DE102005028909A1 - Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents
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Abstract
Um es zu ermöglichen, eine Kollisionsbelastung, welche zum Zeitpunkt, zu dem ein abtriebsseitiges Zahnrad einen Vollschließungs-Anschlag oder einen Vollöffnungs-Anschlag trifft, mit einer einfachen Konstruktion und ohne eine Zunahme im Volumen mit sich zu bringen, zu absorbieren, umfasst eine Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der folgenden Erfindung eine Welle, eine Drosselklappe, ein End-Stirnrad, einen Antriebsmotor, einen Vollschließungs-Anschlag, einen Vollöffnungs-Anschlag und einen Kollisionsabschnitt. Die Welle ist drehbar durch eine Zuführleitung angeordnet. Die Drosselklappe ist an der Welle befestigt. Das End-Stirnrad ist an einem Endabschnitt der Welle befestigt. Der Antriebsmotor übt eine Drehkraft auf das End-Stirnrad aus. Der Vollschließungs-Anschlag legt eine Position der vollständigen Schließung der Drosselklappe fest, und der Vollöffnungs-Anschlag legt eine Position der vollständigen Öffnung der Drosselklappe fest. Das End-Stirnrad ist mit dem Kollisionsabschnitt versehen, welcher mit dem Vollschließungs-Anschlag und dem Vollöffnungs-Anschlag kollidiert, um die Drehung des End-Stirnrads anzuhalten. Der Kollisionsabschnitt hat einen Kerbenabschnitt, der darin ausgebildet ist, wobei er ein Kollisionselement der Seite der vollständigen Schließung definiert, welches durch Kollision mit dem Vollschließungs-Anschlag elastisch verformt wird, und ein Kollisionselement der Seite der vollständigen Öffnung, welches durch ...
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Erfindungsgebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der ein Kollisionsabschnitt eines abtriebsseitigen Zahnrades mit einem Anschlag der vollständigen Schließung (im folgenden Vollschließungs-Anschlag) und einem Anschlag der vollständigen Öffnung (im folgenden Vollöffnungs-Anschlag) kollidiert, welche in einem Körper ausgebildet sind, so dass das abtriebsseitige Zahnrad aufhört, sich zu drehen.
- Bei einer herkömmlichen bekannten Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine Kollisionsbelastung absorbiert, welche zu dem Zeitpunkt ausgeübt wird, bei dem ein abtriebsseitiges Zahnrad mit einem Vollschließungs-Anschlag oder einem Vollöffnungs-Anschlag kollidiert, sind ein antriebsseitiges Zahnrad und ein abtriebsseitiges Zahnrad als Schrägzahnräder ausgebildet, von denen eines mit einer Drehwelle so gekoppelt ist, dass es in einer Schubrichtung beweglich ist, wobei zwischen ihnen ein Polsterungselement vorgesehen ist, wie in JP 11-173166 A (
1 und2 ) offenbart ist. - Selbst wenn im Falle dieser Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung das abtriebsseitige Zahnrad den Vollschließungs-Anschlag oder den Vollöffnungs-Anschlag trifft und plötzlich anhält, bewegt sich eines der Zahnräder in die Schubrichtung, und das Polsterungselement absorbiert eine Kollisionsbelastung, die zu diesem Zeitpunkt auftritt.
- Bei einer anderen bekannten Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor sind ein Kollisionsabschnitt, der mit einem Vollschließungs-Anschlag kollidiert, und ein Kollisionsabschnitt, der mit einem Vollöffnungs-Anschlag kollidiert, separat ausgebildet, wie in JP 2003-120335 A offenbart ist.
- Jedoch müssen bei der oben genannten Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung, die in der JP 11-173166 A (
1 und2 ) offenbart ist, die strukturell komplizierten und teuren Schrägzahnräder verwendet werden, und das Polsterungselement zum Verursachen, dass das Zahnrad bezüglich der Drehwelle gleitet, muss zwischen dem Zahnrad und der Drehwelle vorgesehen werden. Es bestehen Probleme darin, dass die Anzahl der benötigten Teile entsprechend ansteigt, dass das Zahnrad möglicherweise nicht sanft gleitet, und dass die Montage des Polsterungselementes mühsam ist. - In der oben erwähnten Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung, die in JP 2003-120335 A offenbart ist, sind die teuren Schrägzahnräder entbehrlich, und das Polsterungselement, zum Verursachen, dass das Zahnrad bezüglich der Drehachse gleitet, ist unnötig. Da jedoch die Kollisionsabschnitte separat ausgebildet sind, werden Probleme einer strukturellen Verkomplizierung und einer Vergrößerung des Volumens verursacht.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die oben festgehaltenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor anzugeben, die es möglich macht, eine Kollisionsbelastung zu absorbieren, die zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem ein abtriebsseitiges Zahnrad an einen Vollschließungs-Anschlag oder einen Vollöffnungs-Anschlag anschlägt, mit einer einfachen Konstruktion und ohne einen Anstieg im Volumen mit sich zu bringen.
- Eine Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Körper, der eine Zufuhrleitung aufweist; eine Welle, die drehbar (quer) durch die Zufuhrleitung (hindurch) angeordnet ist; eine Drosselklappe, die an der Welle befestigt ist; ein abtriebsseitiges Zahnrad, welches an einem Endabschnitt der Welle befestigt ist; einen Antriebsmotor, der eine Drehkraft auf das abtriebsseitige Zahnrad ausübt; einen Vollschließungs-Anschlag, der in dem Körper vorgesehen ist und eine Position der vollständigen Schließung der Drosselklappe festlegt; einen Vollöffnungs-Anschlag, der in dem Körper vorgesehen ist und eine Position der vollständigen Öffnung der Drosselklappe festlegt; und einen Kollisionsabschnitt, der in dem abtriebsseitigen Zahnrad vorgesehen ist und mit dem Vollschließungs-Anschlag oder dem Vollöffnungs-Anschlag kollidiert, um die Drehung des abtriebsseitigen Zahnrades anzuhalten. Der Kollisionsabschnitt hat einen Kerbenabschnitt und ein Kollisionselement der Seite der vollständigen Schließung und ein Kollisionselement der Seite der vollständigen Öffnung, welche durch den Kerbenabschnitt definiert werden, wobei das Kollisionselement der Seite der vollständigen Schließung durch Kollision mit dem Vollschließungs-Anschlag elastisch verformt wird, und wobei das Kollisionselement der Seite der vollständigen Öffnung durch Kollision mit dem Vollöffnungs-Anschlag elastisch deformiert wird.
- Die Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung absorbiert eine Kollisionsbelastung, die zu dem Zeitpunkt ausgeübt wird, zu dem das abtriebsseitige Zahnrad an dem Vollschließungs-Anschlag oder dem Vollöffnungs-Anschlag anschlägt, mit einem einfachen Aufbau und ohne einen Anstieg im Volumen mit sich zu bringen.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- In den beigefügten Zeichnungen ist
-
1 eine geschnittene Seitenansicht einer Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine linksseitige Ansicht der Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor, bei der eine Abdeckung aus1 entfernt wurde; -
3 eine Schnittansicht entlang der Pfeile III-III von2 ; -
4 eine perspektivische Ansicht eines End-Stirnrades von2 ; und -
5 ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen einem Kerbenabschnitt eines Kollisionsabschnitts und den Kollisionspositionen, an denen der Kollisionsabschnitt mit einem Vollschließungs-Anschlag und einem Vollöffnungs-Anschlag kollidiert. - Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
- Erste Ausführungsform
- Eine Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor (im Folgenden als Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden basierend auf den Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist eine geschnittene Seitenansicht dieser Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung.2 ist eine linksseitige Ansicht der Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung, bei der eine Abdeckung20 von1 entfernt ist. - Bei dieser Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung ist ein Motor-Stirnrad
2 als antriebsseitiges Zahnrad an einer Ausgabewelle1a eines Antriebsmotors1 befestigt, welcher von einem direkten Strom angetrieben wird. Ein mittleres Stirnrad3 , welches aus Harz hergestellt ist, kämmt mit dem Motor-Stirnrad2 . Ein fächerförmiges End-Stirnrad4 kämmt mit dem mittleren Stirnrad3 . - Das End-Stirnrad
4 als ein abtriebsseitiges Zahnrad ist an einem Endabschnitt einer Welle6 befestigt, welche in Bezug auf einen Körper8 , in dem eine Zufuhrleitung ausgebildet ist, drehbar ist. Eine Drosselklappe7 , welche eine Flussrate der Luft, die in der Zufuhrleitung fließt, einstellt, ist an die Welle6 geschraubt. Eine Rückhol-Schraubenfeder10 zum Bewirken einer Rückkehr in eine Ausgangsposition zu der Zeit, zu der der Motor eine Leerlauf-Drehzahl aufweist, ist an einem Außenumfang der Welle6 auf der Seite des End-Stirnrades4 vorgesehen. -
3 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeile III-III von2 .4 ist eine perspektivische Ansicht des End-Stirnrades4 von2 . - Das End-Stirnrad
4 ist mit einer Metallplatte5 durch Einsatz-Harzformen integriert. Ein Kollisionsabschnitt11 wird durch einen Teil eines äußeren Umfangs-Randabschnitts der Platte5 gebildet, welcher in Richtung auf die Drosselklappe7 und parallel zur Welle6 vorsteht. Der Kollisionsabschnitt11 kollidiert mit einem Vollschließungs-Anschlag12 und einem Vollöffnungs-Anschlag13 , welche von einer inneren Wandfläche des Körpers8 nach innen vorstehen. - Der Kollisionsabschnitt
11 hat ein Kollisionselement11a der Seite der vollständigen Schließung, und ein Kollisionselement11b der Seite der vollständigen Öffnung, welche voneinander durch einen Kerbenabschnitt14 getrennt sind, der eine U-förmige eingekerbte Endseite aufweist. - Wie in
5 gezeigt ist, ist eine Höhe H1 des Kerbenabschnitts14 größer als eine Höhe H2 einer Kollisions-Position, an der der Kollisionsabschnitt11 mit dem Vollschließungs-Anschlag12 kollidiert, und als eine Höhe H3 einer Kollisions-Position, an der der Kollisionsabschnitt11 mit dem Vollöffnungs-Anschlag13 kollidiert. - Eine Last, die auf den Kollisionsabschnitt
11 zum Zeitpunkt einer Kollision mit dem Vollschließungs-Anschlag12 oder dem Vollöffnungs-Anschlag13 ausgeübt wird, wird hauptsächlich von dem Kollisionselement11a der Seite der vollständigen Schließung aufgenommen, wenn die Drosselklappe7 vollständig geschlossen wird, und wird hauptsächlich von dem Kollisionselement11b der Seite der vollständigen Öffnung aufgenommen, wenn die Drosselklappe7 vollständig offen ist. In vielen Fällen unterscheidet sich jedoch die Kollisionslast in Abhängigkeit davon, ob die Drosselklappe7 vollständig geschlossen oder vollständig offen ist. - Was den Unterschied in der Kollisionslast anbelangt, können das Ausmaß der elastischen Verformung des Kollisionselementes
11a der Seite der vollständigen Schließung und des Kollisionselementes11b der Seite der vollständigen Öffnung so eingestellt werden, dass sie jeweils in vorbestimmten Bereichen liegen; indem eine Breitenabmessung L1 des Kollisionselementes11a der Seite der vollständigen Schließung und eine Breitenabmessung L2 des Kollisionselementes11b der Seite der vollständigen Öffnung eingestellt werden. - Wenn das Ausmaß der elastischen Verformung des Kollisionselementes
11a der Seite der vollständigen Schließung zu groß angesetzt wird, dreht sich die Drosselklappe7 in2 entgegen dem Uhrzeigersinn über eine Position hinaus, in der sie mit dem Vollschließungs-Anschlag12 kollidieren und anhalten muss, und kann in eine innere Wand der Zufuhrleitung des Körpers8 eindringen (die Position der vollständigen Schließung der Drosselklappe7 ist üblicherweise auf eine Position gesetzt, in der die Drosselklappe7 von einer Kontaktposition mit der Innenwand der Zufuhrleitung etwas beabstandet ist, um zu verhindern, dass die Drosselklappe7 in die Innenwand der Zufuhrleitung eindringt). - Dementsprechend ist es insbesondere nötig, die Höhe H1 und die Breite L3 des Kerbenabschnitts
14 , die Breite L1 des Kollisionselementes11a der Seite der vollständigen Schließung und die Breite L2 des Kollisionselementes11b der Seite der vollständigen Öffnung so zu wählen, dass sich die Drosselklappe7 in Kollision mit dem Vollschließungs-Anschlag12 befindet, aber nicht in Kontakt mit der Innenwand der Zufuhrleitung des Körpers8 , und dass das Kollisionselement11a der Seite der vollständigen Schließung nicht infolge einer Stoßbelastung plastisch deformiert wird. - Wenn bei der Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung der oben genannten Konstruktion ein Fahrer ein Gaspedal niederdrückt, wird ein Accelerator- bzw. Drosselungs-Öffnungsgrad-Signal von einem Accelerator-Öffnungsgrad-Sensor (nicht gezeigt) in eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) eingegeben. Die ECU schaltet den Antriebsmotor
1 ein, so dass die Drosselklappe7 einen vorbestimmten Öffnungsgrad annimmt, wobei die Ausgabewelle1a des Antriebsmotors1 sich dreht. Infolge der Drehung der Ausgabewelle1a drehen sich das Motor-Stirnrad2 , das mittlere Stirnrad3 und das End-Stirnrad4 . Somit dreht sich die mit dem End-Stirnrad4 integrierte Welle6 um einen vorbestimmten Drehwinkel, und die Drosselklappe7 wird unter dem vorbestimmten Drehwinkel in der Zufuhrleitung, die in dem Körper8 ausgebildet ist, gehalten. - Wenn die Drosselklappe
7 vollständig offen ist, kollidiert der Kollisionsabschnitt11 der Platte5 mit dem Vollöffnungs-Anschlag13 , und die Drosselklappe7 hört auf, sich zu drehen. Da in dem Kollisionsabschnitt11 der Kerbenabschnitt14 ausgebildet ist, wird eine Stoßbelastung zu diesem Zeitpunkt insbesondere durch eine große elastische Verformung des Kollisionselementes11b der Seite der vollständigen Öffnung absorbiert. Somit wird verhindert, dass die jeweiligen Flanken des End-Stirnrades4 und des mittleren Stirnrades3 infolge einer Konzentration von Beanspruchungen auf diese beschädigt werden, welche beispielsweise aus der Kollision des Kollisionsabschnittes11 resultieren. - Wenn die Drosselklappe
7 vollständig geschlossen ist, kollidiert der Kollisionsabschnitt11 der Platte5 mit dem Vollschließungs-Anschlag12 , und die Drosselklappe7 hört auf, sich zu drehen. Auch zu diesem Zeitpunkt, wie im Falle, bei dem die Drosselklappe7 vollständig offen ist, wird eine Stoßbelastung insbesondere durch eine große elastische Verformung des Kollisionselementes11a der vollständig geschlossenen Seite absorbiert, und es wird verhindert, dass die jeweiligen Flanken des End-Stirnrades4 und des mittleren Stirnrades3 beschädigt werden. - Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß der Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung der Kerbenabschnitt
14 in dem Kollisionsabschnitt11 ausgebildet, der das Kollisionselement11a der Seite der vollständigen Schließung aufweist, welches durch die Kollision mit dem Vollschließungs-Anschlag12 elastisch verformt wird, und das Kollisionselement11b der Seite der vollständigen Öffnung, welches durch eine Kollision mit dem Vollöffnungs-Anschlag13 elastisch verformt wird. Daher wird eine Kollisions-Belastung, welche zu dem Zeitpunkt, bei dem das End-Stirnrad4 den Vollschließungs-Anschlag12 oder den Vollöffnungs-Anschlag13 trifft, auf zuverlässige Weise absorbiert. Somit wird verhindert, dass die jeweiligen Flanken des End-Stirnrades4 und des mittleren Stirnrades3 infolge einer Konzentration von Beanspruchungen auf diese beschädigt werden, welche beispielsweise aus der Kollision des Kollisionsabschnitts11 resultieren. - Der Kollisionsabschnitt
11 wird auf leichte Weise ausgebildet, indem einfach der Randabschnitt der Platte5 vorragt und umgebogen wird. - Wenn die distale Endseite des Kollisionsabschnitts
11 als Referenz genommen wird, ist die Höhe H1 des Kerbenabschnitts14 größer als die Höhe H2 der Kollisions-Position, an der der Kollisionsabschnitt11 mit dem Vollschließungs-Anschlag12 kollidiert, und als die Höhe H3 der Kollisions-Position, an der der Kollisionsabschnitt11 mit dem Vollöffnungs-Anschlag kollidiert. Daher werden das Kollisionselement11a der Seite der vollständigen Schließung und das Kollisionselement11b der Seite der vollständigen Öffnung zuverlässig durch Kollision des Kollisionsabschnitts11 elastisch verformt, und die Kollisionsbelastung wird auf zuverlässige Weise absorbiert. - Das Ausmaß der elastischen Verformung des Kollisionsabschnitts
11 wird durch das Einstellen der Höhe H1 und der Breite L3 des Kerbenabschnitts14 , der Breite L1 des Kollisionselementes11a der Seite der vollständigen Schließung und die Breite L2 des Kollisionselementes11b der Seite der vollständigen Öffnung festgesetzt. Somit kann, selbst wenn der Wert der Kollisionslast in Abhängigkeit davon, ob die Drosselklappe8 vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet ist, differiert, ein optimales Ausmaß der elastischen Verformung leicht festgelegt werden.
Claims (4)
- Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen Körper (
8 ), der eine Zufuhrleitung aufweist; eine Welle (6 ), die drehbar durch die Zufuhrleitung angeordnet ist; eine Drosselklappe (7 ), welche an der Welle (6 ) befestigt ist; ein abtriebsseitiges Zahnrad (4 ), welches an einem Endabschnitt der Welle (6 ) befestigt ist; einen Antriebsmotor (1 ), der eine Drehkraft auf das abtriebsseitige Zahnrad (4 ) ausübt; einen Vollschließungs-Anschlag (12 ), der in dem Körper (8 ) vorgesehen ist und eine Position der vollständigen Schließung der Drosselklappe (7 ) festlegt; einen Vollöffnungs-Anschlag (13 ), der in dem Körper (8 ) vorgesehen ist und eine Position einer vollständigen Öffnung der Drosselklappe (7 ) festlegt; und einen Kollisionsabschnitt (11 ), der in dem abtriebsseitigen Zahnrad (4 ) vorgesehen ist und der mit dem Vollschließungs-Anschlag (12 ) oder dem Vollöffnungs-Anschlag (13 ) kollidiert, um die Drehung des abtriebsseitigen Zahnrades (4 ) anzuhalten, wobei der Kollisionsabschnitt11 einen Kerbenabschnitt (14 ) hat und ein Kollisionselement (11a ) der Seite der vollständigen Schließung und ein Kollisionselement (11b ) der Seite der vollständigen Öffnung, welche durch den Kerbenabschnitt definiert werden, wobei das Kollisionselement (11a ) der Seite der vollständigen Schließung durch Kollision mit dem Vollschließungs-Anschlag (12 ) elastisch verformt wird, und das Kollisionselement (11b ) der Seite der vollständigen Öffnung durch Kollision mit dem Vollöffnungs-Anschlag (13 ) elastisch verformt wird. - Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei der das abtriebsseitige Zahnrad ein End-Stirnrad (
4 ) ist, welches ausgebildet wird, indem eine Metallplatte (5 ) einem Einsatz-Harzformen unterzogen wird, und wobei der Kollisionsabschnitt (11 ) aufgebaut wird, indem ein Randabschnitt der Platte (5 ) vorsteht und gebogen wird. - Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei bezogen auf eine distale Endseite des Kollisionsabschnitts (
11 ) eine Höhe des Kerbenabschnitts größer als eine Höhe einer Kollisions-Position ist, an der der Kollisionsabschnitt (11 ) mit dem Vollschließungs-Anschlag (12 ) kollidiert, und als eine Höhe einer Kollisions-Position, an der der Kollisionsabschnitt (11 ) mit dem Vollöffnungs-Anschlag (13 ) kollidiert. - Zuluftmengen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Ausmaß der elastischen Verformung des Kollisionsabschnittes (
11 ) festgesetzt wird, indem eine Höhe und eine Breite des Kerbenabschnitts (14 ), eine Breite des Kollisionselementes (11a ) der Seite der vollständigen Schließung und eine Breite des Kollisionselementes (11b ) der Seite der vollständigen Öffnung angepasst werden.
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