DE60000309T2

DE60000309T2 - Drosselklappenwelle mit Schnappverbindung

Info

Publication number: DE60000309T2
Application number: DE60000309T
Authority: DE
Inventors: Paul D Daly; James K Vanderveen; Zhouxuan Xia
Original assignee: Siemens VDO Automotive Inc
Current assignee: Continental Tire Canada Inc
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: EP1083315B1; EP1083315A2; EP1083315A3; DE60000309D1; US6508454B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befestigung einer Drosselwelle an einem Drosselkörper.
Drosselventile beinhalten typischerweise eine Drosselklappe oder -scheibe, die an einer Drosselwelle, die sich über eine in einem Drosselkörper gebildete Bohrung erstreckt, befestigt ist. Die Drosselklappe dreht sich innerhalb der Bohrung, um von einem Ansaugkrümmer zu einem Fahrzeugmotor strömende Luft zu steuern. Ein Paar Lager wird innerhalb der Bohrung abgestützt, um die Drehung der Drosselwelle zu erleichtern.
Der Einbau der Drosselwelle in den Drosselkörper ist ein zeitaufwendiges und arbeitsintensives Verfahren. Die Lager werden innerhalb der Bohrung des Drosselkörpers installiert, und die Welle wird in die Bohrung und durch die Lager eingeführt. Um die Drosselscheibe innerhalb der Bohrung korrekt auszurichten, muß die Welle im Verhältnis zu den Lagern und zum Drosselkörper ordnungsgemäß angeordnet sein. Typischerweise besitzt ein distales Ende der Drosselwelle eine um den Umfang der Welle ausgebildete Nut. Sobald die Welle durch die Lager eingeführt worden ist, wird ein Sicherungsring in die Nut eingepaßt, um die Welle an ihrer Montagestelle zu befestigen.
In der US-A-5,035,214 wird eine Motordrosselkörpereinheit beschrieben, bei der eine Welleneinheit durch Verwendung einer Schubmutter zur Halterung eines Hebels an einer entsprechenden Stelle auf der Welle gebildet und anschließend in einen Drosselkörper eingebaut wird.
Ein Nachteil dieses Montageverfahrens besteht darin, daß zahlreiche Arbeitsgänge notwendig sind, die zwei freie Monteurhände erfordern. Dadurch erhöhen sich die Montagezeit und die Montagekosten. Es ist somit erwünscht, ein Wellenmontageverfahren und eine -vorrichtung bereitzustellen, die die Montagezeit und die Montagekosten reduzieren sowie Bauteile überflüssig machen, so daß die Qualitätseigenschaften verbessert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine vereinfachte Schnappbefestigung einer Drosselwelle an einem Drosselkörper bereit. Durch die Schnappbefestigung werden Bauteile überflüssig, und die Montagezeit und die Montagekosten werden reduziert.
In einer beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Drosseleinheit einen Drosselkörper mit einem eine Längsachse definierenden Luftströmungsdurchgang. Innerhalb des Drosselkörpers ist eine Bohrung ausgebildet, die den Luftströmungsdurchgang schneidet und eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse definiert. Mindestens ein Lager wird durch den Drosselkörper innerhalb der Bohrung abgestützt, und eine Drosselwelle wird durch das Lager abgestützt. Die Welle besitzt mindestens eine federnde Spreizhalterung, die die Drosselwelle innerhalb des Drosselkörpers hält.
Die Halterung wird vorzugsweise zusammengedrückt, wenn die Welle durch eine zentrale Öffnung im Lager eingeführt wird. Die Halterung wird, nachdem sie aus dem Lager ausgetreten ist, federnd in eine nicht zusammengedrückte Position zurückgeführt, um ein Herausziehen der Welle aus dem Lager zu verhindern.
Das Verfahren zum Einbau der Drosselwelle in den Drosselkörper beinhaltet die folgenden Schritte. Mindestens eine federnde Spreizhalterung wird an einem distalen Ende der Drosselwelle gebildet. Mindestens ein Lager wird innerhalb einer im Drosselkörper gebildeten Bohrung installiert. Die Welle wird durch eine Öffnung im Lager eingeführt, um die Halterung zusammenzudrücken, und die Halterung wird federnd in eine aufgeweitete Position zurückgeführt, um ein Herausziehen der Welle aus dem Drosselkörper zu verhindern. Vorzugsweise wird ein Spritzgießverfahren angewendet, um die Welle und die Halterung integral in einteiliger Ausführung zu bilden.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung und die Zeichnungen, die nachstehend kurz beschrieben werden, veranschaulicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Drosseleinheit, die die vorliegende Erfindung beinhaltet;
Fig. 2 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht einer zusammengebauten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drosselwellen- und Lagereinheit von der Seite;
Fig. 3 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht der Welle und des Lagers der Fig. 2 während der Montage von der Seite;
Fig. 4 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Drosselwellen- und Lagereinheit von der Seite;
Fig. 5 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Drosselwellen- und Lagereinheit von der Seite;
Fig. 6 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht der Welle und des Lagers der Fig. 5 während der Montage von der Seite; und
Fig. 7 ist eine teilweise weggeschnittene Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer Drosselwellen- und Lagereinheit von der Seite.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine Drosseleinheit 10, in Fig. 1 dargestellt, beinhaltet einen Drosselkörper 12, eine Drosselscheibe oder -klappe 14, eine Drosselwelle 16 sowie ein Paar Lagereinheiten 18. Der Drosselkörper 12 besitzt einen eine Längsachse 22 definierenden Luftströmungsdurchgang 20. Die Drosselscheibe 14 dreht sich innerhalb des Durchgangs 20, um die Luftströmung von einem Ansaugkrümmer zu einem (nicht dargestellten) Fahrzeugmotor zu steuern.
Der Körper 12 beinhaltet auch eine quer verlaufende Bohrung 24, die den Luftströmungsdurchgang 20 schneidet. Die Bohrung 24 definiert eine Drehachse 26, die quer zur Längsachse 22 verläuft. Die Lagereinheiten 18 passen in gegenüberliegende Enden der Bohrung 24 hinein. Nach der Montage ist die Welle 16 über die Lager 18 so am Drosselkörper 12 gelagert, daß eine Kerbe 28 an der Welle 16 innerhalb des Durchgangs 20 positioniert ist. Die Scheibe 14 wird auf der Welle 16 an der Kerbe 28 mit Mitteln montiert, die dem Fachmann bekannt sind. Die Scheibe 14 wird so montiert, daß sie sich mit der Drosselwelle 16 um die Drehachse 26 drehen kann, wobei ihre Positionierung innerhalb des Drosselkörpers 12 an einem Schnittpunkt zwischen dem Durchgang 20 und der Bohrung 24 erfolgt, um die Luftströmung durch den Durchgang 20 zu steuern.
Wie aus Fig. 2 deutlicher erkennbar, beinhaltet die Drosselwelle 16 ein Paar federnde Spreizarme oder -halterungen 30, die die Drosselwelle 16 nach erfolgter Montage innerhalb des Drosselkörpers 12 halten. Die Halterungen werden gebogen oder zusammengedrückt, während die Welle 16 durch eine zentrale Öffnung 32 im Lager 18 eingeführt wird. Die Halterungen kehren federnd in eine nicht zusammengedrückte Position zurück, nachdem sie aus dem Lager 18 ausgetreten sind, um ein Herausziehen der Welle 16 aus dem Lager 18 zu verhindern. Obwohl ein Paar Halterungen 30 dargestellt sind, versteht es sich, daß auch eine einzelne Halterung 30 oder eine Vielzahl von Halterungen 30 verwendet werden könnten, um die Welle 16 innerhalb des Körpers 12 zu halten.
Die Halterungen 30 erstrecken sich von der Welle 16 aus radial nach außen in einer quer zur Drehachse 26 verlaufenden Richtung. Vorzugsweise beträgt der zwischen der Halterung 30 und der Welle gebildete Winkel weniger als 90 Grad. Die Halterungen 30 sind an einem distalen Ende 34 der Welle 16 angrenzend an die Kerbe ·28 ausgebildet. Wie in Fig. 3 dargestellt, werden die Halterungen 30 beim Einführen durch das auf einer Seite 36 der Bohrung 24 positionierte erste Lager 18 zusammengedrückt und beim Einführen durch das zweite Lager 18 auf der gegenüberliegenden Seite 38 der Bohrung 24 erneut zusammengedrückt, um die Einheit zu vervollständigen. Die Welle 16 kann, sobald sie eingebaut ist, in einer umgekehrten Einführungsrichtung erst wieder aus den Lagern 18 entfernt werden, wenn die Halterungen 30 entweder manuell oder mit einem (nicht dargestellten) Werkzeug zusammengedrückt werden.
Die Halterungen 30 erstrecken sich von einem am distalen Ende 34 der Welle ausgebildeten Kopfabschnitt 40 aus nach außen. Ein Wellenkörperabschnitt 42 zwischen der Kerbe 28 und dem Kopfabschnitt 40 wird im Lager 18 abgestützt. Die Welle 16 beinhaltet einen Hals 44, der einen kleineren Durchmesser besitzt als der Körperabschnitt 42 und auch der Kopfabschnitt 40, wobei dieser Hals den Übergang zwischen dem Körperabschnitt 42 und dem Kopfabschnitt 40 bildet. Die Halterungen 30 erstrecken sich vom Kopf 42 aus radial nach außen, so daß ein Spielraumspalt 46 zwischen der Halterung 30 und dem Hals 44 gebildet wird. Dieser stellt einen Spielraum für das Zusammendrücken der Halterungen 30 bereit, wenn die Halterungen 30 durch die Lager 18 eingeführt werden.
Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Die Halterungen 30 beinhalten jeweils eine zwischen der Halterung 30 und dem Kopf 40 ausgebildete Kerbe 48. Die Kerben 48 ermöglichen den Halterungen 30 eine größere Flexibilität, wenn die Halterungen 30 durch die Lager eingeführt werden. In den in den Fig. 2-4 dargestellten Ausführungsformen weisen die Halterungen 30 einen einzelnen Biegepunkt 50 auf, um den sich die Halterungen 30 biegen.
In einer alternativen Ausführungsform, in Fig. 5 dargestellt, sind mehrere Biegepunkte für die Halterungen 30 vorgesehen. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Halterung 30 ein sich quer erstreckendes Element 52, das an einem distalen Ende 54 der Halterung 30 ausgebildet ist. Eine um die Welle 16 verlaufende Kerbe oder Nut 56 ist zwischen dem Kopf 40 und der Halterung 30 ausgebildet. Die Halterung beinhaltet einen Hauptabschnitt 58, der sich allgemein parallel zur Drehachse 26 erstreckt, und das sich quer erstreckende Element 52 erstreckt sich vom Hauptabschnitt 58 aus radial nach außen.
Die Halterung 30 beinhaltet einen ersten Biegeabschnitt 60, der sich zwischen dem Hauptabschnitt 58 und der Welle 16 befindet, und einen zweiten Biegeabschnitt 62, der sich zwischen dem Hauptabschnitt 58 und dem sich quer erstreckenden Element 52 befindet, wie in Fig. 6 dargestellt. Die Halterungen 30 biegen sich um diese Biegepunkte 60, 62, wenn die Welle 16 durch die Lager 18 eingeführt wird. Wenn mehrere Biegepunkte vorhanden sind, wird die Biegebelastung an der Halterung 30 entlang gleichmäßiger verteilt, und die Wahrscheinlichkeit, daß die Halterungen 30 während der Montage brechen, wird geringer.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Halterung 30 einen Anschlag 64, der in den Hals 44 eingreift, um für die Halterung 30 eine maximale Biegeposition zu definieren, wenn die Welle 16 durch das Lager 18 eingeführt wird. Die Halterung 30 beinhaltet einen ersten Biegeabschnitt 66, der sich zwischen dem Hauptabschnitt 58 und dem Kopf 40 befindet, und einen zweiten Biegeabschnitt 68, der sich zwischen dem Hauptabschnitt 58 und dem sich quer erstreckenden Element 52 befindet. Um diese Biegepunkte 66, 68 biegen sich die Halterungen 30, wenn die Welle 16 durch die Lager 18 eingeführt wird.
Die Halterungen 30 sind vorzugsweise integral mit der Welle 16 einteilig ausgeführt. Obwohl die Welle 16 aus mehreren unterschiedlichen Materialarten hergestellt werden kann, die dem Fachmann bekannt sind, besteht sie vorzugsweise aus Kunststoff. Ein Spritzgießverfahren wird angewendet, um die Welle 16 und die Halterungen 30 zu bilden. Um ein robusteres Bauteil bereitzustellen, werden die Halterungen 30 im Konizitätskanal für die Gratlinien der Formteile gebildet, die während des Spritzgießverfahrens verwendet werden.
Das Verfahren zur Montage der Drosselwelle 16 am Drosselkörper 12 umfaßt die folgenden Schritte. Mindestens eine federnde Spreizhalterung 30 wird am distalen Ende 34 der Drosselwelle 16 gebildet. Lager 18 werden in die im Drosselkörper 12 gebildete Bohrung 24 eingebaut. Die Welle 16 wird durch eine Öffnung im Lager I8 eingeführt, um die Halterung 30 zusammenzudrücken. Die Halterung 30 kehrt federnd in eine aufgeweitete Position zurück, um ein Herausziehen der Welle 16 aus dem Drosselkörper 12 zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung stellt eine vereinfachte Schnappbefestigung einer Drosselwelle 16 an einem Drosselkörper 12 bereit. Durch die Schnappbefestigung entfallen Bauteile, und die Montagezeit und die Montagekosten werden reduziert.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, versteht es sich, daß für einen Fachmann auf diesem Gebiet viele Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung vorstellbar sind. Der wahre Schutzbereich und Inhalt der vorliegenden Erfindung ergeben sich daher aus den nachstehenden Ansprüchen.

Claims

1. Drosseleinheit (10), die folgendes umfaßt:

einen Drosselkörper (12) mit einem eine Längsachse (22) definierenden Luftströmungsdurchgang (20) und einer den Luftströmungsdurchgang schneidenden Bohrung (24), die eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse (26) definiert;

mindestens ein vom Drosselkörper innerhalb der Bohrung abgestütztes Lager (18); und

eine vom Lager abgestützte Drosselwelle (16), wobei die Drosselwelle mindestens eine federnde Spreizhalterung (30) zur Halterung der Drosselwelle innerhalb des Drosselkörpers beinhaltet.

2. Einheit nach Anspruch 1, bei der die Halterung (30) beim Einführen der Welle (16) durch eine zentrale Öffnung (32) im Lager (18) zusammengedrückt wird, wobei die Halterung, nachdem die Halterung aus dem Lager ausgetreten ist, federnd in eine nicht zusammengedrückte Position zurückkehrt, um ein Herausziehen der Welle aus dem Lager zu verhindern.

3. Einheit nach Anspruch 2, bei der sich die Halterung (30) von der Welle (16) aus in einer quer zur Drehachse (26) verlaufenden Richtung radial nach außen erstreckt.

4. Einheit nach Anspruch 3, bei der die Halterung (30) in einem distalen Ende (34) der Welle gebildet ist.

5. Einheit nach Anspruch 4, die eine zwischen der Halterung und der Welle gebildete Kerbe (48) beinhaltet.

6. Einheit nach Anspruch 4, bei der die Halterung (30) ein an einem distalen Ende (54) der Halterung gebildetes, sich quer erstreckendes Element (52) beinhaltet und wobei die Halterung einen zwischen der Welle und der Halterung befindlichen ersten Biegeabschnitt (60) sowie einen zwischen der Halterung und dem sich quer erstreckenden Element befindlichen zweiten Biegeabschnitt (62) beinhaltet.

7. Einheit nach Anspruch 4, bei der die Halterung (30) ein Anschlagelement (64) beinhaltet, das in die Welle eingreift, um beim Einführen der Welle durch das Lager eine maximale Biegeposition zu definieren.

8. Einheit nach Anspruch 2, bei der die Halterung (30) integral mit der Welle einteilig ausgeführt ist.

9. Einheit nach Anspruch 8, bei der die Welle (16) durch Spritzgießen aus Kunststoff gebildet ist.

10. Einheit nach einem der vorstehend aufgeführten Ansprüche, bei der das mindestens eine Lager (18) ein erstes Lager, das durch den Drosselkörper an einem Ende der Bohrung abgestützt ist, und ein zweites Lager umfaßt, das durch den Drosselkörper an einem gegenüberliegenden Ende der Bohrung abgestützt ist, und wobei die Einheit weiterhin eine Drosselscheibe (14) umfaßt, die zwecks Drehung mit der Drosselwelle um die Drehachse montiert und innerhalb des Drosselkörpers an einem Schnittpunkt zwischen dem Durchgang (20) und der Bohrung positioniert ist, um die Luftströmung durch den Durchgang zu steuern.

11. Einheit nach Anspruch 10, bei der die mindestens eine federnde Spreizhalterung (30) ein Paar federnde Spreizhalterungen umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten der Welle positioniert sind.

12. Verfahren zur Montage einer Drosselwelle (16) an einem Drosselkörper (12), das folgende Schritte umfaßt:

(a) Bilden von mindestens einer federnden Spreizhalterung (30) an einem distalen Ende (34) der Drosselwelle;

(b) Installieren von mindestens einem Lager (18) in einer im Drosselkörper gebildeten Bohrung (24);

(c) Einführen der Welle durch eine Öffnung (32) im Lager, um die Halterung zusammenzudrücken; und

(d) federndes Zurückführen der Halterung in eine aufgeweitete Position, um ein Herausziehen der Welle aus dem Drosselkörper zu verhindern.

13. Verfahren nach Anspruch 12, das den Schritt des integralen Bildens der Halterung (30) und der Welle (16) als ein Teil beinhaltet.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, das den Schritt des Bildens der Welle (16) aus spritzgegossenem Kunststoff beinhaltet.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das den Schritt des Bildens einer Kerbe (56) zwischen der Halterung (30) und der Welle (16) beinhaltet, um beim Einführen der Welle durch das Lager (24) einen Spielraumspalt bereitzustellen.