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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Ventilbaugruppe und insbesondere eine Ventilbaugruppe mit einem einfachen Aufbau für das Rückstellen eines Ventils von einer offenen oder geschlossenen Stellung in eine anfänglich eingestellte Stellung, wenn die Stromzufuhr zum Antriebsmotor, der das Öffnungsverhältnis des Ventils steuert, abgeschaltet ist.
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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung
KR 10 1 327 038 B1 , eingereicht am 3. Juni 2013, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
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Stand der Technik
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Eine Ventilbaugruppe, die einen Durchlass, durch den ein Fluid fließt, öffnet und schließt, wird üblicherweise in verschiedenen Systemen in einem Fahrzeug eingesetzt. Die Ventilbaugruppe wird im Allgemeinen durch einen elektronischen Aktuator betätigt. Die Leistung der Ventilbaugruppe wird bestimmt durch die Möglichkeit, mit ihr einen Durchlass präzise und schnell zu öffnen und zu schließen. Insbesondere stellt die Steuerung des Öffnungsverhältnisses einer in einem Fahrzeug verwendeten Drosselklappe einen wichtigen Faktor dar, da das Öffnungsverhältnis der Drosselklappe die Leistung des Verbrennungsmotors beeinflusst. Das Öffnungsverhältnis der Ventilanordnung wird durch einen Sensor gemessen und gesteuert. Wird die Stromzufuhr abgeschaltet, so besteht die Gefahr, dass das Öffnungsverhältnis der Ventilbaugruppe nicht in die Ausgangsposition zurückkehrt. Diese Gefahr ist insbesondere für eine in einem Fahrzeug verwendete Drosselklappe von Bedeutung.
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Eine Drosselvorrichtung, die bei einem Verbrennungsmotor, wie etwa einem Fahrzeugmotor, angewendet wird, ist eine Vorrichtung, die mechanisch mit einem Fahrpedal eines Fahrzeugs verbunden ist. Wenn der Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs auf das Fahrpedal tritt, so betätigt die Drosselvorrichtung eine Drosselklappe, wodurch der Motor mit der für die Beschleunigung des Fahrzeugs notwendigen Luftmenge versorgt wird.
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Zu derartigen Drosselvorrichtungen gehört eine Drosselvorrichtung, die nicht mit einem getrennten Bypass-Durchlass an einem Ansaugkanal versehen ist. Diese Drosselvorrichtung ist so gestaltet, dass sie eine Drosselklappe automatisch in einem vorbestimmten Winkel öffnet, um eine minimale Luftmenge bereitzustellen, so dass der Motor nicht zum Stillstand kommt, und zwar in Abhängigkeit von einem Signal eines Motorsteuerungssystems, wenn das Fahrzeug während der Fahrt nicht beschleunigt wird oder wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, wie beispielsweise während des Anlassens.
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Eine Drosselvorrichtung des einschlägigen Standes der Technik weist einen halbelektronischen Aufbau auf, bei welchem im Leerlauf eine Drosselklappe automatisch geöffnet wird, gesteuert von einem Motorsteuerungssystem, und in Abhängigkeit von der mechanisch auf eine Drosselklappenwelle übertragenen Kraft, mit der ein Fahrer auf das Fahrpedal tritt.
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Zusätzlich ist ein Drosselklappenstellungssensor, welcher durch das Ermitteln des Drehwinkels der Drosselklappe ein elektrisches Signal erzeugt, an einer vorgegebenen Stelle im Inneren des Drosselklappengehäuses vorgesehen. Ein Motor, der an einer Seite des Drosselklappengehäuses angeordnet ist, dient dazu, die Drosselklappe so weit zu öffnen, dass eine minimale Luftmenge, die für den Lauf des Verbrennungsmotors erforderlich ist, eingelassen wird. Ein Anschluss ist an einer vorgegebenen Stelle außerhalb des Drosselklappengehäuses vorgesehen.
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Bei dieser Drosselvorrichtung des einschlägigen Standes der Technik, wird die Drosselklappe geöffnet, wenn der Motor, im Leerlauf, auf ein elektrisches Signal des Motorsteuerungssystems reagiert. Im Beschleunigungszustand jedoch drehen sich die Drosselklappenwelle und die Drosselklappe in Abhängigkeit von der Drehung einer Riemenscheibe, die mit dem Fahrpedal verbunden ist, wodurch die Leistung und Fahrbarkeit eines Fahrzeugs herabgesetzt werden.
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Hinzu kommt, dass bei einer Drosselvorrichtung des einschlägigen Standes der Technik der Drosselklappenstellungssensor, welcher ein Signal erzeugt, indem er den Winkel der Drosselklappe ermittelt, und der Anschluss an dem Drosselklappengehäuse montiert sind. Die Riemenscheibe, die sich im Zusammenwirken mit dem Fahrpedal dreht, und die Rückstellfeder sind außerhalb des Drosselklappengehäuses angeordnet. Daraus resultieren Probleme insofern, als die Leistung der Baugruppe sehr schlecht ist und die Größe eines Artikels ansteigt.
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Darüber hinaus wird bei der Drosselvorrichtung des einschlägigen Standes der Technik der minimale Öffnungswinkel der Drosselklappe vorausberechnet, um die minimale Luftmenge, die für den Leerlauf notwendig ist, einzustellen, und wird dann im Herstellungsprozess mechanisch fixiert, beispielsweise durch Schweißen. Wenn die Luftmenge eingestellt ist, ändert sie sich in diesem Fall erheblich aufgrund von Fehlern bei der Bearbeitung und der Montage der Bauteile, wodurch sich die präzise Einstellung der minimalen Luftmenge schwierig gestaltet, was problematisch ist.
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Ein diesbezüglicher Stand der Technik ist in der koreanischen offengelegten Patentveröffentlichungsschrift
KR 10 1998 0 083 373 A offenbart (veröffentlicht am 5 Dezember 1998, Titel: „ELECTRICALLY CONTROLLED DEVICE FOR OPENING AND CLO-SING THROTTLE“).
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Aus
EP 1 731 736 A1 ist eine Ventilbaugruppe mit einer motorbetriebenen Drosselklappe bekannt, bei welcher das Öffnungsverhältnis mittels eines Motorsteuergeräts in Abhängigkeit vom Öffnungsverhältnis eines Fahrpedals gesteuert wird. Die Ventilbaugruppe umfasst ein Drosselklappengehäuse mit einem Ansaugkanal, der von einem vorderen zu einem hinteren Ende des Gehäuses hindurch verläuft. An gegenüberliegenden Seitenflächen des Gehäuses ist eine Welle drehbar gelagert. Hierzu sind an jedem der Endabschnitte der Welle Lager ausgebildet. Auf einem mittigen Abschnitt der Welle ist eine Klappe zum Öffnen und Schließen des Ansaugkanals angebracht. Die Ventilbaugruppe weist ein Segmentzahnrad auf, das auf einer Seite des Gehäuses angeordnet und mit einem Endabschnitt der Welle verbunden ist. Über ein Zwischenzahnrad wird die Antriebskraft eines Antriebsmotors an das Segmentzahnrad übertragen.
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Die in
EP 1 731 736 A1 offenbarte Ventilbaugruppe weist ferner ein Rückstellmittel auf, umfassend ein Paar elastischer Elemente, die auf dem Segmentzahnrad vorgesehen sind. Durch das Rückstellmittel wird das Segmentzahnrad, wenn die Antriebskraft des Motors abgestellt wird, durch ein anderes elastisches Element des Paares elastischer Elemente gedreht, je nachdem, ob sich die Klappe in einer offenen oder geschlossenen Stellung befindet. Dadurch wird die Klappe in eine anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt.
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EP 1 219 803 A2 offenbart eine Sicherheits-Luftansaugsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die eine drehbar gelagerte Drosselklappe umfasst, die mittels eines Aktuators betätigt wird. Die Vorrichtung weist zwei Federwindungen als Rückstellmittel auf. Bei einem Defekt des Aktuators wird durch die beiden Federwirkungen bewirkt, dass die Drosselklappe in einer mittleren Position gehalten wird.
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Offenbarung
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Technische Aufgabenstellung
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung mit Blick auf die oben erwähnten Probleme, die im Stand der Technik auftreten, gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Ventilbaugruppe, die im Inneren eines Segmentzahnrades ein Rückstellmittel aufweist, welches eine Klappe in eine offene oder eine geschlossene Stellung bewegen kann, so dass die Klappe in eine anfänglich eingestellte Stellung zurückkehren kann, wenn die Stromzufuhr zum Antriebsmotor, welcher das Segmentzahnrad dreht, in dem Zustand, in dem sich die Klappe in der offenen oder geschlossenen Position befindet, abgestellt wird.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Ventilanordnung, bei der die Klappe durch das Rückstellmittel in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt werden kann, und zwar unter Verwendung eines einfachen Aufbaus, d.h. eines Paares elastischer Elemente, das aus einer ersten Schraubenfeder und einer zweiten Schraubenfeder besteht.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Begrenzungsmittels für die Begrenzung des Drehwinkels des Segmentzahnrades unter Anwendung eines elektronischen Drosselklappenventils, um zu verhindern, dass die Klappe in einem Einlasskanal eines Drosselklappengehäuses in die geschlossene Position bewegt wird, wodurch verhindert wird, dass eine elektronische Drosselklappenbaugruppe beschädigt wird oder die Lebensdauer derselben herabgesetzt wird.
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Technische Lösung
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Ventilbaugruppe bereitgestellt, die ein Öffnungsverhältnis einer Drosselklappe steuert, und zwar unter Verwendung eines Antriebsmotors, der von einem Motorsteuergerät in Abhängigkeit von dem Öffnungsverhältnis eines Fahrpedals betätigt wird. Die Ventilbaugruppe umfasst: ein Drosselklappengehäuse, in welchem ein Ansaugkanal definiert ist, der durch das Drosselklappengehäuse von einem vorderen zu einem hinteren Ende hindurchverläuft, eine Welle, die in dem Drosselklappengehäuse angeordnet ist, wobei die Welle durch das Drosselklappengehäuse von einer Seitenfläche zur gegenüber liegenden Seitenfläche verläuft, Lager, die an jedem der Endabschnitte der Welle angeordnet sind, eine Klappe, die auf einem mittigen Abschnitt der Welle angeordnet ist, zum Öffnen oder Schließen des Ansaugkanals in Abhängigkeit von der Drehung der Welle, ein Segmentzahnrad, das auf einer Seite des Drosselklappengehäuses angeordnet und mit einem Endabschnitt der Welle gekoppelt ist, ein Zwischenzahnrad, das die Antriebskraft eines auf dem Drosselklappengehäuse vorgesehenen Antriebsmotors an das Segmentzahnrad überträgt, eine Abdeckung, die das Zwischenzahnrad von außen abschließt, und ein Rückstellmittel, das ein Paar elastischer Elemente umfasst, die auf dem Segmentzahnrad vorgesehen sind,
wobei, wenn die Antriebskraft des Antriebsmotors, die auf das Zwischenrad wirkt, abgestellt wird, das Segmentzahnrad durch ein anderes elastisches Element des Paares elastischer Elemente gedreht wird, je nachdem, ob sich die Klappe in einer offenen oder einer geschlossenen Stellung befindet, wodurch die Klappe in eine anfänglich eingestellte Stellung zurückgebracht wird.
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Das Segmentzahnrad umfasst Folgendes: ein Flanschteil, das auf einem oberen Teil des Segmentzahnrades angeordnet ist, wobei ein Zahnradteil auf einem Teil des Umfangs des Flanschteils ausgebildet ist; eine erste Arretierungsausnehmung, die durch einen vertieften Bereich in dem Umfang des Flanschteils definiert ist; ein rohrförmiges äußeres Gehäuse, das sich von dem Flanschteil nach unten erstreckt, ein rohrförmiges inneres Gehäuse, das sich von dem Flanschteil nach unten erstreckt, wobei das innere Gehäuse von einer inneren Seitenfläche des äußeren Gehäuses beabstandet ist, so dass eine Aufnahme gebildet ist, und der Innendurchmesser des inneren Gehäuses kleiner ist als derjenige des äußeren Gehäuses, eine zweite Arretierungsausnehmung, die sich von einem unteren Ende des äußeren Gehäuses aus nach oben erstreckt, wobei die zweite Arretierungsausnehmung einen Teil eines Seitenflächenteils des äußeren Gehäuses öffnet, und eine dritte Arretierungsausnehmung, die sich von einem unteren Ende des äußeren Gehäuses nach oben erstreckt und der zweiten Arretierungsausnehmung gegenüber liegt, wobei durch die dritte Arretierungsausnehmung ein Teil des Seitenflächenteils des äußeren Gehäuses geöffnet ist.
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Die erste Arretierungsausnehmung kann nahe eines der Endbereiche des am Umfang des Flanschteils angeordneten Zahnradteils ausgebildet sein.
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Der auf dem Flanschteil angeordnete Zahnradteil kann zwischen der zweiten und dritten Arretierungsausnehmung angeordnet sein.
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Eine trennungsverhindernde Ausnehmung kann des Weiteren an einem oberen oder unteren Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung vorgesehen sein, wobei sich die trennungsverhindernde Ausnehmung in einer Richtung parallel zur Richtung der Drehung des Segmentzahnrades erstreckt.
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Die trennungsverhindernde Ausnehmung kann sich von einem oberen oder unteren Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung in einer dem auf dem Flanschteil angeordneten Zahnradteil entgegengesetzten Richtung erstrecken.
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Die zweite Arretierungsausnehmung kann unter der ersten Arretierungsausnehmung angeordnet sein.
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Hier kann das Rückstellmittel Folgendes umfassen: eine erste Schraubenfeder, die so angeordnet ist, dass die erste Schraubenfeder einen Außenumfang des äußeren Gehäuses umgibt, wobei ein Endabschnitt der ersten Schraubenfeder in der ersten Arretierungsausnehmung arretiert ist und der andere Endbereich der ersten Schraubenfeder in einem Arretierungsschlitz arretiert ist, welcher an einer Seitenfläche des Drosselklappengehäuses ausgebildet ist, und eine zweite Schraubenfeder, die in der zwischen dem äußeren Gehäuse und dem inneren Gehäuse definierten Aufnahme angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder in der zweiten Arretierungsausnehmung arretiert ist und der andere Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder in der dritten Arretierungsausnehmung arretiert ist.
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Eine Innenfläche der ersten Schraubenfeder kann in einem Abstand von einem Außenumfang des äußeren Gehäuses angeordnet sein, wodurch ein Zwischenraum definiert wird.
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Wenn sich die Klappe in der offenen Stellung befindet, kann die Klappe durch die elastische Rückstellkraft der ersten Schraubenfeder in die anfänglich eingestellte Stellung zurückgebracht werden. Befindet sich die Klappe in der geschlossenen Stellung, so kann sie durch die elastische Rückstellkraft der zweiten Schraubenfeder in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt werden.
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Der andere Endabschnitt der ersten Schraubenfeder kann an einer Stelle im Bereich von 90 bis 110° im Uhrzeigersinn, mit Bezug auf das untere Ende einer vertikalen Linie, die durch einen Endabschnitt der ersten Schraubenfeder verläuft, angeordnet sein, wobei der andere Endabschnitt der ersten Schraubenfeder von der ersten Schraubenfeder aus nach außen gebogen ist.
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Ein Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder kann so gebogen sein, dass er sich von der zweiten Schraubenfeder nach außen erstreckt, und der andere Endbereich der zweiten Schraubenfeder ist an einer Stelle ausgebildet, die im Bereich von 360 bis 450° im Uhrzeigersinn, mit Bezug auf einen Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder, liegt, und ist so gebogen, dass sie sich von der zweiten Schraubenfeder aus nach außen erstreckt.
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Ein Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder kann an der zweiten Arretierungsausnehmung festgestellt sein und der andere Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder kann an der dritten Arretierungsausnehmung festgestellt sein, und zwar durch Drehen entgegen dem Uhrzeigersinn, so dass die zweite Schraubenfeder im Aufwickelsinn elastisch verformt wird.
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Ein Ende der zweiten Schraubenfeder kann in der trennungsverhindernden Ausnehmung, die in dem oberen oder unteren Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung ausgebildet ist, angeordnet sein.
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Hierbei kann ein Ansatzteil an einem Bereich einer Seitenfläche des Drosselklappengehäuses vorgesehen sein, an welcher das Segmentzahnrad gekoppelt ist, wobei das Ansatzteil von einer Seitenfläche des Drosselklappengehäuses an einer Stelle im Bereich von 180 bis 270° im Uhrzeigersinn vom Arretierungsschlitz, mit Bezug auf einen Endabschnitt der Welle, der zu einer Seitenfläche des Drosselklappengehäuses hin vorsteht, hervorragt.
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Das Segmentzahnrad kann im Uhrzeigersinn gedreht werden, so dass die erste Schraubenfeder im Aufwickelsinn elastisch verformt wird, nachdem der andere Endabschnitt der ersten Schraubenfeder in dem Arretierungsschlitz arretiert wurde, so dass der andere Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder durch das Ansatzteil fest gehalten wird.
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Die zweite Schraubenfeder kann durch das Ansatzteil fest gehalten werden, so dass der andere Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder zwischen dem Arretierungsschlitz und dem Ansatzteil angeordnet ist.
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Die erste Schraubenfeder kann ein Drehmoment ausüben, durch welches das Segmentzahnrad gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn sich die Klappe in der offenen oder geschlossenen Stellung befindet. Die zweite Schraubenfeder kann sich von dem Ansatzteil lösen, ohne dass sie ein elastizitätsinduziertes Drehmoment auf das Segmentzahnrad ausübt, wenn sich die Klappe in der offenen Stellung befindet, und sie kann von dem Ansatzteil gehalten werden und übt ein Drehmoment aus, durch welches das Segmentzahnrad im Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn sich die Klappe in der geschlossenen Position befindet.
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Die Federkraft der zweiten Schraubenfeder kann größer sein als die Federkraft der ersten Schraubenfeder.
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Die Ventilbaugruppe kann weiterhin ein Begrenzungsmittel umfassen, das von einer Seitenfläche des Drosselklappengehäuses hervorsteht, so dass es sich nahe des Umfangs des Segmentzahnrades befindet, wodurch es den Drehwinkel des Segmentzahnrades begrenzt.
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Das Begrenzungsmittel kann eine Stütze umfassen, die aus einer Seitenfläche des Drosselklappengehäuses hervorsteht, und einen Anschlag, der am oberen Teil der Stütze angeordnet ist, so dass er auf einem Endabschnitt des auf dem Umfang des Flanschteils angeordneten Zahnradteils gestützt werden kann.
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Der Anschlag kann durch den oberen Teil der Stütze hindurch verlaufen. Der Abstand zwischen der Stütze und dem distalen Endabschnitt des Zahnradteils, welcher mit der Stütze in Kontakt kommen soll, kann durch Drehen des Anschlags eingestellt werden.
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Die Ventilbaugruppe kann eine elektronische Drosselklappe sein.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Gemäß der obigen technischen Lösung sind die Rückstellmittel gemäß der vorliegenden Erfindung im Inneren des Segmentzahnrades vorgesehen, das die Klappe in eine offene oder eine geschlossene Stellung bewegen kann. Wenn bei diesem Aufbau, in dem Zustand, in dem sich die Klappe in der offenen oder der geschlossenen Stellung befindet, die Stromzufuhr zum Antriebsmotor, der das Segmentzahnrad dreht, abgestellt wird, dann kann die Klappe in eine anfänglich eingestellte Stellung zurückkehren.
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Zusätzlich besteht eine vorteilhafte Wirkung darin, dass die Rückstellmittel die Klappe unter Verwendung eines einfachen Aufbaus, d.h. des Paares elastischer Elemente, bestehend aus der ersten Schraubenfeder und der zweiten Schraubenfeder, in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegen können.
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Des Weiteren besteht eine andere vorteilhafte Wirkung darin, dass das Begrenzungsmittel für die Begrenzung des Drehwinkels des Segmentzahnrades unter Anwendung des elektronischen Drosselklappenventils verhindert, dass die Klappe in einem Ansaugkanal des Drosselklappengehäuses in die geschlossene Position bewegt wird, wodurch verhindert wird, dass die elektronische Drosselklappenbaugruppe beschädigt oder die Lebensdauer desselben herabgesetzt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ventilbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine perspektivische Darstellung einer ersten Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Schraubenfeder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Segmentzahnrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5A bis 5C sind Seitenansichten einer Seitenfläche des Segmentzahnrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6A und 6B sind Seitenansichten der anderen Seitenfläche des Segmentzahnrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist eine Draufsicht des Segmentzahnrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 8 ist eine Unteransicht des Segmentzahnrades gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9A bis 9D sind Darstellungen des Zustandes, in dem die zweite Schraubenfeder auf dem Segmentzahnrad montiert ist;
- 10A bis 10C sind Darstellungen des Zustandes, in dem das Segmentzahnrad auf dem Drosselklappengehäuse montiert ist;
- 11A bis 11E sind Darstellungen eines langen Rückstellvorgangs, in welchem die Drosselklappe von einer offenen Stellung in eine anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt wird;
- 12A und 12B sind Darstellungen eines kurzen Rückstellvorgangs, in welchem die Drosselklappe von einer geschlossenen Stellung in eine anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt wird; und
- 13 ist eine Darstellung eines Begrenzungsmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Ventilbaugruppe
- 100:
- Drosselklappengehäuse
- 110:
- Ansaugkanal
- 120:
- Arretierungsschlitz
- 130:
- Ansatzteil
- 200:
- Welle
- 300:
- Lager
- 400:
- Klappe
- 500:
- Segmentzahnrad
- 510:
- Flanschteil
- 520:
- Zahnradteil
- 530:
- erste Arretierungsausnehmung
- 540:
- zweite Arretierungsausnehmung
- 550:
- dritte Arretierungsausnehmung
- 560:
- äußeres Gehäuse
- 570:
- inneres Gehäuse
- 580:
- trennungsverhindernde Ausnehmung
- 590:
- Zwischenraumbereich
- 600:
- Zwischenzahnrad
- 700:
- Abdeckung
- 810:
- erste Schraubenfeder
- 820:
- zweite Schraubenfeder
- 900:
- Begrenzungsmittel
- 910:
- Stütze
- 920:
- Anschlag
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Modus der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung sind detaillierte Beschreibungen bekannter, hierin aufgenommener Funktionen und Bauteile ausgelassen, sofern sie den Gegenstand der vorliegenden Erfindung eventuell unklar erscheinen lassen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben, um einem Fachmann den Schutzumfang der Erfindung näher zu erläutern. Daher können in den Zeichnungen die Formen und Abmessungen der Bauteile aus Gründen der Klarheit übertrieben dargestellt sein.
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Zu den Drosselvorrichtungen einer Ventilbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gehört eine Drosselvorrichtung, wie beispielsweise eine Klappe 400, welche nicht mit einem separaten Bypass-Durchlass an einem Ansaugkanal versehen ist und so gestaltet ist, dass sie eine Drosselklappe automatisch in einem vorgegebenen Winkel öffnet, um die Zufuhr einer minimalen Menge an Luft zu gewährleisten, so dass der Motor nicht zum Stillstand kommt, und zwar in Abhängigkeit von einem Signal des Motorsteuerungssystems, wenn ein Fahrzeug während der Fahrt nicht beschleunigt wird oder wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, wie beispielsweise während des Anlassens.
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1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, in der die Ventilbaugruppe 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Nachfolgend wird die Ventilbraugruppe 1 gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Ventilbaugruppe 1 steuert das Öffnungsverhältnis eines Ventils unter Verwendung eines Antriebsmotors M, der von einem Motorsteuergerät, in Abhängigkeit von dem Öffnungsverhältnis eines Fahrpedals betätigt wird. Die Ventilbaugruppe 1 umfasst ein Gehäuse 100, in dem ein Ansaugkanal 110 definiert ist, welcher sich durch das Gehäuse, von dem vorderen Ende bis zum hinteren Ende erstreckt, eine Welle 200, die in dem Gehäuse 100 angeordnet ist, wobei sich die Welle 200 durch das Gehäuse hindurch, von der einen Seitenfläche zu der gegenüberliegenden Seitenfläche erstreckt, Lager 300, die an dem einen und dem anderen Endabschnitt der Welle 200 angeordnet sind, die Klappe 400, die an einem mittigen Abschnitt der Welle 200 angeordnet ist, um den Ansaugkanal 110 in Abhängigkeit von der Rotation der Welle 200 zu öffnen oder zu schließen, ein Segmentzahnrad 500, das an einer Seite des Gehäuses 100 angeordnet ist und an einen Endabschnitt der Welle 200 gekoppelt ist, ein Zwischenzahnrad 600, das die Antriebskraft eines an dem Gehäuse 100 vorgesehenen Antriebsmotors zum Segmentzahnrad 500 überträgt, eine Abdeckung 700, welche das Zwischenzahnrad 600 von außen abschließt, und ein Rückstellmittel, umfassend ein Paar elastischer Elemente, die an dem Segmentzahnrad 500 vorgesehen sind. Wenn die Antriebskraft des Antriebsmotors, welche auf das Zwischenzahnrad einwirkt, abgeschaltet wird, so wird das Segmentzahnrad 500 von einem anderen Element des Paares elastischer Elemente gedreht, je nachdem ob sich die Klappe 400 in einer offenen oder einer geschlossenen Stellung befindet, wodurch die Klappe 400 in die anfänglich eingestellte Stellung zurückgeführt wird. Hierbei kann die Ventilbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Drosselklappe eines Fahrzeugs angewendet werden und bei dem Gehäuse 100 kann es sich um ein Drosselklappengehäuse handeln, die in dem Drosselklappenventil des Fahrzeugs verwendet wird.
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Eine typische Ventilbaugruppe ist so gestaltet, dass ihr Öffnungsverhältnis von einem elektronischen Sensor gemessen und gesteuert wird, und arbeitet im Wesentlichen unter Ausnutzung der Antriebsmotorleistung. Die Ventilbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so ausgestaltet, dass Bauteile mechanisch miteinander verbunden sind, und kann daher den Vorgang des Rückstellens des Ventils in die anfänglich eingestellte Stellung auch dann noch ausführen, wenn die Stromversorgung unerwarteter Weise abgeschaltet wird. Hierbei handelt es sich um ein Merkmal, das insbesondere bei einer Drosselklappe eines Fahrzeugs Anwendung finden kann, und eine Erfindung darstellt, mit der die Sicherheit von Fahrzeugen verbessert werden kann.
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Die Welle 200 ist so angeordnet, dass sie durch den Ansaugkanal 110 verläuft, in welchem die Lager 300 an dem einen und an dem anderen Endabschnitt der Welle vorgesehen sind, und die Klappe 400 ist an dem mittigen Abschnitt der Welle vorgesehen. Die Klappe 400 kann zum Öffnen oder Schließen des Ansaugkanals 110, in Abhängigkeit von der Drehung der Welle 200, eingesetzt werden.
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Ein Endabschnitt der Welle 200 ist mit dem unteren Endteil des Segmentzahnrades 500 gekoppelt, das an einer Seitenfläche des Gehäuses 100 vorgesehen ist. Die Welle 200 dreht sich in Abhängigkeit von der Drehung des Segmentzahnrades 500.
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Die Antriebswelle des Antriebsmotors dreht sich in Abhängigkeit von der ihr zugeführten elektrischen Leistung, und eine Dreh-Antriebskraft des Antriebsmotors kann auf das Segmentzahnrad 500 über das Zwischenrad 600 übertragen werden, das zwischen der Antriebswelle des Antriebsmotors und dem Segmentzahnrad 500 angeordnet ist.
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Der Antriebsmotor kann von dem Motorsteuergerät gesteuert werden. Die Klappe 400 ist in kreisrunder Form gefertigt, entsprechend dem Innendurchmesser des Ansaugkanals 110, so dass die Klappe, abhängig vom Drehwinkel, zum Öffnen oder Schließen des Ansaugkanals 110 verwendet werden kann. Die Klappe 400 kann außer in der kreisrunden Form konstruktionsabhängig auch in vielfältigen anderen Formen gefertigt werden.
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Mit dem technischen Prinzip der vorliegenden Erfindung wird ein Rückstellmittel bereitgestellt, durch das die Klappe 400 in die anfänglich eingestellte Stellung zurückkehren kann, wenn sich die Klappe 400 in der offenen Stellung befindet oder wenn die Übertragung der Antriebskraft des Antriebsmotors in dem Zustand, in welchem sich die Klappe in der geschlossenen Stellung befindet, abgeschaltet wird. Diese Struktur kann auf ein elektromagnetisches Drosselklappenventil, das in einem Fahrzeug eingesetzt wird, Anwendung finden. Da das elektromagnetische Drosselventil über die Zufuhr von elektrischem Strom gesteuert wird, kann mit der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung die Sicherheit, insbesondere eines Fahrzeuges, bedeutend verbessert werden, und die Struktur ist vorteilhaft im Hinblick auf die Reduzierung des Volumens.
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4 ist eine perspektivische Ansicht des Segmentzahnrades 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 5A bis 5C sind Seitenansichten, die eine Seitenfläche des Segmentzahnrades 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, 6A und 6B sind Seitenansichten, die die andere Seitenfläche des Segmentzahnrades 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, 7 ist eine Aufsicht auf das Segmentzahnrad 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 8 ist eine Untersicht des Segmentzahnrades 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Nähere Beschreibung des Segmentzahnrades 500 unter Bezugnahme auf 4 bis 8: Das Segmentzahnrad 500 umfasst ein Flanschteil 510, das auf dem oberen Teil des Segmentzahnrades 500 angeordnet ist, ein Zahnradteil 520, das auf einem Teil des Umfangs des Flanschteils 510 ausgebildet ist, eine erste Arretierungsausnehmung 530, die durch einen vertieften Bereich in dem Umfang des Flanschteils 510 definiert ist, ein rohrförmiges äußeres Gehäuse 560, das sich von dem Flanschteil nach unten erstreckt, ein rohrförmiges inneres Gehäuse 570, das sich von dem Flanschteil nach unten erstreckt, wobei das innere Gehäuse 570 von der inneren Seitenfläche des äußeren Gehäuses 560 beabstandet ist, so dass eine Aufnahme gebildet ist, und der Innendurchmesser des inneren Gehäuses 570 kleiner ist als derjenige des äußeren Gehäuses 560, eine zweite Arretierungsausnehmung 540, die sich von dem unteren Ende des äußeren Gehäuses 560 aus nach oben erstreckt, wobei die zweite Arretierungsausnehmung 540 einen Teil des Seitenflächenteils des äußeren Gehäuses 560 öffnet, und eine dritte Arretierungsausnehmung 550, die sich von dem unteren Ende des äußeren Gehäuses 560 nach oben erstreckt und der zweiten Arretierungsausnehmung gegenüber liegt, wobei durch die dritte Arretierungsausnehmung 550 ein Teil des Seitenflächenteils des äußeren Gehäuses 560 geöffnet ist.
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Das innere Gehäuse 570 ist in dem äußeren Gehäuse 560 angeordnet und erstreckt sich von dem Flanschteil 510 nach unten. Das äußere Gehäuse 560 und das innere Gehäuse 570 sind in einem Abstand voneinander angeordnet und definieren somit zwischen sich eine Aufnahme, in der eine zweite Schraubenfeder 820 des Rückstellmittels aufgenommen werden kann.
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Das Zahnradteil 520 ist dasjenige Teil, das in das Zwischenzahnrad 600 eingreift und ragt über den Umfang des Flanschteils 510 hinaus. Das Zahnradteil 520 ist auf dem Umfang des Flanschteils 510 derart ausgebildet, dass es zwischen der zweiten Arretierungsausnehmung 540 und der dritten Arretierungsausnehmung 550, welche an dem äußeren Gehäuse 560 ausgebildet sind, angeordnet ist. Die zweite Arretierungsausnehmung 540 und die dritte Arretierungsausnehmung 550 sind auf dem äußeren Gehäuse 560 ausgebildet, und zwar an Stellen, die sich um 180° gegenüber liegen. Die zweite und die dritte Arretierungsausnehmung 540 und 550 erstecken sich vom unteren Ende des äußeren Gehäuses 560 nach oben, so dass sie durch die Seitenflächen des äußeren Gehäuses 560 hindurch verlaufen. Die erste Arretierungsausnehmung 530 ist auf dem Umfang des Flanschteils 510 so ausgebildet, dass sie an einem Endbereich des Zahnradteils 520, d.h. dem oberen Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung 540, angeordnet ist.
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Bezugnehmend auf 5A bis 5C, weist die zweite Arretierungsausnehmung 540 des Weiteren eine trennungsverhindernde Ausnehmung 580 auf, die sich von dem oberen oder dem unteren Teil der zweiten Arretierungsausnehmung 540, in der Richtung, die zu der Drehrichtung des Segmentzahnrades 500 parallel ist, erstreckt. Mit anderen Worten kann die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 in einem Bereich des oberen Teils der zweiten Arretierungsausnehmung 540 ausgebildet sein, wie in 5A dargestellt, oder in einem Bereich des unteren Teils der zweiten Arretierungsausnehmung 540, wie in 5B dargestellt. Ist die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 in dieser Weise ausgestaltet, so ist es möglich, ein Ende der zweiten Schraubenfeder 820 fest zu fixieren und zu verhindern, dass die Feder sich löst, wenn das Fahrzeug erschüttert wird oder während des sich wiederholenden Ventilöffnungsvorgangs. Die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 ist vorzugsweise an dem oberen oder dem unteren Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung 540 zum Feststellen der zweiten Schraubenfeder 820 ausgebildet. Bei dieser Konfiguration ist ein Ende der zweiten Schraubenfeder durch die Struktur der Ausnehmung oder die Elastizität der Feder fixiert. Ist die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 an dem oberen Ende der zweiten Arretierungsausnehmung 540 ausgebildet, so verhindert sie, dass sich die zweite Schraubenfeder 820 löst.
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Zusätzlich ist bei Ausbildung der trennungsverhindernden Ausnehmung 580 am unteren Ende der zweiten Arretierungsausnehmung 540 die sich ergebende Struktur für das Arretieren der zweiten Schraubenfeder 820 vorteilhaft, so dass sich das andere Ende der Feder nicht nach oben oder nach unten bewegt. Wie in 5B gezeigt, ist die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 insbesondere an dem unteren Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung 540 ausgebildet und ein Endabschnitt 820a der zweiten Schraubenfeder 820 ist fest in die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 eingesetzt. Dann ist, wie in 6B gezeigt, der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 in dem oberen Teil der dritten Arretierungsausnehmung 550 angeordnet. Folglich kann verhindert werden, dass sich der andere Endabschnitt 820b nach oben oder nach unten bewegt und dass die Windungen der zweiten Schraubenfeder 820 gegeneinander reiben. In diesem Fall ist die trennungsverhindernde Ausnehmung 580, wie in 5B dargestellt, vorzugsweise um eine festgelegte Höhe von der unteren Fläche des äußeren Gehäuses 560 beabstandet, wodurch ein Endabschnitt 820a der zweiten Schraubenfeder 820 von oben und unten her fixiert ist. Das heißt, dass gemäß diesem Aufbau der Flansch, der von dem unteren Teil des äußeren Gehäuses 560 herausragt, an einem Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder anliegt und diesen stützt, wodurch er verhindert, dass sich die zweite Schraubenfeder von dem äußeren Gehäuse 560 löst.
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Zusätzlich kann die trennungsverhindernde Ausnehmung 580, wie in 5C gezeigt, an einer Stelle ausgebildet sein, welche in einer festgelegten Höhe von dem Boden des äußeren Gehäuses 560 beabstandet ist, und die zweite Arretierungsausnehmung 540 kann so gefertigt sein, dass sie nicht über den Teil, in dem die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 ausgebildet ist, hinaus offen ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn die zweite Arretierungsausnehmung 540 bis zu dem Teil, in welchem die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 ausgebildet ist, gefertigt wird, ohne dass die zweite Arretierungsausnehmung 540 vom oberen Ende bis zum unteren Ende des äußeren Gehäuses gefertigt werden muss. Dieser Aufbau hat eine vorteilhafte Wirkung hinsichtlich einer verminderten Bearbeitungszeit oder einer Vereinfachung des Herstellungsverfahrens, und durch ihn kann ein Lösen der zweiten Schraubenfeder wirksam verhindert werden. Das bedeutet, dass bei einem Aufbau, in welchem die trennungsverhindernde Ausnehmung 580, zur Arretierung der zweiten Schraubenfeder, im unteren Teil des äußeren Gehäuses 560 ausgebildet ist, die zweite Arretierungsausnehmung 540 in einer Größe gefertigt werden kann, wie sie erforderlich ist, um einen Endabschnitt 820a der zweiten Schraubenfeder in die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 einzusetzen. In dieser Hinsicht unterscheidet sich der Vorteil dieses Aufbaus von dem Vorteil des Aufbaus, bei welchem die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 an dem oberen Teil des äußeren Gehäuses 560 ausgebildet ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 vorzugsweise in der dem Zahnradteil 520, welches auf dem Umfang des Flanschteils 510 ausgebildet ist, entgegengesetzten Richtung zwischen der zweiten und der dritten Arretierungsausnehmung 540 und 550.
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Nachfolgend wird zur Erläuterung die in 5A dargestellte Ausführungsform beschrieben, in welcher die trennungsverhindernde Ausnehmung 580 in dem oberen Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung 550 ausgebildet ist. Es versteht sich daher, dass die in 5B und 5C gezeigten modifizierten Ausführungsformen auf der Basis des gleichen technischen Prinzips funktionieren können, innerhalb eines Rahmens, den ein Fachmann auf dem Gebiet erwarten kann.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Schraubenfeder 810 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Schraubenfeder 820 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rückstellmittel umfasst die erste Schraubenfeder 810 und die zweite Schraubenfeder 820. Die erste Schraubenfeder 810 ist so angeordnet, dass sie den äußeren Umfang des äußeren Gehäuses 560 umgibt. Ein Endabschnitt 810a der ersten Schraubenfeder ist in der ersten Arretierungsausnehmung 530 arretiert, und der andere Endabschnitt 810b der ersten Schraubenfeder ist in einem Arretierungsschlitz 120 arretiert, welcher an einer Seitenfläche des Gehäuses 100 ausgebildet ist. Die zweite Schraubenfeder 820 ist in der Aufnahme angeordnet, welche zwischen dem äußeren Gehäuse 560 und dem inneren Gehäuse 570 definiert ist. Ein Endabschnitt 820a der zweiten Schraubenfeder ist in der zweiten Arretierungsausnehmung 540 arretiert, und der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder ist in der dritten Ausnehmung 550 arretiert.
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Die erste und die zweite Schraubenfeder 810 und 820 sind an dem Segmentzahnrad 500 so angebracht, dass die Schraubengeometrien der Federn in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind. Dementsprechend wird die Klappe 400, wenn sich diese in der offenen Stellung befindet, durch die elastische Rückstellkraft der ersten Schraubenfeder in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt. Befindet sich die Klappe 400 in der geschlossenen Stellung, so wird die Klappe 400 durch die elastische Rückstellkraft der zweiten Schraubenfeder 820 in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt.
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Der andere Endabschnitt 810b der ersten Schraubenfeder 810 ist von der ersten Schraubenfeder 810 aus nach außen gebogen.
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Ein Endabschnitt der ersten Schraubenfeder 810 ist in der ersten Arretierungsausnehmung 530 fixiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Endabschnitt 810a der ersten Schraubenfeder 810 in die Form eines Hakens gebogen, welcher durch die erste Arretierungsausnehmung 530 unbeweglich festgehalten wird. Insbesondere ist die erste Schraubenfeder 810 so an das äußere Gehäuse 560 gekoppelt, dass sie den äußeren Umfang des äußeren Gehäuses 560 umgibt, und dann wird ein hakenförmiger Endabschnitt 810a durch die erste Arretierungsausnehmung 530 unbeweglich festgehalten.
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Bei der zweiten Schraubenfeder 820 ist ein Endabschnitt 820a so gebogen, dass er sich von der zweiten Schraubenfeder 820 aus nach außen erstreckt. Der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 ist an der Stelle im Bereich von 360 bis 450° im Uhrzeigersinn, mit Bezug auf einen Endabschnitt 820a der zweiten Schraubenfeder 820, ausgebildet und so gebogen, dass er sich von der zweiten Schraubenfeder 820 aus nach außen erstreckt. Dementsprechend ist die Schraubenfeder 820, wenn diese in die Aufnahme zwischen dem äußeren und dem inneren Gehäuse 560 und 570 eingesetzt ist, so mit der Aufnahme gekoppelt, dass ein Endabschnitt 820a und der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 durch die zweite Arretierungsausnehmung 540 beziehungsweise die dritte Arretierungsausnehmung 550 hindurch nach außen über das äußere Gehäuse 560 überstehen.
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9A bis 9D sind Ansichten, welche den Zustand widergeben, in dem die zweite Schraubenfeder 820 in dem Segmentzahnrad 500 montiert ist. Die zweite Schraubenfeder 820 wird wie folgt in der Aufnahme montiert: Die zweite Schraubenfeder 820 wird nach innen gedrückt, wobei ein Endabschnitt 820a der Feder in die zweite Arretierungsausnehmung 540 eingesetzt wird (9A). Wird der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 von dem unteren Ende des äußeren Gehäuses 560 gehalten, so wird der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 ergriffen und gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so dass sich die zweite Schraubenfeder 820 im Aufwickelsinn elastisch verformt (9B). Dann wird der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 fest in die dritte Arretierungsausnehmung 550, die gegenüber der zweiten Arretierungsausnehmung 540 angeordnet ist, eingesetzt (9C).
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Sodann ragen, aufgrund der gebogenen Formen, der eine Endabschnitt 520a und der andere Endabschnitt 520b der zweiten Schraubenfeder 820, die sich in der zweiten Arretierungsausnehmung 540 bzw. der dritten Arretierungsausnehmung 550 befinden, nach außen über das äußere Gehäuse 560 hinaus. Insbesondere ist ein Endabschnitt 520a der zweiten Schraubenfeder 820 innerhalb der trennungsverhindernden Ausnehmung 580 angeordnet, welche in dem oberen oder unteren Bereich der zweiten Arretierungsausnehmung 540 ausgebildet ist, wodurch verhindert wird, dass sich die zweite Schraubenfeder 820 aus der Aufnahme löst.
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Der andere Endabschnitt 520b der zweiten Schraubenfeder 820 ist innerhalb der dritten Arretierungsausnehmung 550 angeordnet, so dass er sich über die Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550 bewegen kann. Die Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550 gibt die Länge an, die der Richtung senkrecht zur Drehachse, auf welcher sich das Segmentzahnrad 500 dreht, entspricht. Die Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550 entspricht der Größe des in 6B und 9A gezeigten Bezugszeichens A. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550 der Drehwinkel des kurzen Rückstellvorgangs, d.h. der Rückstellung aus der geschlossenen Stellung in die anfänglich eingestellte Stellung, festgelegt.
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9D ist eine Ansicht, in welcher der Zustand widergegeben ist, in dem die erste Schraubenfeder 80 um das äußere Gehäuse 560 herum eingesetzt ist. Der Abstand, der die erste Schraubenfeder 810 von dem äußeren Gehäuse 560 trennt, gibt gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zwischenraumbereich 590 an. Ein Ansatzteil 130, das an dem Gehäuse 100 ausgebildet ist, wird später in dem Zwischenraumbereich 590 angeordnet sein.
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10A bis 10C sind Ansichten, welche den Zustand widergeben, in dem das Segmentzahnrad auf dem Drosselklappengehäuse montiert ist. Nachdem die erste und die zweite Schraubenfeder 810 und 820 mit dem oben genannten Verfahren an die Segmentzahnräder 500 gekoppelt wurden, ist das Segmentzahnrad 500 an das Gehäuse 100 gekoppelt.
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Zunächst wird der andere Endabschnitt 810b der ersten Schraubenfeder 810, die unter dem Segmentzahnrad 500 angeordnet ist, fest in den an einer Seitenfläche des Gehäuses 100 ausgebildeten Arretierungsschlitz 120 eingesetzt. Hier wird ein Endabschnitt der Welle in den zentralen unteren Teil des Segmentzahnrades 500 eingesetzt und an diesen gekoppelt.
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Das Ansatzteil 130 ist an dem Teilbereich einer Seitenfläche des Gehäuses 100, mit welcher das Segmentzahnrad 500 gekoppelt ist, vorgesehen. Der Ansatzteil 130 ragt von einer Seitenfläche des Gehäuses 100 an einer Stelle hervor, die sich im Bereich von 180 bis 270°, im Uhrzeigersinn vom Arretierungsschlitz 120 aus, befindet, mit Bezug auf einen Endabschnitt der Welle 200, der zu einer Seitenfläche des Gehäuses 100 hin übersteht. Der Winkel zwischen dem Arretierungsschlitz 120 und dem Ansatzteil 130 kann entsprechend der Konstruktion der Ventilbaugruppe 1 geändert werden.
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Nachdem der andere Endabschnitt 810b der ersten Schraubenfeder 810 in dem Arretierungsschlitz 120 arretiert wurde, wird das Segmentzahnrad 500 im Uhrzeigersinn gedreht und an das Gehäuse gekoppelt, so dass der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820, welcher nach außen über das äußere Gehäuse 560 hinausragt, durch das Ansatzteil 130 fest gehalten wird.
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Da der andere Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder 820 durch das Ansatzteil 130 fest gehalten werden muss, wenn das Segmentzahnrad 500 an eine Seitenfläche des Gehäuses 100 gekoppelt wird, ist das Ansatzteil 130 innerhalb des Zwischenraumbereichs 590 angeordnet, zwischen der ersten Schraubenfeder 810 und dem äußeren Gehäuse 560.
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Hier ist der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 zwischen dem Arretierungsschlitz 120 und dem Ansatzteil 130 angeordnet und liegt dicht neben dem Ansatzteil 130. Die Stellung des Segmentzahnrades 500 und der Grad der Öffnung bzw. das Öffnungsverhältnis der Klappe 400 zu diesem Zeitpunkt werden dann die anfänglich eingestellte Stellung der Klappe 400.
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Zusätzlich unterliegt die erste Schraubenfeder 810 einem Drehmoment, welches dazu tendiert, das Segmentzahnrad 500 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, da das Segmentzahnrad 500 beim Kopplungsvorgang der zweiten Schraubenfeder 820 in dem Bereich von 180 bis 270° gedreht wird (10B und 10C). Da jedoch gemäß dem technischen Prinzip der vorliegenden Erfindung die Federkraft der zweiten Schraubenfeder 820 größer ist als die der ersten Schraubenfeder 810, ist das Drehmoment der zweiten Schraubenfeder 820, die von dem Ansatzteil 130 gehalten wird, größer und somit kann das Segmentzahnrad den ortsfesten Zustand bzw. die anfänglich eingestellte Stellung erhalten.
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Befindet sich die Klappe 400 in einer offenen oder geschlossenen Stellung, so wirkt also durch die erste Schraubenfeder 810 weiterhin ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn auf das Segmentzahnrad 500. Befindet sich die Klappe 400 in der offenen Stellung, so übt die zweite Schraubenfeder 820 kein elastizitätsinduziertes Drehmoment auf das Segmentzahnrad 500 aus, da der andere Endabschnitt der zweiten Schraubenfeder 820 in einem Abstand von dem Ansatzteil 130 angeordnet ist und sich in engem Kontakt mit der anderen Seite der dritten Arretierungsausnehmung 550 befindet (dem Teil der beiden vorderen Endteile der dritten Arretierungsausnehmung, der von dem auf dem Flansch ausgebildeten Zahnradteil am weitesten entfernt ist). Befindet sich die Klappe 400 in der geschlossenen Stellung, vorbei an der anfänglich eingestellten Stellung, so wird der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 durch das Ansatzteil 130 gehalten, und die zweite Schraubenfeder 820 übt im Uhrzeigersinn ein elastizitätsinduziertes Drehmoment auf das Segmentzahnrad 500 aus, während sie sich innerhalb der dritten Arretierungsausnehmung 550 zu einer Seite der dritten Arretierungsausnehmung 550 hinbewegt.
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Hierbei ist die Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550 so festgelegt, dass das andere Ende 820b der zweiten Schraubenfeder 820 auf einer Seite der dritten Arretierungsausnehmung 550 innerhalb der dritten Arretierungsausnehmung 550 sitzt, wenn sich die Klappe 400 in der geschlossenen Stellung befindet, wodurch ein übermäßiges Öffnen der Klappe 400 verhindert werden kann.
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Es folgen Beschreibungen des langen Rückstellvorgangs und des kurzen Rückstellvorgangs, bei denen die Klappe 400 von der offenen beziehungsweise der geschlossenen Stellung in der Ventilanordnung, welche die oben-beschriebene Konfiguration aufweist, in die anfänglich eingestellte Stellung zurückkehrt.
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11A bis 11E sind Ansichten, in denen der lange Rückstellvorgang widergegeben ist, bei dem die Klappe 400 aus der offenen Stellung in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt wird. Dreht sich der Antriebsmotor im Uhrzeigersinn, so dreht sich das Zwischenzahnrad 600 entgegen dem Uhrzeigersinn, und das Segmentzahnrad 500, das in das Zwischenzahnrad eingreift, rotiert im Uhrzeigersinn, d.h. in der gleichen Richtung wie der Antriebsmotor. In Abhängigkeit von der Drehung des Segmentzahnrades 500 im Uhrzeigersinn, dreht sich die Klappe 400, welche auf der Welle 200 montiert ist, im Uhrzeigersinn, so dass der Ansaugkanal 110 geöffnet wird. Hier wird der Zustand, in dem sich die Klappe 400 senkrecht zur Längsrichtung des Ansaugkanals 110 befindet, d.h. parallel zur Richtung des Luftstromes in dem Ansaugkanal 110, als offene Stellung bezeichnet.
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In dieser offenen Stellung ist die erste Schraubenfeder 810 in dem Sinn, in dem sie weiter aufgewickelt wird, elastisch verformt, wodurch sie ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn auf das Segmentzahnrad 500 ausübt. Zusätzlich ist ein Endabschnitt 820a der zweiten Schraubenfeder 820 in engem Kontakt mit der trennungsverhindernden Ausnehmung 580, während sie ein Drehmoment in der der Lage des Zahnradteils entgegengesetzten Richtung ausübt, und der andere Endabschnitt 820b der Feder befindet sich in einem Abstand von dem Ansatzteil 130 und unterliegt daher keiner weiteren elastischen Verformung. Der andere Endabschnitt 820b befindet sich in engem Kontakt mit der anderen Seite der dritten Arretierungsausnehmung 550 im Inneren der dritten Arretierungsausnehmung 550. In diesem Zustand übt die zweite Schraubenfeder keinerlei Drehmoment auf das Segmentzahnrad 500 aus.
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Wenn in diesem Zustand die Stromzufuhr zum Antriebsmotor abgeschaltet wird und somit keine äußere Kraft mehr auf das Segmentzahnrad 500 wirkt, so dreht sich das Segmentzahnrad 500 aufgrund der Rückstellkraft der ersten Schraubenfeder 810 entgegen dem Uhrzeigersinn. Der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 wird von dem Ansatzteil 130 gehalten, um die Drehung des Segmentzahnrades 500 anzuhalten, womit der lange Rückstellvorgang zur Rückstellung der Klappe 400 in die anfänglich eingestellte Stellung abgeschlossen ist.
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Da die Federkraft der zweiten Schraubenfeder 820, die von dem Ansatzteil 130 gehalten wird, hier größer ist als die Federkraft der ersten Schraubenfeder 810, wird das Segment 500 nicht weiter durch die erste Schraubenfeder 810 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Klappe 400 in der anfänglich eingestellten Stellung verbleibt.
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12A und 12B sind Ansichten, in denen der kurze Rückstellvorgang dargestellt ist, bei welchem die Klappe 400 aus der geschlossenen Stellung in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt wird. Dreht sich der Antriebsmotor gegen den Uhrzeigersinn, so dreht sich das Zwischenzahnrad 600 mit dem Uhrzeigersinn, und das Segmentzahnrad 500, das in das Zwischenzahnrad eingreift, rotiert entgegen dem Uhrzeigersinn, d.h. in der gleichen Richtung wie der Antriebsmotor. In Abhängigkeit von der Drehung des Segmentzahnrades 500 gegen den Uhrzeigersinn, dreht sich die Klappe 400, welche auf der Welle 200 montiert ist, gegen den Uhrzeigersinn, um den Ansaugkanal 110 zu schließen, so dass der Außenumfang der Klappe 400 in engen Kontakt mit der Innenwand des Ansaugkanals 110 kommt oder sich sehr nahe an diese annähert.
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Hier wird die Richtung, in der die Klappe 400 senkrecht zur Richtung des Luftstromes in dem Ansaugkanal 110 steht, d.h. der Zustand, in dem sich die Klappe 400 in einer Stellung befindet, die dem Querschnitt des Ansaugkanals 110 entspricht, als geschlossene Stellung bezeichnet. In dieser geschlossenen Stellung ist die erste Schraubenfeder 810 im Abwickelsinn elastisch verformt. Da jedoch der Grad der Verformung nur geringfügig ist, übt die erste Schraubenfeder weiterhin ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn auf das Segmentzahnrad 500 aus.
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Zusätzlich dreht sich das Segmentzahnrad 500 gegen den Uhrzeigersinn, und zwar genau so weit wie sich der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 in der dritten Arretierungsausnehmung 550 in die Richtung zu einer Seite der dritten Arretierungsausnehmung hin bewegt (d.h. in der Richtung hin zu dem auf dem Flanschteil angeordneten Zahnradteil), in dem Zustand, in dem der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 von dem Ansatzteil 130 gehalten wird. Da der andere Endabschnitt 820b der zweiten Schraubenfeder 820 in vollständig engen Kontakt mit einer Seite der dritten Arretierungsausnehmung 550 kommt, wird die gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Drehung des Segmentzahnrades 500 begrenzt, wodurch die Klappe in die geschlossene Stellung bewegt wird.
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Dementsprechend wird die zweite Schraubenfeder 820 elastisch verformt, so dass sie weiter aufgewickelt wird, wodurch sich die Rückstellkraft erhöht. Das heißt, dass bei der Drehung der Klappe 400 von der anfänglich eingestellten Stellung in die geschlossene Stellung der Drehwinkel des Segmentzahnrades 500 der Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550, welche sich von einer Seite zu der anderen Seite hin erstreckt, entspricht.
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Daher wird die Rückstellkraft der zweiten Schraubenfeder 820, die größer ist als die Rückstellkraft der ersten Schraubenfeder 810, welche ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn auf das Segmentzahnrad 500 ausübt, weiter erhöht, wodurch durch die zweite Schraubenfeder 820 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn auf das Segmentzahnrad 500 wirkt.
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Wenn in diesem Zustand die Stromzufuhr zum Antriebsmotor abgeschaltet wird und somit die äußere Kraft, die auf das Segmentzahnrad 500 einwirkt, nicht mehr vorliegt, so wird das Segmentzahnrad 500 im Uhrzeigersinn gedreht, und zwar durch die Rückstellkraft der zweiten Schraubenfeder 820, die das gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Drehmoment der ersten Schraubenfeder 810, das auf das Segmentzahnrad 500 wirkt, übersteigt. Hier entspricht der Winkel, indem sich das Segmentzahnrad 500 im Uhrzeigersinn dreht, der Breite A der dritten Arretierungsausnehmung 550.
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Auf diese Weise wird das Segmentzahnrad 500 durch die zweite Schraubenfeder 820 von der geschlossenen Stellung aus im Uhrzeigersinn gedreht, somit kehrt die Klappe 400 in ihre anfänglich eingestellte Stellung zurück, in welcher die Klappe in dem Ansaugkanal 110 teilweise gedreht ist, womit der kurze Rückstellvorgang abgeschlossen ist.
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13 ist eine Darstellung eines Begrenzungsmittels 900 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Begrenzungsmittel 900 ragt aus einer Seitenfläche des Gehäuses 100 hervor, so dass es sich in der Nähe des Umfangs des Segmentzahnrades 500 befindet, wodurch es den Drehwinkel des Segmentzahnrades 500 begrenzt.
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Das Begrenzungsmittel 900 umfasst eine Stütze 910, die aus einer Seitenfläche des Gehäuses 100 hervorragt, und einen Anschlag, der im oberen Teil der Stütze 910 angeordnet ist, so dass er auf einem Endabschnitt des auf dem Umfang des Flanschteils 510 angeordneten Zahnradteils 520 gestützt werden kann.
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Der Anschlag 920 verhindert, dass die Klappe 400 in die geschlossene Stellung bewegt wird. Wird die Klappe 400 in die geschlossene Stellung bewegt, so kann der Außenumfang der Klappe 400 durch Reibung gegen die Innenfläche des Ansaugkanals 110 beschädigt werden. Der Drehwinkel des Segmentzahnrades 500 kann durch den Anschlag 920 beschränkt werden, so dass die Klappe 400 nicht vollständig in die geschlossene Stellung bewegt wird, wodurch eine Verminderung der Lebensdauer der Klappe 400 verhindert wird.
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Der Anschlag 920 verläuft durch den oberen Teil der Stütze 910 hindurch und ist auf seinem Außenumfang mit Gewinden versehen, mit denen der maximale Drehwinkel des Segmentzahnrades 500 in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn eingestellt werden kann. Dies bedeutet, dass sich der Anschlag 920 bei Drehung desselben in die Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, abhängig von dem Zustand oder der Konstruktion eines Fahrzeugs, auf dem oberen Teil der Stütze 910, in Bezug auf das Segmentzahnrad 500, nach vorne oder nach hinten bewegt.
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Wie oben dargelegt, besteht ein Vorteil der Verwendung der Ventilbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darin, dass die Klappe 400, welche das Öffnungsverhältnis des Ansaugkanals 110 steuert, schnell von der offenen oder geschlossen Stellung aus in die anfänglich eingestellte Stellung zurückbewegt werden kann.
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Zusätzlich ist es möglich, die Klappe 400 unter Verwendung der einfachen Bauform des Segmentzahnrades 500 in die anfänglich eingestellte Stellung zurückzubewegen. Die Wirkungen umfassen die Möglichkeit der Reduzierung der Anzahl der Bauteile und die Möglichkeit der Minimierung des Volumens der Ventilbaugruppe 1.
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Darüber hinaus kann mit der Ventilbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung die offene Stellung des Ventils mechanisch wieder hergestellt werden, wenn die Stromzufuhr abgeschaltet wird. Die Ventilbaugruppe 1 steht daher insbesondere für die Anwendung auf ein elektronisches Drosselklappenventil zur Verfügung und kann die Sicherheit eines Fahrzeuges erhöhen. Das heißt, dass als Folge der mechanischen Festlegung der Begrenzung der Drehung des Segmentzahnrades 500, unter Verwendung beispielsweise des Rückstellmittels und des Begrenzungsmittels 900, eine durch einen Stromausfall verursache Fehlfunktion des Drosselventils verhindert werden kann.
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Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier zum Zwecke der Erläuterung offenbart wurden, ist der Grundgedanke der Erfindung nicht auf die begleitenden Zeichnungen und die vorstehende Offenbarung beschränkt. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass unterschiedliche Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken, wie er in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, zu verlassen. Es versteht sich, dass derartige Modifikationen in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich der Erfindung fallen, sofern sie nicht vom Erfindungsgedanken abweichen.
