Bestandteil des Drosselklappengehäuses (22) geformtes Heizelement (30) umfasst, das um die zentrale Bohrung (24) verläuft.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) im Wesentlichen kreisförmig ist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) starr ist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Drosselklappengehäuse (22) einschließlich des integrierten Heizelements (30) im Druckgussverfahren gefertigt wird.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) ein erstes und ein zweites aus dem Gehäuse (22) ragendes Ende (36, 38) aufweist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 10, wobei das erste und zweite Ende (36, 38) des Heizelements (30) jeweils einen e lektrischen Anschluss (32a, 32b) ausbildet.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) mit einer Stromquelle (34) verbunden ist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) ein elektrisches Widerstandsheizelement ist.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, wobei das Heizelement (30) ein erstes Ende (36), ein zweites Ende (38) und einen zentralen Bereich (39) zwischen dem ersten Ende (36) und dem zweiten Ende (38) aufweist, wobei der zentrale Bereich (39) im Wesentlichen um die Bohrung (24) verläuft.
Drosselklappenbaugruppe (20) nach Anspruch 14, wobei der zentrale Bereich (39) im Wesentlichen kreisförmig ist.