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Patent Searching and Data


Title:
THROTTLE VALVE BODY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/046419
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a throttle valve body for an internal combustion engine, comprising a housing (1) and a cross-flow hole (2) in the housing (1), which can be blocked by a throttle valve (3). The throttle valve (3) is arranged on a shaft (6) that can be pivotally driven about its longitudinal axis (26) which extends crosswise to the longitudinal axis of the cross-flow hole (2). The free ends of said shaft are pivotally mounted in bearings arranged in recesses (14) in the housing (1). Said shaft (6) valve is secured against axial displacement by an axial safety device. The throttle valve (3) has bearing surfaces (27) in support areas (24) that are fixed to the housing in the areas in which the shaft (6) projects axially.

Inventors:
BENDER GUENTHER (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/003822
Publication Date:
June 05, 2003
Filing Date:
October 10, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BENDER GUENTHER (DE)
International Classes:
F02D9/10; F16K1/22; F16K27/02; (IPC1-7): F16K1/22
Foreign References:
US5275375A1994-01-04
US6036172A2000-03-14
US5615861A1997-04-01
DE10105526A12002-08-14
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Drosselklappenstutzen für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse und mit einer Durchströmöffnung des Gehäu ses, die durch eine Drosselklappe absperrbar ist, wobei die Drosselklappe auf einer Drosselklappenwelle angeord net ist, welche um ihre quer zur Längsachse der Durch strömöffnung sich erstreckende Längsachse schwenkbar an treibbar ist und deren freie Enden in Lagern schwenkbar gelagert sind, die in Lagerausnehmungen im Gehäuse ange ordnet sind und wobei die Drosselklappenwelle durch eine Axialsicherung gegen axiale Verschiebung gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (3) an ihren Bereichen, an denen die Drosselklappenwelle (6) axial hervorsteht, Anlaufflächen (27) besitzt, die an gehäusefesten Abstützbereichen (24, 24') in Anlage sind.
2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e kennzeichnet, dass die Abstützbereiche (24) in den die Mündungsöffnungen der Lagerausnehmungen (14) umge benden Bereichen an der Innenwand der Durchströmöffnung (2) des Gehäuses angeordnet sind.
3. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abstützbereiche (24') die zur Durchströmöffnung (2) gerichteten Stirnseiten der Lager sind.
4. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die An laufflächen (27) sich zur Längsachse der Drosselklappen welle (6) rechtwinklig und zueinander parallel erstrek ken.
5. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab stützbereiche (24, 24') sich rechtwinklig zur Längsachse (26) der Drosselklappenwelle (6) erstrecken.
6. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (3) eine Aufnahmehülse (4) aufweist, in deren Axialausnehmung (5) die Drosselklappenwelle (6) fest angeordnet ist und deren stirnseitige Enden die An laufflächen (27) bilden.
7. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (3) eine stadionförmige Umlaufkontur be sitzt, die ausgehend von den zueinander parallelen An laufflächen (27) kreisund/oder bogenförmig ausgebildet ist.
8. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Er streckung der Abstützbereiche (24, 24') in Richtung der Längsachse der Durchströmöffnung (2) und/oder quer zur Richtung der Längsachse der Durchströmöffnung (2) etwa dem äußeren Durchmesser der Aufnahmehülse (4) ent spricht.
9. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Drosselklappenwelle (6) mittels eines Aufnahmehülse (4) und Drosselklappenwelle (6) quer durchragenden Stifts oder einer quer durchra genden Schraube (10) in der Axialausnehmung (5) der Auf nahmehülse (4) befestigt ist.
10. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lager Lagerhülsen aufwei sen, die mit Presspassung in die Lagerausnehmungen (14) des Gehäuses (1) eingesetzt sind.
11. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 10, d a d u r c h g e kennzeichnet, d'ass die Lagerhülsen um ein geringes Maß in die Durchströmöffnung (2) ragen.
12. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring (13) sind, wobei die zur Durchströmöffnung (2) gerichteten Stirnseiten der Innenringe oder der Außenringe (13) die Abstützbereiche (24') bilden.
13. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge häuse (1) und/oder die Drosselklappe (3) aus einem Kunststoff bestehen.
14. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) und/oder die Drosselklappe (3) aus Metall, insbesondere Leichtmetall bestehen.
15. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge häuse (1) und/oder die Drosselklappe (3) ein Spritz gussteil ist.
Description:
Beschreibung Drosselklappenstutzen Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse und mit einer Durchströmöffnung des Gehäuses, die durch eine Drosselklappe absperrbar ist, wobei die Drosselklappe auf einer Drossel- klappenwelle angeordnet ist, welche um ihre quer zur Längs- achse der Durchströmöffnung sich erstreckende Längsachse schwenkbar antreibbar ist und deren freie Enden in Lagern schwenkbar gelagert sind, die in Lagerausnehmungen im Gehäuse angeordnet sind und wobei die Drosselklappenwelle durch eine Axialsicherung gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

Bei derartigen Drosselklappenstutzen ist es zur Axialsiche- rung der Drosselklappenwelle bekannt, an deren in die La- gerausnehmung ragenden Bereichen eine radial umlaufende Nut anzuordnen, in die ein an dem Gehäuse befestigtes Halteele- ment radial hineinragt.

Ist die Nut in der Drosselklappenwelle eingearbeitet, so schwächt dies die Stabilität der Drosselklappenwelle. Auf die Drosselklappenwelle aufgepresste Ringe, zwischen denen die Nut gebildet ist, benötigen genaue und damit teure Passungen und beinhalten die Gefahr einer Wellenverformung und damit eine Verschlechterung des Wellenrundlaufs. Dies führt zu er- höhter Reibung und damit einem schlechteren Momentenhaushalt, der stärkere Rückzugsfedern zur Rückstellung der Drosselklap- pe in die Leerlaufstellung und stärkere und somit größere Mo- toren zum Verstellen der Drosselklappenwelle benötigt.

Die Ausbildung der Axialsicherung ist aufwendig, benötigt viel Bauraum und ist nur umständlich montierbar.

Darüber hinaus müssen bei derartigen Axialsicherungen hohe Herstellungsgenauigkeiten eingehalten werden, damit die Dros- selklappe genau in der Durchströmöffnung positioniert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Drosselklappenstut- zen der eingangs genannten Art zu schaffe, der bei einfachem Aufbau leicht und exakt positioniert in der Durchströmöffnung einbaubar und axial sicherbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Drosselklappe an ihren Bereichen, an denen die Drosselklap- penwelle axial hervorsteht, Anlaufflächen besitzt, die an ge- häusefesten Abstützflächen in Anlage sind.

Durch die Anlage der Drosselklappe mit ihren Anlaufflächen an den gehäusefesten Abstützbereichen erfolgt nicht nur eine Axialsicherung der Position der Drosselklappenwelle sondern gleichzeitig auch eine exakte Positionierung der Drosselklap- penwelle in der Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens.

In einer einfachen Weise ohne wesentlichen Bauteilaufwand können die Abstützbereiche in den die Mündungsöffnungen der Lagerausnehmungen umgebenden Bereichen an der Innenwand der Durchströmöffnung des Gehäuses angeordnet sein. Dies ist be- sonders vorteilhaft, wenn sowohl Drosselklappe als auch Ge- häuse aus Kunststoff bestehen, da dann das Wärmeausdehnungs- verhalten dieser Bauteile gleich ist und es bei Wärmebela- stung nicht zu erhöhten Abstützkräften der Anlaufflächen der Drosselklappe an den Abstützbereichen des Gehäuses kommt.

In einer anderen, ebenfalls einfachen keinen wesentlichen Bauteilaufwand benötigenden Ausbildung können die Abstützbe- reiche die zur Durchströmöffnung gerichteten Stirnseiten der Lager sein. Dabei wird bei der Montage durch die Positionie- rung der Lager sowohl die genaue Lage der vorher mit der Drosselklappenwelle fest verbundenen Drosselklappe in der Durchströmöffnung als auch ein genau definierter Abstand der Lager zueinander erreicht, der sich an den tatsächlichen Ma- ßen der Drosselklappe und der Durchströmöffnung orientiert und so vorhandene Toleranzen kompensiert. Diese Ausführung ist vorteilhafterweise bei Drosselklappenstutzen anwendbar, deren Drosselklappe und Gehäuse aus Metall bestehen.

Um in jeder Stellung der Drosselklappe ein gleiches Axial- spiel sicher zu stellen, können die Anlaufflächen sich zur Längsachse der Drosselklappenwelle rechtwinklig und zueinan- der parallel erstrecken.

Dem gleichen Zweck dient es, wenn die Abstützbereiche sich rechtwinklig zur Längsachse der Drosselklappenwelle erstrek- ken.

Weist die Drosselklappe eine Aufnahmehülse auf, in deren Aus- nehmung die Drosselklappenwelle fest angeordnet ist und deren stirnseitige Enden die Anlaufflächen bilden, so werden auf einfache Weise Anlaufflächen an der Drosselklappenwelle er- reicht.

Zur Vermeidung von Leckluft bei geschlossener Drosselklappe kann auf einfache Weise die Drosselklappe eine stadionförmige Umlaufkontur besitzen, die ausgehend von den zueinander pa- rallelen Anlaufflächen kreis-und/oder bogenförmig ausgebil- det ist.

Vorzugsweise entspricht die Erstreckung der Abstützbereiche in Richtung der Längsachse der Durchströmöffnung und/oder quer zur Richtung der Längsachse der Durchströmöffnung etwa dem äußeren Durchmesser der Aufnahmehülse.

Um nach Einsetzen der Drosselklappe in die Durchströmöffnung und Einführung der Drosselklappenwelle in die Axialausnehmung der Aufnahmehülse die Drosselklappe mit der Drosselklappen- welle fest zu verbinden, kann die Drosselklappenwelle mittels . eine Aufnahmehülse und Drosselklappenwelle quer durchragenden Stifts oder einer quer durchragenden Schraube in der Axial- ausnehmung der Aufnahmehülse befestigt sein.

Eine einfache Montage zur exakten Positionierung der Drossel- klappe in der Durchströmöffnung und gleichzeitiger Axialsi- cherung wird dadurch erreicht, dass die Lager Lagerhülsen aufweisen, die mit Presspassung in die Lagerausnehmungen des Gehäuses eingesetzt sind, wobei die Lagerhülsen bis in ihre an den Anlaufflächen anliegenden Stellung in die Lagerausneh- mungen axial eingepresst werden.

Dabei können die Anlaufflächen an der Drosselklappe einfach ausgestaltet werden, wenn die Lagerhülsen um ein geringes Maß in die Durchströmöffnung ragen.

Grundsätzlich können die Lager sowohl als Gleitlager mit La- gerbuchsen oder aber auch als Wälzlager, insbesondere als Na- dellager ausgebildet sein.

Sind die Lager Wälzlager mit einem Innenring und einem Außen- ring, so bilden die zur Durchströmöffnung gerichteten Stirn- seiten der Innenringe oder der Außenringe die Abstützberei- che. Bei der Montage der Wälzlager sind deren axialen Aus- presskräfte gleichzeitig die Belastbarkeitsgrenzen der Axial- sicherung.

Das Gehäuse und/oder die Drosselklappe können entweder aus einem Kunststoff oder aus Metall, insbesondere Leichtmetall bestehen.

Zur einfachen Herstellbarkeit ist dabei das Gehäuse und/oder die Drosselklappe ein Spritzgussteil.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar- gestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erstes Ausfüh- rungsbeispiels eines Drosselklappenstutzens Figur 2 eine Seitenansicht des Drosselklappenstutzens nach Figur 1 Figur 3 einen Teilschnitt entlang der Linie A-A in Figur 2 Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Aus- führungsbeispiels eines Drosselklappenstutzens Figur 5 eine Seitenansicht des Drosselklappenstutzens nach Figur 4 Figur 6 einen Teilschnitt entlang der Linie B-B in Figur 5 Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer Drosselklappe.

Die in den Figuren dargestellten Drosselklappenstutzen besit- zen ein Gehäuse 1 mit einer Durchströmöffnung 2 mit etwa kreisförmigen Querschnitt, in der eine Drosselklappe 3 mit etwa kreisförmiger Form zum Absperren der Durchströmöffnung 2 angeordnet ist. Die Drosselklappe 3 weist eine mittig über ihre Fläche sich erstreckende Aufnahmehülse 4 auf, in deren Axialausnehmung 5 runden Querschnitts eine Drosselklappenwel- le 6 derart eingeführt ist, dass beidseitig die Enden der Drosselklappenwelle 6 an der Drosselklappe 3 hervorstehen und in Nadellager 7 im Gehäuse ragen.

Zur Befestigung der Drosselklappenwelle 6 in der Axialausneh- mung 5 ist in der Aufnahmehülse 4 eine quer durchgehende Stu- fenbohrung 8 ausgebildet, deren große Stufe sich an einer Seite der Wandung der Aufnahmehülse 4 befindet und zur Auf- nahme eines Schraubenkopfes 9 eine Befestigungsschraube 10 dient. Mit ihrem Gewindeschaft 11 ist die Befestigungsschrau- be 10 in eine entsprechende, zur Stufenbohrung 8 koaxiale Ge- windebohrung 12 in der Drosselklappenwelle 6 eingeschraubt und verbindet so Drosselklappenwelle 6 und Drosselklappe 3 fest miteinander.

Die Nadellager sind mit ihren Außenringen 13 in entsprechen- den Lagerausnehmungen 14 mit Presspassung eingesetzt.

Das rechte Ende der Drosselklappenwelle 6 ist durch einen elektromotorischen Antrieb entgegen der Kraft einer Rück- stellfeder 15 aus einer Schließstellung der Drosselklappe 3 in deren Öffnungsstellung schwenkbar antreibbar. Der nicht dargestellte elektromotorische Antrieb befindet sich in einem Antriebsgehäuse 16 des Gehäuses 1, der auch einen Steckan- schluss 17 für die Stromversorgung und die Ansteuerleitungen besitzt.

Die Durchströmöffnung 2 des Drosselklappenstutzens besitzt im Bereich der Drosselklappe 3 einen etwa zylindrischen Ab- schnitt 18, an den sich beidseitig kurze stark konisch sich erweiternde Abschnitte anschließen, die wiederum durch leicht konisch sich erweiternde weitere Abschnitte 20 bis zu den An- schlussöffnungen 21 der Durchströmöffnung 2 fortgesetzt wer- den.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sind die La- gerausnehmungen 14 Stufenbohrungen, in deren großen Stufen 22 die Nadellager 7 eingesetzt sind und deren kleine Stufen 23 in die Durchströmöffnung 2 münden. Dabei entspricht der Durchmesser der kleinen Stufen 23 etwa dem Durchmesser der Drosselklappenwelle 6.

Der etwa zylindrische Abschnitt 18 besitzt einen stadionför- migen Querschnitt mit zueinander parallelen und zur Längsach- se 26 der Drosselklappenwelle 6 rechtwinkligen Abstützberei- chen 24 in den die Mündungsöffnungen der kleinen Stufen 23 umgebenden Bereichen an der Innenwand der Durchströmöffnung 2. Jeweils zwei einander zugewandte Enden der Abstützbereiche 24 sind durch kreisbogenförmige Bereiche 25 miteinander ver- bunden.

An den zueinander parallelen Abstützbereichen 24 des Ab- schnitts 18 der Durchströmöffnung 2 sind die stirnseitigen Öffnungen der Aufnahmehülse 4 in Anlage, die Anlauflaufflä- chen 27 bilden und die Position der Drosselklappe 3 in der Durchströmöffnung 2 axial zur Längsachse 26 der Drosselklap- penwelle 6 bestimmen und sichern.

Da bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sowohl die Drosselklappe 3 als auch das Gehäuse 1 aus Kunststoff spritz- gegossen sind und somit einen zumindest annähernd gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, kann es bei Wärmebe- lastung nicht zu einem Verklemmen der Anlaufflächen 27 der Aufnahmehülse 4 zwischen den Abstützbereichen 24 des Gehäuses 1 kommen.

Die Herstellung aus Kunststoff führt zu einem geringen Ge- wicht und niedrigen Herstellkosten.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 bis 6 sind die La- gerausnehmungen 14 durchgehende Bohrungen gleichen Durchmes- sers, in die die Nadellager 7 mit ihrem Außenring 13 mit Preßpassung eingesetzt sind.

Die Drosselklappe 3 besitzt den gleichen Aufbau wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 und weist auch an den stirnseitigen Enden ihrer Aufnahmehülse 4 die zueinander pa- rallelen und zur Längsachse 26 der Drosselklappenwelle 6 rechtwinkligen Anlaufflächen 27 auf. Diesen Anlaufflächen 27 sind an den zur Durchströmöffnung 2 gerichteten Stirnseiten der Außenringe 13 der Nadellager 7 in Anlage, die um ein ge- ringes Maß in den Abschnitt 18 kreisförmigen Querschnitts der Durchströmöffnung 2 ragen. Diese zur Durchströmöffnung 2 ge- richteten Stirnseiten bilden dabei Abstützbereiche 24', die die Lage der Drosselklappe 3 axial zur Längsachse 26 der Drosselklappenwelle 6 in dem Abschnitt 18 der Durchströmöff- nung 2 bestimmen und sichern.

Die Bestimmung dieser Lager erfolgt durch das entsprechende axiale Einschieben mit Presspassung der Nadellager 7 in die Lagerausnehmungen 14.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 bis 6 sind sowohl Gehäuse 1 als auch Drosselklappe 3 Spritzgussteile aus Alumi- nium.

Die Drosselklappe 3 in Figur 7 ist die Darstellung der Dros- selklappe 3, die für beide Ausführungsbeispiele den gleichen Aufbau besitzt und sich nur in ihrem Werkstoff unterscheidet.