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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Butterfly-Ventile. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auch auf Lufteinlasssteuereinrichtungen,
die Butterfly-Ventile oder Drosselklappen aufweisen und für Verbrennungsmotoren
verwendet werden.
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Die
japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2001-74156 lehrt eine bekannte Drosselklappe. Diese
Drosselklappe weist eine Drosselwelle auf, die ein einstückiges Element
ist, das mit einem Ventilkörper
durch einen Einsatzgussvorgang integriert ist. Daher kann während des
Gießvorgangs
das Fließverhalten
eines geschmolzenen Harzes zum Gießen des Ventilkörpers um
die Drosselwelle gering sein, und daher kann die Qualität der Drosselklappe in
einigen Fällen
beeinträchtigt
sein. Wenn das in ein Gussgesenk eingespritzte geschmolzene Harz
in einer diametralen Richtung in Bezug auf die Drosselwelle strömt, ist
es somit möglich,
dass das geschmolzene Harz auf die Drosselwelle auftrifft, so dass
es in zwei Ströme
in unterschiedlichen Richtungen aufgeteilt wird, wobei die Ströme um die
Drosselwelle eine Strecke herumströmen, die der Hälfte der Umfangslänge der
Drosselwelle entspricht, um den Raum um die Drosselwelle mit dem
geschmolzenen Harz zu Pillen. Daher ist es möglich, dass in dem Gebiet der
Rückseite
der Drosselwelle in Bezug auf die Strömungsrichtung des geschmolzenen
Harzes in Richtung der Drosselwelle ein unausgefüllter Hohlraum oder eine Schweißlinie ausgebildet
werden, was ein fehlerhaftes Gießen bewirkt. Als Folge kann die
Qualität
des Drosselventils beeinträchtigt
sein.
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Daher
gibt es im Stand der Technik eine Notwendigkeit für ein Butterfly-Ventil
oder eine Drosselklappe, die hinsichtlich ihrer Qualität verbessert
sind. Ferner gibt es im Stand der Technik ein Bedürfnis für eine Einlassluftsteuereinrichtung,
die eine Drosselklappe aufweist, die in ihrer Qualität verbessert
ist.
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Ein
Butterfly-Ventil weist einen Ventilkörper aus Harz und eine Welle
auf, die ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement
enthält.
Das erste und das zweite Wellenelement sind mit dem Ventilkörper integriert,
während
das erste und das zweite Wellenelement voneinander in einer Axialrichtung
in einem vorbestimmten Abstand beabstandet sind. Daher kann während eines
Gießvorgangs
des Ventilkörpers
ein Strömungsweg,
der eine Breite aufweist, die dem Abstand zwischen dem ersten Wellenelement
und dem zweiten Wellenelement entspricht, für die Strömung des geschmolzenen Harzes
sichergestellt werden.
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Zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
unmittelbar nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
zusammen mit den Ansprüchen
und den beigefügten
Zeichnungen deutlich, in denen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Drosselsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1 ist;
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3 eine
Seitenansicht eines Drosselkörpers
in dem Zustand ist, in dem ein Abdeckelement entfernt ist;
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4 eine
Seitenansicht eines Drosselrads ist;
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5 eine
vergrößerte Ansicht
eines Gebiets V aus 2 ist;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
eines Gebiets VI aus 2 ist;
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7 eine
Querschnittsansicht eines Drosselventils ist;
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8 eine
Querschnittsansicht einer Drosselsteuereinrichtung für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
vergrößerte Ansicht
eines Gebiets IX aus 8 ist;
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10 eine
vergrößerte Ansicht
eines Gebiets X aus 8 ist; und
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11 eine
Querschnittsansicht eines in 8 gezeigten
Drosselventils ist.
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Jedes
der zusätzlichen
Merkmale und jede der Lehren, die oben und nachfolgend offenbart
sind, kann getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und
Lehren verwendet werden, um verbesserte Butterfly-Ventile und Einlassluftsteuereinrichtungen,
die solche Butterfly-Ventile aufweisen, vorzusehen. Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung, die viele dieser zusätzlichen
Merkmale und Lehren sowohl getrennt als auch in Verbindung miteinander
verwenden, werden nun im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung soll lediglich einem
Fachmann weitere Einzelheiten zum Umsetzen von bevorzugten Aspekten
der vorliegenden Lehren in die Praxis geben und soll den Rahmen
der Erfindung nicht begrenzen. Nur die Ansprüche definieren den Rahmen der
beanspruchten Erfindung. Daher müssen
Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden
detaillierten Beschreibung offenbart sind, die Erfindung nicht unbedingt
in dem breitesten Sinn in die Praxis umsetzen und werden stattdessen
lediglich dazu gelehrt, speziell repräsentative Beispiele der Erfindung
zu beschreiben. Ferner können
verschiedene Merkmale der repräsentativen Beispiele
und der abhängigen
Ansprüche
auf Weisen kombiniert werden, die nicht speziell genannt sind, um
zusätzliche
nützliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Lehren vorzusehen.
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Bei
einer Ausführungsform
enthält
ein Butterfly-Ventil ein Stützelement,
das einen Strömungsweg
definiert, einen plattenartigen Ventilkörper und eine mit dem Ventilkörper durch
einen Einsatzgussvorgang integrierte Welle. Der plattenartige Körper ist innerhalb
des Strömungswegs
zum Öffnen
und Schließen
des Strömungswegs
positioniert. Die Welle enthält
ein erstes Wellenelement und ein zweites Wellenelement. Das erste
und das zweite Wellenelement sind voneinander in der Axialrichtung
eine vorbestimmte Strecke beabstandet.
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Daher
kann während
des Gießvorgangs
des Ventilkörpers
ein Strömungsweg,
der eine Breite entsprechend dem Abstand zwischen dem ersten Wellenelement
und dem zweiten Wellenelement hat, für die Strömung des geschmolzenen Materials
sichergestellt werden. Daher kann das Fließverhalten des geschmolzenen
Materials verbessert werden und schließlich kann die Qualität der Drosselklappe
verbessert werden.
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Der
Ventilkörper
kann einen Stützwellenbereich
haben, der durch das Stützelement über Lager gestützt ist.
Alternativ kann sowohl das erste als auch das zweite Wellenelement
einen Stützwellenbereich haben,
der durch das Stützelement über ein
Lager gestützt
ist. Der Ventilkörper
kann einen plattenartigen Bereich aufweisen, der zwischen dem ersten
und dem zweiten Wellenelement positioniert ist. Eine Bedingung von ∅d ≥ t kann erfüllt sein.
Dabei ist ∅d ein Außendurchmesser
des Stützbereichs
und t ist eine Dicke des plattenartigen Bereichs.
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Mit
dieser Anordnung ist es möglich,
den Widerstand des Ventilkörpers
gegen die Strömung
eines Fluids, das durch den Strömungsweg
strömt,
zu reduzieren, insbesondere wenn der Ventilkörper in einer vollständig geöffneten
Position ist.
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Der
Ventilkörper
kann aus Harzmaterial gebildet sein. Sowohl das erste als auch das
zweite Wellenelement kann einen eingebetteten Bereich aufweisen,
der innerhalb des Ventilkörpers
eingebettet ist. Der eingebettete Bereich von zumindest einem aus
dem ersten und zweiten Wellenelement kann einen Eingriffsbereich
enthalten, der mit dem Harzmaterial des Ventilkörpers in Eingriff ist. Mit
dieser Anordnung ist es möglich,
die Verbindungsfestigkeit zwischen dem zumindest einen aus dem ersten
und zweiten Wellenelement und dem Ventilkörper zu verbessern.
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Der
Eingriffsbereich kann gestaltet sein, dass verhindert wird, dass
der Ventilkörper
sich um die Rotationsachse relativ zu dem zumindest einen aus dem
ersten und zweiten Wellenelement dreht. Mit dieser Anordnung ist
es möglich,
die Verbindungsfestigkeit im Bezug auf die Rotationsrichtung zwischen
dem zumindest einen aus dem ersten und zweiten Wellenelement und
dem Ventilkörper
zu verbessern.
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Alternativ
kann der Eingriffsbereich gestaltet sein, dass verhindert wird,
dass sich der Ventilkörper in
der axialen Richtung relativ zu dem zumindest einen aus dem ersten
und dem zweiten Wellenelement bewegt. Mit dieser Anordnung ist es
möglich,
die Verbindungsfestigkeit im Bezug auf die Axialrichtung zwischen
dem zumindest einen aus dem ersten und zweiten Wellenelement und
dem Ventilkörper
zu verbessern.
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Der
Eingriffsbereich kann einen rauen Bereich enthalten, der durch Rändeln geformt
ist, so dass der Ventilkörper
daran gehindert werden kann, sich zu drehen und sich in der Axialrichtung
relativ zu dem zumindest einen aus dem ersten und zweiten Wellenelement
zu bewegen.
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Das
erste Wellenelement und das zweite Wellenelement können aus
zueinander unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Daher können das erste
und das zweite Wellenelement aus Materialien gebildet sein, die
im Hinblick auf ihre Funktionen angepasst sind.
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Das
Butterfly-Ventil kann weiter eine Antriebseinrichtung enthalten,
die mit dem ersten Wellenelement über ein metallisches Verbindungselement
verbunden ist. Das erste Wellenelement kann an das metallische Verbindungselement
lasergeschweißt
sein. In einem solchen Fall können
sowohl das Verbindungselement als auch das erste Wellenelement aus
rostfreiem Stahl gebildet sein, und das zweite Wellenelement kann
aus Karbonstahl mit hohem Kohlenstoffanteil gebildet sein.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
enthält eine
Lufteinlasssteuereinrichtung für
einen Verbrennungsmotor ein Drosselventil, das das Butterfly-Ventil
ist. Das Stützelement
ist ein Drosselkörper,
der eine Bohrung als den Strömungsweg
definiert, so dass Ansaugluft durch die Bohrung strömen kann. Das
Drosselventil wird drehbar durch den Drosselkörper gestützt, so dass eine Menge von
Ansaugluft, die durch die Bohrung strömt, gesteuert werden kann,
wenn die Bohrung durch das Drosselventil geöffnet und geschlossen wird.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben.
Diese Ausführungsform
bezieht sich auf eine Einlassluftsteuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor,
insbesondere auf eine Drosselsteuereinrichtung, die ein Butterfly-Ventil
bzw. eine Drosselklappe aufweist. In Abhängigkeit von der Menge der
Betätigung
einer Beschleunigungseinrichtung, die durch einen Bediener betätigt wird,
wie z.B. einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs, kann die Drosselsteuereinrichtung
die Rotationsgeschwindigkeit eines Motors oder ein Motordrehmoment
durch Variieren der Strömungsmenge
von Einlassluft, die in Brennkammern von Motorzylindern strömt, steuern. Beispielsweise
kann der Verbrennungsmotor ein Mehrzylinderbenzinmotor sein. Die
Drosselsteuereinrichtung dieser Ausführungsform kann auch als „elektronisch
gesteuerte Drosseleinrichtung" oder „Einrichtung
zum Steuern einer Menge von Einlassluft" bezeichnet werden.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, enthält eine Drosselsteuereinrichtung 10 einen
Drosselkörper 11, ein
Drosselventil 13, einen Antriebsmotor 14, eine Rückstellfeder 15 und
eine Motorsteuereinheit (ECU) (nicht dargestellt). Eine Bohrung 11a ist
innerhalb des Drosselkörpers 11 definiert
und dient als ein Einlassluftkanal, durch den Einlassluft an Zylinder
eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) zugeführt wird. Das
Drosselventil 13 kann die Strömungsmenge der Einlassluft
steuern, die durch die Bohrung 11a strömt. Der Antriebsmotor 14 kann
das Drosselventil 13 betätigen, dass es sich in einer
Ventilöffnungsrichtung oder
einer Ventilschließrichtung
dreht. Die Rückstellfeder 15 ist
aus einer Schraubenfeder gebildet und belastet das Drosselventil 13 in
der Ventilschließrichtung
vor. Die Motorsteuereinheit (ECU) kann den Rotationswinkel des Drosselventils 13 steuern,
d.h. die Öffnung
des Drosselventils 13, in Abhängigkeit von der Menge der
Betätigung
der Beschleunigungseinrichtung durch den Fahrer.
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Der
Drosselkörper 11 ist
als ein Gehäuse
gestaltet, das das Drosselventil 13 zur Drehung darin stützt. Ein
Ende des Drosselkörpers 11 ist
mit einer stromaufwärtigen
Seite eines Einlassverteilers (nicht dargestellt) des Motors durch
Befestigungen verbunden, wie z.B. Befestigungsschrauben und Festspannschrauben.
Ein Abdeckelement 16 ist an der Außenseite (rechte Seite betrachtet
in 2) des Drosselkörpers 11 angebracht.
Der Drosselkörper 11 ist
ein einstückiges
Element, das aus Harz gegossen ist, und enthält einen hohlen zylindrischen
Bohrungswandbereich 17 als ein Hauptelement. Der Drosselkörper 11 enthält auch
einen Getriebekastenbereich 18 und einen Motorgehäusebereich 19.
Innerhalb des Getriebekastenbereichs 18 sind Zahnräder eines Getriebemechanismus
zur Übersetzung
ins Langsame zur Drehung gestützt.
Der Motorgehäuse bereich 19 hat
eine hohle zylindrische röhrenförmige Konfiguration
zum Aufnehmen des Antriebsmotors 14.
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Die
Einlassluft kann in Richtung der Motorzylinder über die Bohrung 11 strömen, die
als ein hohler Raum innerhalb des Bohrungswandbereichs 17 definiert
ist. Das Ende der stromaufwärtigen
Seite (unteres Ende betrachtet in 1 oder rechtes
Ende betrachtet in 3) des Bohrungswandbereichs 17 ist gedichtet
mit einem (nicht dargestellten) Luftreiniger über eine Einlassluftleitung
(nicht dargestellt) verbunden. Der Luftreiniger dient dazu, die
Einlassluft zu filtern. Das Ende der stromabwärtigen Seite (oberes Ende betrachtet
in 1 oder linkes Ende betrachtet in 3)
des Bohrungswandbereichs 17 ist gedichtet mit dem Einlassverteiler
verbunden. Wenngleich es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann
ein Entlastungstank zum Unterdrücken
der Pulsation der Einlassluft zwischen dem Bohrungswandbereich 17 und dem
Einlassverteiler zwischengeschaltet sein. Auf diese Weise dient
der Drosselkörper 11 als
ein den Strömungsweg
definierendes Element, und die Bohrung 11a dient als ein
Strömungsweg
für die
Strömung
der Einlassluft.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, enthält das Drosselventil 13 einen
scheibenförmigen
Ventilkörper 20 aus
Harz und ein Paar von einem rechten und einem linken Wellenelement 21.
Der Ventilkörper 20 ist
innerhalb der Bohrung 11a positioniert. Die Wellenelemente 21 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten des Ventilkörpers 20 angebracht.
Der Bohrungswandbereich 17 des Drosselkörpers 11 stützt das Drosselventil 13 über Lager 27 zur
Drehung. Die Wellenelemente 21 sind mit dem Ventilelement 20 durch einen
Einsatzgussvorgang integriert, so dass die Wellenelemente 21 jeweils
auf der rechten Seite bzw. der linken Seite des Ventilelements 20 angebracht sind,
so dass sie symmetrisch zueinander sind. Zusätzlich erstrecken sich die
Wellenelemente 21 entlang einer Rotationsachse 13L des
Ventilelements 20. Die Rotationsachse 13L erstreckt
sich über
den Ventilkörper 20 in
der Durchmesserrichtung (Richtung nach rechts und links betrachtet
in 2). Eines der Wellenelemente 21, das
auf der rechten Seite betrachtet in 2 positioniert
ist, wird anschließend auch
als „Wellenelement 21(1)" bezeichnet. Das
andere der Wellenelemente 21, das auf der linken Seite positioniert
ist, wird anschließend
auch als „Wellenelement 21(2)" bezeichnet.
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Wie
es in 5 bis 7 gezeigt ist, sind die Basisbereiche
oder die radial inneren Bereich der Wellenelemente 21(1) und 21(2) innerhalb
jeweiliger Wellenbedeckungsbereiche 20c des Ventilelements 20 eingebettet,
so dass die Basisbereiche als eingebettete Bereiche 21c gestaltet
sind. Na hezu alles des verbleibenden Bereichs von jedem Wellenelement 21 ist
durch zylindrische Hülsenbereiche 20a und 20b bedeckt,
die in Reihe miteinander und sich anschließend an den jeweiligen Schaft
bedeckenden Bereich 20c. Der Außendurchmesser des Hülsenbereichs 20a ist
größer als
der Außendurchmesser
des Hülsenbereichs 20b,
so dass ein gestufter Bereich zwischen der Außenoberfläche des Hülsenbereichs 20a und
der Außenoberfläche des
Hülsenbereichs 20b geformt
ist. Ein Dichtelement 28 ist auf den Hülsenbereich 20a aufgesetzt,
der in Reihe mit den Wellen bedeckenden Bereich 20c geformt
ist. Das Lager 27 ist auf den Hülsenbereich 20b aufgesetzt,
der in Reihe mit dem Hülsenbereich 20a,
wie oben beschrieben, geformt ist. Das radial äußere Ende des Wellenbereichs 21 erstreckt
sich über
das radial äußere Ende
des Hülsenbereichs 20b hinaus
und ist zur Umgebung des Hülsenbereichs 20b freigelegt.
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Das
wie oben beschrieben gestaltete Drosselventil 13 ist von
einem Typ, der als „Butterfly-Ventil" bezeichnet wird.
Ein Teil von jedem Wellenelement 21, der innerhalb des
Hülsenbereichs 20b aufgenommen
ist, auf den das Lager 27 aufgesetzt ist, wird anschließend als „Stützwellenbereich 21a" bezeichnet.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist ein Paar von Lagerstützbereichen 23,
die hohle zylindrische Konfigurationen haben, auf dem Bohrungswandbereich 17 geformt
zum drehbaren Stützen
der Wellenelemente 21(1) und 21(2) des Drosselventils 13.
Die Lagerstützbereiche 23 haben
radial äußere Enden,
die radial nach außen
von der Außenoberfläche des
Bohrungswandbereichs 17 vorstehen. Das äußere Ende von einem der Lagerstützbereiche 23 (einer,
der auf der rechten Seite betrachtet in 2 positioniert
ist) ist als eine Federführung 23a gestaltet,
auf den das linke Ende (betrachtet in 2) der Rückstellfeder 15 aufgesetzt
ist. Die Federführung 23a sieht
eine Führung
für die
Rückstellfeder 15 vor
und hält
das linke Ende der Rückstellfeder 15.
Wenngleich es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist ein Arretierbereich zum
Arretieren von einem der Anschlussenden der Rückstellfeder 15 auf
der Seite des Drosselkörpers 11 auf
dem Basisendbereich (linker Endbereich betrachtet in 2)
der Federführung 23a vorgesehen.
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Der
Getriebekastenbereich 18 ist integral mit dem äußeren Umfangsteil
(insbesondere der rechten Seite des äußeren Umfangsteils) des Bohrungswandbereichs 17 geformt.
Der innere Raum des Getriebekastenbereichs 18 dient als
eine Getriebekammer zum drehbaren Aufnehmen von Zahnrädern des Getriebemechanismus
zur Übersetzung
ins Langsame, der später
erklärt
wird. Wie es in 3 gezeigt ist, ist ein blockartiger
Anschlag 24 integral mit der inneren Wand eines vorbestimmten
Teils (linker oberer Teil betrachtet in 3 bei dieser
Ausführungsform) des Getriebekastenbereichs 18 zum
Stoppen der Rotation des Drosselventils 13 in einer vollständig geschlossenen
Position, wenn sich das Drosselventil 13 in Richtung der
vollständig
geschlossenen Position dreht, geformt. Insbesondere hat der Anschlag 24 eine
Anschlagfläche 24a (untere
Endfläche
betrachtet in 3), die in ein Flächenberührungsverhältnis mit
einer Berührungsfläche 48a gelangen
kann, die auf einem Berührungsbereich 48 eines
Drosselrads 37 geformt ist, wenn das Drosselventil 13 vollständig geschlossen
ist.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, ist der Motorgehäusebereich 19 integral
mit dem äußeren Umfangsteil
(insbesondere der unteren Seite des äußeren Umfangsteils) des Bohrungswandbereichs 17 geformt.
Der innere Raum des Motorgehäusebereichs 18 ist
als ein einen Motor aufnehmendes Gebiet 25 zum Aufnehmen
und Stützen
des Antriebsmotors 14 gestaltet. Das den Motor aufnehmende
Gebiet 25 hat eine Längsachse,
die sich in Richtungen rechts und links betrachtet in 2 erstreckt.
Die Längsachse des
den Motor aufnehmenden Gebiets 25 ist parallel zur Rotationsachse 13L des
Drosselventils 13. Zylindrische Manschetten 26 sind
in den äußeren Umfangsteil
des Bohrungswandbereichs 17 eingesetzt. Befestigungen,
wie z.B. Befestigungsbolzen und Befestigungsschrauben, können in
die zylindrischen Manschetten 26 zum Befestigen und Festlegen
des Endes der stromabwärtigen
Seite des Drosselkörpers 11 am
Ende der stromaufwärtigen
Seite des Einlassverteilers eingeführt werden.
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Der
Ventilkörper 20 des
Drosselventils 13 ist innerhalb der Bohrung 11a des
Drosselkörpers 11 zum Öffnen und
Schließen
der Bohrung 11a positioniert. Die Rotationsachse 13L des
Drosselventils 13 ist im Wesentlichen senkrecht zur Richtung
der durchschnittlichen Strömung
der Einlassluft, wobei diese Richtung im Wesentlichen senkrecht
zur Zeichenebene aus 2 ist. Der Ventilkörper 20 hat eine
kreisscheibenartige Konfiguration, dass sie der Querschnittskonfiguration
der Bohrung 11a entspricht. Die Rotationsposition des Drosselventils 13 (d.h.
der Öffnungsgrad
des Drosselventils 13) kann zwischen einer vollständig geschlossenen
Position und einer vollständig
geöffneten
Position variiert werden, so dass die Menge von Einlassluft, die
den Motorzylindern zugeführt
wird, gesteuert werden kann. In der vollständig geschlossenen Position
wird ein vorbestimmter minimaler Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfangsbereich
(d.h. der äußeren Umfangsendfläche) des
Ventilkörpers 20 und
der Wandoberfläche
der Bohrung 11a (d.h. dem inneren Durchmesser der Bohrung 11a)
des Drosselkörpers 11 erzeugt,
so dass die Menge der Strömung
der Einlassluft minimiert ist. In der vollständig offenen Position wird
ein vorbestimmter maximaler Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfangsbereich
des Ventilkör pers 20 und
der Wandoberfläche
der Bohrung 11a des Drosselkörpers 11 erzeugt,
so dass die Menge der Strömung
der Einlassluft maximiert ist.
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Wie
es in 5 und 7 gezeigt ist, sind die Hülsenbereiche 20b kleinen
Durchmessers, die die Wellenelemente 21(1) und 21(2) des
Drosselventils 13 bedecken, drehbar durch die entsprechenden Lagerstützbereiche 23 des
Drosselkörpers 11 über die
Lager 27 gestützt.
Bei dieser Ausführungsform sind
die Lager 27 Gleitlager. Das Wellenelement 21(1),
das auf der Seite des Getriebekastenbereichs 18 (auf der
rechten Seite betrachtet in 2) positioniert
ist, dient als ein Wellenelement der Antriebsseite. Das Wellenelement 21(2),
das auf der gegenüberliegenden
Seite (auf der linken Seite betrachtet in 2) positioniert
ist, dient als ein Wellenelement der angetriebenen Seite. Jedes
der Dichtelemente 28 hat eine ringförmige Konfiguration. Die Dichtelemente 28 liegen
zwischen den Hülsenbereichen 20a großen Durchmessers
und den Lagerstützbereichen 23 (siehe 5 und 7).
Die Dichtelemente 28 haben Elastizität zum hermetischen Dichten
zwischen den Hülsenbereichen 20a großen Durchmessers
und den Lagerstützbereichen 23.
Die Konfigurationen der Wellenelemente 21(1) und 21(2) sind
im Wesentlichen gleich zueinander. Zusätzlich sind die Konfigurationen
der Hülsenbereiche 20a sowie
die Konfigurationen der Hülsenbereiche 20b im
Wesentlichen gleich zueinander. Die Axiallänge des Hülsenbereichs 20b kleinen
Durchmessers, der zu dem Wellenelement 21(1) der Antriebsseite
gehört,
ist jedoch länger
als die Axiallänge
des Hülsenbereichs 20b kleinen
Durchmessers, der zu dem Wellenelement 21(2) der angetriebenen
Seite gehört,
um eine vorbestimmte Länge
(z.B. das Zwei- oder Dreifache der Axiallänge des Hülsenbereichs 20b kleinen Durchmessers,
der zu dem Wellenelement 21(2) der angetriebenen Seite
gehört).
Wie es in 2 dargestellt ist, ist das radial äußere Ende
des Wellenelements 21(1) der Antriebsseite, das von der
radial äußeren Endfläche des
zugehörigen
Hülsenbereichs 20b kleinen
Durchmessers freigelegt ist, als ein Verbindungswellenbereich 21b zum
Verbinden mit dem Drosselrad 37 geformt.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, enthält eine Leistungseinheit zum
zur Drehung Antreiben des Drosselventils 13 in Richtung
der Öffnungsrichtung oder
der Schließrichtung
den Antriebsmotor 14 und den Getriebemechanismus zur Übersetzung
ins Langsame, der als ein Leistungsübertragungsmechanismus zum Übertragen
des Rotationsdrehmoments des Antriebsmotors 14 auf das
Drosselventil 13 (insbesondere das Wellenelement 21(1) der
Antriebsseite) dient. Der Antriebsmotor 14 ist elektrisch mit
Stromzufuhranschlüssen
(nicht dargestellt) verbunden, die innerhalb des Abdeckelements 16 eingebettet
sind, so dass elektrischer Strom an den Antriebsmotor 14 über die
Stromzufuhranschlüsse
zum Drehen einer Motorwelle 34 des Antriebsmotors 14 in ei ner
Richtung vorwärts
oder einer Richtung rückwärts zugeführt werden
kann. Mit anderen Worten dient der Antriebsmotor 14 als
ein elektrisch angetriebenes Stellglied oder eine Antriebsquelle.
Der Getriebemechanismus zur Übersetzung
ins Langsame dient dazu, die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsmotors 14 um
ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis zu
reduzieren. Der Getriebemechanismus zur Übersetzung ins Langsame enthält ein Ritzel 35,
ein Zwischenuntersetzungsrad 36 und das Drosselrad 37.
Das Ritzel 35 ist fest an der Motorwelle 34 des
Antriebsmotors 14 montiert. Das Zwischenuntersetzungsrad 36 kämmt mit
dem Ritzel 35 und kann sich drehen, wenn sich das Ritzel 35 dreht.
Das Drosselrad 37 ist in Eingriff mit dem Zwischenuntersetzungsrad 36 und
kann sich drehen, wenn sich das Zwischenuntersetzungsrad 36 dreht.
Das Zwischenuntersetzungsrad 36 ist auf einem Stützschaft 38 gelagert,
so dass sich das Zwischenuntersetzungsrad 36 um den Stützschaft 38 drehen
kann. Das Zwischenuntersetzungsrad 36 hat einen Zahnradbereich großen Durchmessers
und einen Zahnradbereich kleinen Durchmessers, der die gleiche Achse
wie der Zahnradbereich großen
Durchmessers hat. Der Zahnradbereich großen Durchmessers ist in Eingriff mit
dem Ritzel 35 und der Zahnradbereich kleinen Durchmessers
ist in Eingriff mit dem Drosselrad 37.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist das Abdeckelement 16 zu
einem Stück
durch Harzmaterial gegossen, dass vorzugsweise eine elektrisch isolierende Eigenschaft
zum Isolieren zwischen Anschlüssen
eines Rotationswinkelsensors und zwischen den Stromzufuhranschlüssen für die Zufuhr
von Leistung an den Antriebsmotor 14 hat. Der Rotationswinkelsensor
wird später
erklärt.
Das Abdeckelement 16 ist an einem offenen Endbereich des
Getriebekastenbereichs 18 durch ein geeignetes Mittel,
wie beispielsweise Nieten, Schrauben, Clips, Schweißen und
Kleben angebracht, so dass der Innenraum des Getriebekastenbereichs 18 von
der außenseitigen
Umgebung abgeschlossen ist. Ein externer elektrischer Verbinder
(nicht dargestellt) kann mit einem Verbinderbereich 39,
der integral mit dem Abdeckelement 16 geformt ist, verbunden
werden (siehe 1).
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Das
Drosselrad 37 ist in ein Stück durch thermoplastisches
Harzmaterial gegossen und dient als ein Drehantriebselement. Wie
es in 2 dargestellt ist, ist ein Sektorradbereich 41 integral
mit dem äußeren Umfangsbereich
des Drosselrads 37 geformt und ist in Eingriff mit dem
Zwischenuntersetzungsrad 36 (insbesondere mit dem Zahnradbereich
kleinen Durchmessers des Zwischenuntersetzungsrads 36). Ein
hohler zylindrischer röhrenförmiger Bereich 42 ist integral
mit dem inneren Umfangsbereich des Getriebebereichs 41 geformt
und steht in Richtung der Seite des Bodens des Getriebekastenbereichs 18 vor (nach
links betrachtet in 2). Der äußere Umfang des vorspringenden
Teils des röhrenförmigen Bereichs 42 ist
als eine Federführung 42a gestaltet,
auf die das rechte Ende (betrachtet in 2) der Rückstellfeder 15 aufgesetzt
ist. Die Federführung 42a sieht
eine Führung
für die
Rückstellfeder 15 vor
und hält
ein rechtes Ende der Rückstellfeder 15.
Wenngleich es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist ein Arretierbereich
zum Arretieren des rechten Anschlussendes der Rückstellfeder 15 auf
der Seite des Drosselrads 37 auf dem Basisendbereich (rechter
Endbereich betrachtet in 2) der Federführung 42a vorgesehen.
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Ein
ringförmiges
plattenartiges Verbindungselement 43 ist aus Metall gebildet,
wie z.B. rostfreiem Stahl, und ist mit dem inneren Umfang des röhrenförmigen Bereichs 42 durch
einen Einsatzgussvorgang integriert. Wie es in 5 gezeigt
ist, ist ein Verbindungsloch 44 in dem zentralen Bereich
des Verbindungselements 43 zum Einsetzen mit dem Verbindungswellenbereich 21b des
Wellenelements 21(1) der Antriebsseite geformt (siehe 4).
Das Verbindungselement 43 des Drosselrads 37 und
der Verbindungswellenbereich 21b des Wellenelements 21(1) der
Antriebsseite sind miteinander durch eine Laserschweißtechnik
zusammengefügt,
nachdem sie aufeinander aufgesetzt sind (siehe 2).
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Wie
es in 4 gezeigt ist, ist der Berührungsbereich 48 integral
mit dem äußeren Umfangsbereich
des Drosselrads 37 geformt. Der Berührungsbereich gelangt in Berührung mit
dem Anschlag 24, der innerhalb des Getriebekastenbereichs 18 des Drosselkörpers 11 angebracht
ist, wenn das Drosselventil 13 in der vollständig geschlossenen
Position ist. Insbesondere bildet das Umfangs-ende in der Richtung
im Uhrzeigersinn betrachtet in 4 des Getriebebereichs 41 den
Berührungsbereich 48.
Wie vorher beschrieben hat der Berührungsbereich 48 die
Berührungsfläche 48a,
die in ein Flächenberührungsverhältnis mit
der Anschlagfläche 24a des
Anschlags 24 des Drosselkörpers 11 kommen kann, wenn
das Drosselventil 13 vollständig geschlossen ist.
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Bezugnehmend
auf 2 ist die Drosselsteuereinrichtung 10 mit
einem Drosselpositionssensor 50 versehen. Der Drosselpositionssensor 50 ist betreibbar
zum Umwandeln des Rotationswinkels (Grad der Öffnung) des Drosselventils 13 in
ein elektrisches Signal (Öffnungsgradsignal)
und zum Ausgeben des elektrischen Signals an die Motorsteuereinheit
(ECU). Der Drosselpositionssensor 50 enthält Magnete 51 und
Joche (nicht dargestellt), die fest an dem inneren Umfang des röhrenförmigen Bereichs 42 des
Drosselrads 37 durch Klebemittel oder Ähnliches angebracht sind. Der
Drosselpositionssensor 50 enthält auch ein berührungsloses
magnetisches Erfassungselement 53, das an einem Sensormontageelement 52 angebaut
ist, das auf dem Abdeckelement 16 vorgesehen ist. Die Magnete 51 sind
aus Permanentmagneten gebildet, die voneinander ge trennt sind. Die
Joche sind aus magnetischem Material gebildet, das durch die Magnete 51 magnetisiert werden
kann. Die Joche sind voneinander getrennt. Das Sensormontageelement 52 steht
von der inneren Wand des Abdeckelements 16 in einer Richtung nach
innen von dem Abdeckelement 16 (nach links betrachtet in 2)
vor, so dass es in den inneren Raum des röhrenförmigen Bereichs 42 des
Drosselrads 37 eingeführt
ist, wobei ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Sensormontageelement 52 und
der inneren Wand des röhrenförmigen Bereichs 42 vorgesehen
ist. Das magnetische Erfassungselement 53 kann ein Signal
entsprechend der Dichte des magnetischen Flusses ausgeben, der in
dem Raum innerhalb des röhrenförmigen Bereichs 42 des
Drosselrads 37 erzeugt wird und sich mit dem magnetischen
Erfassungselement 53 kreuzt. Das magnetische Erfassungselement 53 kann
ein Hall-Element, ein Hall-IC oder ein magnetoresistives Element
sein.
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Zusätzlich zu
dem Drosselpositionssensor 50 ist ein Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor
(nicht dargestellt) elektrisch mit der Motorsteuereinheit (ECU)
verbunden. Der Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor kann die Menge
der Betätigung
einer Beschleunigungseinrichtung durch einen Fahrer (d.h. eine Menge
des Niederdrückens
eines Fahrpedals) in ein elektrisches Signal (d.h. ein Beschleunigungseinrichtungsöffnungssignal)
umwandeln, und kann das elektrische Signal an die Motorsteuereinheit
(ECU) ausgeben. Die Motorsteuereinheit (ECU) führt eine Feedbacksteuerung
des Antriebsmotors 14 basierend auf einer Proportional-Integral-Ableitungssteuertechnik
(PID-Steuertechnik) durch, damit keine Differenz zwischen dem Drosselöffnungssignal
von dem Drosselpositionssensor 50 und dem Beschleunigungseinrichtungsöffnungssignal
von dem Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor resultiert.
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Ein
Verfahren zum Montieren der Bauteile der Drosselsteuereinrichtung 10 wird
nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Vor dem Montagevorgang
wird der Drosselkörper 11 durch
Harz gegossen, wobei das Drosselventil 13 in ein Gussgesenk
des Drosselkörpers 11 eingesetzt
ist.
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Zuerst
werden die Dichtelemente 28 und die Lager 27 zwischen
die Wellenelemente 21 (insbesondere die Hülsenbereiche 20a und 20b)
und die Lagerstützbereiche 23 des
Drosselkörpers 11 eingesetzt,
so dass die Wellenelemente 21 zur Drehung durch die Lagerstützbereiche 23 über die
Lager 27 gestützt
sind. Danach wird der linke Endbereich betrachtet in 2 der
Rückstellfeder 15 auf
die Federführung 23a des
Drosselkörpers 11 aufgesetzt
und das Anschlussende des linken Endbereichs der Rückstellfeder 15 wird
an dem Arretierbereich (nicht dargestellt) der Federfüh rung 23a arretiert.
Dann wird der rechte Endbereich der Rückstellfeder 15 auf die
Federführung 42a des
Drosselrads 37 aufgesetzt und das Anschlussende des rechten
Endbereichs der Rückstellfeder 15 wird
auf dem Arretierbereich (nicht dargestellt) der Federführung 42a arretiert.
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Als
Nächstes
wird der Verbindungswellenbereich 21b des Wellenelements 21(1) der
Antriebsseite des Drosselventils 13 in das Verbindungsloch 44 des
Verbindungselements 43 des Drosselrads 37 eingesetzt.
In diesem Zustand kann sich der Verbindungswellenbereich 21b innerhalb
des Verbindungslochs 44 drehen. Wenn der Verbindungswellenbereich 21b in
das Verbindungsloch 44 eingesetzt ist, wird die radial äußere Endfläche des
Hülsenbereichs 20b kleinen
Durchmessers dazu gebracht, die Endfläche des Verbindungselements 43 zu
berühren,
das axial dem Hülsenbereich 20b gegenüberliegt.
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Danach
wird das Drosselrad 37 in der Schließrichtung (Richtung im Uhrzeigersinn,
wie sie durch den Pfeil Y1 in 3 angegeben
ist) gedreht, bis die Berührungsfläche 48a des
Berührungsbereichs 48 des
Drosselrads 37 in einem Fläche-zu-Fläche-Berührungsverhältnis mit der Anschlagfläche 24a des
Anschlags 24 des Drosselkörpers 11 ist (siehe 4).
Mit dem Berührungsbereich 48 des
Drosselrads 37, der in Berührung mit dem Anschlag 24 des
Drosselkörpers 11 ist,
dreht ein Bediener das Drosselventil 13 zum Einstellen
eines Zwischenraums, der erzeugt wird, wenn das Drosselventil 13 in der
vollständig
geschlossenen Position ist (anschließend bezeichnet als „Zwischenraum
in der vollständig
geschlossenen Position").
Insbesondere wird ein Relativrotationswinkel (d.h. ein Relativmontagewinkel)
zwischen dem Drosselventil 13 und dem Drosselrad 37 eingestellt,
so dass eine vorbestimmte Menge eines Zwischenraums zwischen dem äußeren Umfangsbereich
(d.h. der äußeren Umfangsendfläche) des
Ventilkörpers 20 des
Drosselventils 13 und der Wandoberfläche der Bohrung 11a des
Drosselkörpers 11 erzeugt
wird, ohne dass eine Berührung
zwischen dem äußeren Umfangsbereich
des Ventilkörpers 20 und
der Wandoberfläche
der Bohrung 11a hervorgerufen wird.
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Nach
dem Einstellen des Zwischenraums in der vollständig geschlossenen Position
werden der Verbindungswellenbereich 21b des Wellenelements 21(1) der
Antriebsseite und das Verbindungselement 43 miteinander
durch Laserschweißen
entlang des gesamten Umfangs des Verbindungswellenbereichs 21b zusammengefügt. Danach
werden der Antriebsmotor 14, der Stützschaft 38 und das
Zwischenuntersetzungsrad 36 innerhalb des Drosselkörpers 11 in vorbestimmten
Positionen montiert (siehe 3). Anschließend wird
das Abdeckelement 16 an den Drosselkörper 11 angebracht,
so dass die Drosselsteuereinrichtung 10 fertig gestellt
ist (siehe 2).
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Ein
Stöpsel
(nicht dargestellt) kann das offene Ende des Lagerstützbereichs 23 der
Antriebsseite schließen.
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Die
Arbeitsweise der Drosselsteuereinrichtung 10 gemäß dieser
Ausführungsform
wird nun beschrieben. Wenn ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs das Fahrpedal
niederdrückt,
gibt der Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor ein Beschleunigungseinrichtungsöffnungssignal
an die Motorsteuereinheit (ECU) aus. Dann führt die Motorsteuereinheit
(ECU) eine Leistung an den Antriebsmotor 14 zum Drehen der
Motorwelle 34 zu, so dass der Ventilkörper 20 des Drosselventils 13 in
einer Zielwinkelposition positioniert werden kann. Somit wird das
Rotationsdrehmoment des Antriebsmotors 14 an das Drosselrad 37 über das
Ritzel 35 und das Zwischenuntersetzungsrad 36 übertragen,
so dass das Drosselrad 37 sich um einen Winkel dreht, der
der Menge des Niederdrückens
des Fahrpedals entspricht, gegen die vorbelastende Kraft der Rückstellfeder 15.
Wenn sich das Drosselrad 37 dreht, dreht sich das Drosselventil 13 aus
der vollständig
geschlossenen Position in die Zielwinkelposition in Richtung der
vollständig
offenen Position. Als Folge wird der Einlassluftkanal geöffnet, um
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors zu variieren, dass sie der
Menge des Niederdrückens
des Fahrpedals entspricht.
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Wenn
der Fahrer bzw. die Fahrerin seinen bzw. ihren Fuß von dem
Fahrpedal löst,
werden das Drosselventil 13 und das Drosselrad 37 durch
die vorbelastende Kraft der Rückstellfeder 15 dazu
gezwungen, in ihre ursprünglichen
Positionen zurückzukehren,
so dass das Drosselventil 13 in die vollständig geschlossene
Position zurückkehrt.
Da der Beschleunigungseinrichtungsöffnungssensor das Beschleunigungseinrichtungsöffnungssignal
ausgibt, kann die Motorsteuereinheit (ECU) den Antriebsmotor 14 in
der Rückwärtsrichtung
basierend auf dem Beschleunigungseinrichtungsöffnungssignal antreiben, so
dass das Drosselventil 14 in die vollständig geschlossene Position
bewegt wird, wenn der Fahrer das Fahrpedal freigibt.
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Daher
kann sich das Drosselventil 13 aus der offenen Position
in Richtung der vollständig
geschlossenen Position durch die vorbelastende Kraft der Rückstellfeder 15 drehen,
bis die Berührungsfläche 48a des
Berührungsbereichs 48 des
Drosselrads 37 in Berührung
mit der Anschlagfläche 24a des
Anschlags 24 auf der Seite des Drosselkörpers 11 ist. Das
Drosselventil 13 kann sich nicht weiter in der Schließrichtung
drehen, nachdem die Berührungsfläche 48a des
Berührungsbereichs 48 in
Berührung
mit der Anschlagfläche 24a des
Anschlags 24 gelangt ist. Daher kann das Drosselventil 13 in
der vollständig geschlossenen
Position gehalten werden (siehe 4). Auf
diese Weise kann die Winkelposition des Ventilkörpers 20 des Drosselventils 13 in
der vollständig
geschlossenen Position aufrechterhalten werden, so dass ein vorbestimmter
Zwischenraum (d.h. ein Zwischenraum in der vollständig geschlossenen
Position) zwischen dem äußeren Umfangsbereich
(äußere Umfangsendfläche) des
Ventilkörpers 20 des Drosselventils 13 und
der Wandoberfläche
der Bohrung 11a des Drosselkörpers 11 sichergestellt
ist. Daher kann eine Menge von Einlassluft noch an die Motorzylinder
zugeführt
werden, wenn das Drosselventil 13 in der vollständig geschlossenen
Position während
des Leerlaufbetriebsvorgangs ist. Mit anderen Worten kann eine vorbestimmte
Menge von einem Leckstrom von Einlassluft sichergestellt werden, wenn
das Drosselventil 13 in der vollständig geschlossenen Position
ist. Ein (nicht dargestellter) Bypasskanal kann vorgesehen sein,
der den Ventilkörper 20 des
Drosselventils 30 umgeht. Ein Solenoidventil (nicht dargestellt)
kann in dem Bypasskanal zum Steuern der Strömung der Einlassluft durch
den Bypasskanal vorgesehen sein, so dass die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors auf eine Zielleerlaufrotationsgeschwindigkeit durch das
Solenoidventil gesteuert werden kann. Eine solche Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit
des Motors kann jedoch ohne Verwendung des Bypasskanals und des
Solenoidventils durchgeführt
werden. Somit kann ein Betreiben des Antriebsmotors 14 die
Position des Drosselventils 13 aus der vollständig geschlossenen
Position in Richtung der vollständig
geöffneten
Position verändern.
Wenn das Drosselventil 13 sich um einen passenden Winkel
gedreht hat, wird der Antriebsmotor 14 gestoppt, so dass
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors auf eine Zielleerlaufrotationsgeschwindigkeit
gesteuert werden kann.
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Das
Drosselventil 13 wird genauer beschrieben. Bezugnehmend
auf 7 bilden die Wellenelemente 21(1) und 21(2) des
Drosselventils 13 gemeinsam eine einzige Welle. Mit anderen
Worten ist eine einzige Welle in die Wellenelemente 21(1) und 21(2) in
der Axialrichtung (Richtung rechts und links betrachtet in 7)
geteilt. Die Wellenelemente 21(1) und 21(2) sind
mit dem Ventilkörper 20 integriert,
wobei sie voneinander um einen Abstand 21S in der Axialrichtung
beabstandet sind. Auf der äußeren Oberfläche des
eingebetteten Bereichs 21c von jedem der Wellenelemente 21(1) und 21(2) ist
ein gitterartiger aufgerauter Teil 21d durch Rändeln gebildet.
Da der aufgeraute Teil 21d innerhalb des Ventilkörpers 20 eingebettet
ist, kann das Harzmaterial des Ventilelements 20 mit dem
aufgerauten Teil 21d in Eingriff sein. Daher kann der aufgeraute
Teil 21d verhindern, dass sich das Ventilelement 20 dreht
und axial relativ zu dem Wellenelement 21 bewegt. Auf diese
Weise dient der aufgeraute Teil 21d als ein Eingriffsteil
zum in Eingriff Nehmen des Ventilkörpers 20.
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Die
Wellenelemente 21(1) und 21(2) sind getrennt voneinander
geformt. Vorzugsweise sind die Wellenelemente 21(1) und 21(2) aus
unterschiedlichen metallischen Materialien zueinander geformt. Das
metallische Material des Wellenelements 21(1) der Antriebsseite
kann gewählt
werden, dass es zum Laserschweißen
des Wellenelements 21(1) der Antriebsseite an das Verbindungselement 43 des
Drosselrads 37 geeignet ist. Ein geeignetes metallisches Material
für das
Wellenelement 21(1) der Antriebsseite kann rostfreien Stahl
mit geringem Kohlenstoffanteil beinhalten. Das Wellenelement 21(1) der
angetriebenen Seite muss nicht unbedingt mit dem anderen Element
laserverschweißt
werden. Daher kann das Wellenelement 21(1) der angetriebenen
Seite aus kostengünstigem
Stahlmaterial gebildet sein, wie z.B. S45C (Kohlenstoffstahl mit
hohem Kohlenstoffanteil), das im Vergleich zu rostfreiem Stahl kostengünstig ist.
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Jeder
der Stützwellenbereiche 21a der
Wellenelemente 21(1) und 21(2) hat einen Außendurchmesser ∅d.
Der Ventilkörper 29 hat
einen plattenartigen Bereich 20d mit einer Dicke t in einer
Position zwischen den Wellenelementen 21(1) und 21(2).
Der äußere Durchmesser ∅d
und die Dicke t sind so bestimmt, dass sie der Bedingung ∅d ≥ t genügen. Bei dieser
Ausführungsform
ist der Außendurchmesser ∅d
größer als
die Dicke t. Zusätzlich
ist bei dieser Ausführungsform
das Zentrum der Dicke t auf der Rotationsachse 13L positioniert.
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Ferner
sind bei dieser Ausführungsform
vordere und hintere Flächen
des Ventilkörpers 20 gestaltet,
dass sie eine Stromlinienform geben, so dass die vordere und hintere
Fläche
sanft über
die Wellenabdeckbereiche 20c und dem plattenartigen Bereich 20d sich
fortsetzen. Eine geeignete Anzahl von Rippen 20e ist auf
jeder der vorderen und hinteren Flächen des Ventilkörpers 20 geformt
und die Rippen erstrecken sich in Richtungen senkrecht zur Rotationsachse 13L.
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Gemäß dem Drosselventil 13 der
Drosselsteuereinrichtung 10 (siehe 2) dieser
Ausführungsform
ist die Welle in zwei Wellenelemente 21(1) und 21(2) geteilt.
Die Wellenelemente 21(1) und 21(2) sind mit dem
Ventilkörper 20 integriert,
wobei sie voneinander um den Abstand 21S in der Axialrichtung
beabstandet sind, wobei der Ventilkörper 20 dazwischen
positioniert ist (siehe 7). Daher kann während des
Gießvorgangs
des Ventilelements 20 ein Strömungsweg, der eine Breite entsprechend dem
Abstand 21S zwischen den Wellenelementen 21(1) und 21(2) hat,
für die
Strömung
des geschmolzenen Harzes sichergestellt werden. Daher kann das Fließverhalten
des geschmolzenen Harzes verbessert sein und schließlich kann
die Qualität
des Drosselventils 13 verbessert werden.
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Zusätzlich hat
der Ventilkörper 20 den
plattenartigen Bereich 20d, der zwischen den Wellenelementen 21(1) und 21(2) oder
zwischen den Wellenabdeckbereichen 20c positioniert ist
(siehe 7). Die Dicke t des plattenartigen Bereichs 20d ist
festgesetzt, dass sie der Bedingung ∅d ≥ t genügt. Da die Dicke t einen verhältnismäßig kleinen
Wert aufweisen kann, ist es möglich,
den Widerstand gegen die Strömung
der Einlassluft zu reduzieren oder zu minimieren, wenn das Ventilelement 20 in
der vollständig
geöffneten
Position ist.
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Ferner
ist der aufgeraute Teil 21d, der mit dem Harzmaterial des
Ventilkörpers 20 in
Eingriff kommen kann, auf dem eingebetteten Bereich 21c von
jedem der Wellenelemente 21(1) und 21(2) geformt.
Der eingebettete Bereich 21c ist innerhalb des Wellenabdeckbereichs 20c eingebettet
(siehe 7). Daher ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit
zwischen den Wellenelementen 21(1) und 21(2) und
dem Ventilkörper 20 zu
verbessern.
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Ferner
ist der aufgeraute Teil 21d von jedem der Wellenelemente 21(1) und 21(2) gestaltet,
den Ventilkörper 20 an
der Rotation in der Umfangsrichtung des Ventilkörpers 20 und auch
an der Bewegung der Axialrichtung zu hindern. Daher kann die Verbindungsfestigkeit
zwischen den Wellenelementen 21(1) und 21(2) und
dem Ventilkörper 20 sowohl
in der Rotationsrichtung als auch der Axialrichtung des Ventilkörpers 20 verbessert
werden.
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Weiterhin
sind die Wellenelemente 21(1) und 21(2) aus unterschiedlichen
Materialien zueinander gebildet. Insbesondere ist das Wellenelement 21(1) der
Antriebsseite aus einem Metallmaterial gebildet, das für das Laserschweißen des
Wellenelements 21(1) an das Verbindungselement 43 des
Drosselrads 37 geeignet ist. Andererseits ist das Wellenelement 21(1) der
angetriebenen Seite aus kostengünstigem
Metallmaterial gebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die
Wellenelemente 21(1) und 21(2) durch Materialien
zu formen, die für
ihre jeweiligen Funktionen geeignet sind.
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Ferner
ist gemäß der oben
stehenden Ausführungsform
die Drosselsteuereinrichtung 10 (siehe 2)
mit dem Drosselventil 13 versehen, dass drehbar innerhalb
des Drosselkörpers 11 gelagert
ist. Das Drosselventil 13 ist betätigbar zum Öffnen und Schließen der
Bohrung 11a, durch die die Einlassluft strömt, zum
Steuern der Menge der Strömung
der Einlassluft. Daher kann die Drosselsteuereinrichtung 10 verbessert
sein, da sie das Drosselventil 13 aufweist, das in der
Qualität,
wie oben beschrieben, verbessert ist.
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Eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 8 bis 11 beschrieben.
Diese Ausführungsform
ist eine Modifikation der oben stehenden Ausführungsform. Daher sind entsprechenden
Elementen die gleichen Referenzziffern wie bei der oben stehenden Ausführungsform
gegeben und die Beschreibung dieser Elemente wird nicht wiederholt.
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Wie
es in 8 dargestellt ist, enthält ein Drosselventil 213 gemäß dieser
Ausführungsform Wellenelemente 221(1) und 221(2),
die jeweils den Wellenelementen 21(1) und 21(2) der
oben stehenden Ausführungsform
entsprechen. Wie es in 11 gezeigt ist, ist jedes der
Wellenelemente 221(1) und 221(2) durch den zylindrischen
Hülsenbereich 20a bedeckt,
der durch das Harzmaterial kontinuierlich zu dem entsprechenden
Wellenabdeckbereich 20c geformt ist. Bei dieser Ausführungsform
ist jedoch der Hülsenbereich 20b,
der einen Außendurchmesser aufweist,
der kleiner als der Außendurchmesser
des Hülsenbereichs 20a ist,
weggelassen. Daher erstrecken sich die Wellenelemente 221(1) und 221(2) radial
nach außen über die
radial äußeren Enden
der zylindrischen Hülsenbereiche 20a hinaus,
so dass im Wesentlichen die Hälfte
der Länge
von jedem der Wellenelemente 221(1) und 221(2) zur
Umgebung freigelegt ist.
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Wie
es in 9 und 10 gezeigt ist, sind die Dichtelemente 28 auf
die zylindrischen Hülsenbereiche 20a in
der gleichen Weise wie der oben stehenden Ausführungsform aufgesetzt. Die
Lager 27 sind jedoch direkt auf die Wellenelemente 221(1) und 221(2) aufgesetzt.
Daher sind die Bereiche der Wellenelemente 221(1) und 221(2) als
Stützwellenbereiche 221a gestaltet,
die den Stützwellenbereichen 21a der
oben stehenden Ausführungsform
entsprechen. Die Wellenelemente 221(1) und 221(2),
die die Stützwellenbereiche 221a enthalten,
haben den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser ∅d der Stützwellenbereiche 21a der
oben stehenden Ausführungsform
(siehe 11). Somit ist der Durchmesser
der Wellenelemente 221(1) und 221(2) größer als
der Durchmesser der Wellenelemente 21(1) und 21(2) der
oben stehenden Ausführungsform.
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Ein
Verbindungswellenbereich 221b ist auf dem radial äußeren Ende
des Wellenelements 221(1) der Antriebsseite über eine
gestufte Fläche 221e geformt,
so dass der Verbindungswellenbereich 221b den gleichen
Außendurchmesser
wie der Verbindungswellenbereich 21b der oben stehenden Ausführungsform
hat (siehe 9). Das Wellenelement 221(1) der
Antriebsseite ist auf der rechten Seite betrachtet in 8 positioniert.
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Ein
Verfahren zum Verbinden des Wellenelements 221(1) der Antriebsseite
mit dem Drosselrad 37 wird nun beschrieben. Zuerst wird
der Verbindungswellenbereich 221b des Wellenelements 221(1) in
das Verbindungsloch 44, das in dem Verbindungselement 43 des
Drosselrads 37 geformt ist (siehe 9) eingesetzt.
Gleichzeitig wird die gestufte Fläche 221e des Wellenelements 221(1) in
Berührung
mit der Endfläche
des Verbindungselements 43 gebracht, die axial der gestuften
Fläche 221e gegenüberliegt.
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Danach
wird ein Zwischenraum in der vollständig geschlossenen Position
des Drosselventils 213 auf die gleiche Weise, wie in Verbindung
mit der oben stehenden Ausführungsform
beschrieben, eingestellt. Nachfolgend werden der Verbindungswellenbereich 221b des
Wellenelements 221(1) der Antriebsseite und das Verbindungselement 43 durch Laserschweißen entlang
des gesamten Umfangs des Verbindungswellenbereichs 221b zusammengefügt.
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Auch
gemäß dem Drosselventil 213 dieser Ausführungsform
und der Drosseleinrichtung 10, die das Drosselventil 213 enthält, können im
Wesentlichen die gleichen Vorteile wie bei der oben stehenden Ausführungsform
erzielt werden.
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Die
vorliegende Erfindung muss nicht auf die oben stehenden Ausführungsformen
beschränkt sein,
sondern kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden. Wenngleich
die oben stehenden Ausführungsformen
in Verbindung mit Butterfly-Ventilen beschrieben worden sind, die
als Drosselventile 13 (213) verwendet werden,
kann die vorliegende Erfindung auf jedes andere Butterfly-Ventil
angewendet werden, das zum Öffnen
und Schließen
eines Strömungskanals
verwendet wird, durch den ein Fluid strömt. Wenngleich der Außendurchmesser ∅d
der Wellenstützbereiche 21a (221a)
und die Dicke t des plattenartigen Bereichs 20d des Ventilkörpers 20 so bestimmt
sind, dass sie einer Bedingung von ∅d ≥ t genügen, ist es möglich, sie
so zu bestimmen, dass sie einem Ausdruck von ∅d ≥ genügen.
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Wenngleich
der aufgeraute Teil (Eingriffsteil) 21d auf dem eingebetteten
Bereich 21c von jedem der Wellenelemente 21(1) und 21(2) (221(1) und 221(2))
bei den oben stehenden Ausführungsformen geformt
ist, kann der aufgeraute Teil (Eingriffsteil) 21d auch
nur auf einem der Wellenelemente geformt sein, wie z.B. dem Wellenelement 21(1) (221(1))
der Antriebsseite. Wenngleich der aufgeraute Teil (Eingriffsteil) 21d gestaltet
ist, dass er verhindert, dass der Ventilkörper 20 sich dreht
und sich in der Axialrichtung bewegt, ist es zusätzlich auch möglich, den auf gerauten
Teil (Eingriffsteil) 21d so zu gestalten, dass der aufgeraute
Teil nur die Rotation des Ventilkörpers 20 oder nur
die axiale Bewegung des Ventilkörpers 20 verhindern
kann. Ferner kann der aufgeraute Teil nach Bedarf vorgesehen werden
und daher kann der aufgeraute Teil weggelassen werden.
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Wenngleich
die Wellenelemente 21(1) und 21(2) (221(1) und 221(2))
aus unterschiedlichen Materialien zueinander in den oben stehenden
Ausführungsformen
geformt sind, können
die Wellenelemente ferner aus dem gleichen Material gebildet sein,
das ein metallisches Material oder ein Harzmaterial sein kann. Es
ist auch möglich,
das Wellenelement 21(1) (221(1)) der Antriebsseite
aus einem metallischen Material zu bilden und das Wellenelement 21(1) (221(2))
der angetriebenen Seite aus einem Harzmaterial zu bilden.
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Ferner
ist es möglich,
den Verbindungswellenbereich 21b (221b) als ein
getrenntes Element von dem Wellenelement 21(1) (221(1))
der Antriebsseite zu bilden. In einem solchen Fall kann der Verbindungswellenbereich
mit dem Wellenelement der Antriebsseite zusammengefügt werden.
Die Dichtelemente 28 können
direkt auf die jeweiligen Wellenelemente 21(1) und 21(2) (221(1) und 221(2))
aufgesetzt werden.