DE4229587A1 - Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit einer Drosselöffnung im Gehäuse, mit einem Drosselorgan in der Drosselöffnung, mit einer Welle, an der das Drosselorgan befestigt ist, mit Wälzlagern zur Lagerung der Welle in Lagerbohrungen des Gehäuses, wobei eine Lagerbohrung als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, mit einem feuchtigkeitsempfindlichen, elektrischen oder elektronischen Bauteil, das der Durchgangsbohrung auf der von der Drosselöffnung abgewandten Seite des Gehäuses zugeordnet ist und das mit der Welle verbunden ist, mit einem weiteren Gehäuse, das das elektrische Bauteil umschließt und das gegen die Umgebung abgedichtet ist und mit einer Dichtung, die in der Durchgangsbohrung angeordnet ist.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE 39 26 912 A1 vorbekannt. Die dortige Einrichtung ist als elektromagnetischer Drehsteller ausgebildet und weist zwischen dem feuchtigkeitsempfindlichen, elektrischen oder elektronischen Bauteil und der Drosselöffnung ein Wälzlager auf, das mit Abdeckscheiben als Dichtungen ausgerüstet ist und das den elektrischen Teil, gebildet aus dem elektrischen Bauteil und dem zugehörigen weiteren Gehäuse, gegenüber dem pneumatischen Teil mit der Drosselöffnung abdichten soll.

Diese vorbekannte Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß derartige Dichtungsmittel prinzipbedingt immer etwas undicht sind. Das heißt, trotz der Dichtungen ist zumindest immer ein Luftaustausch zwischen der Drosselöffnung und dem Innenraum des weiteren Gehäuses möglich, in dem sich das Bauteil befindet. Mit der ausgetauschten Luft wird jedoch auch der Wasserdampf und aggressive Kondensate, die sich in der Luft befinden, in das Innere des weiteren Gehäuses befördert. Dies führt dazu, daß sich bei wechselnden Temperaturen, wie sie insbesondere bei der Verwendung der Brennkraftmaschine im Kraftfahrzeug auftreten, Feuchtigkeit in Form von Kondenswasser bilden kann. Dieses Kondenswasser in dem weiteren Gehäuse kann zu einer Korrosion an dem feuchtigkeitsempfindlichen, elektrischen Bauelement und damit schließlich zu dessen Beschädigung oder gar Zerstörung führen. Die Folge kann eine Funktionsstörung der mit der vorbekannten Einrichtung versehenen Brennkraftmaschine sein.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Beschädigung des feuchtigkeitsempfindlichen Bauteils durch Korrosion bei der vorbekannten Einrichtung zuverlässig zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Gehäusen eine strömungsleitende Verbindung besteht, die lufteingangsseitig in der Drosselöffnung endet.

Durch die erfindungsgemäße strömungsleitende Verbindung zwischen den Gehäusen ist ein Luftaustausch zwischen dem Gehäuseinneren des weiteren Gehäuses und dem Gehäuse möglich. Dadurch kann bei einem Wechsel der Umgebungstemperatur der erfindungsgemäßen Einrichtung je nach der Art des Temperaturwechsels Luft aus dem Gehäuseinneren des weiteren Gehäuses herausgedrückt oder in das Gehäuseinnere hereingesogen werden. Mit dieser Maßnahme wird schon teilweise die Bildung von Kondenswasser vermieden.

Dadurch, daß die strömungsleitende Verbindung lufteingangsseitig in der Drosselklappenöffnung endet, wird einerseits vermieden, daß feuchte oder mit Schmutzpartikeln durchsetzte Luft in das Innere des weiteren Gehäuses gelangt, weil die Lufteingangsseite der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem Luftfilter der Brennkraftmaschine verbunden ist. Andererseits herrscht auf der Lufteingangsseite der Drosselöffnung im wesentlichen der Atmosphärendruck der Umgebung der Brennkraftmaschine, so daß sich im Inneren des weiteren Gehäuses, das das feuchtigkeitsempfindliche, elektrische Bauteil umgibt, kein merklicher Unterdruck bilden kann.

Durch die eingangs beschriebene prinzipbedingte teilweise Undichtigkeit der Dichtung zwischen der Drosselöffnung und dem Inneren des weiteren Gehäuses ist es schließlich möglich, daß geringfügige Mengen Feuchtigkeit, die sich im Inneren des weiteren Gehäuses bilden, durch den Unterdruck auf der Ausgangsseite der Drosselöffnung, die mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine verbunden ist, aus dem Gehäuseinneren des weiteren Gehäuses herausgesogen werden kann.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird also mit sehr einfachen und nahezu kostenneutralen Mitteln verhindert, daß sich im Inneren des weiteren Gehäuses eine übermäßige Luftfeuchtigkeit ausbilden kann, die zur Kondenswasserbildung und damit zur Korrosion und zur Beschädigung des feuchtigkeitsempfindlichen, elektrischen Bauteils führen könnte. Da hierzu nur die erfindungsgemäße strömungsleitende Verbindung erforderlich ist, wird dieser Vorteil mit sehr einfachen Mitteln erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist besonders einfach und kostengünstig, wenn die Gehäuse eine gemeinsame Gehäusewand aufweisen und wenn die strömungsleitende Verbindung als Belüftungsöffnung in dieser Gehäusewand ausgebildet ist. Einerseits wird durch diese Gehäusekonstruktion der Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung wesentlich vereinfacht. Andererseits kann die strömungsleitende Verbindung durch eine einfache Belüftungsöffnung, z. B. in Form einer Bohrung, in der Gehäusewand realisiert werden.

Die strömungsleitende Verbindung kann auch ein Ringspalt in der Durchgangsbohrung sein, der die Dichtung umgibt, wobei sich an den Ringspalt eine Öffnung anschließt. Mit diesen Maßnahmen wird ein Luftaustausch an der teilweise luftdurchlässigen Dichtung vorbei ermöglicht. Die Dichtung läßt zwar keinen sehr schnellen Luftaustausch zu. Der Luftaustausch ist jedoch ausreichend, um erfindungsgemäß die Aufrechterhaltung von atmosphärem Druck im zweiten Gehäuse sicherzustellen.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn zwischen den Gehäusen, eine weitere strömungsleitende Verbindung besteht, die luftausgangsseitig in der Drosselöffnung endet. Mit Hilfe dieser weiteren strömungsleitenden Verbindung ist es möglich, über diese weitere strömungsleitende Verbindung sich möglicherweise im zweiten Gehäuse bildende Flüssigkeit zusätzlich und schneller als über die Durchgangsbohrung abzusaugen. Auch in diesem Fall können die Gehäuse eine gemeinsame Gehäusewand aufweisen, so daß die weitere strömungsleitende Verbindung als Flüssigkeitsablauföffnung in der gemeinsamen Gehäusewand einfach und kostengünstig ausgebildet ist. Vorzugsweise wird in diesem Zusammenhang die weitere strömungsleitende Verbindung am luftausgangsseitigen Ende des weiteren Gehäuses im weiteren Gehäuse endend ausgebildet, so daß die sich im zweiten Gehäuse bildende Flüssigkeit, die sich der Schwerkraft folgend am unteren Ende des zweiten Gehäuses absetzt, nahezu vollständig in den luftausgangsseitigen Teil der Drosselbohrung abgesogen werden kann.

Die in der Durchgangsbohrung angeordnete Dichtung kann vorteilhaft eine Lippendichtung sein, die mit montagetechnisch einfachen Mitteln auf die Welle und in die Durchgangsbohrung geschoben werden kann, bis sie an einem Wälzlager anliegt. Als Dichtung kann auch vorteilhaft eine berührungslose Labyrinthdichtung verwendet werden. Derartige berührungslose Labyrinthdichtungen haben den Vorteil, daß sie den gegeneinander abgedichteten Teilen bei deren Drehung einen sehr geringen Reibungswiderstand entgegensetzen. Die sich durch diese berührungslose Form der Abdichtung zwangsläufig ergebende Undichtigkeit kann je nach Ausbildung sowohl zur Belüftung des Inneren des zweiten Gehäuses als auch zum Absaugen von Flüssigkeit aus dem zweiten Gehäuse genutzt werden.

Das elektrische Bauteil kann ein Potentiometer sein, mit dessen Hilfe die aktuelle Stellung des Drosselorgans relativ zum Gehäuse der Einrichtung ermittelbar ist. Das elektrische Bauteil kann aber auch ein Drehsteller sein, der z. B. abhängig von einer Strombeaufschlagung das Drosselorgan relativ zum Gehäuse verstellt. Derartige elektrische Einrichtungen werden z. B. für elektrische Gaspedal- oder Servodrosselklappensysteme oder auch für Leerlaufdrehzahlregelungen benötigt. Als elektronische Bauteile kommen insbesondere auch Steuer- und Regelelektroniken von Gaspedal- und Servodrosselklappensystemen in Frage, die zur Vereinfachung der Installation derartiger Systeme im Kraftfahrzeug möglichst weitgehend mit dem Drosselklappenstutzen zusammengefaßt werden können. Alle elektrischen Bauteile sind empfindlich gegen die Einwirkung von übermäßiger Feuchtigkeit und müssen vor Feuchtigkeit geschützt eingebaut werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann vorteilhaft ein Drosselklappenstutzen sein, bei dem das Drosselorgan als Drosselklappe ausgebildet ist. Die Drosselöffnung wird insbesondere in diesem Zusammenhang vorteilhaft als Drosselbohrung ausgebildet, weil derartige Drosselbohrungen mit großer Präzision zu fertigen sind. Die Drosselklappe bzw. das Drosselorgan weist dann einen runden Außenumfang auf, der ebenfalls mit großer Präzision hergestellt werden kann, um die bei geschlossener Drosselklappe durch die Einrichtung hindurchtretende Restluftmenge so gering wie möglich zu halten. Dies ist insbesondere bei Regelungssystemen von Bremskraftmaschinen von großer Bedeutung.

Die andere Lagerbohrung, in der die Welle des Drosselorganes gelagert ist, kann besonders vorteilhaft als Sackbohrung ausgebildet sein, weil sich in diesem Fall auf der Seite der Sackbohrung die Verwendung einer weiteren Dichtung erübrigt. Dadurch wird die Reibung der Welle gegenüber dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Einrichtung auf ein Minimum reduziert, weil allein die Dichtung in der Durchgangsbohrung erforderlich ist, um die erfindungsgemäße Einrichtung gegenüber der Umgebung abzudichten.

Eines oder beide Wälzlager können vorteilhaft als Nadellager ausgebildet werden, weil derartige Nadellager bei gegebenem Innendurchmesser einen z. B. im Vergleich zum Kugellager geringeren Außendurchmesser aufweisen, und insofern der Bauraum, den die erfindungsgemäße Einrichtung beansprucht, minimiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge einer Brennkraftmaschine, die als Drosselklappenstutzen ausgebildet ist. Der Drosselklappenstutzen weist ein Gehäuse (1) auf, das mit einer als Drosselbohrung ausgebildeten Drosselöffnung (2) versehen ist, wobei die Mittelachse der Drosselbohrung durch die mit "S" gekennzeichneten Pfeile für die Strömungsrichtung der Luft hindurchläuft. In der Drosselbohrung (2) ist schwenkbar ein als Drosselklappe ausgebildetes Drosselorgan (3) angeordnet, das auf einer drehbaren Welle (4) befestigt ist.

Die Welle (4) ist mittels zweier Wälzlager (5), die als Nadellager ausgebildet sind, in einer ersten Lagerbohrung (7), die als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und in einer anderen zweiten Lagerbohrung (6), die als Sackbohrung ausgebildet ist, gelagert.

Ein feuchtigkeitsempfindliches elektrisches Bauteil (8) das ein Potentiometer oder ein Drehsteller sein kann, ist einerseits mit einem Teil mit der drehbaren Welle (4) verbunden. Andererseits ist ein anderes feststehendes Teil des elektrischen Bauteils (8) mit einer Wandung eines weiteren zweiten Gehäuses (9) verbunden. Das zweite Gehäuse (9) ist mit dem ersten Gehäuse (1) z. B. durch eine in der Figur nicht dargestellte Schraubverbindung verbunden, wobei zwischen den Gehäusen (1, 9) eine Gehäusedichtung (10) angeordnet ist.

Das feuchtigkeitsempfindliche elektrische Bauteil (8) ist von dem zweiten Gehäuse (9) derart umschlossen, daß das Gehäuseinnere gegen die Umgebung abgedichtet ist. Damit kann z. B. die die erfindungsgemäße Einrichtung umgebende Feuchtigkeit, insbesondere in Form von Schwallwasser, das elektrische Bauteil (8) nicht erreichen.

Weiterhin ist eine Dichtung (11) vorgesehen, die als Lippendichtung ausgebildet ist und die in der Durchgangsbohrung (7) derart angeordnet ist, daß die Dichtlippe (16), die umlaufend auf der Welle (4) auf liegt, in Richtung der Drosselbohrung (2) weist. Das erste Gehäuse (1) und das zweite Gehäuse (9) weisen eine gemeinsame Gehäusewand (15) auf, in der sich als strömungsleitende Verbindung (12) zwischen dem Gehäuseinneren der Gehäuse 1, 9) eine Belüftungsöffnung befindet. Die Belüftungsöffnung (12) ist dabei derart angeordnet, daß sie auf der Lufteingangsseite (13) des Gehäuses (1) bzw. der Drosselbohrung (2) in der Drosselbohrung (2) mündet.

Die Lufteingangsseite (13) des Gehäuses (1) der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dabei mit einem Luftfilter der Brennkraftmaschine strömungsleitend verbunden. Weder das Luftfilter noch die Brennkraftmaschine, die allgemein bekannt sind, sind in der Figur dargestellt. Die Luftausgangsseite (14) des Gehäuses (1) der erfindungsgemäßen Einrichtung ist mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine leitend verbunden, über das die Brennkraftmaschine ihre Verbrennungsluft ansaugt. Auch das allgemein bekannte Luftansaugrohr ist in der Figur nicht dargestellt. Wie weiterhin allgemein bekannt ist, saugt die Brennkraftmaschine bei ihrem Betrieb Verbrennungsluft über den Luftfilter, den Drosselklappenstutzen und das Luftansaugrohr an. Durch die Drosselklappe (3) kann die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine durch Verringerung des Öffnungsquerschnittes zwischen der Drosselklappe (3) und der Drosselbohrung (2) gedrosselt werden. Bei einer derartigen Abdrosslung der Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine herrscht auf der Lufteingangsseite (13) nahezu der Atmosphärendruck der die Brennkraftmaschine und die erfindungsgemäße Einrichtung umgebenden Luft, weil der vorgeschaltete Luftfilter nur einen geringen Strömungswiderstand aufweist. Auf der Luftausgangsseite (14) herrscht jedoch ein nennenswerter Unterdruck, der durch die Drosselung der Luftzufuhr durch die Drosselklappe (3) hervorgerufen wird.

Durch die Ausbildung der Belüftungsöffnung (12) derart, daß sie auf der Lufteingangsseite (13) in die Drosselbohrung (2) mündet, herrscht auch im Inneren des Gehäuses (9) im wesentlichen der Atmosphärendruck, so daß bei einer Änderung des Atmosphärendrucks ein Luftaustausch zwischen dem Inneren des Gehäuses (9) und der Drosselbohrung (2) auf der Lufteingangsseite (13) erfolgen kann. Der auf der Luftausgangsseite (14) herrschende Unterdruck wirkt allein auf die Dichtlippe (16) der Lippendichtung (11), vermag jedoch nichts nennenswertes an den beschriebenen Druckverhältnissen zu ändern. Durch den herrschenden Unterdruck können die Dichtlippen (16) von der Welle (4) nur geringfügig abgehoben werden und im Höchstfalle dadurch sich doch wider Erwarten im Inneren des zweiten Gehäuses (9) gebildete Flüssigkeit aus dem Gehäuseinneren des Gehäuses (9) abführen.

Mit (12′) ist eine andere zu der strömungsleitenden Verbindung (12) alternative Möglichkeit der Herstellung einer strömungsleitenden Verbindung- zwischen den Gehäusen dargestellt, wobei auch diese andere strömungsleitende Verbindung (12′) lufteingangsseitig in der Drosselöffnung endet. Dazu ist die strömungsleitende Verbindung (12′) als Öffnung in der Durchgangsbohrung (7) ausgebildet, sich an den Ringspalt (17) anschließt, der die Lippendichtung (16) umgibt. Durch diese Maßnahme kann zwischen der Drosselbohrung (2) und dem Inneren des weiteren Gehäuses (9) an der Lippendichtung (16) vorbei Luft ausgetauscht werden, so daß im Inneren des weiteren Gehäuses (9) der gleiche Umgebungsdruck herrscht, wie aus der Lufteingangsseite in der Drosselöffnung (2). Ist die alternative strömungsleitende Verbindung (12′) vorgesehen, so wird die andere strömungsleitende Verbindung (12) weggelassen und umgekehrt.

Zwischen den Gehäusen (1, 9) ist eine weitere strömungsleitende Verbindung (18) in Form einer Bohrung von etwa 1 mm Durchmesser in der Gehäusewand (15) angebracht, die luftausgangsseitig in der Drosselöffnung (2) endet.

Dabei endet diese weitere strömungsleitende Verbindung (18) in dem weiteren Gehäuse (9) ebenfalls am luftausgangsseitigen Ende des weiteren Gehäuses (9), um sich die am Boden des weiteren Gehäuses (9) ansammelnde Flüssigkeit über die weitere strömungsleitende Verbindung (18) möglichst vollständig in die Luftausgangsseite der Drosselöffnung (2) absaugen zu können.

Insbesondere durch die beschriebene Anordnung der Belüftungsöffnung (12) aber auch durch die Anordnung der Lippendichtung (11) wird also die Bildung von die elektrischen Bauteile (8) beeinträchtigende Feuchtigkeit im Inneren des zweiten Gehäuses vermieden, ohne daß hierzu nennenswerter Aufwand erforderlich wäre.

Claims (13)

1. Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (1), mit einer Drosselöffnung (2) im Gehäuse (1), mit einem Drosselorgan (3) in der Drosselöffnung (2), mit einer Welle (4), an der das Drosselorgan (3) befestigt ist, mit Wälzlagern (5) zur Lagerung der Welle (4) in Lagerbohrungen (6, 7) des Gehäuses (1), wobei eine Lagerbohrung als Durchgangsbohrung (7) ausgebildet ist, mit einem feuchtigkeitsempfindlichen, elektrischen oder elektronischen Bauteil (8), das der Durchgangsbohrung (7) auf der von der Drosselöffnung (2) abgewandten Seite des Gehäuses (1) zugeordnet ist und das mit der Welle (4) verbunden ist, mit einem weiteren Gehäuse (9), das das elektrische Bauteil (8) umschließt und das gegen die Umgebung abgedichtet ist und mit einer Dichtung (11), die in der Durchgangsbohrung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gehäusen (1, 9) eine strömungsleitende Verbindung (12, 12′) besteht, die lufteingangsseitig in der Drosselöffnung (2) endet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (2, 9) eine gemeinsame Gehäusewand (15) aufweisen und daß die strömungsleitende Verbindung eine Belüftungsöffnung (12) in der Gehäusewand (15) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsleitende Verbindung (12′) ein Ringspalt (17) in der Durchgangsbohrung (7) ist, der die Dichtung (16) umgibt, und daß sich an den Ringspalt (17) eine Öffnung (12′) in der Durchgangsbohrung (17) anschließt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gehäusen (1, 9) eine weitere strömungsleitende Verbindung (18) besteht, die luftausgangsseitig in der Drosselöffnung (2) endet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (2, 9) eine gemeinsame Gehäusewand (15) aufweisen und daß die weitere strömungsleitende Verbindung eine Flüssigkeitsablauföffnung (18) in der Gehäusewand (15) ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere strömungsleitende Verbindung (18) am luftausgangsseitigen Ende des weiteren Gehäuses (9) im weiteren Gehäuse (9) endet.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Lippendichtung (11) oder eine berührungslose Labyrinthdichtung ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauteil (8) ein Potentiometer oder ein Drehsteller ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Bauteil (8) eine Steuer- oder Regelelektronik ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Lagerbohrung (6) als Sackbohrung ausgebildet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Drosselklappenstutzen ist und daß das Drosselorgan eine Drosselklappe (3) ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung eine Drosselbohrung (2) ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder alle Wälzlager (5) als Nadellager ausgebildet sind.