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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einlassdrosselventilvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor (eine Brennkraftmaschine). Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung eine Einlassdrosselventilvorrichtung,
deren Ventilelement durch einen Antriebsmotor mittels eines Untersetzungsgetriebemechanismus
in Antwort auf eine Betätigung
bzw. ein Niederdrücken
eines Gaspedals rotiert wird.
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Stand der Technik
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Eine
derartige Einlassdrosselventilvorrichtung ist bisher in solcher
Form bekannt, dass der durch ein Ventilelement eines in der Einlassdrosselventilöffnung enthaltenen
Drosselventils definierte Öffnungsgrad
mittels eines Antriebsmotors durch einen Untersetzungsgetriebemechanismus
in Antwort auf eine Betätigung
oder ein Niederdrücken
des Gaspedals gesteuert wird.
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In
der bekannten bzw. herkömmlichen
Einlassdrosselventilvorrichtung wird das durch den Antriebsmotor
erzeugte Drehmoment auf eine Ventilwelle, welche das Ventilelement
des Drosselventils lagert, durch einen Untersetzungsgetriebemechanismus
bzw. ein Räderwerk übertragen,
das ein an einer Motorwelle des Antriebsmotors fest montiertes Abtriebszahnrad,
ein mit dem Abtriebszahnrad kämmendes
Zwischenzahnrad und ein an der Ventilwelle fest montiertes und mit
dem Zwischenzahnrad kämmendes
Antriebszahnrad aufweist, um das Drehmoment auf eine zum Steuern
des Öffnungsgrades
des Drosselventils erforderliche Größenordnung zu erhöhen. Das
Untersetzungsverhältnis
des Untersetzungsgetriebes beträgt
im Wesentlichen „10” oder mehr.
Für weitere
Details wird auf die
japanische
Patentoffenlegungsschrift Nr. 266666/2002 (
JP-A-2002-266666 ) verwiesen.
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Die
bisher bekannte und herkömmliche
Einlassdrosselventilvorrichtung besitzt allerdings einen Nachteil
dahingehend, dass das Zwischenzahnrad und der Zahnradstift zum Lagern
des Zwischenzahnrades für
die Drehmomentübertragung
erforderlich sind, da das Untersetzungsgetriebe mit einer sogenannten
zweistufigen Untersetzungsstruktur (two-stage speed reduction structure)
einschließlich des
Zwischenzahnrades umgesetzt ist, und daher nimmt die Anzahl der
Bauteile der Einlassdrosselventilvorrichtung entsprechend zu.
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Darüber hinaus
ist in der herkömmlichen
Einlassdrosselventilvorrichtung ein relativ großer Wellen- bzw. Achsabstand zwischen dem Abtriebszahnrad
und dem Antriebszahnrad aufgrund des Einlegens des Zwischenzahnrades
erforderlich. Dementsprechend werden die Abmessungen der Einlassdrosselventilvorrichtung
notwendigerweise durch den Achsabstand bestimmt, und daher werden Schwierigkeiten
beim Ausführen
der Einlassdrosselventilvorrichtung mit geringen Abmessungen angetroffen,
was ein zusätzliches
Problem entstehen lässt.
Diese Problem wird umso ausgeprägter
hinsichtlich des Entwurfs, wenn die Einlassdrosselventilvorrichtung
in einem Kompaktwagen mit einem Zylindervolumen von 1,0 l oder weniger
eingebaut wird. Um diesem Problem zu begegnen, wird es unvermeidlich,
die Spezifikationen des Motoraufbaus sowie der Zusatzausrüstung zu
verändern
oder anzupassen, was ein weiteres Problem darstellt.
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Die
DE 41 15 323 A1 offenbart
eine Drosselklappe für
eine Brennkraftmaschine, wobei die Drosselklappe auf einer Drosselklappenwelle
gehaltert ist. Auf einem Ende der Drosselklappenwelle ist ein erstes
Zahnrad befestigt und kämmt
mit einem zweiten Zahnrad, das auf einer Abtriebswelle eines unsteuerbaren
Antriebsmotors befestigt ist. Der Antriebsmotor befindet sich außerhalb
des Drosselklappengehäuses.
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Die
DE 39 39 198 A1 offenbart
eine Verstelleinrichtung für
eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, welche ebenfalls eine
zwischen dem Motor und der Drosselklappe angeordnete Verzahnung zur Übertragung
der Antriebskraft des Motors auf die Drosselklappe aufweist.
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Die
JP 06033308 offenbart eine
Verstelleinrichtung für
eine Drosselklappe, welche ebenfalls eine Verzahnung zwischen Motor
und Drosselklappe zur Übertragung
der Antriebskraft des Motors auf die Drosselklappe aufweist.
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Darstellung der Erfindung
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Angesichts
des oben beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Einlassdrosselventilvorrichtung mit einer
Struktur bereitzustellen, die mit einer verminderten Anzahl von
Bauteilen verwirklicht werden kann und in welcher der Achsabstand
zwischen der Motorwelle und der das Ventilelement lagernden Ventilwelle
vermindert ist, um hierdurch zu ermöglichen, dass die Einlassdrosselventilvorrichtung
mit kleinen oder verminderten Abmessungen umgesetzt werden kann.
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Die
Erfindung schafft eine Einlassdrosselventilvorrichtung gemäß dem Patentanspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Mit
der oben beschriebenen Struktur der Eindrosselventilvorrichtung
ist es möglich,
die Anzahl von Bauteilen zu vermindern, während der Achsabstand zwischen
der Motorwelle und der Ventilwelle, welche das Ventilelement lagert,
vermindert wird, wodurch die Einlassdrosselventilvorrichtung mit
kleinen bzw. verminderten Abmessungen umgesetzt werden kann.
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Die
obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und zugehörigen Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden durch Lesen der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
noch besser verständlich
werden, die rein beispielhaft in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen gegeben wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Zuge der Beschreibung wird auf folgende Zeichnungen Bezug genommen:
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine Einlassdrosselventilvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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2 ist
eine Schnittansicht, die ein Abtriebszahnrad der in 1 gezeigten
Einlassdrosselventilvorrichtung zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird ausführlich
in Verbindung damit beschrieben, das gegenwärtig als bevorzugte oder typische
Ausführungsform
derselben betrachtet wird, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen
gleiche oder entsprechende Bauteile in den jeweiligen Ansichten.
Auch ist bei der nachfolgenden Beschreibung zu beachten, dass Begriffe
wie „rechts”, „links” und dergleichen
der Einfachheit halber verwendet werden und nicht als begrenzende
Begriffe zu betrachten sind.
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Ausführungsform
1
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1 ist
eine Schnittansicht, die eine Einlassdrosselventilvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die Figur umfasst die Einlassdrosselventilvorrichtung
ein allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnetes Einlassdrosselventil,
einen allgemein mit Bezugszeichen 2 bezeichneten Untersetzungsgetriebemechanismus,
der betrieblich mit dem Einlassdrosselventil 1 verbunden
ist, und einen allgemein mit 3 bezeichneten Antriebsmotor,
der betrieblich mit dem Untersetzungsgetriebemechanismus 2 verbunden
ist.
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Das
Einlassdrosselventil 1 umfasst ein aus einem Harz gebildetes
Ventilgehäuse,
eine drehbar mittels eines ersten Lagers 5 und eines zweiten
Lagers 6, die in der linken bzw. rechten Wand des Ventilgehäuses 4 eingebaut
sind, gelagerte Ventilwelle 7, ein fest an der Ventilwelle 7 montiertes
Ventilelement 9 zum Verändern
der Öffnungsfläche (Querschnittsfläche) eines
innerhalb des Ventilgehäuses 4 gebildeten
Einlassdurchgangs 8, und eine in der Nähe des zweiten Lagers 6 vorgesehene
Feder 10 zum elastischen Beaufschlagen der Ventilwelle 7 in
der Richtung zum Schließen
des Einlassdrosselventils 1.
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Das
Ventilgehäuse 4 kann
aus Polyphthalamid (PPA) in einer im Wesentlichen zylindrischen Form
betrachtet in der Richtung senkrecht zu der Ebene aus 1 ausgeformt
sein, wobei der Einlassdurchgang 8 innerhalb des Ventilgehäuses 4 wie oben
erwähnt
gebildet ist.
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Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 2 umfasst ein fest an
der Motorwelle 11 des Antriebsmotors 3 angebrachtes
Abtriebszahnrad 12 und ein Antriebszahnrad 13,
das auf die Ventilwelle 7 an einem Ende derselben mittels
eines Presssitzes aufgebracht ist und direkt mit dem Abtriebszahnrad 12 kämmt. Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 2 ist mit einer Abdeckkappe 14 bedeckt. Übrigens
ist das Antriebszahnrad 13 in der Form eines Zahnradsektors
ausgeführt,
wie anhand von 1 ersichtlich ist.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist das Abtriebszahnrad 12 mit
einem Presssitzloch 16 an einem Endabschnitt gebildet,
in welchem die Motorwelle 11 des Antriebsmotors 3 fest
durch einen Presssitz angebracht ist, während ein Zahnradzahnabschnitt 15 an
dem anderen Endabschnitt des Abtriebsrades 12 gebildet
ist. In diesem Zusammenhang sollte hinzugefügt werden, dass der Zahnradzahnabschnitt 15 vor
dem Spitzende der Motorwelle 11 vorgesehen ist, sodass
die Motorwelle 11 und der Zahnradzahnabschnitt 15 einander
betrachtet in der Durchmesserrichtung des Abtriebszahnrades 12 nicht überlappen. Das
Abtriebszahnrad 12 sollte bevorzugt mittels eines Sinterverfahrens
oder eines Kaltumformverfahrens (Kaltschmiedeverfahrens) hergestellt
sein.
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Der
Modul des Abtriebszahnrades 12 liegt im Bereich von „0,4” bis „1,0”, wobei
die Zahnanzahl desselben im Bereich von „4” bis „8” liegt. Andererseits liegt
der Modul des Antriebszahnrades 13 im Bereich von „0,4” bis „1,0”, wobei
die Zahnanzahl desselben im Bereich von „70” bis „100” liegt. Daher beträgt das Untersetzungsverhältnis des
Räderwerks mit
dem Abtriebszahnrad 12 und dem Antriebszahnrad 13 etwa „10”. Mittels
des Untersetzungsgetriebemechanismus, der durch das oben genannte
Räderwerk
gebildet ist, wird die Drehmomenterzeugung durch den Antriebsmotor 13 auf
eine Größenordnung erhöht, die
zum Steuern des Öffnungsgrades
des Ventilelements 9 erforderlich ist.
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In
der Einlassdrosselventilvorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur
wird die durch einen Luftfilter (nicht gezeigt), der innerhalb eines
Einlassrohrs eines Verbrennungsmotors (ebenfalls nicht gezeigt)
an einer Stelle stromaufwärts
der Einlassdrosselventilvorrichtung vorgesehen ist, angesaugte Luft in
den innerhalb des Ventilgehäuses 4 definierten Einlassdurchgang 8 eingeführt. In
diesem Falle wird die Menge oder Strömungsrate der eingeführten Luft in
Abhängigkeit
vom Öffnungsgrad
des Ventilelements 9 reguliert oder eingestellt, welches
entgegen der Elastizität
der Feder 9 und zu der Wirkung des durch den Untersetzungsgetriebemechanismus 2 von
dem Antriebsmotor 3 bei einem Betreiben desselben übertragenen
Drehmoments rotiert wird. Die Luft, deren Strömungsrate auf diese Weise eingestellt
worden ist, wird in einen Zylinder oder mehrere Zylinder des Verbrennungsmotors
eingeführt,
die hermetisch stromabwärts
des Einlassdrosselventils 1 vorgesehen sind, um mit einem
durch ein Kraftstoffeinspritzventil (nicht gezeigt) in eine innerhalb
des Motorzylinders definierte Brennkammer gemischt zu werden, wobei
das Luft-Kraftstoffgemisch dann gezündet wird.
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Mittels
der Struktur der Einlassdrosselventilvorrichtung, bei welcher das
Abtriebszahnrad 12 und das Antriebszahnrad 13 wie
oben beschrieben direkt kämmen
oder ineinander eingreifen, wird der Achsabstand zwischen der Motorwelle 11 und
der Ventilwelle 7 im Vergleich zu demjenigen einer herkömmlichen
Einlassdrosselventilvorrichtung beträchtlich verkürzt, und
zwar aufgrund der Abwesenheit eines zwischen dem Abtriebszahnrad 12 und
dem Antriebszahnrad 13 eingelegten Zwischenzahnrades, was
erhebliche Vorteile mit sich bringt. So kann die Einlassdrosselventilvorrichtung
vorteilhaft leichtgewichtig mit einem verbesserten Layout der Bauteile hergestellt
werden. Dank dieser Merkmale kann die Einlassdrosselventilvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung nutzbringend in einem Kompaktwagen mit Benzinmotor eingesetzt
werden. Insbesondere kann die Einlassdrosselventilvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung nützlich
Anwendung bei einem Fahrzeugmotor finden, dessen Hubraum 1,0 l oder
weniger beträgt.
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Darüber hinaus
werden im Falle der Einlassdrosselventilvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung das Zwischenzahnrad und der Lagerzahnradstift, die im
Falle der herkömmlichen
Einlassdrosselventilvorrichtung erforderlich sind, unnötig gemacht
und können
eingespart werden. Dementsprechend kann der Aufbau des Ventilgehäuses 4 verglichen
mit dem herkömmlichen
vereinfacht werden. Somit kann, selbst wenn das Ventilgehäuse 4 aus
einem Harz mittels Gießens
hergestellt ist, die Rundheit und die Zylinderform der inneren Umfangsfläche des
Einlassdurchgangs 8 mit einer verbesserten Genauigkeit
verwirklicht werden, was zum Sicherstellen einer zufriedenstellenden
Leistung der Einlassdrosselventilvorrichtung gefordert wird. Da übrigens
das Ventilgehäuse 4 aus
einem Harz hergestellt werden kann, was bisher im Maßstab einer
Massenproduktion schwierig zu verwirklichen war, kann das Ventilgehäuse 4 leichtgewichtig
zu geringen Kosten hergestellt werden.
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Darüber hinaus
liegt im Falle der Einlassdrosselventilvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung der Modul des Abtriebszahnrades 12 im Bereich
von „0,4” bis „1,0”, wobei
die Zahlanzahl desselben „4” bis „8” beträgt. Andererseits
liegt der Modul des Antriebszahnrades 13 im Bereich von „0,4” bis „1,0”, wobei
die Zahnanzahl desselben „70” bis „100” beträgt. Daher
beträgt
das Untersetzungsverhältnis des
Räderwerks
mit dem Abtriebszahnrad 12 und dem Antriebszahnrad 13 etwa „10”. Mittels
des durch die oben genannten Abtriebs- und Antriebszahnräder gebildeten
Untersetzungsgetriebemechanismus kann das durch den Antriebsmotor 3 erzeugte
Drehmoment auf eine Größenordnung
gesteigert werden, die zum zufriedenstellenden Steuern des Öffnungsgrades,
der durch das Ventilelement 9 definiert ist, erforderlich
ist.
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Da
ferner das Abtriebszahnrad 12 derart an der Motorwelle 11 montiert
ist, dass der Zahnradzahnabschnitt 15 von dem Spitzende
der Motorwelle 11 in der Axialrichtung beabstandet ist,
können
die Zahnanzahl des Abtriebszahnrades 12 sowohl der Modul
desselben vermindert werden, während
der vorbestimmte Durchmesser sowie die vorbestimmte mechanische
Festigkeit der Motorwelle 11 aufrechterhalten werden können.
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Da übrigens
das Abtriebszahnrad 12 mittels eines Sinterverfahrens oder
eines Kaltumformverfahrens (Kaltschmiedeverfahrens) hergestellt
werden kann, kann die vorbestimmte mechanische Festigkeit für das Abtriebszahnrad
sichergestellt werden.
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Da
zusätzlich
das Abtriebszahnrad 12 an der Motorwelle 11 mittels
eines Presssitzes befestigt ist, können die Einbaufestigkeit und
-steifigkeit des Abtriebszahnrads leicht sichergestellt werden.
Zahlreichen Veränderungen
und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der obigen
Technologie möglich.
Es ist daher zu beachten, dass die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs
der beigefügten Ansprüche anders
als oben angegeben ausgeführt werden
kann.