DE10114994A1 - Spritzgegossener Drosselkörper - Google Patents

Abstract

Ein spritzgegossener Drosselkörper wird beschrieben mit einer einteiligen Hebel-, Wellen- und Platteneinheit, welche als eine einteilige Einheit in einem lateral aufgeteilten Drosselkörpergehäuse montiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drosselkörper für Einlasskrümmer von Otto-Motoren mit interner Verbrennung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Saugrohr für einen Otto-Motor mit interner Verbrennung mit einer integralen Formplatte mit Welle und Hebeleinheit.

In der Vergangenheit wurden einfach montierbare, leichtge­ wichtige und kostengünstigere Bauteile für Kraftstoffein­ spritzmaschinen benötigt, die einen Drosselkörper erfordern. Bisher sind Drosselkörper in Form eines einstückigesn Gehäu­ ses ausgestaltet worden, in dem eine Platte, eine Welle und eine Hebeleinheit als getrennte Teile eines Gehäuses montiert waren. Natürlich war aufgrund der einstückigen Konstruktion des Gehäuses ein in irgendeiner Weise zeitaufwändiger Monta­ geprozess notwendig, um das Plattenbauteil innerhalb der Drosselkörperbohrung drehbar zu befestigen und danach die pe­ ripheren Teile und/oder Steuereingänge entlang der Welle zu verbinden.

Somit ist für typische Konstruktionen nach dem Stand der Technik ein mehrstufiges Verfahren erforderlich zum Stanzen von Lagern und anschließender Montage von Welle, Federn und Hebeleinheit und Ähnlichem. Typischerweise war bei derartigen Konstruktionen die Drosselsteuerfeder innerhalb der Drossel­ hebeleinheit. Zusätzlich waren die Drosselhebeleinheit, die Welle und die Platte sämtlichst getrennte Stücke, die durch Nieten oder ähnliches verbunden werden mussten, um einen fer­ tigen Drosselkörper zur Montage auf einer Maschine bereitzu­ stellen. Wie es bereits angedeutet wurde, sind die meisten Bauteile aus Metall hergestellt worden, welches schwer ist und die für die Montage des Drosselkörpers notwendigen Schritte machen derartige Einheiten zu relativ teueren Bau­ teilen einer Fahrzeugmaschine.

In den vergangenen Jahren haben sich einige Weiterentwicklun­ gen in der Konstruktion von Drosselkörpern ergeben, wie bei­ spielsweise der Bau einer zweistückigen Einheit. Ein zweistü­ ckiger Drosselkörper erleichtert die Montage des Plattenbau­ teiles. Dabei bleibt jedoch die Notwendigkeit zur Herstellung eines kostengünstigeren, zuverlässigen Drosselkörpergehäuses.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Drosselkörpereinheit für eine Maschine bereitgestellt, welche ein Drosselkörperge­ häuse mit einer durchgeführten zentralen Einlassbohrung bein­ haltet. In der vorliegenden Erfindung ist ein Drosselplatten­ bauteil drehbar befestigt in der Bohrung zur Messung des Luftstromes durch den Drosselkörper und zu der Maschine. Das Drosselplattenbauteil entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Wellenbauteil, durch dessen Wirkung das Plat­ tenbauteil um eine Achse drehbar ist. In der vorliegenden Er­ findung sind das Drosselplattenbauteil und die Wellen- und Hebeleinheit und Ähnliches integral ausgebildet durch einstü­ ckige Herstellung mittels Spritzgießen und sind in dem Dros­ selkörper als ein einziges Teil eingebaut.

Ein tieferes Verständnis für die Erfindung wird gegeben durch den Bezug auf die ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen im Folgenden in Verbindung mit den Ausfüh­ rungsbeispielen und den beiliegenden Patentansprüchen.

Die verschiedenen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann deutlich an Hand der folgenden Angaben und angefügten Patentansprüche und durch Bezug auf die folgenden Figuren, in denen Folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Maschine, in der ein Drosselkörper entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Drosselkörpers entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Explosionsansicht des Drosselkörpers ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Ansicht 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer vorteilhaften Ausgestal­ tung der Platte mit Welle und Hebeleinheit der Fig. 3; und

Fig. 6 zeigt eine ausführliche, aufgebrochene perspektivi­ sche Ansicht einer Verbindungseinheit für den Drosselkörper entsprechend der Ansicht 6-6 der Fig. 2.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Drosselkör­ per bereitgestellt, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 10 zum Einsatz an einer Maschine 12 eines Fahrzeuges 14. Bestimmte Drosselkörper werden typischerweise zur Anbringung an einem Einlasskrüinmer 16 einer Treibstoffeinspritzmaschine verwen­ det. Der Drosselkörper entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung ist einzigartig, indem er vollständig durch spritzgegos­ sene Bauteile hergestellt ist. Der Drosselkörper entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Drosselkörpergehäu­ se, das allgemein mit 18 bezeichnet wird. Der Drosselkörper 18 beinhaltet eine durchgehende Einlassbohrung 20. Der Dros­ selkörper der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein oberes Drosselkörperbauteil 22, eine Drosselplatte, Welle und ein Hebeleinheitsbauteil 24 und ein unteres Drosselkörperbauteil 26. Die Drosselplatte mit Welle und Hebeleinheitsbauteil 24 ist in der Bohrung 20 zur Messung eines Luftstromes durch den Drosselkörper drehbar angebracht und steuert somit die Ge­ schwindigkeit der Maschine.

Die Drosselplatte mit Welle und Hebeleinheitsbauteil 24 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von Vorrichtungen nach dem Stand der Technik dadurch, dass sie eine einstückige integrale spritzgegossene Einheit ist, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt wird. In bisherigen Drosselkörperkon­ struktionen ist eine Montage der Drosselklappeneinheit und der Welle in den Drosselkörper nach dem Gießen des Drossel­ körpers notwendig. Dies ist arbeitsintensiv und das in den Guss-Stücken verwendete Metall erhöht das Gewicht des Fahr­ zeuges in unerwünschter Weise.

Die Drosselplatte mit Welle und Hebeleinheitsbauteil 24 ent­ sprechend Fig. 3 beinhaltet ein zentrales Plattenteil 28 (wie in Fig. 4 gezeigt), Lagerteile 30 und 32, ein Drossel­ kabelverbindungsteil 34 und ein Ende eines Positionssensors 36. Das Plattenbauteil ist in seinem zentralen Teil 38 ver­ stärkt ausgebildet und verjüngt sich nach außen hin zu den Randteilen 40 und 42. Eine Serie von verstärkten Rippen 44 wird auf der oberen und unteren Oberfläche des Plattenteiles dargestellt. Das Profil dieser Rippen sorgt ebenfalls für ei­ nen verbesserten Luftstrom über der Oberfläche der Platte zur Erhöhung der Maschinenleistung. Andere verstärkte Rippen oder Ähnliches können jedoch ebenso zur Verstärkung der Drossel­ platte eingesetzt werden.

Das Ende des Drosselpositionssensors greift an den Drosselpo­ sitionssensor 46 zur Detektion der Position der Drosselplatte mit Welle und Hebeleinheitsbauteil 24 an. Das Ende des Dros­ selkabels 34 (oder Hebel) ist verbunden mit einem Kabel 48 zur Drosselsteuerung der Drosselplatte mit Welle und Hebel­ einheitsbauteil 24. Das Kabelende 34 beinhaltet ein Federhal­ teelement. Die Drosselrückhaltefedern 52 und 54 greifen in die Welle 50 ein und werden positioniert durch den Federposi­ tionierunghebel 56. Das Kabelende befindet sich außerhalb der Lagerungen, wodurch eine hochwirksame Einheit von Kabel und Platteneinheit hergestellt ist. Dadurch wird ebenfalls ermög­ licht, dass die Drosselrückholfeder an der Außenseite der Einheit angebracht wird, wodurch weiterhin der Montageprozess rationalisiert wird.

Das untere Drosselkörperbauteil 26 beinhaltet ebenfalls eine Leerlaufbypasskammer 27 für Luft, die mit einer Luftquelle auf der Reinluftseite des Luftfilters verbunden ist. Leer­ laufbypässe sind bekannt und typischerweise funktionsmäßig verbunden mit einem Steuerventil, welches ein lineares Sole­ noid oder einen Schrittmotor zur Positionierung des Bypass- Steuerventils in Ruhestellung überwacht. Die vorliegende Er­ findung unterscheidet sich von Konstruktionen entsprechend dem Stand der Technik darin, dass die Referenzluftquelle von der Reinluftseite des Luftreinigers abgenommen wird als di­ rekt von dem Drosselkörpereinlass.

Durch die Montage liegen die Lager 30 und 32 in Lagerschalen 58 und 60 in dem unteren Drosselkörperbauteil und in auflie­ genden Lagerfallen 62 und 64 in dem oberen Drosselkörperbau­ teil. Die Drosselplatte mit Welle und Hebeleinheitsbauteil 24 wird positioniert zwischen dem oberen und dem unteren Körper­ bauteil, welche zusammengefügt und in richtiger Positionie­ rung lösbar befestigt sind über Schellen oder Verschlussla­ scheneinheiten 66, welche detailliert in der Fig. 6 darge­ stellt sind. Lagerbauteile werden vorzugsweise integral ge­ gossen mit der PlatteneinheiL. Alternativ können Kugellager an deren Stelle verwendet weilten. Beispielsweise könnte eine abgedichtete Kugellagereinheit in dem Drosselplattenbauteil 24 mit Welle und Hebeleinheit mit eingespritzt werden.

Jede Schelleneinheit 66 beinhaltet einen Federhebel 68, der an einem Absatz 70 während des Eingriffes der beiden Hälften des Drosselkörpers anliegt. Dies liefert für die Montage zum Versand des zusammengebauten Drosselkörpers. Verschraubungs­ bohrungen 78 sind für die endgültige Montage des Drosselkör­ pers in dem Einlasskrümmer vorgesehen. Das obere Drosselkör­ perbauteil 22 beinhaltet eine konzentrische Lippe 72, welche in ein Teil 74 des unteren Drosselkörperbauteiles 26 passt. Eine Dichtung 76 ist entlang des Umfanges vorgesehen, anders als bei den Lagerbereichen zur Abdichtung der Drosselkörper­ öffnung.

Das obere Drosselkörperbauteil ist vorzugsweise aus einem spritzgießfähigen Material hergestellt, wodurch genaue Tole­ ranzen an den Positionen eingehalten werden können, wo die Ränder 40 und 42 während der Leerlaufposition (beispielswei­ se, wo das Drosselplattenbauteil 24 mit Welle und Hebelein­ heit im Wesentlichen horizontal ist) positioniert werden. Um dies besser zu gewährleisten, werden die Ränder 40 und 42 nächstliegend zu der Lippe 72 positioniert. Die Lippe 72 ist tatsächlich dargestellt mit einer verminderten Stärke an die­ ser Stelle, um die Rundheit und geeignete Toleranzen zwischen der Lippe 72 und den Drosselplattenrändern 40 und 42 während des Gießvorganges zu gewährleisten. Für den oberen Drossel­ körper verwendete Materialien sind vorzugsweise technische Harze, wie beispielsweise glasfaserverstärkte Polyetheramid­ harze. Ein bevorzugtes Harz ist ein 30% glasfaserverstärktes Harz, welches unter dem Namen ULTEM 2310 verkauft wird, er­ hältlich bei der Firma GE Plastics of Pittsfield, Massachu­ setts.

Typischerweise kann das Drosselplattenbauteil 24 mit Welle und Hebeleinheit ebenso spritzgegossen werden aus einem tech­ nischen Harz, wie beispielsweise Polythalamid oder vorzugs­ weise glasgefüllten Polythalamid. Ein bevorzugtes Harz ist ein AMODEL glasfaserverstärktes Harz wie A-1145 HS, verfügbar von der Firma B. P. Amoco Chemicals, Livona, Michigan. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann das Material überspritzt werden um eine Stahlträgerwelle 80, was eine vorteilhafte Ausgestaltung dar­ stellt zur Erzielung zusätzlicher Steifigkeit und Festigkeit, falls dies notwendig ist.

Das untere Drosselkörperbauteil kann hergestellt werden mit unterschiedlichsten Materialien. Vorzugsweise kann ein sehr günstiges Material wie beispielsweise Nylon oder Ähnliches verwendet werden. Sicherlich wären technische Harze genauso nützlich für diese Komponente. In einer vorteilhaften Ausges­ taltung könnte das untere Drosselkörperbauteil ebenfalls als ein Teil des Krümmers hergestellt werden. In dieser Ausges­ taltung würden das Drosselplattenbauteil 24 mit Welle und He­ beleinheit und der obere Drosselkörper und andere Bestandtei­ le in der richtigen Position auf dem Krümmer angebaut werden mit dem unteren Drosselkörperbauteil als ein integrales Teil.

Anhand der obigen Beschreibung kann der Fachmann entnehmen, dass die allgemeine Form der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Ausgestaltungen realisierbar ist. Der Rahmen der Erfindung wird nicht dadurch eingeschränkt, dass die Be­ schreibung der Erfindung anhand von speziellen Beispielen er­ folgt ist, da weitere Modifizierungen für den Fachmann anhand der Zeichnungen, der Beschreibung und der Patentansprüche of­ fensichtlich sind.

Claims (22)

1. Drosselkörper zum Einsatz an einem Motor, der Folgendes aufweist:

• - ein Drosselkörpergehäuse mit einer zentralen durchgehen­ den Einlassbohrung;
• - ein Drosselplattenbauteil, das drehbar in der Bohrung zur Messung eines Luftstromes durch den Drosselkörper unter­ gebracht ist, wobei das Drosselplattenbauteil ein Wellenbau­ teil zur Rotation des Plattenbauteiles beinhaltet und wobei das Drosselplattenbauteil und die Welle als eine integral ausgebildete, einstückige spritzgegossene Einheit dargestellt und als ein einziges Stück in dem Drosselkörper eingebaut sind.

2. Drosselkörper nach Anspruch 1, wobei das Drosselkörper­ gehäuse zumindest eine zweistückige Einheit in Verbindung mit dem Wellenbereich darstellt.

3. Drosselkörper nach Anspruch 2, wobei die zweistückige Einheit ein Luftaustrittsteil und ein Lufteinlassteil bein­ haltet, wobei ein Teil von einem, von dem Luftauslassteil o­ der von dem Lufteinlassteil, eine Bohrung mit enger Toleranz bestimmt zur Bereitstellung einer Passung mit kleiner Tole­ ranz um einen Umfang des Drosselplattenbauteiles.

4. Drosselkörper nach Anspruch 3, wobei das Teil auf der Seite des Luftaustrittskrümmers des Drosselkörpers ausgebil­ det ist.

5. Drosselkörper nach Anspruch 3, wobei das Teil ein dünn­ wandiges Lippenteil ist, welches sich bis unter einen Mitten­ punkt des Wellenbereiches erstreckt, womit eine Passung mit kleiner Toleranz um einen Umfang des Plattenbauteiles darge­ stellt ist.

6. Drosselkörper nach Anspruch 4, wobei das Teil ein dünn­ wandiges Lippenteil ist, welches sich bis unter einen Mitten­ punkt des Wellenbereiches erstreckt, womit eine Passung mit kleiner Toleranz um einen Umfang des Plattenbauteiles darge­ stellt ist.

7. Drosselkörper nach Anspruch 6, wobei das Plattendich­ tungsteil aus einem spritzgießbaren technischen Harz besteht, welches in der Lage ist während des Spritzgießens die geeig­ nete Gestalt beizubehalten.

8. Drosselkörper nach Anspruch 7, wobei das technische Harz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Polythala- mid, glasfaserverstärktem Polythalamid, Polyetheramid, glas­ faserverstärktem Polyetheramid und Mischungen daraus.

9. Drosselkörper nach Anspruch 1, wobei das Plattenbauteil eine integral ausgebildete spritzgegossene Platte mit Welle und Hebeleinheit aufweist.

10. Drosselkörper nach Anspruch 9, wobei eine Drosselrück­ holfeder außerhalb des Hebelteiles angebracht ist.

11. Drosselkörper nach Anspruch 4, wobei das Luftauslassteil und das Lufteinlassteil integrale Verschlusslaschenanbringun­ gen zur Vormontage des Drosselkörpers vor der endgültigen Montage an einem Fahrzeug beinhalten.

12. Drosselkörper nach Anspruch 9, wobei die Platte ein Me­ tallwellenverstärkunsbauteil enthält, welches integral darin eingespritzt ist.

13. Drosselkörper zum Einsatz an einer Maschine, der Folgen­ des aufweist:

• - einen zweiteiligen Drosselkörper und eine Drosselplat­ teneinheit;
• - wobei der zweiteilige Drosselkörper zur Definition einer zentralen Bohrung eine Achse aufweist, der zweiteilige Dros­ selkörper ein Lufteinlassteil und ein Luftauslassteil auf­ weist, das Lufteinlassteil und das Luftauslassteil zusammen­ gefügt wie eine integrale Einheitaneinandergefügt sin in Be­ zug auf eine Ebene, die senkrecht ist zu der Achse der zent­ ralen Bohrung, wobei das Einlassteil und das Auslassteil eine Bohrung entlang der Ebene zur drehbaren Anbringung des Dros­ selplattenbauteiles in dem Drosselkörper definieren;
• - wobei das Drosselplattenbauteil ein Wellenglied und eine Drosselplatte beinhaltet, die integral gegossen sind um ein einstückiges spritzgegossenes einheitliches Teil darzustel­ len, welches als einheitliches Teil in den Drosselkörper ein­ gebaut ist.

14. Drosselkörper nach Anspruch 13, wobei ein Teil von ei­ nem, von dem Luftauslassteil oder von dem Lufteinlassteil ei­ ne Bohrung mit enger Toleranz bestimmt zur Bereitstellung ei­ ner Passung mit kleiner Toleranz um einen Umfang des Drossel­ plattenbauteiles.

15. Drosselkörper nach Anspruch 14, wobei das Teil auf der Seite des Einlasskrümmexs des Drosselkörpers ausgebildet ist.

16. Drosselkörper nach Anspruch 15, wobei das Teil ein dünn­ wandiges Lippenteil ist, welches sich bis unter einen Mitten­ punkt des Wellenbereiches hin erstreckt.

17. Drosselkörper nach Anspruch 16, wobei das Lufteinlass­ teil hergestellt ist aus einem spritzgießbaren technischen Harz, welches in der Lage ist während des Spritzgießens die geeignete Gestalt beizubehalten.

18. Drosselkörper nach Anspruch 17, wobei das technische Harz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Po­ lythalamid, glasfaserverstärktem Polythalamid, Polyetheramid, glasfaserverstärktem Polyethexamid und Mischungen daraus.

19. Drosselkörper nach Anspruch 13, wobei das Plattenbauteil eine integral ausgebildete spritzgegossene Platte mit Welle und Hebeleinheit aufweist.

20. Drosselkörper nach Anspruch 19, wobei eine Drosselrück­ holfeder außerhalb des Hebelteiles angebracht ist.

21. Drosselkörper nach Anspruch 13, wobei das Luftauslass­ teil und das Lufteinlassteil integrale Verschlusslaschenan­ bringungen zur Vormontage des Drosselkörpers vor der endgül­ tigen Montage an einem Fahrzeug beinhalten.

22. Drosselkörper nach Anspruch 19, wobei die Plätte ein Me­ tallwellenverstärkungsbauteil enthält, welches integral darin eingespritzt ist.