EP1714018A1 - Drosselklappenvorrichtung - Google Patents

Drosselklappenvorrichtung

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EP1714018A1
EP1714018A1 EP05701572A EP05701572A EP1714018A1 EP 1714018 A1 EP1714018 A1 EP 1714018A1 EP 05701572 A EP05701572 A EP 05701572A EP 05701572 A EP05701572 A EP 05701572A EP 1714018 A1 EP1714018 A1 EP 1714018A1
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EP
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throttle valve
valve device
housing
throttle
section
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Stefan Köhler
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Definitions

  • the invention relates to a throttle valve device according to the preamble of claim 1.
  • throttle valve devices in particular electrically actuated throttle valve devices for internal combustion engines, have a throttle valve housing in which one
  • Throttle valve for changing a flow cross-section for a gas is pivotally arranged.
  • the throttle valve is optionally designed to be electrically drivable.
  • the throttle valve housings of known throttle valve devices are usually made of metal or a thermosetting plastic.
  • the throttle valve housing is closed by a cover which, on the one hand, serves as a cover for a drive housing and, on the other hand, forms an abutment for a throttle valve shaft in the area of a passage cross section of the throttle valve device.
  • Both the throttle valve housing and the throttle valve cover have fastening devices by means of which the throttle valve device can be fastened to an air filter device arranged upstream in the flow direction and to an intake pipe device arranged downstream in the flow direction.
  • the object of the invention is to provide a throttle valve device which substantially reduces the assembly effort of an intake tract of an internal combustion engine and still the requirements placed on a throttle valve device with regard to durability, moisture resistance and dimensional accuracy. Furthermore, the throttle valve device should be easy to manufacture with few components and inexpensively.
  • a throttle valve device has at least two housing parts and a throttle valve, one of the housing parts having a throttle tube section which interacts with the throttle valve, the other housing part being formed in one piece with at least one upstream or downstream channel section.
  • the cover of the throttle valve device according to the invention is formed according to the invention from a much cheaper thermoplastic.
  • at least one intake manifold section is integrally connected to the cover of the throttle valve device. This enables at least a relocation of the mounting level between the throttle valve device and a downstream intake manifold, ideally even the avoidance of such a mounting level, namely when the entire intake manifold is connected in one piece to the throttle valve cover.
  • a mounting level can be completely omitted.
  • FIG. 1 is a perspective view of a throttle valve device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a further illustration of a throttle valve device according to the invention from a different perspective as shown in FIG. 1, so that the interior of the intake manifold section is visible;
  • FIGS. 1 and 2 shows a side view of the throttle valve device according to the invention according to FIGS. 1 and 2.
  • a throttle valve device 1 according to the invention (FIGS. 1 to 3) has a throttle valve housing 2 and a throttle valve housing cover 3.
  • the throttle valve housing 2 has a throttle tube section 4 and a drive housing section 5.
  • the throttle valve housing cover 3 has a drive housing cover section 6, which is connected to a pipe flange 7.
  • the drive housing section 5 and the drive housing cover section 6 form a parting line 8, which separates the drive housing, consisting of the drive housing section 5 and the drive housing cover section 6, approximately symmetrically.
  • the throttle tube section 4 of the throttle valve housing 2 and the tube flange 7 of the throttle valve housing cover 3 form a second parting line 9.
  • the second parting line 9 is arranged at an angle to the first parting line 8, so that the sealing surfaces of the throttle valve housing 2 and the throttle valve housing cover 3 forming the parting lines 8, 9 between the arrival drive housing 5, 6 and a throttle tube 10, consisting of the throttle tube section 4 and the tube flange 7 meet to form a kink.
  • the position of the parting line is selected such that a throttle valve shaft 11 of a throttle valve 12 is rotatably mounted in each case via a bearing recess in the throttle valve housing cover 3 and in the throttle valve housing 2.
  • the latter is only supported in a suitable recess in the interior of the throttle tube section 4 such that the tube flange 7 is not involved in the mounting of the throttle valve shaft 11 there.
  • the throttle valve housing 2 is preferably made from metal or from thermosetting plastic, since these materials are able to maintain the required tolerances even over a long period, in particular under the influence of moisture or strongly fluctuating temperatures. According to the invention, it has now been recognized that by reducing the function of the throttle valve housing cover 3 to only one cover function, it is possible to produce it from less expensive material, in particular from a plastic that can be processed in an injection molding process.
  • thermoplastic materials such as PA 6, PA 6.6, PA 4.6 or thermoplastic mixed plastics have proven to be suitable for this purpose.
  • the throttle valve housing cover 3 can be produced based on the choice of material by means of common injection molding processes, at least a partial region of an intake manifold is arranged in the region of the tube flange 7, that is to say that at least one intake manifold section 15 which is arranged in a flow direction 16, e.g. B. downstream with respect to the throttle tube section 4, is integrally formed with the throttle valve housing cover 3. In a preferred manner, this is usually arranged between the throttle valve device 1 and the internal combustion engine or its intake spider. netes intake manifold as a whole with the throttle valve cover 3 integrally connected.
  • an intake manifold section 15 is integrally formed on the throttle valve housing cover 3, depending on the length of the intake manifold section 15 and depending on the shape of the intake manifold section 15 with regard to its tubular shape, this allows a free choice of the attachment plane to the component following the intake manifold section 15.
  • the intake manifold section 15 or the intake manifold is essentially cylindrical and is characterized in that it has no interaction surfaces with the throttle valve 12 or its boundary edges.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung (1), insbe­sondere eine elektrisch betätigbare Drosselklappenvorrichtung (1) z. B. fur den Einsatz in einem Ansaugtrakt eines Verbrennungs­motors. Aufgabe der Erfindung ist es, bei minimierter Teilan­zahl die Drosselklappenvorrichtung (1) derart weiterzubilden, dass ein verminderter Montageaufwand für den Ansaugtrakt erreichbar ist and trotzdem die Anforderungen hinsichtlich masslicher Toleranzen and Dichtigkeit erfüllbar sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Gehäuseteil (3) der Drosselklappenvorrichtung (1) einstückig mit einem Saugrohr (15) ausgebildet ist, welches der Drosselklappenvorrichtung (1) vor- oder nachge­ordnet ist.

Description

Beschreibung
Drosselklappenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Drosselklappenvorrichtungen, insbesondere elektrisch betätigbare Drosselklappenvorrichtungen für Verbrennungsmoto- ren 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 Drosselklappenwelle 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 Saugrohreinrich- tung befestigbar ist. Bei derartigen bekannten Drosselklappenvorrichtungen ist es von Nachteil, dass der Aufwand für die Montage der Drosselklappenvorrichtung im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors aufwändig ist. Außerdem ist ein erhöhter Dichtungsaufwand erforderlich.
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.
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 Drossel- rohrabschnitt aufweist, der mit der Drosselklappe zusammenwirkt, wobei das andere Gehäuseteil mit zumindest einem vor- oder nachgeordneten Kanalabschnitt einstückig ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß wurde 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 Du- roplast 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 bei- spielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung;
Figur 2 : eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung aus einer anderen Perspek- tive wie in Figur 1 gezeigt, so dass das Innere des Saugrohrabschnitts sichtbar wird; und
Figur 3: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung nach Figuren 1 und 2.
Eine erfindungsgemäße Drosselklappenvorrichtung 1 (Figuren 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 Antriebsgehäusede- ckelabschnitt 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 gegenüber- liegenden 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 Befesti- gungslasGhen, 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 Maßto- leranzen 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, vorge- sehen sind. Der Drosselklappendeckel 3 hat somit lediglich abdeckende Funktion und uss 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 er- kannt, 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, angeord- net 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 bezie- hungsweise deren Begrenzungskanten aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Drosselklappenvorrichtung ist von besonderem Vorteil, dass ein Zielkonflikt dahingehend gelöst wurde, dass eine Kostenreduzierung durch Verminderung der Bau- teilanzahl 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

Patentansprüche
Drosselklappenvorrichtung mit zumindest zwei Gehäuseteilen (2, 3) und einer Drosselklappe (12) , wobei das eine der Gehäuseteile (2 oder 3) einen Drosselrohrabschnitt (4) aufweist, der mit der Drosselklappe (12) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Gehäuseteil (3 oder 2) mit zumindest einem der Drosselklappenvorrichtung (1) vor- oder nachgeordneten Kanalabschnitt (15) einstückig ausgebildet ist.
2. Drosselklappenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (2) ein Drosselklappengehäuse (2) und das Gehäuseteil (3) ein Drosselklappengehäusedeckel (3) ist.
3. Drosselklappenvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalabschnitt (15) ein Saug- rohrabs.chnitt (15) oder ein Saugrohr (15) ist. _c,
4. Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (2) aus einem Metall und/oder einem duroplastischen Kunststoff ausgebildet ist.
5. Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (3) aus einem thermoplastischen spritzgießbaren Kunststoff ausgebildet ist.
6. Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (3) aus PA 6, PA 6.6, PA 4.6 oder einem thermoplastischen Mischkunststoff ausgebildet ist.
7. Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappengehäuse (2) den Drosselrohrabschnitt (4) und ei- nen Antriebsgehäuseabschnitt (5) aufweist, welche einstückig miteinander verbunden sind.
8. 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.
9. Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der
Drosselklappengehäusedeckel (3) und das Drosselklappengehäuse (2) mit zueinander winkliger Trennungsebenen zusammensetzbar sind.
10. Drosselklappenvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (12) über eine Lagerausnehmung im Drosselklap- pengehäusedeckel (3) und im Drosselklappengehäuse (2) sowie der Lagerausnehmung gegenüberliegend in einer Ausnehmung im inneren des Drosselrohrabschnitts (4) drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist.
EP05701572A 2004-02-10 2005-01-20 Drosselklappenvorrichtung Expired - Lifetime EP1714018B1 (de)

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EP (1) EP1714018B1 (de)
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