JP2005517114A - モジュール式のカバー部材を備えたスロットルバルブケーシング - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の吸気経路内への装着のための絞り装置に関する。絞り装置は、絞りフラップを操作する駆動装置の受容のための駆動装置ケーシング（７）を備えている。駆動装置ケーシング（７）にカバー部材（８）を組み付け可能である。カバー部材（８）はモジュール式に形成されていて、センサーモジュール（９）の受容のための開口（２９）を有しており、センサーモジュールは、駆動装置ケーシング（７）に組み付けられたカバー部材（８）の組み付け位置に左右されることなく、支承箇所（１８）に対して位置決め可能である。

Description

内燃機関の吸気系内に絞りフラップを装着して、該絞りフラップを用いて、内燃機関へ供給される吸気流を制御するようになっている。絞りフラップ位置の検出のためにセンサー機構を用いるようになっている。絞りフラップの回転角度位置の検出のための回転角度センサーはコネクタボードに組み込まれており、コネクタボードを直接にスロットルバルブユニットの駆動装置ケーシングに組み付けるようになっている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５２５５１０Ａ１号明細書に絞りフラップ調整ユニット（スロットルバルブユニット）を開示してある。該絞りフラップ調整ユニットは、絞りフラップユニットスリーブ内に回転可能に支承されたスロットルバルブ軸に取り付けられた絞りフラップを含んでいる。絞りフラップは、絞りフラップ軸に対応して配置されて絞りフラップユニットスリーブに据え付けられた操作モータによって運動可能である。絞りフラップユニットユニットは絞りフラップ軸の作動位置の検出のための少なくとも１つのポテンショメーター抵抗体及び少なくとも１つの摺動子、並びに電気的な接続部を有している。電気的な接続部に接続部室内で操作モータ及びポテンショメーターを接続してあり、接続部室は密閉式のカバーによって閉じられるようになっている。ポテンショメーター抵抗体は１つのカバーに取り付けられており、該カバーには電気的な接続部に所属する結合部分を設けてある。カバーに少なくとも１つのモータコネクタ接点を設けてあり、モータコネクタ接点は、絞りフラップユニットスリーブにカバーを組み付けた場合に、操作モータに接続されたモータ対向コネクタ接点と電気的に接触するようになっている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４３７７１Ａ１号明細書に、電動モータ式の操作部材、殊に内燃機関の絞り装置への使用のための操作部材を開示してある。該電動モータ式の操作部材（作動装置）はケーシング、及び該ケーシング内の駆動側に配置された電動モータを備えている。電動モータによって、ケーシング内に配置された運動可能なエレメント、特に絞りフラップを駆動するようになっており、該ケーシングに、制御若しくは評価電子装置の受容のための別個の電子装置ケーシングを取り付けるようになっている。電動モータ式の操作部材の駆動側は電気的な結合手段を介して電子装置ケーシングに結合されており、電気的な結合手段は電子装置ケーシングの特別な構成部分である。絞りフラップのケーシングは、電気的な結合手段の接続のために相補的に形成されたスリーブ若しくはソケットを備えている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２９５２２Ａ１号明細書に開示の絞り装置は内燃機関の吸気通路内に組み込まれるものである。該絞り装置はケーシング、絞りフラップ制御装置、位置センサー及び、絞りフラップ軸に取り付けられた絞りフラップから成っていて、純然たる空気側の空気フィルター接続部と内燃機関の吸い込み装置との間に配置されている。空気フィルター接続部及び／又は吸い込み装置はプラスチックから成っており、絞り装置の個別のエレメントはモジュール式に形成されていて、嵌合結合部若しくはねじ結合部若しくはクランプ結合部を介して互いに接合されている。ケーシング及び／又は絞りフラップはプラスチックから成っており、絞りフラップ軸は二部分から形成されており、一方の軸半部に位置センサーのためのモジュールを配置し、かつ他方の軸半部に絞りフラップ操作ユニットのためのモジュールを配置するようになっている。操作ユニット、位置センサー、絞りフラップ及び絞りフラップ軸は一緒に１つのユニットを形成しており、この場合にケーシングは空気フィルター接続部管片若しくは吸い込み装置接続部に組み込まれている。

公知技術の手段に比べて、本発明に基づく構成はモジュール式のカバー部材内に異なるセンサー機構を組み込み可能であることによって優れている。従って、将来において条件を考慮して、内燃機関の吸気系（吸気経路）内の絞りユニットの角度位置を検出するために異なるセンサー機構を搭載することができる。その結果、搭載（使用）されるセンサー機構に適合された各種のカバー部材を準備する必要がなくなる。搭載されるセンサー機構に関連した変更はセンサーモジュールに限定され、これによって経済的な利点が得られる。

本発明に基づく構成によって、カバーを固定する機能とセンサーを絞りフラップ軸に対して位置決めする機能とは分離される。このことは、使用されるセンサーの構造を著しく簡単にすることにつながる。特に無接触式のセンサー、例えばホールセンサーを用いる場合には、絞りフラップの角度位置の検出に関する高い精度を得るためには、センサー部材の極めて正確な位置決めを必要とする。無接触式のセンサーのこのような正確な位置決めは、センサー部材の組み込まれたカバー部材を駆動装置ケーシング内に組み付ける場合には達成され得ず、それというのは互いに接合すべき構成部分の誤差は大きすぎるからである。本発明に基づく構成は、モジュール式に形成されたカバー部材内に組み付けるべきセンサーモジュールを、絞りフラップユニットの駆動装置ケーシングに組み付けられたカバー部材の組み付け位置に無関係に、絞りフラップ軸に対して位置決めすることを可能にする。このことは、運動する構成部分、即ち絞りフラップ軸とセンサー部材との間に生じる誤差に関して効果的である。

顧客側用設定のコネクタをすでに組み込まれていてよいセンサーモジュールは、モジュール式のカバー部材の対応する開口内に差し込まれて、運動可能な構成部分、即ち絞りフラップ軸に対して整合される。顧客専用コネクタを含むセンサーモジュールにおいてはさらに利点として、コネクタとセンサーとの間に付加的な接触箇所を必要とせず、このことは絞りユニットの故障発生率を著しく減少させるものである。さらに、モジュール式のカバー部材と一緒に絞りフラップユニットの操作駆動部の受容部領域の近傍に組み付けられるセンサーモジュールは、簡単に操作駆動部への接触を可能にする。

次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は、組み立てられた絞りフラップケーシングの斜視図であり、
図２は、絞りフラップケーシングのモジュール式のカバー部材及び該カバー部材上に受容されたセンサーモジュールの正面側からの斜視図であり、
図３は、カバー部材及び駆動装置ケーシングの背面側からの斜視図であり、
図４は、カバー部材内に差し込んで取り付けられたセンサーモジュールの正面図であり、
図５は、駆動装置ケーシング、カバー部材及びセンサーモジュールの分解斜視図である。

図１には本発明の実施例の絞りフラップケーシングを示してあり、該絞りフラップケーシングはモジュール式のカバー部材及び該カバー部材内に組み込み可能なセンサーモジュールを備えている。

内燃機関の吸気経路内の空気質量流の調整のための絞りユニット（スロットルバルブユニット）は、吸気管フランジ１を有している。吸気管フランジ１内に、操作駆動装置（図示せず）によって運動可能な絞りフラップ部材を受容してあり、絞りフラップ部材は、吸気横断面２を貫流する空気質量流を制御するようになっている。吸気管フランジ１の外側に取り付け部材３を設けてある。吸気横断面２内に受容された絞りフラップを作動する操作駆動装置は、駆動装置ケーシング７とモジュール構造のカバー部材８との間で受容部４内に配置されている。駆動装置ケーシング７とカバー部材８とは固定部材、例えば図１に示す十字穴付きねじを介して互いに結合されている。

吸気管フランジ１のフランジ壁５に結合部分６を設けてあり、該結合部分は例えばリブとして構成され、若しくはフランジ壁５の周面に形成されて周囲を部分的に延びるねじ山として構成されていてよい。スロットルバルブユニットの吸気管フランジ１は、結合部分６を介して吸気経路（吸気管路）の接続部と結合される。

モジュール構造のカバー部材８内にセンサーモジュール９をはめ込んであり、センサーモジュールの平面部１２はカバー部材８の前面に当接している。センサーモジュール９は接続部１０を備えており、接続部は接続開口１１を画成しており、接続開口は図１では段部として形成されている。接続部１０の内壁にも外壁にも、プラグ部材（図示省略）の向きの正確な差し込みを可能にするために個別のシェル片を設けてあってよい。

図２には、スロットルバルブユニットのカバー部材及び該カバー部材内に受容されたセンサーモジュールを同じく正面側から斜視図で示してある。

カバー部材８の、駆動装置ケーシング７を取り囲む周縁部に複数の開口１３，１４，１５を設けてある。開口１３，１４，１５には、十字穴付きねじ（図１参照）、すりわり付きねじ、ボルト、ピン若しくは別の固定部材を差し込むようになっており、このような部材によって、駆動装置ケーシング７並びに該駆動装置ケーシングを被うカバー部材８はスロットルバルブユニットの吸気管フランジ１の側面に固定される。ここでは孔として構成された開口１３，１４，１５の代わりに、駆動装置ケーシング７は、該駆動装置ケーシングを被うカバー部材８とスナップ係合部若しくは環状の係止部を介して結合されるようになっていてよい。

駆動装置ケーシング７並びに該駆動装置ケーシングを被うカバー部材８は、有利にはプラスチック射出成形部品として製造されている。大量生産されるプラスチック射出成形部品においては、円形横断面の開口１３，１４，１５も、スロットルバルブユニットの図１及び図２に示す構成部分を互いに接合するためのスナップ係合部開口若しくはスナップ係合部突起も射出成形型を交換して射出成形される。

特に図２から明らかなように、センサーモジュール９の接続部１０は内側に１つのソケットシェル片２２を備えかつ外側に１つのソケットシェル片２１を備えている。接続部壁として形成された該ソケットシェル片２１，２２は、センサーモジュール９の接続部１０の接続部開口１１内へのプラグ部材（図示省略）の不適切な差し込みを防止するようになっている。センサーモジュール９の平面部１２は平らに形成されていて、モジュール構造のカバー部材８の上側の、センサーモジュールの該平面部に平行な表面に当接している。

図３には、カバー部材及び該カバー部材と結合された駆動装置ケーシングを斜視図で示してある。

スロットルバルブユニットの操作のために必要な駆動装置（操作駆動部）を受容するカバー部材８の領域は、図３に符号４で表してある。カバー部材８の受容部４の領域で駆動装置ケーシング７にリブ１７を射出成形してあり、リブは駆動装置の支承部の補強として役立っている。カバー部材８に形成された周縁部は、駆動装置ケーシング７の図３では見えない環状のウエブ２７を覆っている。駆動装置ケーシング７にはさらに円形の開口１８を設けてある。円形の開口１８は、図３には示していないスロットルバルブ軸の端部のための支承部として機能しており、スロットルバルブ軸に絞りフラップを取り付けてある。カバー部材８の受容部４によって包囲された駆動装置を用いてスロットルバルブ軸を運動させるようになっており、これによって吸気管フランジ１の吸気路横断面２内の絞りフラップの回転位置が制御に応じて変化させられる。

絞りフラップの回転位置はセンサーモジュール９を用いて検出される。センサーモジュール９は、ポテンショメーターから成るセンサー若しくは無接触式のセンサー、例えばホールセンサーを有していてよい。符号１３はカバー部材８並びに駆動装置ケーシング７の第１の開口を表しており、符号１４及び１５は駆動装置ケーシング７若しくはモジュール式に組み付けられるカバー部材８の第２及び第３の開口を表している。図３の符号２０は、センサーモジュール９の接続部１０に設けられた段部２０を表しており、該段部は接続部１０の開口内へのプラブ部材の不適切な差し込みを防止するものである。

図４では、カバー部材８に取り付けられたセンサーモジュール９の正面を見ることができる。センサーモジュール９は該センサーモジュールの平面部１２で以て、カバー部材８の、センサーモジュール自体の前記平面部に対して平行な平面に接触している。カバー部材８は周縁部３０を有しており、該周縁部は駆動装置ケーシング７に全周にわたって、即ち環状に設けられたウエブ２７に係合している。周縁部３０は、駆動装置ケーシング７の環状のウエブ２７を完全に覆うようにカバー部材８の全周にわたって延びている。接続部開口１１を画成する接続部１０は、壁１６にすでに述べた外側のソケットシェル片２１を備えている。符号１３，１４，１５はカバー部材８においてそれぞれ第１の開口、第２の開口及び第３の開口を表している。

図５は、駆動装置ケーシング、カバー部材及びセンサーモジュールを含むスロットルバルブユニットの分解斜視図である。駆動装置ケーシング７に環状のウエブ（枠状周壁）２７を配置してある。駆動装置ケーシング９の内部に、Ｕ字形に形成された支承部材を設けてあり、該支承部材は例えば電気式の駆動装置（図示省略）の受容のために役立っている。さらに駆動装置ケーシング７には開口１８を設けてあり、該開口にウエブを全周にわたって設けてある。開口１８内にスロットルバルブ軸（図示省略）を回転可能に受容してあり、スロットルバルブ軸自体に絞りフラップを設けてある。駆動装置ケーシング７の底部に設けられてスロットルバルブ軸のための支承部として役立つ開口１８の後ろ側に、調整歯車受容部２８並びにモータ軸支承部２６を設けてある。

駆動装置の支承箇所２３に対応して、カバー部材８に駆動装置のための受容部４を一体的に射出成形してある。調整歯車受容部２８に相対して、カバー部材８の前面側に半円形の湾曲部を設けてあり、該湾曲部は調整歯車受容部２８内に収容された調整歯車を覆っている。カバー部材８の前面側にカバー開口２９を設けてあり、該カバー開口は縁部３４によって画定されている。

符号１３はカバー部材８の第１の開口の位置を表しており、カバー部材８の環状の周縁部３０は、該周縁部によって駆動装置ケーシング７の底部の環状のウエブ２７を覆うように寸法を規定されている。

センサーモジュール９はすでに述べてある平面部１２並びにセンサーモジュール本体３２を有しており、センサーモジュール本体（ボディー）の側面３３は開口２９のカバー開口縁部３４に接触している。カバー開口２９のカバー開口縁部３４の輪郭に基づき、センサーモジュール９は確実に正しい組み付け位置で、即ち嵌合状態でカバー部材８内に差し込まれるようになっている。センサーモジュール９に少なくとも１つの差し込み端子３１を設けてある。センサーモジュール９の図５に示す実施例ではセンサーモジュール本体３２に、互いに重なり合って位置する２つの差し込み端子３１を設けてある。

絞りフラップ軸の支承箇所１８の位置に関連して軸線方向でセンサーモジュール９をカバー開口２９内に差し込むことによって、センサーモジュール本体３２の差し込み端子３１は、駆動装置ケーシング７の底部に設けられた端子受容部２４内に差し込まれる。駆動装置ケーシング７の図５に示す実施例では、端子受容部２４は例えばＴ字形溝２５として形成されている。支承箇所２３に受容されてカバー部材８の受容部４によって包囲（保護）された駆動装置は、センサーモジュール９を介して接続されるようになっている。

モジュール構造のカバー部材８として形成されて駆動装置ケーシング７と接合されるようになっている射出成形部品は、駆動装置ケーシング７及びセンサーモジュール９からの分離を可能にし、かつ回転位置の検出のための構成部分、即ち実施例ではスロットルバルブ軸に対するセンサーモジュール９の位置調節を可能にするものである。まずカバー部材８を駆動装置ケーシング７に結合する。このことは環状のウエブ２７を、カバー部材８の適切な嵌め合い寸法で形成された周縁部３０内に係止させることによって行われてよい。互いに接合して組み立てられた駆動装置ケーシング７とカバー部材８とから成るユニットは、次いで開口１３，１４，１５（図１、参照）内に差し込まれた固定部材、例えばねじ若しくはボルトを用いて吸気管フランジ１の側部に取り付けられる。整合はカバー部材８内に前側から差し込まれるセンサーモジュール９で行われる。センサーモジュール９は、端子受容部２４内に挿入される差し込み端子３１を介して駆動装置への接触とセンサーエレメントの接続を行うようになっている。センサーモジュール９をカバー部材８の組み付け位置に左右されることなく整合することは、特に無接触式のセンサー機構において高い測定精度を得るために有意義である。カバー部材８は有利には射出成形部品として一種類で大量に生産でき、変更はセンサーモジュールでのみ行われるので、スロットルバルブユニットの経済的な製造が可能である。例えばポテンショメーターを有するセンサーのほかに、センサーモジュール９は無接触式の回転角度センサー、例えばホールセンサーを装備していてよい。無接触式の回転角度センサーとしてのホールセンサーを使用する場合には、センサーモジュール９の極めて正確な位置決めを必要とする。このような正確なセンサー位置決めは、本発明に基づく手段ではカバー部材の組み付け位置に左右されることなく実施され、それというのは、標準部品として大量生産されるモジュール式のカバー部材８に対するセンサーモジュール９の相対的な位置の調節、即ち整合は問題なく可能であるからである。

センサーモジュール９は顧客専用ソケットを備えていてよく、この場合にはセンサーモジュール内のセンサー部材とソケットとの間の接続箇所を必要とせず有利である。このことは、エンジンの振動に起因する接続箇所の破損による故障を減少させることにつながる。

図５に示してあるように接続部１０に段部２０を設けてあり、該段部はプラグ部材の誤った差し込み、即ち逆嵌合を防止するものである。接続部１０の壁１６の外側のシェル片（シールド）２１が明瞭に見えている。センサーモジュール９は、絞りフラップの操作のための駆動装置への接続と該構成部分、即ち絞りフラップの回転位置の検出のためのセンサー部材への接触を同時に可能にするものである。

組み立てられた絞りフラップケーシングの斜視図 絞りフラップケーシングのモジュール式のカバー部材及び該カバー部材上に受容されたセンサーモジュールの正面側からの斜視図 カバー部材及び駆動装置ケーシングの背面側からの斜視図 カバー部材内に差し込んで取り付けられたセンサーモジュールの正面図 駆動装置ケーシング、カバー部材及びセンサーモジュールの分解斜視図

符号の説明

１ 吸気管フランジ、 ２ 吸気横断面、 ３ 取り付け部材、 ４ 受容部、 ５ フランジ壁、 ６ 結合部分、 ７ 駆動装置ケーシング、 ８ カバー部材、 ９ センサーモジュール、 １０ 接続部、 １１ 接続開口、 １２ 平面部、 １３，１４，１５ 開口、 １８ 開口、 ２１ ソケットシェル片、 ２３ 支承箇所、 ２４ 端子受容部、 ２５ Ｔ字形溝、 ２６ モータ軸支承部、 ２８ 調整歯車受容部、 ２９ カバー開口、 ３０ 周縁部、 ３２ センサーモジュール本体、 ３３ 側面、 ３４ 縁部

Claims (10)

1. 内燃機関の吸気経路内への装着のための絞り装置であって、絞りフラップを操作する駆動装置の受容のための駆動装置ケーシング（７）及び該駆動装置ケーシング（７）に組み付け可能なカバー部材（８）を備えている形式のものにおいて、カバー部材（８）がモジュール式に形成されていて、センサーモジュール（９）の受容のための開口（２９）を有しており、センサーモジュールが、駆動装置ケーシング（７）に組み付けられたカバー部材（８）の組み付け位置に左右されることなく、支承箇所（１８）に対して位置決めされるようになっていることを特徴とする、モジュール式のカバー部材を備えたスロットルバルブケーシング。
2. モジュール式のカバー部材（８）が周縁部（３０）を有しており、該周縁部が駆動装置ケーシング（７）の全周に設けられたウエブ（２７）を覆っている請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
3. 支承箇所（１８）が駆動装置ケーシング（７）内に配置されている請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
4. センサーモジュール（９）が駆動装置ケーシング（７）内の支承箇所（１８）に関連して軸線方向でモジュール式のカバー部材（８）に組み付けられるようになっている請求項３記載のスロットルバルブケーシング。
5. センサーモジュール（９）が、モジュール式のカバー部材（８）の開口（２９）内に受容するためのモジュール本体（３２）を含んでいて、かつモジュール式のカバー部材（８）に当接させるための平面部（１２）を有している請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
6. センサーモジュール（９）が少なくとも１つの差し込み端子（３１）を備えており、該差し込み端子が駆動装置ケーシング（７）の端子受容部（２４）内に差し込まれるようになっている請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
7. センサーモジュール（９）が顧客側のセンサー接触部（１０，１１）及びスロットルバルブユニットの操作駆動部の接触部（３１）を備えている請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
8. センサーモジュール（９）が回転位置検出のためのポテンショメーターを含んでいる請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
9. センサーモジュール（９）が、無接触式の回転角度センサーを含んでいる請求項１記載のスロットルバルブケーシング。
10. 無接触式の回転角度センサーがホールセンサーとして形成されている請求項９記載のスロットルバルブケーシング。

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