DE4223933A1 - Drosselvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Drosselvorrichtung für eine Brenn­ kraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Drosselvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt (DE-OS 39 08 546), bei der ein Elektromotor als Verstellantrieb für eine Drosselklappe unmittelbar an einer Drosselklappenwelle befe­ stigt ist. Weiterhin ist bekannt, daß dabei der Rotor des als Stell­ motor verwendeten Elektromotors direkt mit der Drosselklappe über die Drosselklappenwelle verbunden ist. Der Stellmotor befindet sich dabei außerhalb des Drosselkanals in einem am Gehäuse der Drossel­ vorrichtung dafür geschaffenen Bereich. Durch die hohe Umgebungstem­ peratur in der Brennkraftmaschine und aufgrund fehlender Konvektion ist die Kühlung von Stellmotoren an elektrischen Drosselvorrichtun­ gen kritisch und teilweise ungenügend. Eine schlechte Kühlung der Stellmotoren hat zur Folge, daß der Stromfluß durch den Stellmotor niedrig gehalten werden muß, um einer Überhitzung vorzubeugen. Da­ durch wird allerdings zwangsläufig die Drehmomentabgabe des Stell­ motors begrenzt, und damit sind die Verstellmöglichkeiten der Dros­ selklappe beschränkt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Ansaugluft im Drosselkanal unmittelbar zur Kühlung eines Stellmotors verwendet wird. In dieser Erfindung wird der Stellmotor selbst zur Wärmeabgabe im Drosselkanal von kühler Ansaugluft um- oder durch­ strömt. Die Kühlluft wird dabei ständig im bei laufender Brennkraft­ maschine stets durchströmten Drosselkanal bereitgestellt. Aufgrund der Abführmöglichkeiten der erzeugten Stellmotorwärme können größere Ströme durch den Stellmotor fließen, womit eine Erhöhung des Drehmo­ ments des Stellmotors für elektrische Drosselvorrichtungen erreicht wird. Außerdem zeichnet sich die Drosselvorrichtung durch ihre kom­ pakte Bauweise aus. Der Stellmotor benötigt keinen Bauraum außerhalb des Drosselkanals. Die elektrische Kontaktierung des Stellmotors er­ folgt beispielsweise in einer Bohrung, die in einer quer durch den Drosselkanal ragenden Achse eingebracht ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Drosselvorrichtung möglich.

Vorteilhaft ist es, die Drosselklappe einteilig als Stanz-Biege-Teil auszuführen, da somit im Bereich der Achse die durchströmende Leck­ luftmenge gering gehalten werden kann. Außerdem ist es günstig, un­ abhängig von einer ein- oder zweiteiligen Ausführung der Drossel­ klappe, Befestigungslaschen, die zum Stellmotorgehäuse gehören, über die gesamte Länge des Stellmotors auszubilden, da folglich die durch Aussparungen in der Drosselklappe, in denen der Stellmotor aufgenom­ men ist, entstehenden Luftspalte zwischen Stellmotor und Drossel­ klappe durch die Befestigungslaschen abgedichtet werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 zwei Ausführungsbeispiele der Drosselvorrichtung als Schnitt durch den Drosselkanal,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in der Fig. 1 zum ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in der Fig. 1 zum zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung mit einer im Drossel­ kanal einer Brennkraftmaschine angeordneten Drosselklappe, die einen Stellmotor zur Verstellung der Drosselklappe trägt. In den Fig. 1 und 2 ist eine Drosselvorrichtung im Schnitt durch ein Gehäuse 1 mit einem Drosselkanal 2 gezeigt. In dem Drosselkanal 2 befindet sich eine beispielsweise kreisrunde Drosselklappe 4, die einen Luftstrom in dem Drosselkanal 2 einer nicht näher beschriebenen Brennkraftma­ schine steuert. Das Gehäuse 1 wird von einer Achse 3 durchdrungen, die in der Wandung des Gehäuses 1 drehfest gelagert ist und den Drosselkanal 2 mittig oder außermittig quer durchdringt.

Innerhalb des beispielsweise kreisförmigen Drosselkanals 2 befindet sich nach einem ersten Ausführungsbeispiel eine aus zwei Teildros­ selklappen 4.1 und 4.2 zusammengesetzte Drosselklappe 4, die im montierten Zustand eine hier kreisrunde Klappenfläche bildet. Wie in der Schnittdarstellung der Fig. 3 besser zu erkennen ist, sind die Teildrosselklappen 4.1 und 4.2 an Befestigungslaschen 12, die zum Stellmotorgehäuse 7 eines Stellmotors 6 gehören, beispielsweise durch Schweißpunkte 20 befestigt. Eine feste Verbindung zwischen den Teildrosselklappen 4.1 und 4.2 und den Befestigungslaschen 12 des Stellmotors 6 kann auch mit beliebigen anderen Verbindungselementen erfolgen. Die Teildrosselklappen 4.1 und 4.2 sind derart ausgebil­ det, daß sie der Achse 3 zugewandt Aussparungen 21 besitzen. Diese Aussparungen 21 umgreifen den Stellmotor 6 und sind dementsprechend der Kontur des Stellmotors 6 angepaßt. Besonders wichtig ist dabei, daß die Aussparungen 21 der Teildrosselklappen 4.1 und 4.2 so gefer­ tigt und die Teildrosselklappen 4.1 und 4.2 derart montiert werden, daß ein möglichst kleiner Luftspalt 17 zwischen den Teildrosselklap­ pen 4.1 und 4.2 und der Achse 3 bzw. dem Äußeren des Stellmotors 6 gebildet wird, um die Leckluftmengen im Bereich des Drosselkanals 2 in Ruhestellung der Drosselklappe 4 minimal zu halten. Mit der Achse 3 ist ein Stator 9 des Stellmotors 6 drehfest verbunden, während ein Rotor 8 des Stellmotors 6 mit einem die Befestigungslaschen 12 tra­ genden Stellmotorgehäuse 7 verbunden ist. Da die Achse 3 drehfest im Gehäuse 1 befestigt ist, kommt es bei Erregung zu einer Drehbewegung des Rotors 8 mit dem Stellmotorgehäuse 7 und damit der Teildrossel­ klappen 4.1 und 4.2 um die Achse 3.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist ebenfalls in Fig. 1 darge­ stellt, wobei Fig. 4 als Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 die Ausbildungsform der Drosselklappe 4 deutlicher zeigt. Hierbei sind außer der Drosselklappe 4 alle anderen Bauteile der Drosselvorrichtung identisch dem ersten Ausführungsbeispiel ausge­ führt. Die Drosselklappe 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel eintei­ lig ausgebildet. Die als Stanz-Biege-Teil hergestellte Drosselklappe 4 besitzt eine die Achse 3 teilweise umgreifende Wölbung 15, die zur Aufnahme des Stellmotors 6 durch eine beispielsweise rechteckförmige Aussparung 21 unterbrochen ist. Diese Wölbung 15 der Drosselklappe 4 ist so ausgebildet, daß sie über den beiden zum Rand des Drossel­ kanals 2 hin verbleibenden Bereichen der Form der Achse 3 angepaßt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Achse 3 ebenfalls dreh­ fest im Gehäuse 1 gelagert und trägt den Stator 9, so daß sich bei Erregung der Rotor 8 mit dem Stellmotorgehäuse 7 zusammen mit der einteiligen Drosselklappe 4 um die Achse 3 bewegen.

Die Fig. 2 bis 4 sind Schnittdarstellungen durch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung. Die gegenüber der Fig. 1 gleichbleibenden bzw. gleichwirkenden Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen gekenn­ zeichnet. In den Fig. 3 und 4 sind die beiden in Fig. 1 be­ schriebenen Ausführungsbeispiele im Schnitt entlang der Linie III-III bzw. der Linie IV-IV in Fig. 1 erkennbar.

In beiden Ausführungsbeispielen befindet sich der Stellmotor 6 als Verstellantrieb der Drosselklappe 4 direkt im Drosselkanal 2 der Brennkraftmaschine. Somit wird der Stellmotor 6 stets von der gesam­ ten angesaugten Luftmenge umströmt und folglich auch kontinuierlich gekühlt. Das Stellmotorgehäuse 7 ist dabei entweder in der Mitte oder außermittig des Drosselkanals 2 fest mit den zwei Teildrossel­ klappen 4.1 und 4.2 bzw. der einen Drosselklappe 4 verbunden. Dabei kann die Achse 3 mittig oder außermittig den Drosselkanal 2 durch­ queren, und der Stellmotor 6 kann in Richtung der Achse 3 zu den Wandungen des Gehäuses 1 einen gleichen oder ungleichen Abstand ha­ ben. Für die Verbindung von Drosselklappe 4, 4.1, 4.2 und Stell­ motorgehäuse 7 sind verschiedene Ausführungsformen denkbar, bei­ spielsweise durch die Befestigungslaschen 12, die über die gesamte Länge des Stellmotors 6 an dessen Stellmotorgehäuse 7 angebracht sind. Die Befestigungslaschen 12 sind am Stellmotorgehäuse 7 so aus­ geführt, daß sie sich nach der Montage mit der Drosselklappe 4, 4.1, 4.2 auf der stromaufwärts oder auf der stromabwärts gerichteten Seite der Drosselklappe 4, 4.1, 4.2 befinden. Entsprechend den Ver­ bindungselementen können die Befestigungslaschen 12 verändert werden.

In den Ausführungsbeispielen wird der Stellmotor 6 so eingesetzt, daß der Anker des Stellmotors 6 als Stator 9 dient, da er fest mit der Achse 3 verbunden ist. Spulenwicklungen 13 sind am Stator 9 vor­ gesehen. Das Stellmotorgehäuse 7 wird schwingungstechnisch günstig durch zwei Lager 10 auf der Achse 3 gelagert. Deshalb ist das Stell­ motorgehäuse 7 mit Lagerbohrungen 14 zur Aufnahme der Lager 10 ver­ sehen. Im Stellmotorgehäuse 7 ist radial um den Stator 9 mit den Spulenwicklungen 13 ein Rotor 8 eingebracht. Somit sind in der vor­ liegenden Anordnung das Stellmotorgehäuse 7 und der Rotor 8 bei Er­ regung der Spulenwicklungen 13 die sich um die Achse 3 mit Stator 9 drehenden Teile. Die elektrische Kontaktierung des Stellmotors 6 er­ folgt beispielsweise über eine Bohrung 11 in der Achse 3. Innerhalb des Stellmotors 6 ist das Anbringen von Drehwinkelsensoren, Dreh­ federn oder anderen Elementen denkbar. Neben der unmittelbaren Küh­ lung des Stellmotors 6 im Drosselkanal 2 zeichnet sich die Drossel­ vorrichtung durch ihre kompakte Bauweise aus.

Claims (5)

1. Drosselvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse verlaufenden Drosselkanal, einer im Drosselkanal drehbar gelagerten Drosselklappe und einem Stellmotor mit einem Stellmotorgehäuse als Verstellantrieb für die Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stellmotor (6) innerhalb des Drossel­ kanals (2) befindet und ein Stator (9) des Stellmotors (6) fest mit einer im Gehäuse (1) drehfest gelagerten und den Drosselkanal (2) quer durchdringenden Achse (3) verbunden ist, während das Stell­ motorgehäuse (7) fest mit der Drosselklappe (4, 4.1, 4.2) verbunden ist.

2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmotorgehäuse (7) Befestigungslaschen (12) besitzt, mit denen durch Verbindungselemente eine feste Verbindung von Drossel­ klappe (4, 4.1, 4.2) und Stellmotorgehäuse (7) erreicht wird.

3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drosselklappe (4) aus zwei Teildrosselklappen (4.1, 4.2) gebildet wird, die jeweils angepaßte Aussparungen (21) zur Aufnahme des Stellmotors (6) besitzen.

4. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drosselklappe (4) als Stanz-Biege-Teil einteilig ausge­ führt ist und eine der Kontur der Achse (3) angepaßte Wölbung (15) außerhalb der Aussparung (21) besitzt.

5. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektrische Kontaktierung des Stellmotors (6) über eine Bohrung (11) in der Achse (3) erfolgt.