WO2018099505A1 - Klappenanordnung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2018099505A1
WO2018099505A1 PCT/DE2017/100707 DE2017100707W WO2018099505A1 WO 2018099505 A1 WO2018099505 A1 WO 2018099505A1 DE 2017100707 W DE2017100707 W DE 2017100707W WO 2018099505 A1 WO2018099505 A1 WO 2018099505A1
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WO
WIPO (PCT)
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flap
sensor
bearing
housing
assembly
Prior art date
Application number
PCT/DE2017/100707
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English (en)
French (fr)
Inventor
Prajod Ayyappath
Mahesh Kadam
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2018099505A1 publication Critical patent/WO2018099505A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/105—Details of the valve housing having a throttle position sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/106—Sealing of the valve shaft in the housing, e.g. details of the bearings

Definitions

  • the invention relates to a flap assembly for a vehicle having a housing, wherein the housing has a flow channel and a bearing receiving space, with a flap, wherein the flap is arranged in the flow channel, with a flap shaft, wherein the flap is arranged on the flap shaft, with a Bearing means for supporting the flap shaft in the housing, wherein the bearing means is arranged in the bearing receiving space, and with a sensor device for detecting the position of the flap.
  • throttle valves are often provided, which are arranged in the air supply and control the air flow for the internal combustion engine.
  • the throttle valves are rotatably mounted in many designs on shafts, which are pivotally mounted in a throttle body.
  • the throttle position is required as input to a control circuit in some vehicles.
  • the document DE 197 283 49 A1 which probably forms the closest prior art, relates to a sensor arrangement and an engine control device for an internal combustion engine.
  • different sensor arrangements are presented, the contactless record the position of the throttle and continue as a sensor signal to the engine control device.
  • the invention relates to a flap assembly which is suitable and / or designed for a vehicle. Particularly preferred is the flap arrangement for an internal combustion engine of the vehicle suitable and / or trained.
  • the vehicle may be a car, truck or bus. Alternatively, the vehicle is designed as a two-wheeled, three-wheeled or four-wheeled. In particular, the vehicle is realized as a motorcycle.
  • the flap assembly is preferably formed as a throttle assembly.
  • the function of the throttle valve assembly is to control, in particular to regulate and / or control the supplied air for the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a direct injection
  • the flap assembly is used to control the supplied air into the internal combustion engine.
  • the direct injection and the flap assembly forms a common structural unit.
  • the flap arrangement is arranged in an intake region of the internal combustion engine.
  • the flapper assembly may also be configured as an airflow control device in an exhaust gas recirculation (EGR) system. Further areas of use of the flap arrangement are possible, such as e.g. in the gas supply in fuel cells for vehicles.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the flap assembly has a housing, wherein in the housing a flow channel is arranged for guiding a fluid, in particular gas.
  • a fluid in particular gas.
  • gas may be ambient air, recirculated exhaust gases or gases, e.g. Act hydrogen.
  • the housing may be formed as a separate and / or separate housing. Alternatively, the housing has other functional areas, such as a carburetor on.
  • the housing also has a storage compartment.
  • the flap assembly has a flap.
  • the flap is preferably designed to change an open cross section in the flow channel.
  • the flap in a closed state is designed so that it covers at least 95 percent, preferably at least 98 percent of the free or open cross-sectional area of the flow channel.
  • the flap is pivotally arranged in the flow channel and / or in the housing.
  • the flap assembly has a flap shaft with the flap disposed on the flap shaft.
  • the flap is rotatably mounted on the flap shaft, so that it is pivoted together with the flap shaft.
  • the flap assembly has at least one bearing device for mounting the flap shaft in the housing.
  • the flap arrangement comprises a further bearing device, so that the flap shaft is mounted twice and / or on both sides to the flow channel.
  • the flow channel is arranged between the bearing device and the further bearing device.
  • the bearing device is arranged in the bearing receiving space.
  • the bearing receiving space may be formed, for example, as a tubular portion or pipe section.
  • the bearing receiving space has a round cross section.
  • the flap assembly comprises a sensor device for detecting the position of the flap.
  • an angular position of the flap shaft is measured by the sensor device in order to detect the position of the flap.
  • the detected position of the flap is supplied to the engine control unit (ECU) and used as an input in the direct injection control.
  • ECU engine control unit
  • the sensor device is arranged at least in sections in the bearing receiving space.
  • the bearing receiving space forms a mechanical interface for receiving the bearing device and in addition to receiving the sensor device. Due to the double use of the bearing receiving space is achieved that no further interfaces for integrating the sensor device must be introduced to the housing. Thus, the flap assembly can be made cheaper by the further use of the bearing receiving space as a receiving space for the sensor device.
  • annular space is formed in the bearing receiving space.
  • the annulus is on the one hand by the outer walls of the Bearing receiving space and radially inside formed by the flap shaft.
  • the sensor device and the bearing device are arranged together in the annular space coaxially with the flap shaft.
  • the bearing device and the sensor device are penetrated centrally and / or coaxially by the flap shaft.
  • the sensor device and the bearing device are designed as a common, self-holding assembly.
  • the sensor device and the bearing device are realized as a common insert, which are connected to each other captive independently of the housing and can be mounted as the self-holding assembly in the housing.
  • the bearing device and the sensor device can be mounted as the common assembly in a common operation in the housing.
  • the bearing device is designed as a WälzSystemlager announced.
  • the flap shaft is mounted in a particularly low-friction manner in order to enable a rapid and / or sensitive reaction of the flap in interaction with a motor control device.
  • the rolling element bearing device rollers as rolling elements, which are particularly preferably designed as cylindrical rollers.
  • the rolling element bearing device is formed in a single row.
  • the rolling element bearing device has an outer ring with at least one board, wherein the sensor device is mounted on the board.
  • the board forms a stable part of the outer ring, so that the assembly sensor device-bearing device can be made very stable.
  • the outer ring is formed as a drawn sleeve with a flange and with a fixed board.
  • the bearing device can be produced in a particularly cost-effective manner.
  • the fixed board carries the sensor device, since this board is realized particularly stable.
  • an inner raceway for the WälzShenialager is formed by the flap shaft.
  • the flap shaft Since roll the rolling elements of the rolling element bearing device directly on the flap shaft. Due to its function, the flap shaft must be stably realized anyway, so that the inner race can be arranged cost-effectively on the flap shaft.
  • the sensor device has a sensor ring, wherein the sensor ring is arranged rotationally fixed on the valve shaft.
  • the sensor ring can be designed as a mechanically based sensor ring, in particular as a perforated disk or toothed disk.
  • the sensor ring can also carry electromagnetically active areas, such as magnets or at least magnetizable areas.
  • the sensor device further comprises a sensor module, which is designed to detect an angular position of the sensor ring about the pivot axis of the flap shaft.
  • the sensor ring is arranged coaxially with the flap shaft.
  • the sensor device has a sensor housing, wherein the sensor disk is arranged in the sensor housing.
  • the sensor housing is designed as a pot, so that a wall to delimitation of the sensor device is formed by the bearing device by a board of the outer ring.
  • the outer ring can be used twice. For example, the sensor housing is pressed or glued to the outer ring.
  • the sensor device has a socket for contacting with a motor control device.
  • the bush is arranged at least in sections in the bearing receiving space.
  • the bearing receiving space for a third function can be used, namely as an interface for the socket.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a flap assembly as an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows, in a schematic longitudinal section illustration, a flap arrangement 1 as an exemplary embodiment of the invention.
  • the flap assembly 1 is used to control a gas passage, in particular air passage, through a flow channel 2.
  • the flap assembly 1 is formed for example as a throttle valve assembly for an internal combustion engine, in particular for a carburetor of the internal combustion engine.
  • the flap assembly 1 for example, control a supply air in the carburetor of the engine.
  • the flap assembly 1 also control exhaust gas recirculation.
  • the flap assembly 1 has a housing 3, which forms the flow channel 2.
  • the flow channel 2 is oval, but this can also be realized circular.
  • the housing 3 is designed, for example, as an aluminum die cast housing.
  • a flap 4 in particular a throttle valve is arranged, which closes in the blocking state shown, the free opening cross-section of the flow channel 2 or at least largely closes. It can be provided that in the blocking state, the flow channel 2 is completely closed. Alternatively, the flap 4 in the locked state can also be easily turned on and / or the cross section of the flap 4 differ from the free opening cross section of the flow channel 2 so that only a significant part, in particular more than 95 percent of the flow channel 2 is closed.
  • the flap 4 is rotatably connected to a flap shaft 5. The connection can be made for example via a riveted joint 6.
  • the flap shaft 5 is aligned perpendicular to the longitudinal extent of the flow channel 2.
  • the flap shaft 5 is rotatable about a bearing device 6 and a further bearing means 7 in the housing 3, in particular pivotally mounted.
  • the housing 3 has a receiving section 8 and a further receiving section 9, which are formed in the form of tubular sections or as pipe sections and are aligned coaxially and / or concentrically with the flap shaft 5 and / or with respect to each other.
  • the bearing device 6 is arranged in the receiving section 8, the further bearing device 7 is arranged in the further receiving section 9.
  • the flow channel 2 and / or the flap 4 is arranged between the receiving sections 8, 9 and / or between the bearing devices 6, 7.
  • the receiving sections 8, 9 and the bearing devices 6, 7 are positioned on both sides of the flow channel 2 and / or to the flap 4.
  • the storage facilities 6, 7 are each designed as Wälzoreslager respondeden and each have a number of rollers 10, 1 1 as rolling elements.
  • An inner race 12, 13 for the rollers 10, 11 is provided by a surface of the flap shaft 5.
  • the outer race of the bearing device 6, 7 are formed by outer rings 14, 15.
  • the outer rings 14, 15 are each formed as a drawn sleeve with a fixed board and a flange as ribs 16a, b and 17a, b. Opposite the flap shaft 5, the shelves 16a, b, 17a, b sealed by sealing means 18a, b, 19a, b.
  • the seals 18a, b, 19a, b may be formed as touching or non-contact seals.
  • the seals 18a, b, 19a, b are oriented so that a locking direction into the Wälz Eisenschreib the storage facilities 6, 7 inside.
  • a bearing receiving space 22 is formed, which is formed in a cross section perpendicular to the longitudinal extent of the flap shaft 5 circular.
  • the storage device 6 is arranged, for example, pressed.
  • a sensor device 23 which serves to detect an angular adjustment of the flap shaft 5 and thus an angular position of the flap 4 by measurement.
  • the sensor device 23 has a sensor ring 24 which is non-rotatably connected to the flap shaft 5 and thus rotatably connected to the flap 4.
  • the sensor ring 24 is formed, for example, as a toothed ring, which in the circumferential direction around the flap shaft 5 regularly spaced teeth 25 has.
  • the sensor device 23 also has a sensor module (not shown in the drawing) for detecting the position of the sensor ring 24, in particular the teeth 25, so that the angular position of the sensor ring 24 and thus the angular position of the flap 4 can be detected metrologically.
  • the sensor ring 24 is integrated in a sensor housing 26, which is likewise arranged in the bearing receiving space 22.
  • the sensor housing 26 has a cylinder portion 27 and a radial portion 28 which is integrally connected to the cylinder portion 27.
  • the radial section 28 is arranged on a side facing away from the storage device 6.
  • the cylinder portion 27 abuts axially against the outer ring 14 and is connected to this example, cohesively or via a press fit with each other.
  • a sensor ring accommodating space 29 is formed, which is bounded on one side by the board 16 a and on the other side by the radial section 28.
  • a collar 30 may be integrally formed on the radial section 28, so that a seal with respect to the sensor ring 24 is provided.
  • a bush 31 is arranged, which serves for contacting the sensor device 23 and for transmitting the sensor signals to a motor control device, not shown.
  • the bushing 31 is located - at least in sections - in the bearing receiving space 22 or within the receiving portion 8.
  • the bearing device 6, the sensor device 23 and the bush 31 together form a self-holding assembly, which can be mounted as a single piece during assembly. As a result, the assembly can be mounted as a single part in the receiving section 8 or in the housing 3. Furthermore, it is not necessary that the housing 3 has a first interface for the bearing device 6 and a second interface for connecting the sensor device 23.

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Abstract

Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sind oftmals Drosselklappen vorgesehen, welche in der Luftzuführung angeordnet sind und den Luftstrom für den Verbrennungsmotor steuern. Die Drosselklappen sind bei vielen Ausführungen drehfest auf Wellen angeordnet, welche in einem Drosselklappengehäuse schwenkbar gelagert sind. Für Steuerungszwecke wird bei manchen Fahrzeugen die Drosselklappenstellung als Eingangsgröße in einen Kontrollkreis benötigt. Es wird eine Klappenanordnung (1) für ein Fahrzeug vorgeschlagen mit einem Gehäuse (3), wobei das Gehäuse (3) einen Strömungskanal (2) und einen Lageraufnahmeraum (22) aufweist, mit einer Klappe (4), wobei die Klappe (4) in dem Strömungskanal (2) angeordnet ist, mit einer Klappenwelle (5), wobei die Klappe (4) auf der Klappenwelle (5) angeordnet ist, mit einer Lagereinrichtung (6) zur Lagerung der Klappenwelle (5) in dem Gehäuse (3), wobei die Lagereinrichtung (6) in dem Lageraufnahmeraum (22) angeordnet ist, mit einer Sensoreinrichtung (23) zur Erfassung der Stellung der Klappe (4), wobei die Sensoreinrichtung (23) zumindest abschnittsweise in dem Lageraufnahmeraum (22) angeordnet ist.

Description

Klappenanordnung für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung für ein Fahrzeug mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Strömungskanal und einen Lageraufnahmeraum aufweist, mit einer Klappe, wobei die Klappe in dem Strömungskanal angeordnet ist, mit einer Klappenwelle, wobei die Klappe auf der Klappenwelle angeordnet ist, mit einer Lagereinrichtung zur Lagerung der Klappenwelle in dem Gehäuse, wobei die Lagereinrichtung in dem Lageraufnahmeraum angeordnet ist, und mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Klappe.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sind oftmals Drosselklappen vorgesehen, welche in der Luftzuführung angeordnet sind und den Luftstrom für den Verbrennungsmotor steuern. Die Drosselklappen sind bei vielen Ausführungen drehfest auf Wellen angeordnet, welche in einem Drosselklappengehäuse schwenkbar gelagert sind. Für Steuerungszwecke wird bei manchen Fahrzeugen die Drosselklappenstellung als Eingangsgröße in einen Kontrollkreis benötigt.
Die Druckschrift DE 197 283 49 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft eine Sensoranordnung sowie eine Motorsteuerungseinrichtung für einen Verbrennungsmotor. In der Druckschrift werden unterschiedliche Sensoranordnungen vorgestellt, die kontaktlos die Position der Drosselklappe aufnehmen und als Sensorsignal zu der Motorsteuerungseinrichtung weiterführen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Klappenanordnung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche kostengünstig umsetzbar ist. Diese Aufgabe wird durch eine Klappenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Klappenanordnung, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Klappenanordnung für einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen Pkw, Lkw oder Bus handeln. Alternativ hierzu ist das Fahrzeug als ein Zweirad, Dreirad oder Vierrad ausgebildet. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein Motorrad realisiert.
Die Klappenanordnung ist vorzugsweise als eine Drosselklappenanordnung ausgebildet. Die Funktion der Drosselklappenanordnung ist es, die zugeführte Luft für den Verbrennungsmotor zu kontrollieren, insbesondere zu regeln und/oder zu steuern. Vorzugsweise weist der Verbrennungsmotor eine Direkteinspritzung auf, die Klappenanordnung dient zur Steuerung der zugeführten Luft in den Verbrennungsmotor. Vorzugsweise bildet die Direkteinspritzung und die Klappenanordnung eine gemeinsame Baueinheit. Insbesondere ist die Klappenanordnung in einem Ansaugbereich des Verbrennungsmotors angeordnet. Alternativ kann die Klappenanordnung auch als eine Luftstromsteuereinrichtung bei einem System zur Abgasrückführung (AGR) ausgebildet sein. Weitere Einsatzgebiete der Klappenanordnung sind möglich, wie z.B. bei der Gasführung in Brennstoffzellen für Fahrzeuge.
Die Klappenanordnung weist ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse ein Strömungskanal angeordnet ist zur Führung von einem Fluid, insbesondere Gas. Es kann sich insbesondere um Umgebungsluft, rückgeführte Abgase oder auch um Gase, wie z.B. Wasserstoff handeln. Das Gehäuse kann als ein eigenständiges und/oder separates Gehäuse ausgebildet sein. Alternativ hierzu weist das Gehäuse noch weitere Funktionsbereiche, wie zum Beispiel einen Vergaserbereich auf. Ds Gehäuse weist zudem einen Lageraufnahmeraum auf.
Die Klappenanordnung weist eine Klappe auf. Die Klappe ist vorzugsweise zur Änderung eines offenen Querschnitts in dem Strömungskanal ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Klappe in einem geschlossenen Zustand so ausgebildet, das diese mindestens 95 Prozent, vorzugsweise mindestens 98 Prozent der freien oder offenen Querschnittfläche des Strömungskanals abdeckt. Insbesondere ist die Klappe in dem Strömungskanal und/oder in dem Gehäuse schwenkbar angeordnet. Die Klappenanordnung weist eine Klappenwelle auf, wobei die Klappe auf der Klappenwelle angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Klappe auf der Klappenwelle drehfest angeordnet, sodass diese gemeinsam mit der Klappenwelle verschwenkt wird.
Die Klappenanordnung weist mindestens eine Lagereinrichtung zur Lagerung der Klappenwelle in dem Gehäuse auf. Vorzugsweise umfasst die Klappenanordnung eine weitere Lagereinrichtung, sodass die Klappenwelle zweifach und/oder beidseitig zu dem Strömungskanal gelagert ist. Insbesondere ist zwischen der Lagereinrichtung und der weiteren Lagereinrichtung der Strömungskanal angeordnet. Die Lagereinrichtung ist in dem Lageraufnahmeraum angeordnet. Der Lageraufnahmeraum kann beispielsweise als rohrförmiger Abschnitt oder Rohrabschnitt ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Lageraufnahmeraum einen runden Querschnitt auf.
Die Klappenanordnung umfasst eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Klappe. Insbesondere wird eine Winkelstellung der Klappenwelle durch die Sensoreinrichtung gemessen, um die Stellung der Klappe zu erfassen. Vorzugsweise wird die erfasste Stellung der Klappe der Motorsteuereinrichtung (ECU) zugeführt und als eine Eingangsgröße bei der Ansteuerung der Direkteinspritzung verwendet.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinrichtung zumindest abschnittsweise in dem Lageraufnahmeraum angeordnet ist. Somit bildet der Lageraufnahmeraum eine mechanische Schnittstelle zur Aufnahme von der Lagereinrichtung sowie ergänzend zur Aufnahme der Sensoreinrichtung. Durch die doppelte Nutzung des Lageraufnahmeraums wird erreicht, dass an dem Gehäuse keine weiteren Schnittstellen zur Integration der Sensoreinrichtung eingebracht werden müssen. Somit kann die Klappenanordnung durch die weitere Nutzung des Lageraufnahmeraums als Aufnahmeraum für die Sensoreinrichtung kostengünstiger hergestellt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Lageraufnahmeraum ein Ringraum ausgebildet. Der Ringraum wird einerseits durch die Außenwände des Lageraufnahmeraums und radial innenseitig durch die Klappenwelle gebildet. Die Sensoreinrichtung und die Lagereinrichtung sind gemeinsam in dem Ringraum koaxial zu der Klappenwelle angeordnet. Insbesondere werden die Lagereinrichtung und die Sensoreinrichtung durch die Klappenwelle mittig und/oder koaxial durchdrungen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensoreinrichtung und die Lagereinrichtung als eine gemeinsame, selbsthaltende Baugruppe ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Sensoreinrichtung und die Lagereinrichtung als ein gemeinsamer Einsatz realisiert, welcher unabhängig von dem Gehäuse unverlierbar miteinander verbunden sind und als die selbsthaltende Baugruppe in dem Gehäuse montiert werden kann. Somit können die Lagereinrichtung und die Sensoreinrichtung als die gemeinsame Baugruppe in einem gemeinsamen Arbeitsschritt in dem Gehäuse montiert werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Lagereinrichtung als eine Wälzkörperlagereinrichtung ausgebildet. Insbesondere bei Klappenanordnungen, deren Position sensorisch ausgelesen werden, ist es vorteilhaft, dass die Klappenwelle besonders reibungsarm gelagert ist, um eine schnelle und/oder sensible Reaktion der Klappe im Zusammenspiel mit einer Motorsteuereinrichtung ermöglichen zu können. Besonders bevorzugt weist die Wälzkörperlagereinrichtung Rollen als Wälzkörper auf, welche besonders bevorzugt als Zylinderrollen ausgebildet sind. Insbesondere ist die Wälzkörperlagereinrichtung einreihig ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Wälzkörperlagereinrichtung einen Außenring mit mindestens einem Bord auf, wobei die Sensoreinrichtung auf dem Bord aufgesetzt ist. Der Bord bildet einen stabilen Teil des Außenrings, sodass die Baugruppe Sensoreinrichtung-Lagereinrichtung sehr stabil ausgeführt werden kann.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der Außenring als eine gezogene Hülse mit einem Bördelbord und mit einem Festbord ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung kann die Lagereinrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden. Es ist besonders bevorzugt, dass der Festbord die Sensoreinrichtung trägt, da dieser Bord besonders stabil realisiert ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Innenlaufbahn für die Wälzkörperlagereinrichtung durch die Klappenwelle gebildet. Damit wälzen die Wälzkörper der Wälzkörperlagereinrichtung unmittelbar auf der Klappenwelle ab. Die Klappenwelle muss aufgrund ihrer Funktion ohnehin stabil realisiert sein, sodass die Innenlaufbahn kostengünstig auf der Klappenwelle angeordnet werden kann.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung einen Sensorring auf, wobei der Sensorring auf der Klappenwelle drehfest angeordnet ist. Damit wird der Sensorring mit der Klappenwelle und mit der Klappe mitgeschwenkt. Der Sensorring kann als ein mechanisch basierter Sensorring, insbesondere als eine Loch- oder Zahnscheibe, ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann der Sensorring auch elektromagnetisch aktive Bereiche, wie zum Beispiel Magneten oder zumindest magnetisierbare Bereiche tragen. Die Sensoreinrichtung umfasst ferner ein Sensormodul, welches zur Detektion einer Winkellage des Sensorrings um die Schwenkachse der Klappenwelle ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Sensorring koaxial zu der Klappenwelle angeordnet.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung ein Sensorgehäuse auf, wobei die Sensorscheibe in dem Sensorgehäuse angeordnet ist. Das Sensorgehäuse ist als ein Topf ausgebildet, sodass eine Wand zu Abgrenzung der Sensoreinrichtung von der Lagereinrichtung durch einen Bord des Außenrings gebildet ist. Damit kann der Außenring zweifach eingesetzt werden. Beispielsweise ist das Sensorgehäuse mit dem Außenring verpresst oder verklebt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sensoreinrichtung eine Buchse zur Kontaktierung mit einer Motorsteuereinrichtung auf. Die Buchse ist zumindest abschnittsweise in dem Lageraufnahmeraum angeordnet. Damit kann der Lageraufnahmeraum für eine dritte Funktion genützt werden, nämlich als Schnittstelle für die Buchse. Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
Figur 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Klappenanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung eine Klappenanordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Klappenanordnung 1 dient zur Steuerung eines Gasdurchlasses, insbesondere Luftdurchlasses, durch einen Strömungskanal 2. Die Klappenanordnung 1 ist beispielsweise als eine Drosselklappenanordnung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Vergaser des Verbrennungsmotors ausgebildet. Hierbei kann die Klappenanordnung 1 beispielsweise eine Zuluft in den Vergaser des Verbrennungsmotors steuern. Alternativ hierzu kann die Klappenanordnung 1 auch eine Abgasrückführung steuern.
Die Klappenanordnung 1 weist ein Gehäuse 3 auf, welches den Strömungskanal 2 bildet. In dem gezeigten Längsschnitt ist der Strömungskanal 2 oval ausgebildet, dieser kann jedoch auch kreisrund realisiert sein. Das Gehäuse 3 ist beispielsweise als ein Aluminiumdruckgussgehäuse ausgebildet.
In dem Gehäuse 3 ist eine Klappe 4, insbesondere eine Drosselklappe, angeordnet, welche in dem gezeigten Sperrzustand den freien Öffnungsquerschnitt des Strömungskanals 2 schließt oder zumindest weitgehend schließt. Es kann vorgesehen sein, dass in dem Sperrzustand der Strömungskanal 2 vollständig verschlossen ist. Alternativ hierzu kann die Klappe 4 im Sperrzustand auch leicht angestellt sein und/oder sich der Querschnitt der Klappe 4 von dem freien Öffnungsquerschnitt des Strömungskanals 2 so unterscheiden, dass nur ein maßgeblicher Teil, insbesondere mehr als 95 Prozent des Strömungskanals 2 verschlossen ist. Die Klappe 4 ist drehfest mit einer Klappenwelle 5 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über eine Nietverbindung 6 erfolgen. Die Klappenwelle 5 ist senkrecht zur Längserstreckung des Strömungskanals 2 ausgerichtet.
Die Klappenwelle 5 ist über eine Lagereinrichtung 6 und eine weitere Lagereinrichtung 7 in dem Gehäuse 3 drehbar, insbesondere schwenkbar, gelagert. Das Gehäuse 3 weist hierfür einen Aufnahmeabschnitt 8 und einen weiteren Aufnahmeabschnitt 9 auf, welche rohrabschnittsförmig oder als Rohrabschnitte ausgebildet sind und koaxial und/oder konzentrisch zu der Klappenwelle 5 und/oder zueinander ausgerichtet sind. Die Lagerreinrichtung 6 ist in dem Aufnahmeabschnitt 8, die weitere Lagereinrichtung 7 ist in dem weiteren Aufnahmeabschnitt 9 angeordnet. Der Strömungskanal 2 und/oder die Klappe 4 ist zwischen den Aufnahmeabschnitten 8, 9 und/oder zwischen den Lagereinrichtungen 6, 7 angeordnet. Insbesondere sind die Aufnahmeabschnitte 8, 9 und die Lagereinrichtungen 6, 7 beidseitig zu dem Strömungskanal 2 und/oder zu der Klappe 4 positioniert.
Die Lagereinrichtungen 6, 7 sind jeweils als Wälzkörperlagereinrichtungen ausgebildet und weisen jeweils eine Reihe mit Rollen 10, 1 1 als Wälzkörper auf. Eine Innenlaufbahn 12, 13 für die Rollen 10, 1 1 wird durch eine Oberfläche der Klappenwelle 5 bereitgestellt. Die Außenlaufbahn der Lagereinrichtung 6, 7 werden durch Außenringe 14, 15 gebildet.
Die Außenringe 14, 15 sind jeweils als eine gezogene Hülse mit einem Festbord und einem Bördelbord als Borde 16a, b und 17a, b ausgebildet. Gegenüber der Klappenwelle 5 sind die Borde 16a, b, 17a, b durch Dichtungseinrichtungen 18a, b, 19a, b abgedichtet. Die Dichtungen 18a, b, 19a, b können als berührende oder berührungslose Dichtungen ausgebildet sein. Die Dichtungen 18a, b, 19a, b sind so orientiert, dass eine Sperrrichtung in die Wälzkörperräume der Lagereinrichtungen 6, 7 hinein zeigt.
Durch den Aufnahmeabschnitt 8 wird ein Lageraufnahmeraum 22 gebildet, welcher in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der Klappenwelle 5 kreisförmig ausgebildet ist. ln diesem Lageraufnahmeraum 22 ist die Lagereinrichtung 6 angeordnet, beispielsweise eingepresst.
Ferner befindet sich in dem Lageraufnahmeraum 22 eine Sensoreinrichtung 23, welche dazu dient, eine Winkeleinstellung der Klappenwelle 5 und damit eine Winkelstellung der Klappe 4 messtechnisch zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 23 weist einen Sensorring 24 auf, welcher drehfest mit der Klappenwelle 5 und damit drehfest mit der Klappe 4 verbunden ist. Der Sensorring 24 ist beispielsweise als ein Zahnring ausgebildet, welcher in Umlaufrichtung um die Klappenwelle 5 regelmäßig beabstandete Zähne 25 aufweist.
Die Sensoreinrichtung 23 weist zudem ein Sensormodul (zeichnerisch nicht dargestellt) zur Erfassung der Position des Sensorrings 24, insbesondere der Zähne 25 auf, sodass die Winkelstellung des Sensorrings 24 und damit die Winkelstellung der Klappe 4 messtechnisch erfasst werden kann.
Der Sensorring 24 ist in einem Sensorgehäuse 26 integriert, welcher ebenfalls in dem Lageraufnahmeraum 22 angeordnet ist. Das Sensorgehäuse 26 weist einen Zylinderabschnitt 27 sowie einen Radialabschnitt 28 auf, welcher einstückig mit dem Zylinderabschnitt 27 verbunden ist. Der Radialabschnitt 28 ist auf einer der Lagereinrichtung 6 abgewandten Seite angeordnet. Der Zylinderabschnitt 27 stößt axial an den Außenring 14 an und ist mit diesem beispielsweise stoffschlüssig oder über eine Presspassung miteinander verbunden. Dadurch wird ein Sensorringaufnahmeraum 29 gebildet, welcher auf der einen Seite durch den Bord 16a und auf der anderen Seite durch den Radialabschnitt 28 begrenzt ist. An der radialen Innenseite kann ein Kragen 30 an dem Radialabschnitt 28 angeformt sein, sodass eine Abdichtung gegenüber dem Sensorring 24 gegeben ist. Auf der Sensoreinrichtung 23 und insbesondere auf dem Sensorgehäuse 26 ist eine Buchse 31 angeordnet, welche zur Kontaktierung der Sensoreinrichtung 23 und zur Übertragung der Sensorsignale zu einer nicht dargestellten Motorsteuereinrichtung dient. Die Buchse 31 befindet sich - zumindest abschnittsweise - in dem Lageraufnahmeraum 22 bzw. innerhalb des Aufnahmeabschnitt 8. Die Lagereinrichtung 6, die Sensoreinrichtung 23 und die Buchse 31 bilden gemeinsam eine selbsthaltende Baugruppe, welche bei der Montage als ein Stück montiert werden kann. Dadurch kann die Baugruppe als ein einziges Teil in den Aufnahmeabschnitt 8 bzw. in das Gehäuse 3 montiert werden. Ferner ist es nicht notwendig, dass das Gehäuse 3 eine erste Schnittstelle für die Lagereinrichtung 6 und eine zweite Schnittstelle zur Anbindung der Sensoreinrichtung 23 aufweist.
Bezugszeichenliste
Klappenanordnung
Strömungskanal
Gehäuse
Klappe
Klappenwelle
Lagereinrichtung
weitere Lagereinrichtung
Aufnahmeabschnitt
weiterer Aufnahmeabschnitt
Rollen
Rollen
Innenlaufbahn
Innenlaufbahn
Außenring
Außenring
a ,b Borde
a, b Borde
a, b Dichtungseinrichtung
a, b Dichtungseinrichtung
leer
leer
Lageraufnahmeraum
Sensoreinrichtung
Sensorring
Zähne
Sensorgehäuse
Zylinderabschnitt
Radialabschnitt
Sensorringaufnahmeraum
Kragen
Buchse

Claims

Patentansprüche
1 . Klappenanordnung (1 ) für ein Fahrzeug mit einem Gehäuse (3), wobei das Gehäuse (3) einen Strömungskanal (2) und einen Lageraufnahmeraum (22) aufweist, mit einer Klappe (4), wobei die Klappe (4) in dem Strömungskanal (2) angeordnet ist, mit einer Klappenwelle (5), wobei die Klappe (4) auf der Klappenwelle (5) angeordnet ist, mit einer Lagereinrichtung (6) zur Lagerung der Klappenwelle (5) in dem Gehäuse (3), wobei die Lagereinrichtung (6) in dem Lageraufnahmeraum (22) angeordnet ist, mit einer Sensoreinrichtung (23) zur Erfassung der Stellung der Klappe (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (23) zumindest abschnittsweise in dem Lageraufnahmeraum (22) angeordnet ist.
2. Klappenanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraufnahmeraum (22) als ein Ringraum ausgebildet ist, wobei die
Sensoreinrichtung (23) und die Lagereinrichtung (1 ) gemeinsam in dem Ringraum koaxial zu der Klappenwelle (5) angeordnet sind.
3. Klappenanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (23) und Lagereinrichtung (6) als eine gemeinsame,
selbsthaltende Baugruppe ausgebildet sind.
4. Klappenanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (6) als eine Wälzkörperlagereinrichtung ausgebildet ist.
5. Klappenanordnung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperlagereinrichtung einen Außenring (14) mit mindestens einen Bord (16a) aufweist, wobei die Sensoreinrichtung auf dem Bord (16a) aufgesetzt ist.
6. Klappenanordnung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (14) als eine gezogene Hülse mit einem Bördelbord und mit einem
Festbord ausgebildet ist.
7. Klappenanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenlaufbahn (12) für die
Wälzkörperlagereinrichtung durch die Klappenwelle (5) gebildet ist.
8. Klappenanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (23) einen Sensorring (24) aufweist, wobei der Sensorring (24) auf der Klappenwelle drehfest angeordnet ist.
9. Klappenanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (23) ein Sensorgehäuse (26) aufweist, wobei die Sensorscheibe (24) in dem Sensorgehäuse (26) in einem
Sensorringaufnahmeraum (29) angeordnet ist und wobei eine Seitenwand des Sensorringaufnahmeraums (29) durch die Lagereinrichtung (6) gebildet ist.
10. Klappenanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (23) eine Buchse (31 ) zur Kontaktierung mit einer Motorsteuereinrichtung aufweist, wobei die Buchse (31 ) zumindest abschnittsweise in dem Lageraufnahmeraum (22) angeordnet ist.
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