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EP1126146A2 - Drosselklappenstutzen - Google Patents

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Publication number
EP1126146A2
EP1126146A2 EP01100484A EP01100484A EP1126146A2 EP 1126146 A2 EP1126146 A2 EP 1126146A2 EP 01100484 A EP01100484 A EP 01100484A EP 01100484 A EP01100484 A EP 01100484A EP 1126146 A2 EP1126146 A2 EP 1126146A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
throttle valve
actuator
housing
connector according
valve connector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01100484A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1126146A3 (de
EP1126146B1 (de
Inventor
Christian Reimann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann VDO AG, Siemens AG filed Critical Mannesmann VDO AG
Publication of EP1126146A2 publication Critical patent/EP1126146A2/de
Publication of EP1126146A3 publication Critical patent/EP1126146A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1126146B1 publication Critical patent/EP1126146B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/104—Shaping of the flow path in the vicinity of the flap, e.g. having inserts in the housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Definitions

  • the invention relates to a throttle valve assembly, which is at least one Housing and a throttle valve arranged in the housing Line connector and an actuator driving the throttle valve having.
  • Such a throttle valve assembly is known from EP 0 337 099 A2, which a device for regulating the power of one for driving vehicles Described internal combustion engine describes.
  • the throttle body has a housing in which a trained as an electric motor Servomotor is arranged.
  • the actuator drives via transmission elements like a reduction gear to a moving element that has a throttle valve to regulate the performance of the internal combustion engine.
  • the device known from EP 0 337 099 A2 requires one particularly large manufacturing and assembly costs due to the large number the parts to be manufactured and assembled.
  • the invention is therefore based on the object of a throttle valve assembly of the type mentioned above, in which the manufacturing and assembly costs has a particularly small size and at the same time a special one excessive heating of the actuator is reliably avoided.
  • the housing There is plastic and functional elements of the actuator in the housing arranged and at least partially surrounded by plastic, the Throttle valve is surrounded by a heat-conducting pipe socket, wherein a functional element of the actuator and the heat-conducting pipe socket are connected to one another in a heat-conducting manner or are formed in one piece.
  • the invention is based on the consideration that a particular throttle body with little manufacturing and assembly effort should include a particularly small number of parts.
  • the number the parts to be assembled are particularly small if an independent one Housing for the actuator is not required and if functional elements of the actuator can be integrated into the housing of the actuator are.
  • the housing should be particularly simple to the spatial dimensions of the Functional elements of the actuator can be adjustable. This is the case of the throttle valve body made of plastic, the housing of the throttle valve body as well as the housing of the throttle valve body as well as the housing of the actuator.
  • the functional element of the actuator and the pipe socket at least at one point in direct contact with each other.
  • This ensures an immediate heat transfer from the functional element of the Actuator guaranteed on the line connector, which means the throttle valve connector a particularly simple and particularly susceptible to failure having.
  • thermal conductivity can be the connection of the two elements be supported, for example, by thermal paste.
  • the pipe socket advantageously consists essentially of metal.
  • Metal is a particularly good heat conductor, which makes it particularly reliable Heat dissipation generated in the actuator during operation of the actuator Heat is ensured.
  • the pipe socket essentially made of aluminum.
  • Leave components made of aluminum are particularly easy to manufacture with a high degree of accuracy, which reduces the manufacturing effort of the throttle valve assembly a particularly small dimension having.
  • aluminum has a particularly low weight, which reduces the weight of the throttle valve assembly to a particularly low level Dimension can be reduced.
  • the pipe socket and the functional element of the actuator advantageously have Means on which the pipe socket and the functional element of the actuator can be positioned relative to each other.
  • This is what it is about the funds are advantageously domes.
  • domes are form-fitting Connections referred to, via which a first component is relative to one second component can be positioned.
  • this allows fitting inaccuracies caused by manufacturing tolerances when joining the pipe socket with the functional element of the actuator can be avoided reliably, causing the throttle valve assembly has a particularly small footprint.
  • the means by which the line connector and the functional element of the actuator can be positioned relative to one another, are advantageously both in one piece with the pipe socket as well as in one piece with the functional element of the Actuator of the throttle valve body can be manufactured. This will make it of the throttle body is simplified because of the additional assembly the respective dome is omitted.
  • the Agents are about connecting parts, such as rivets, nails or Screws on both the pipe socket and the functional element of the actuator are to be fastened.
  • pressing the actuator housing together the pipe socket should be provided.
  • the housing made of plastic can advantageously be manufactured by injection molding.
  • An injection molded housing enables the Design of the injection mold a particularly simple adjustment of the Housing shape to different configurations of the housing of the throttle valve assembly.
  • the required functional elements of the Actuator in the manufacture of the housing in this particularly simple to get integrated. To do this, first insert the functional elements into the injection mold inserted. The functional elements are then at the positions which they should not be surrounded with plastic, compared to the injection mold sealed and then the injection mold with plastic poured out or sprayed out.
  • others can Elements of the throttle body such as bearings, electrical connections or the like in or on the plastic housing of the throttle valve assembly be inserted or attached. This just results a rational one in the series production of such throttle valve bodies Production, since the manufacturing and assembly effort of the throttle body can be particularly low.
  • An electrically non-conductive plastic for production should be avoided of the housing can be provided.
  • the line connector is advantageously in the housing of the throttle valve connector integrated. Then the plastic housing can be manufactured with tolerances to the for an assembly of the throttle valve assembly with the The points provided for the pipe connection are omitted. In addition, one can high fitting accuracy of the pipe socket aligned production is eliminated, if the joining of the functional element of the Actuator with the pipe socket is specified. As a result, the manufacturing effort of the plastic housing is particularly small.
  • the actuator is advantageously designed as an electric motor.
  • An electric motor is particularly unaffected by interference and therefore particularly too suitable for use in a throttle valve assembly.
  • the actuator designed as an electric motor is advantageously a direct current motor, which is also referred to as a DC motor in the professional world. It is at least the yoke body of the electric motor in the plastic housing of the throttle body. To do this, one or more of these Inference body before injection molding the plastic housing into the Injection mold are inserted and encapsulated with plastic respectively be encapsulated. Alternatively, it can also be added later the return body is provided in the housing of the throttle valve assembly his.
  • By integrating functional elements into the housing Plastic allows the number of electric motors with many poles Reduce mounting components to a particularly low level.
  • the Throttle body then has a particularly small number of to be installed Components on if advantageously the yoke body in one piece is designed as a so-called pole tube.
  • the functional element of the actuator which is thermally conductive with the pipe socket is connected, is advantageously the pole tube of the electric motor.
  • the Pole tube arranged in the outer region of the electric motor is particularly suitable as a heat conductor, since it is the heat-generating functional elements of the Actuator such as surrounds the rotor.
  • the pole tube a functional element of the actuator that is particularly simple from one area can be reached outside the actuator.
  • the magnetic shells of the electric motor designed as a DC motor are advantageously at least partially in the plastic housing of the Throttle body arranged.
  • the permanent magnetic Magnetic bowls before pouring out the injection mold Housing are inserted into the injection mold, so that the permanent magnetic Magnetic shells as additional functional elements in the plastic housing can be integrated.
  • it can also be introduced later the magnetic shells in the housing of the throttle valve assembly his.
  • the insertion of the yoke body and the magnetic shells can be automated into the injection mold so that sources of error, which cannot be excluded with a manual composition, are avoidable due to the mechanical production.
  • the plastic housing acts as a holder for the magnetic shells, causing detachment of fragments of the magnetic shells is reliably avoided.
  • Magnetic shells are often extremely brittle and usually tend to crack, causing fragments to peel off is favored.
  • a fragment detached from a magnetic shell can cause a magnetic short circuit, which in turn causes a degradation of the maximum torque that can be generated.
  • a detached fragment can cause the motor to lock up mechanically.
  • the housing of the throttle valve connector advantageously has holding elements to hold the magnetic trays on. This is how the insertion takes place the magnetic shells in the plastic housing after its manufacture especially simple, because the spaces provided for the magnetic shells through the Holding elements are clearly specified.
  • the holding elements are such designed that they hold the magnetic shells on the Ensure plastic housing particularly reliably.
  • the holding elements formed as one piece with the plastic housing Bridges and / or springs formed. Alternatively or additionally you can also resilient as holding elements for holding the magnetic shells Elements such as clips can be provided, either in one piece can be produced with the housing or can be provided separately.
  • an alternative to the use of a DC motor described so far is the electric motor advantageously as a so-called electronically commutated Electric motor designed, which is also referred to in the industry as an EC motor becomes.
  • the windings which form the stator, integrated in the plastic housing.
  • the rotor carries the Inference body and the magnetic shells.
  • An electronically commutated The electric motor usually has a particularly high torque due to the special proximity of the rotor and stator.
  • one regulated energization of the windings of the rotor a particularly precise Regulation of the speed of the electronically commutated electric motor guaranteed.
  • Both the DC motor and the electronically commutated electric motor can be designed as an internal rotor or external rotor motor.
  • the actuator in particular the electric motor or an electromagnet, with DC voltage or operated with AC voltage.
  • the actuator of the throttle body is advantageously for movement the throttle valve depending on a setpoint specification for the power output the internal combustion engine provided. Through this execution of the Throttle body is the in when operating the throttle body the heat generated by the actuator to the combustion site of the fuel flowing air can be removed.
  • the advantages achieved with the invention are in particular that the integration of a number of functional elements of the actuator in the Plastic housing the manufacture and assembly of the throttle body has a particularly small size.
  • the pipe socket and a Functional element of the actuator firmly connected to each other via positive connections positionable, which means the arrangement of these two parts to each other requires a particularly small amount of space.
  • a production of the plastic housing in the injection molding process enables the heat-conducting to be poured in Elements and a number of functional elements in the housing, making the time required to install the throttle body particularly is small.
  • the housing can have a number of recesses, into the precisely fitting elements of the throttle valve assembly can be inserted, which makes the work to be performed for the assembly particularly just fails.
  • the in heat generated by the actuator is particularly reliable via the pipe socket dissipatable, the heat conductive with the throttle valve of the throttle body connected is. Because here the throttle valve to control the A flow medium can be supplied via the flow medium deriving the heat generated in the actuator from the Throttle body is done.
  • An internal combustion engine provided for driving a vehicle has Control of their output a throttle valve 2.
  • the Throttle valve connector 2 sits in the vehicle in the intake duct of the internal combustion engine and serves to adjust the mass of the combustion site to be supplied flow medium S, which is designed as a fuel-air mixture can be. This determines the performance of the internal combustion engine.
  • the throttle valve connector 2 according to FIG. 1 has a line connector 4 trained thermally conductive component.
  • the pipe socket is essentially made of aluminum A and includes for power control of the Vehicle has a throttle valve 6, the line cross-section of the pipe socket closes more or less when operating the throttle valve assembly 2 or releases.
  • the throttle valve 6 is on a throttle valve shaft 8 arranged on a drive side 10 of the throttle body 2 is connected to a transmission 12.
  • the line connector 4 is in a housing 14 made of plastic K. arranged, in which a drive device 16 of the throttle valve connector 2 is integrated.
  • the drive device 16 comprises an actuator 18, which as Electric motor is formed and comprises a number of functional elements.
  • a first functional element of the actuator 18 is a pole body Inference body 24, which in the area of the drive device 16 Housing 14 is arranged.
  • a pole tube is a one-piece yoke body 24. Alternatively, the yoke body 24 can also consist of several parts be executed.
  • the yoke body 24 of the actuator 18 has a first and a second positive connection or dome 26, which is integral with the yoke body 24 have been produced.
  • the negative or female educated Dome 26 of the yoke body 24 grip two correspondingly positively or male-shaped dome 28 of the pipe socket 4, which also have been made in one piece with the pipe socket 4.
  • the inference body 24 and the pipe stub 4 are special during assembly easy to join together using domes 26 and 28. Hereby are also inaccuracies in the connection due to manufacturing tolerances of the pipe socket 4 with the yoke body 24 in place 30 avoidable, making the connection of the two elements a special has a small footprint.
  • the housing 14 there are 24 magnetic shells within the yoke body 32 arranged as further functional elements of the actuator 18.
  • the inference body 24 and the magnetic shells 32 comprise a recess 34 of the housing 14, in which a rotor 36 with a shaft 38 is arranged.
  • a pole changer 40 which is connected to the shaft 38 of the rotor 36 is connected in a manner not shown.
  • Farther has the recess 34 of the housing 14 in the region of the pole changer 40 So-called carbon brushes on what is not shown in the drawing.
  • the actuator 18 further includes a bearing 42 which is used to support the shaft 38 of the rotor 36 is provided and in a second recess 44 of the housing 14 is arranged.
  • the rotor 36 is assigned to the actuator 18 Axial lock 46 rotatable, but axially secured.
  • the shaft 38 of the rotor 36 is also connected via a toothed wheel 48 and a toothed belt 50 a gear 52 connected, which in turn with the transmission 18 of the throttle valve shaft 8 is connected, the type of connection in the drawing is not shown in detail.
  • the approximately circular design of the yoke body 24 and the approximately semicircular design of the magnetic shells 32 are shown in FIG. 2 removable, the a cross section of the throttle valve body 2 according to FIG 1 shows.
  • the almost circular yoke body designed as a pole tube 24 concentrically surrounds the magnetic shells 32, which in turn are likewise concentrically enclose the rotor 36 in which the shaft 38 is arranged is.
  • the magnetic shells 32 are held by holding elements within the rotor 36 provided recess 34 set in the housing 14.
  • the holding elements are designed as a spring 54 and web 56, which when viewing the figure 2 run vertically into FIG. 2 or vertically out of FIG. 2. Either the spring 54 and the web 56 are integral with the housing 14 its manufacture was created. Alternatively, a subsequent one can also be used Introduction of the retaining elements designed as a spring 54 and as a web 56 be provided in the housing 14.
  • the magnetic shells 32 are approximately semi-circular as a first and a second Magnetic shell 32 formed, but they can also be more than two Include parts.
  • the mutually facing ends 58 of the two magnetic shells 32 are in the circumferential direction of the magnetic shells 32 by the spring 54 loaded and the two opposite ends 60 of the magnetic shells 32nd can be loaded against the web 56 designed as a stop.
  • the counterpart to the web 56 is thus the spring 54, which is the respective one in the circumferential direction Magnetic shell 32 presses against the web 56, and thus the respective Magnetic shell 32 holds by friction.
  • To improve the holding properties can the longitudinal contours of the web 56 and the adjoining Undercut longitudinal contours of the magnetic shells 32.
  • the outer contours of the spring 54 or the web 56 are chosen so that they maximally with the inward outer surface complete the magnetic shells 32 so that the range of motion of the rotor 36 is not affected.
  • the housing 14 of the drive device 16 and the one designed as a line connector Heat-conducting component 4 is made of plastic K and in the injection molding process manufactured.
  • injection molds are further recesses of the housing 14 to be created, in the rigid and / or movable functional elements of the actuator 18 and parts of the Drive device 16 and / or the throttle valve connector 2 after completion of the housing 14 can be inserted.
  • These are also for mounting the first and the second magnetic shell provided holding elements, so Spring 54 and web 56, so specified by the injection mold, that with the help the spring 54 and the web 56, the magnetic shells 32 after the manufacture of the Housing 14 are to be fastened in the housing 14.
  • Functional elements of the actuator are used to manufacture the housing 14 18 and if necessary further parts of the drive device 16 and / or the Throttle body 2, which are not shown in the drawing, in the injection mold inserted and fixed. Rigid ones are particularly suitable for this Parts of the actuator 18, the drive device 16 and / or the throttle valve assembly 2, which are to be firmly enclosed by plastic K.
  • the Line connector 4 and the yoke body 24 are first over the Dome 26 and 28 firmly positioned to each other and then in the injection mold inserted.
  • Power supply of the actuator 18 is fixed in the injection mold sprayed with plastic K. To avoid electrical short circuits the material of the plastic is not electrically conductive.
  • the at least the yoke body 24 and the pipe socket 4 are used to assemble the drive device 16 further functional elements of the actuator 18 in the housing 14 and further parts of the drive device 16 are arranged. It works out the assembly of the functional elements of the actuator 18 and other parts of the Drive device 16 particularly simple due to numerous positive Embodiments of the housing 14, which this next to the recesses 34th and 44.
  • the housing 14 of the throttle valve body 2 according to the figure 1 is in particular the subsequent assembly of the magnetic shells 32 with With the aid of the holding elements spring 54, which are produced in one piece with the housing 14 and web 56 are provided.
  • the throttle valve connector 2 is particularly low in manufacturing and Assembly effort can be produced, since the manufacture of the housing 14 a variety of functional elements of the actuator 18 and parts the drive device 16 and / or the throttle valve connector 2 in the housing 14 can be integrated. This is due to the positive connection of the Line connector 4 with the yoke body 24 a particularly low Space requirement of the throttle valve connector 2 with a particularly low manufacturing cost of the throttle valve body 2 ensured. At the same time particularly strong heating when operating the throttle valve assembly 2 of the actuator 18 avoided in that the operation of the actuator 18 heat W generated in the actuator 18 via the line connector 4 and can also be removed from the actuator 18 via the flow medium S. is.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen, der zumindest ein Gehäuse (14) und einen in dem Gehäuse (14) angeordneten und ein bewegliches Element (6) antreibenden Stellantrieb (18) aufweist. Bei dem Drosselklappenstutzen soll nun der Herstellungs- und Montageaufwand ein besonders geringes Maß aufweisen und gleichzeitig beim Betrieb des Stellantriebs (18) eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs (18) zuverlässig vermieden sein. Hierzu ist das Gehäuse (14) aus Kunststoff (K) gefertigt und Funktionselemente des Stellantriebs (18) sind in dem Gehäuse (14) angeordnet und zumindest teilweise von Kunststoff (K) umgeben. Das bewegliche Element (6) ist dabei von einem Leitungsstutzen (4) umgeben, wobei ein Funktionselement des Stellantriebs (18) und der Leitungsstutzen (4) wärmeleitend miteinander verbunden sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen, der zumindest ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten eine Drosselklappe aufnehmenden Leitungsstutzen sowie einen die Drosselklappe antreibenden Stellantrieb aufweist.
Ein solcher Drosselklappenstutzen ist aus der EP 0 337 099 A2 bekannt, der eine Vorrichtung zur Regelung der Leistung einer zum Antrieb von Fahrzeugen vorgesehenen Brennkraftmaschine beschreibt. Dabei weist der Drosselklappenstutzen ein Gehäuse auf, in welchem ein als Elektromotor ausgebildeter Stellmotor angeordnet ist. Der Stellantrieb treibt über Übertragungselemente wie ein Untersetzungsgetriebe ein bewegliches Element an, das eine Drosselklappe zur Regelung der Leistung der Brennkraftmaschine ist. Die Herstellung der aus der EP 0 337 099 A2 bekannten Vorrichtung erfordert jedoch einen besonders großen Herstellungs- und Montageaufwand aufgrund der Vielzahl der herzustellenden und zu montierenden Teile.
Bei einem Drosselklappenstutzen mit einem Stellantrieb kann beim Betrieb des Stellantriebs in dem Stellantrieb erzeugte Wärme zu einer besonders starken Erwärmung der Komponenten des Stellantriebs führen. Ein unter ständiger besonders starker Erwärmung betriebener Stellantrieb ist jedoch in der Regel störanfällig und weist eine besonders geringe Lebensdauer auf. Mit einer besonders kurzen Lebensdauer des Stellantriebs wiederum ist ein besonders hoher Wartungs- und Reparaturaufwand des Drosselklappenstutzens verbunden, wodurch die Betriebskosten des Drosselklappenstutzens außerordentlich hoch ausfallen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drosselklappenstutzen der oben genannten Art anzugeben, bei dem der Herstellungs- und Montageaufwand ein besonders geringes Maß aufweist und gleichzeitig eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs zuverlässig vermieden ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse aus Kunststoff besteht und Funktionselemente des Stellantriebs in dem Gehäuse angeordnet und zumindest teilweise von Kunststoff umgeben sind, wobei die Drosselklappe von einem wärmeleitenden Leitungsstutzen umgeben ist, wobei ein Funktionselement des Stellantriebs und der wärmeleitende Leitungsstutzen wärmeleitend miteinander verbunden oder einteilig ausgebildet sind.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass ein einen besonders geringen Herstellungs- und Montageaufwand aufweisender Drosselklappenstutzen eine besonders geringe Anzahl von Teilen umfassen sollte. Die Anzahl der zu montierenden Teile fällt dann besonders gering aus, wenn ein eigenständiges Gehäuse für den Stellantrieb nicht erforderlich ist und wenn Funktionselemente des Stellantriebs in das Gehäuse des Stellantriebs integrierbar sind. Das Gehäuse sollte dabei besonders einfach an die räumlichen Maße der Funktionselemente des Stellantriebs anpassbar sein. Hierzu ist das Gehäuse des Drosselklappenstutzens aus Kunststoff hergestellt, wobei das Gehäuse des Drosselklappenstutzens sowohl als das Gehäuse des Drosselklappenstutzens als auch als das Gehäuse des Stellantriebs ausgebildet ist.
Dabei ist eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs zuverlässig vermieden, wenn beim Betrieb des Stellantriebs die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme aus dem Stellantrieb abführbar ist. Als wärmeableitendes Element erweist sich jedoch das aus Kunststoff gefertigte Gehäuse des Drosselklappenstutzens und des Stellantriebs als ungeeignet, da sich das Gehäuse des Drosselklappenstutzens und des Stellantriebs für eine besonders zuverlässige Funktion des Stellantriebs nicht besonders stark erwärmen sollte. Daher sollte ein Wärmeleiter an den Stellantrieb angeschlossen sein, über den beim Betrieb des Stellantriebs die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme aus dem Stellantrieb und dem Gehäuse des Drosselklappenstutzens und des Stellantriebs abführbar ist. Ein zusätzliches Bauteil des Drosselklappenstutzens kann hierbei entfallen, wenn ein ohnehin in dem Drosselklappenstutzen vorgesehenes Teil als Wärmeleiter genutzt werden kann. Hierzu ist ein Funktionselement des Stellantriebs wärmeleitend mit einem die Drosselklappe umgebenden Leitungsstutzen verbunden.
Vorteilhafterweise weisen das Funktionselement des Stellantriebs und der Leitungsstutzen zumindest an einer Stelle einen direkten Kontakt miteinander auf. Dadurch ist ein unmittelbarer Wärmeübergang vom Funktionselement des Stellantriebs auf den Leitungsstutzen gewährleistet, wodurch der Drosselklappenstutzen eine besonders einfache und besonders störunanfällige Bauweise aufweist. Zum Ausgleich von Passungenauigkeiten und für eine besonders ausgeprägte Wärmeleitfähigkeit kann dabei die Verbindung der beiden Elemente beispielsweise durch Wärmeleitpaste unterstützt werden.
Der Leitungsstutzen besteht vorteilhafterweise im wesentlichen aus Metall. Metall ist ein besonders guter Wärmeleiter, wodurch eine besonders zuverlässige Wärmeableitung der beim Betrieb des Stellantriebs in dem Stellantrieb erzeugten Wärme sichergestellt ist. Vorteilhafterweise besteht dabei der Leitungsstutzen im wesentlichen aus Aluminium. Bauteile aus Aluminium lassen sich besonders einfach mit hoher Passgenauigkeit fertigen, wodurch der Herstellungsaufwand des Drosselklappenstutzens ein besonders geringes Maß aufweist. Außerdem weist Aluminium ein besonders geringes Eigengewicht auf, wodurch das Gewicht des Drosselklappenstutzens auf ein besonders geringes Maß herabsetzbar ist.
Die beim Betrieb des Stellantriebs von dem Leitungsstutzen aufgenommene Wärme wird über die durch den Leitungsstutzen strömende Luft aus dem Drosselklappenstutzen abgeführt. Dies ist eine Maßnahme die Erwärmung des Stellantriebs beim Betrieb des Stellantriebs besonders zuverlässig zu vermeiden.
Der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs weisen vorteilhafterweise Mittel auf, über die der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs relativ zueinander positionierbar sind. Dabei handelt es sich bei den Mitteln vorteilhafterweise um Dome. Als Dome werden formschlüssige Verbindungen bezeichnet, über die ein erstes Bauteil relativ zu einem zweiten Bauteil positionierbar ist. Durch diese Mittel lässt sich der bei der Herstellung des Drosselklappenstutzens erforderliche Montageaufwand auf ein besonders geringes Maß reduzieren, da der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs besonders einfach miteinander verbindbar sind, womit besonders kurze Montagezeiten des Drosselklappenstutzens verbunden sind. Außerdem lassen sich hiermit durch Fertigungstoleranzen bedingte Passungenauigkeiten beim Aneinanderfügen des Leitungsstutzens mit dem Funktionselement des Stellantriebs zuverlässig vermeiden, wodurch der Drosselklappenstutzen einen besonders geringen Platzbedarf aufweist.
Die Mittel, über die der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs zueinander positionierbar sind, sind vorteilhafterweise sowohl einstückig mit dem Leitungsstutzen als auch einstückig mit dem Funktionselement des Stellantriebs des Drosselklappenstutzens herstellbar. Dadurch wird die Herstellung des Drosselklappenstutzens vereinfacht, da die zusätzliche Montage der jeweiligen Dome entfällt. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Mitteln um verbindende Teile handeln, beispielsweise Nieten, Nägel oder Schrauben, die sowohl an dem Leitungsstutzen als auch an dem Funktionselement des Stellantriebs zu befestigen sind. Weiterhin kann auch alternativ oder zusätzlich eine Aneinanderpressung des Gehäuses des Stellantriebs mit dem Leitungsstutzen vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus Kunststoff im Spritzgussverfahren fertigbar. Ein im Spritzgussverfahren hergestelltes Gehäuse ermöglicht durch die Ausgestaltung der Spritzgussform eine besonders einfache Anpassung der Gehäuseform an verschiedene Ausgestaltungen des Gehäuses des Drosselklappenstutzens. Außerdem können die erforderlichen Funktionselemente des Stellantriebes bei der Herstellung des Gehäuses in dieses besonders einfach integriert werden. Hierzu werden zunächst die Funktionselemente in die Spritzgussform eingelegt. Die Funktionselemente werden dann an den Stellen, an denen sie nicht mit Kunststoff umgeben werden sollen, gegenüber der Spritzgussform abgedichtet und anschließend wird die Spritzgussform mit Kunststoff ausgegossen beziehungsweise ausgespritzt. Zusätzlich können auch weitere Elemente des Drosselklappenstutzens wie zum Beispiel Lager, elektrische Verbindungen oder dergleichen in oder an dem Gehäuse aus Kunststoff des Drosselklappenstutzens eingelegt oder angebracht werden. Damit ergibt sich gerade bei der Serienproduktion von solchen Drosselklappenstutzen eine rationelle Produktion, da hierbei der Herstellungs- und Montageaufwand des Drosselklappenstutzens besonders gering ausfallen kann. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden sollte dabei ein elektrisch nicht leitender Kunststoff zur Herstellung des Gehäuses vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise ist der Leitungsstutzen in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens integriert. Dann kann eine Fertigung des Kunststoffgehäuses mit Toleranzen an den für eine Aneinanderfügung des Drosselklappenstutzens mit dem Leitungsstutzen vorgesehenen Stellen entfallen. Außerdem kann auch eine auf hohe Passgenauigkeit des Leitungsstutzens ausgerichtete Fertigung entfallen, wenn durch das Gehäuse die Aneinanderfügung des Funktionselements des Stellantriebs mit dem Leitungsstutzen vorgegeben ist. Hierdurch weist der Herstellungsaufwand des Kunststoffgehäuses ein besonders geringes Maß auf.
Der Stellantrieb ist vorteilhafterweise als Elektromotor ausgebildet. Ein Elektromotor ist besonders unanfällig gegen Störungen und daher besonders zu einem Einsatz in einem Drosselklappenstutzen geeignet.
Vorteilhafterweise ist der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb ein Gleichstrommotor, der auch als DC-Motor in der Fachwelt bezeichnet wird. Dabei ist zumindest der Rückschlusskörper des Elektromotors in dem Kunststoffgehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet. Hierzu können ein oder mehrere dieser Rückschlusskörper vor dem Spritzgießen des Kunststoffgehäuses in die Spritzgussform eingelegt werden und mit Kunststoff umgossen beziehungsweise umspritzt werden. Alternativ kann aber auch eine nachträgliche Einbringung des Rückschlusskörpers in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens vorgesehen sein. Durch die Integration von Funktionselementen in dem Gehäuse aus Kunststoff lässt sich bei Elektromotoren mit vielen Polen die Anzahl der zu montierenden Bauteile auf ein besonders geringes Maß herabsetzen. Der Drosselklappenstutzen weist dann eine besonders geringe Anzahl der zu montierenden Bauteile auf, wenn vorteilhafterweise der Rückschlusskörper einteilig als sogenanntes Polrohr ausgebildet ist.
Das Funktionselement des Stellantriebs, das wärmeleitend mit dem Leitungsstutzen verbunden ist, ist vorteilhafterweise das Polrohr des Elektromotors. Das im äußeren Bereich des Elektromotors angeordnete Polrohr eignet sich besonders als Wärmeleiter, da es die Wärme erzeugenden Funktionselemente des Stellantriebs wie beispielsweise den Rotor umgibt. Außerdem ist das Polrohr ein Funktionselement des Stellantriebs, das besonders einfach von einem Bereich außerhalb des Stellantriebs zu erreichen ist.
Die Magnetschalen des als Gleichstrommotor ausgestalteten Elektromotors sind vorteilhafterweise zumindest teilweise in dem Kunststoffgehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet. Sollte eine Herstellung des Kunststoffgehäuses im Spritzgussverfahren vorgesehen sein, so können auch die permanentmagnetischen Magnetschalen vor dem Ausgießen der Spritzgussform des Gehäuses in die Spritzgussform eingelegt werden, so dass die permanentmagnetischen Magnetschalen als weitere Funktionselemente in das Kunststoffgehäuse integrierbar sind. Alternativ kann jedoch auch eine nachträgliche Einbringung der Magnetschalen in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens vorgesehen sein. Das Einsetzen der Rückschlusskörper sowie der Magnetschalen in die Spritzgussform kann automatisiert werden, so dass hier Fehlerquellen, die bei einer manuellen Zusammensetzung nicht ausgeschlossen werden können, aufgrund der maschinellen Fertigung vermeidbar sind.
Weiterhin können bei der Integration der permanentmagnetischen Magnetschalen in das Kunststoffgehäuse diese vollständig von Kunststoff umschlossen sein. Die Umschließung der Magnetschalen ist hierbei nicht auf die Stirnund Längsseiten beschränkt, sondern umfasst auch den Bereich der Umfangsoberfläche der Magnetschalen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn das Gehäuse des Drosselklappenstutzens im Spritzgussverfahren hergestellt wird. Durch diese Ausgestaltung wirkt das Kunststoffgehäuse als Halterung für die Magnetschalen, wodurch ein Ablösen von Fragmenten der Magnetschalen zuverlässig vermieden ist. Magnetschalen sind häufig außerordentlich spröde und neigen üblicherweise zu Rissbildungen, wodurch ein Ablösen von Fragmenten begünstigt wird. Ein sich von einer Magnetschale abgelöstes Fragment kann einen magnetischen Kurzschluss hervorrufen, der wiederum eine Herabsetzung des maximal erzeugbaren Drehmomentes verursacht. Des weiteren kann ein abgelöstes Fragment eine mechanische Blockierung des Motors verursachen.
Vorteilhafterweise weist das Gehäuse des Drosselklappenstutzens Halteelemente zum Halten der Magnetschalen auf. Hierdurch gestaltet sich das Einsetzen der Magnetschalen in das Kunststoffgehäuse nach dessen Herstellung besonders einfach, da die für die Magnetschalen vorgesehenen Plätze durch die Halteelemente eindeutig vorgegeben sind. Die Halteelemente sind dabei derart ausgestaltet, dass sie einen ausreichenden Halt der Magnetschalen an dem Kunststoffgehäuse besonders zuverlässig gewährleisten. Vorteilhafterweise sind hierbei die Halteelemente als einstückig mit dem Kunststoffgehäuse ausgebildete Stege und/oder Federn ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können darüber hinaus als Halteelemente zum Halten der Magnetschalen auch federnde Elemente wie beispielsweise Clipse vorgesehen sein, die entweder einstückig mit dem Gehäuse herstellbar oder aber separat bereitstellbar sind.
Alternativ zu dem bisher beschriebenen Einsatz eines Gleichstrommotors ist der Elektromotor vorteilhafterweise als sogenannter elektronisch kommutierter Elektromotor ausgestaltet, der in der Fachwelt auch als EC-Motor bezeichnet wird. Bei diesem elektronisch kommutierten Elektromotor sind die Wicklungen, die den Stator bilden, in das Kunststoffgehäuse integriert. Der Rotor trägt die Rückschlusskörper sowie die Magnetschalen. Ein elektronisch kommutierter Elektromotor weist üblicherweise ein besonders hohes Drehmoment bedingt durch die besondere Nähe von Rotor und Stator auf. Außerdem ist bei einer geregelten Bestromung der Wicklungen des Rotors eine besonders präzise Regelung der Drehzahl des elektronisch kommutierten Elektromotors gewährleistet.
Sowohl der Gleichstrommotor als auch der elektronisch kommutierte Elektromotor können als Innenläufer- oder Außenläufermotor ausgebildet sein. Je nach Art der Spannungsversorgung wird dabei der Stellantrieb, insbesondere der Elektromotor beziehungsweise ein Elektromagnet, mit Gleichspannung oder mit Wechselspannung betrieben.
Vorteilhafterweise ist der Stellantrieb des Drosselklappenstutzens zum Bewegen der Drosselklappe in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe für die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine vorgesehen. Durch diese Ausführung des Drosselklappenstutzens ist beim Betrieb des Drosselklappenstutzens die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme über die zum Verbrennungsort des Treibstoffs strömende Luft abführbar.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, dass durch die Integration einer Anzahl von Funktionselementen des Stellantriebs in das Kunststoffgehäuse die Herstellung und Montage des Drosselklappenstutzens ein besonders geringes Maß aufweist. Hierbei sind der Leitungsstutzen und ein Funktionselement des Stellantriebs über formschlüssige Verbindungen fest zueinander positionierbar, wodurch die Anordnung dieser beiden Teile zueinander einen besonders geringen Platzbedarf erfordert. Eine Herstellung des Kunststoffgehäuses im Spritzgussverfahren ermöglicht das Eingießen des wärmeleitenden Elements und einer Anzahl von Funktionselementen in das Gehäuse, wodurch der Zeitaufwand der Montage des Drosselklappenstutzens besonders gering ausfällt. Dabei kann das Gehäuse eine Anzahl von Ausnehmungen aufweisen, in die passgenau bewegliche Elemente des Drosselklappenstutzens einlegbar sind, wodurch die für die Montage zu leistende Arbeit besonders einfach ausfällt. Weiterhin ist beim Betrieb des Drosselklappenstutzens die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme besonders zuverlässig über den Leitungsstutzen abführbar, der wärmeleitend mit der Drosselklappe des Drosselklappenstutzens verbunden ist. Da hierbei die Drosselklappe zur Steuerung der Zufuhr eines Strömungsmediums vorgesehen ist, kann über das Strömungsmedium eine Ableitung der in dem Stellantrieb erzeugten Wärme aus dem Drosselklappenstutzen erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1:
schematisch einen Längsschnitt durch einen Drosselklappenstutzen,
Fig. 2:
schematisch einen Querschnitt durch den Drosselklappenstutzen nach Figur 1.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgesehene Brennkraftmaschine weist zur Steuerung ihrer Leistungsabgabe einen Drosselklappenstutzen 2 auf. Der Drosselklappenstutzen 2 sitzt in dem Fahrzeug im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine und dient zur Einstellung der Masse des dem Verbrennungsort zuzuführenden Strömungsmediums S, das als Kraftstoff-Luft-Gemisch ausgebildet sein kann. Hierdurch wird die Leistung der Brennkraftmaschine bestimmt.
Das Fahrzeug sowie die Brennkraftmaschine und ihr Ansaugkanal sind in der Zeichnung nicht näher dargestellt.
Der Drosselklappenstutzen 2 gemäß Figur 1 weist ein als Leitungsstutzen 4 ausgebildetes wärmeleitendes Bauteil auf. Der Leitungsstutzen ist im wesentlichen aus Aluminium A hergestellt und beinhaltet zur Leistungssteuerung des Fahrzeugs eine Drosselklappe 6, die den Leitungsquerschnitt des Leitungsstutzens beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 2 mehr oder weniger verschließt beziehungsweise freigibt. Die Drosselklappe 6 ist auf einer Drosselklappenwelle 8 angeordnet, die an einer Antriebsseite 10 des Drosselklappenstutzens 2 mit einem Getriebe 12 verbunden ist.
Der Leitungsstutzen 4 ist in einem aus Kunststoff K gefertigten Gehäuse 14 angeordnet, in das eine Antriebseinrichtung 16 des Drosselklappenstutzens 2 integriert ist. Die Antriebseinrichtung 16 umfasst einen Stellantrieb 18, der als Elektromotor ausgebildet ist und eine Anzahl von Funktionselementen umfasst. Ein erstes Funktionselement des Stellantriebs 18 ist ein als Polkörper ausgebildeter Rückschlusskörper 24, der im Bereich der Antriebseinrichtung 16 in dem Gehäuse 14 angeordnet ist. Ein Polrohr ist ein einstückig ausgeführter Rückschlusskörper 24. Alternativ kann der Rückschlusskörper 24 auch mehrteilig ausgeführt sein.
Der Rückschlusskörper 24 des Stellantriebs 18 weist eine erste und eine zweite formschlüssige Verbindung oder Dom 26 auf, die einstückig mit dem Rückschlusskörper 24 hergestellt worden sind. In die negativ oder weiblich ausgebildeten Dome 26 des Rückschlusskörpers 24 greifen zwei entsprechend positiv oder männlich ausgebildete Dome 28 des Leitungsstutzens 4, die ebenfalls einstückig mit dem Leitungsstutzen 4 hergestellt worden sind. Der Rückschlusskörper 24 und der Leitungsstutzen 4 sind bei der Montage in besonders einfacher Weise mit Hilfe der Dome 26 und 28 aneinander zu fügen. Hierdurch sind auch durch Fertigungstoleranzen bedingte Passungenauigkeiten der Verbindung des Leitungsstutzens 4 mit dem Rückschlusskörper 24 an der Stelle 30 vermeidbar, wodurch die Verbindung der beiden Elemente einen besonders geringen Platzbedarf aufweist.
In dem Gehäuse 14 sind innerhalb des Rückschlusskörpers 24 Magnetschalen 32 als weitere Funktionselemente des Stellantriebs 18 angeordnet. Der Rückschlusskörper 24 und die Magnetschalen 32 umfassen eine Ausnehmung 34 des Gehäuses 14, in der ein Rotor 36 mit einer Welle 38 angeordnet ist. In der Ausnehmung 34 befindet sich außerdem ein Polwender 40, der mit der Welle 38 des Rotors 36 in nicht näher dargestellter Weise verbunden ist. Weiterhin weist die Ausnehmung 34 des Gehäuses 14 im Bereich des Polwenders 40 sogenannte Kohlebürsten auf, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Über die Kohlebürsten, deren Funktion alternativ auch durch ein anderes spannungsübertragendes Teil ausführbar ist, wird beim Betrieb des Stellantriebs 18 eine Spannung über den Polwender 40 an den Rotor 36 übertragen, wodurch eine bestimmte Drehzahl des Rotors 36 und seiner Welle 38 einstellbar ist. Der Rotor 36, die Welle 38, der Polwender 40 und die Kohlebürsten sind weitere Funktionselemente des Stellantriebs 18.
Der Stellantrieb 18 umfasst weiterhin ein Lager 42, das zum Lagern der Welle 38 des Rotors 36 vorgesehen und in einer zweiten Ausnehmung 44 des Gehäuses 14 angeordnet ist. Der Rotor 36 ist über eine dem Stellantrieb 18 zugeordnete Axialsicherung 46 drehbewegbar, aber axial gesichert festgesetzt. Die Welle 38 des Rotors 36 ist über ein Zahnrad 48 und einen Zahnriemen 50 mit einem Zahnrad 52 verbunden, das wiederum mit dem Getriebe 18 der Drosselklappenwelle 8 in Verbindung steht, wobei die Art der Verbindung in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.
Die annähernd kreisförmige Ausbildung des Rückschlusskörpers 24 und die annähernd halbkreisförmige Ausbildung der Magnetschalen 32 sind Figur 2 entnehmbar, die einen Querschnitt des Drosselklappenstutzens 2 gemäß Figur 1 zeigt. Der annähernd kreisförmige und als Polrohr ausgebildete Rückschlusskörper 24 umschließt die Magnetschalen 32 konzentrisch, die ebenfalls wiederum konzentrisch den Rotor 36 umschließen, in dem die Welle 38 angeordnet ist.
Die Magnetschalen 32 sind über Halteelemente innerhalb der für den Rotor 36 vorgesehen Ausnehmung 34 in dem Gehäuse 14 festgesetzt. Die Halteelemente sind als Feder 54 und Steg 56 ausgebildet, die bei Betrachtung der Figur 2 senkrecht in die Figur 2 oder senkrecht aus der Figur 2 herauslaufen. Sowohl die Feder 54 als auch der Steg 56 sind einstückig mit dem Gehäuse 14 bei dessen Herstellung erstellt worden. Alternativ kann aber auch eine nachträgliche Einbringung der als Feder 54 und als Steg 56 ausgebildeten Halteelemente in das Gehäuse 14 vorgesehen sein.
Die Magnetschalen 32 sind als eine erste und eine zweite annähernd halbkreisförmige Magnetschale 32 ausgebildet, sie können aber auch mehr als zwei Teile umfassen. Die einander zugewandten Enden 58 der beiden Magnetschalen 32 sind in Umfangrichtung der Magnetschalen 32 durch die Feder 54 belastet und die beiden entgegengesetzten Enden 60 der Magnetschalen 32 sind gegen den als Anschlag ausgebildeten Steg 56 beaufschlagbar. Der Gegenpart zu dem Steg 56 ist also die Feder 54, die in Umfangsrichtung die jeweilige Magnetschale 32 gegen den Steg 56 drückt, und damit die jeweilige Magnetschale 32 durch Kraftschluss hält. Zur Verbesserung der Halteeigenschaften können die Längskonturen des Stegs 56 und die sich daran anschließenden Längskonturen der Magnetschalen 32 hinterschnitten sein. Dadurch ist beim Einsetzen der Magnetschalen 32 in das Gehäuse 14, sofern dies nach der Herstellung des Gehäuses 14 vorgesehen ist, ein Herausspringen derselben vermieden. Die Außenkonturen der Feder 54 beziehungsweise des Stegs 56 sind dabei so gewählt, dass sie maximal mit der nach innen gerichteten Außenoberfläche der Magnetschalen 32 abschließen, damit der Bewegungsbereich des Rotors 36 nicht beeinträchtigt wird.
Das Gehäuse 14 der Antriebseinrichtung 16 und des als Leitungsstutzen ausgebildeten wärmeleitenden Bauteils 4 ist aus Kunststoff K und im Spritzgussverfahren hergestellt. Durch die zur Herstellung des Gehäuses 14 vorgesehene Spritzgussform sind dabei neben den Ausnehmungen 34 und 44 weitere Ausnehmungen des zu erstellenden Gehäuses 14 vorgegeben, in die starre und/oder bewegliche Funktionselemente des Stellantriebs 18 sowie Teile der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2 nach der Fertigstellung des Gehäuses 14 einlegbar sind. Dabei sind auch die zur Halterung der ersten und der zweiten Magnetschale vorgesehenen Halteelemente, also Feder 54 und Steg 56, so von der Spritzgussform vorgegeben, dass mit Hilfe der Feder 54 und des Stegs 56 die Magnetschalen 32 nach der Herstellung des Gehäuses 14 in dem Gehäuse 14 zu befestigen sind.
Zur Herstellung des Gehäuses 14 werden Funktionselemente des Stellantriebs 18 und bedarfsweise weitere Teile der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind, in die Spritzgussform eingelegt und fixiert. Hierzu eignen sich insbesondere starre Teile des Stellantriebs 18, der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2, die fest von Kunststoff K umschlossen werden sollen. Der Leitungsstutzen 4 und der Rückschlusskörper 24 werden zunächst über die Dome 26 und 28 fest zueinander positioniert und anschließend in die Spritzgussform eingelegt. Sobald alle Funktionselemente des Stellantriebs 18 und weitere Teile der Antriebseinrichtung 16 wie beispielsweise Kabelführungen zur Stromversorgung des Stellantriebs 18 in der Spritzgussform fixiert sind wird diese mit Kunststoff K ausgespritzt. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden ist dabei das Material des Kunststoffs elektrisch nicht leitend.
Nach der Herstellung des Gehäuses 14, das zumindest den Rückschlusskörper 24 und der Leitungsstutzen 4 aufweist, werden zur Montage der Antriebseinrichtung 16 in dem Gehäuse 14 weitere Funktionselemente des Stellantriebs 18 und weitere Teile der Antriebseinrichtung 16 angeordnet. Dabei gestaltet sich die Montage der Funktionselemente des Stellantriebs 18 und weiterer Teile der Antriebseinrichtung 16 besonders einfach durch zahlreiche formschlüssige Ausgestaltungen des Gehäuses 14, die dieses neben den Ausnehmungen 34 und 44 aufweist. In das Gehäuse 14 des Drosselklappenstutzens 2 gemäß Figur 1 ist insbesondere die nachträgliche Montage der Magnetschalen 32 mit Hilfe der einstückig mit dem Gehäuse 14 hergestellten Halteelemente Feder 54 und Steg 56 vorgesehen. Außerdem ist nach der Herstellung des Gehäuses 14 eine Einbringung des Rotors 36 gemeinsam mit seiner Welle 38 sowie des Polwenders 40, des Lagers 42, der Axialsicherung 46, der Zahnräder 48 und 52, des Zahnriemens 50, des Getriebes 18, der Drosselklappe 6 und der Drosselklappenwelle 8 in das Gehäuse 14 der Antriebseinrichtung 16 vorgesehen.
Beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 2 tritt durch die Drosselklappe 6 das Strömungsmedium S hindurch, dessen Durchfluss über die Stellung der Drosselklappe 6 gesteuert wird. Das Strömungsmedium S strömt dabei senkrecht in die Figur 1 hinein oder tritt senkrecht aus ihr heraus. Die Stellung der Drosselklappe 6 wird dabei über den Stellantrieb 18 der Antriebseinrichtung 16 eingestellt. Hierzu wird der Stellantrieb 18 mit Strom gespeist, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Die Bespeisung des Stellantriebs 18 mit Strom hat zur Folge, dass der Rotor 36 des Stellantriebs 18 eine Drehbewegung ausführt. Die stromführenden Funktionselemente des Stellantriebs 18 und die Rotationsbewegung des Rotors 36 erzeugen Wärme W. Diese Wärme W kann sich verkürzend auf die Lebensdauer des Stellantriebs 18 auswirken. Um dies zu vermeiden, ist der als Polrohr ausgebildete Rückschlusskörper 24 des Stellantriebs 18 mit dem als Leitungsstutzen ausgebildeten wärmeleitenden Bauteil 4 des Drosselklappenstutzens 2 verbunden. Über den aus Aluminium A gefertigten Leitungsstutzen 4 wird die beim Betrieb des Stellantriebs 18 in dem Stellantrieb 18 erzeugte Wärme W aus dem Stellantrieb 18 heraus entlang der in Figur 1 und Figur 2 mit Hilfe eines Pfeils dargestellten Richtung 62 abgeführt. Der Leitungsstutzen 4 wird wiederum durch das durch den Drosselklappenstutzen 2 hindurchtretende Strömungsmedium S gekühlt, so dass auch der Leitungsstutzen 4 vor einer übermäßigen Erwärmung zuverlässig geschützt ist.
Der Drosselklappenstutzen 2 ist mit besonders geringem Herstellungs- und Montageaufwand herstellbar, da schon bei der Herstellung des Gehäuses 14 eine Vielzahl von Funktionselementen des Stellantriebs 18 sowie von Teilen der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2 in das Gehäuse 14 integrierbar sind. Hierbei ist durch die formschlüssige Verbindung des Leitungsstutzens 4 mit dem Rückschlusskörper 24 ein besonders geringer Platzbedarf des Drosselklappenstutzens 2 bei einem besonders geringen Herstellungsaufwand des Drosselklappenstutzens 2 sichergestellt. Gleichzeitig ist beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 2 eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs 18 dadurch vermieden, dass die beim Betrieb des Stellantriebs 18 in dem Stellantrieb 18 erzeugte Wärme W über den Leitungsstutzen 4 und zusätzlich über das Strömungsmedium S aus dem Stellantrieb 18 abführbar ist.

Claims (19)

  1. Drosselklappenstutzen zur Steuerung der Leistung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der zumindest ein Gehäuse (14) und einen in dem Gehäuse (14) angeordneten eine Drosselklappe (6) aufnehmenden Leitungsstutzen (4) sowie ein die Drosselklappe (6) antreibenden Stellantrieb (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) aus Kunststoff (K) besteht und Funktionselemente des Stellantriebs (18) in dem Gehäuse (14) angeordnet und zumindest teilweise von Kunststoff (K) umgeben sind, wobei die Drosselklappe (6) von einem wärmeleitenden Leitungsstutzen (4) umgeben ist und wobei ein Funktionselement des Stellantriebs (18) und der Leitungsstutzen (4) wärmeleitend miteinander verbunden oder einteilig ausgebildet sind.
  2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement des Stellantriebs (18) und der Leitungsstutzen (4) zumindest an einer Stelle (30) unmittelbar miteinander verbunden sind.
  3. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstutzen (4) im wesentlichen aus Metall besteht.
  4. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstutzen (4) im wesentlichen aus Aluminium (A) besteht.
  5. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Leitungsstutzen (4) und das Funktionselement des Stellantriebs (18) Mittel aufweisen, über die der Leitungsstutzen (4) und das Funktionselement des Stellantriebs (18) relativ zueinander positionierbar sind.
  6. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das die Mittel als Dome (26, 28) ausgebildet sind.
  7. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel des Leitungsstutzens (4) einstückig mit dem Leitungsstutzen (4) und die Mittel des Funktionselements des Stellantriebs (18) einstückig mit dem Funktionselements des Stellantriebs (18) ausgeführt sind.
  8. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
  9. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstutzen (4) in dem Gehäuse (14) angeordnet ist.
  10. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (18) als Elektromotor ausgebildet ist.
  11. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Gleichstrommotor ist, von dem zumindest dessen Rückschlusskörper (24) in dem Gehäuse (14) angeordnet ist.
  12. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlusskörper (24) als Polrohr ausgebildet ist.
  13. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement des Stellantriebs (18) der Rückschlusskörper (24) ist.
  14. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetschalen (32) des Elektromotors zumindest teilweise in dem Gehäuse (14) angeordnet sind.
  15. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) Halteelemente zum Halten der Magnetschalen (32) aufweist.
  16. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente einstückig mit dem Gehäuse (14) hergestellte Federn (54) sind.
  17. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente einstückig mit dem Gehäuse (14) hergestellte Stege (56) sind.
  18. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist, von dem zumindest dessen Wicklungen in dem Gehäuse (14) angeordnet sind.
  19. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (18) zum Bewegen der Drosselklappe in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe für die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine vorgesehen ist
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