Drosselklappenstutzen

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen, der zumindest ein Gehäuse (14) und einen in dem Gehäuse (14) angeordneten und ein bewegliches Element (6) antreibenden Stellantrieb (18) aufweist. Bei dem Drosselklappenstutzen soll nun der Herstellungs- und Montageaufwand ein besonders geringes Maß aufweisen und gleichzeitig beim Betrieb des Stellantriebs (18) eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs (18) zuverlässig vermieden sein. Hierzu ist das Gehäuse (14) aus Kunststoff (K) gefertigt und Funktionselemente des Stellantriebs (18) sind in dem Gehäuse (14) angeordnet und zumindest teilweise von Kunststoff (K) umgeben. Das bewegliche Element (6) ist dabei von einem Leitungsstutzen (4) umgeben, wobei ein Funktionselement des Stellantriebs (18) und der Leitungsstutzen (4) wärmeleitend miteinander verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen, der zumindest ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten eine Drosselklappe aufnehmenden Leitungsstutzen sowie einen die Drosselklappe antreibenden Stellantrieb aufweist.

[0002] Ein solcher Drosselklappenstutzen ist aus der EP 0 337 099 A2 bekannt, der eine Vorrichtung zur Regelung der Leistung einer zum Antrieb von Fahrzeugen vorgesehenen Brennkraftmaschine beschreibt. Dabei weist der Drosselklappenstutzen ein Gehäuse auf, in welchem ein als Elektromotor ausgebildeter Stellmotor angeordnet ist. Der Stellantrieb treibt über Übertragungselemente wie ein Untersetzungsgetriebe ein bewegliches Element an, das eine Drosselklappe zur Regelung der Leistung der Brennkraftmaschine ist. Die Herstellung der aus der EP 0 337 099 A2 bekannten Vorrichtung erfordert jedoch einen besonders großen Herstellungs- und Montageaufwand aufgrund der Vielzahl der herzustellenden und zu montierenden Teile.

[0003] Bei einem Drosselklappenstutzen mit einem Stellantrieb kann beim Betrieb des Stellantriebs in dem Stellantrieb erzeugte Wärme zu einer besonders starken Erwärmung der Komponenten des Stellantriebs führen. Ein unter ständiger besonders starker Erwärmung betriebener Stellantrieb ist jedoch in der Regel störanfällig und weist eine besonders geringe Lebensdauer auf. Mit einer besonders kurzen Lebensdauer des Stellantriebs wiederum ist ein besonders hoher Wartungs- und Reparaturaufwand des Drosselklappenstutzens verbunden, wodurch die Betriebskosten des Drosselklappenstutzens außerordentlich hoch ausfallen.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drosselklappenstutzen der oben genannten Art anzugeben, bei dem der Herstellungs- und Montageaufwand ein besonders geringes Maß aufweist und gleichzeitig eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs zuverlässig vermieden ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse aus Kunststoff besteht und Funktionselemente des Stellantriebs in dem Gehäuse angeordnet und zumindest teilweise von Kunststoff umgeben sind, wobei die Drosselklappe von einem wärmeleitenden Leitungsstutzen umgeben ist, wobei ein Funktionselement des Stellantriebs und der wärmeleitende Leitungsstutzen wärmeleitend miteinander verbunden oder einteilig ausgebildet sind.

[0006] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass ein einen besonders geringen Herstellungs- und Montageaufwand aufweisender Drosselklappenstutzen eine besonders geringe Anzahl von Teilen umfassen sollte. Die Anzahl der zu montierenden Teile fällt dann besonders gering aus, wenn ein eigenständiges Gehäuse für den Stellantrieb nicht erforderlich ist und wenn Funktionselemente des Stellantriebs in das Gehäuse des Stellantriebs integrierbar sind. Das Gehäuse sollte dabei besonders einfach an die räumlichen Maße der Funktionselemente des Stellantriebs anpassbar sein. Hierzu ist das Gehäuse des Drosselklappenstutzens aus Kunststoff hergestellt, wobei das Gehäuse des Drosselklappenstutzens sowohl als das Gehäuse des Drosselklappenstutzens als auch als das Gehäuse des Stellantriebs ausgebildet ist.

[0007] Dabei ist eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs zuverlässig vermieden, wenn beim Betrieb des Stellantriebs die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme aus dem Stellantrieb abführbar ist. Als wärmeableitendes Element erweist sich jedoch das aus Kunststoff gefertigte Gehäuse des Drosselklappenstutzens und des Stellantriebs als ungeeignet, da sich das Gehäuse des Drosselklappenstutzens und des Stellantriebs für eine besonders zuverlässige Funktion des Stellantriebs nicht besonders stark erwärmen sollte. Daher sollte ein Wärmeleiter an den Stellantrieb angeschlossen sein, über den beim Betrieb des Stellantriebs die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme aus dem Stellantrieb und dem Gehäuse des Drosselklappenstutzens und des Stellantriebs abführbar ist. Ein zusätzliches Bauteil des Drosselklappenstutzens kann hierbei entfallen, wenn ein ohnehin in dem Drosselklappenstutzen vorgesehenes Teil als Wärmeleiter genutzt werden kann. Hierzu ist ein Funktionselement des Stellantriebs wärmeleitend mit einem die Drosselklappe umgebenden Leitungsstutzen verbunden.

[0008] Vorteilhafterweise weisen das Funktionselement des Stellantriebs und der Leitungsstutzen zumindest an einer Stelle einen direkten Kontakt miteinander auf. Dadurch ist ein unmittelbarer Wärmeübergang vom Funktionselement des Stellantriebs auf den Leitungsstutzen gewährleistet, wodurch der Drosselklappenstutzen eine besonders einfache und besonders störunanfällige Bauweise aufweist. Zum Ausgleich von Passungenauigkeiten und für eine besonders ausgeprägte Wärmeleitfähigkeit kann dabei die Verbindung der beiden Elemente beispielsweise durch Wärmeleitpaste unterstützt werden.

[0009] Der Leitungsstutzen besteht vorteilhafterweise im wesentlichen aus Metall. Metall ist ein besonders guter Wärmeleiter, wodurch eine besonders zuverlässige Wärmeableitung der beim Betrieb des Stellantriebs in dem Stellantrieb erzeugten Wärme sichergestellt ist. Vorteilhafterweise besteht dabei der Leitungsstutzen im wesentlichen aus Aluminium. Bauteile aus Aluminium lassen sich besonders einfach mit hoher Passgenauigkeit fertigen, wodurch der Herstellungsaufwand des Drosselklappenstutzens ein besonders geringes Maß aufweist. Außerdem weist Aluminium ein besonders geringes Eigengewicht auf, wodurch das Gewicht des Drosselklappenstutzens auf ein besonders geringes Maß herabsetzbar ist.

[0010] Die beim Betrieb des Stellantriebs von dem Leitungsstutzen aufgenommene Wärme wird über die durch den Leitungsstutzen strömende Luft aus dem Drosselklappenstutzen abgeführt. Dies ist eine Maßnahme die Erwärmung des Stellantriebs beim Betrieb des Stellantriebs besonders zuverlässig zu vermeiden.

[0011] Der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs weisen vorteilhafterweise Mittel auf, über die der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs relativ zueinander positionierbar sind. Dabei handelt es sich bei den Mitteln vorteilhafterweise um Dome. Als Dome werden formschlüssige Verbindungen bezeichnet, über die ein erstes Bauteil relativ zu einem zweiten Bauteil positionierbar ist. Durch diese Mittel lässt sich der bei der Herstellung des Drosselklappenstutzens erforderliche Montageaufwand auf ein besonders geringes Maß reduzieren, da der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs besonders einfach miteinander verbindbar sind, womit besonders kurze Montagezeiten des Drosselklappenstutzens verbunden sind. Außerdem lassen sich hiermit durch Fertigungstoleranzen bedingte Passungenauigkeiten beim Aneinanderfügen des Leitungsstutzens mit dem Funktionselement des Stellantriebs zuverlässig vermeiden, wodurch der Drosselklappenstutzen einen besonders geringen Platzbedarf aufweist.

[0012] Die Mittel, über die der Leitungsstutzen und das Funktionselement des Stellantriebs zueinander positionierbar sind, sind vorteilhafterweise sowohl einstückig mit dem Leitungsstutzen als auch einstückig mit dem Funktionselement des Stellantriebs des Drosselklappenstutzens herstellbar. Dadurch wird die Herstellung des Drosselklappenstutzens vereinfacht, da die zusätzliche Montage der jeweiligen Dome entfällt. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei den Mitteln um verbindende Teile handeln, beispielsweise Nieten, Nägel oder Schrauben, die sowohl an dem Leitungsstutzen als auch an dem Funktionselement des Stellantriebs zu befestigen sind. Weiterhin kann auch alternativ oder zusätzlich eine Aneinanderpressung des Gehäuses des Stellantriebs mit dem Leitungsstutzen vorgesehen sein.

[0013] Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus Kunststoff im Spritzgussverfahren fertigbar. Ein im Spritzgussverfahren hergestelltes Gehäuse ermöglicht durch die Ausgestaltung der Spritzgussform eine besonders einfache Anpassung der Gehäuseform an verschiedene Ausgestaltungen des Gehäuses des Drosselklappenstutzens. Außerdem können die erforderlichen Funktionselemente des Stellantriebes bei der Herstellung des Gehäuses in dieses besonders einfach integriert werden. Hierzu werden zunächst die Funktionselemente in die Spritzgussform eingelegt. Die Funktionselemente werden dann an den Stellen, an denen sie nicht mit Kunststoff umgeben werden sollen, gegenüber der Spritzgussform abgedichtet und anschließend wird die Spritzgussform mit Kunststoff ausgegossen beziehungsweise ausgespritzt. Zusätzlich können auch weitere Elemente des Drosselklappenstutzens wie zum Beispiel Lager, elektrische Verbindungen oder dergleichen in oder an dem Gehäuse aus Kunststoff des Drosselklappenstutzens eingelegt oder angebracht werden. Damit ergibt sich gerade bei der Serienproduktion von solchen Drosselklappenstutzen eine rationelle Produktion, da hierbei der Herstellungs- und Montageaufwand des Drosselklappenstutzens besonders gering ausfallen kann. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden sollte dabei ein elektrisch nicht leitender Kunststoff zur Herstellung des Gehäuses vorgesehen sein.

[0014] Vorteilhafterweise ist der Leitungsstutzen in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens integriert. Dann kann eine Fertigung des Kunststoffgehäuses mit Toleranzen an den für eine Aneinanderfügung des Drosselklappenstutzens mit dem Leitungsstutzen vorgesehenen Stellen entfallen. Außerdem kann auch eine auf hohe Passgenauigkeit des Leitungsstutzens ausgerichtete Fertigung entfallen, wenn durch das Gehäuse die Aneinanderfügung des Funktionselements des Stellantriebs mit dem Leitungsstutzen vorgegeben ist. Hierdurch weist der Herstellungsaufwand des Kunststoffgehäuses ein besonders geringes Maß auf.

[0015] Der Stellantrieb ist vorteilhafterweise als Elektromotor ausgebildet. Ein Elektromotor ist besonders unanfällig gegen Störungen und daher besonders zu einem Einsatz in einem Drosselklappenstutzen geeignet.

[0016] Vorteilhafterweise ist der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb ein Gleichstrommotor, der auch als DC-Motor in der Fachwelt bezeichnet wird. Dabei ist zumindest der Rückschlusskörper des Elektromotors in dem Kunststoffgehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet. Hierzu können ein oder mehrere dieser Rückschlusskörper vor dem Spritzgießen des Kunststoffgehäuses in die Spritzgussform eingelegt werden und mit Kunststoff umgossen beziehungsweise umspritzt werden. Alternativ kann aber auch eine nachträgliche Einbringung des Rückschlusskörpers in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens vorgesehen sein. Durch die Integration von Funktionselementen in dem Gehäuse aus Kunststoff lässt sich bei Elektromotoren mit vielen Polen die Anzahl der zu montierenden Bauteile auf ein besonders geringes Maß herabsetzen. Der Drosselklappenstutzen weist dann eine besonders geringe Anzahl der zu montierenden Bauteile auf, wenn vorteilhafterweise der Rückschlusskörper einteilig als sogenanntes Polrohr ausgebildet ist.

[0017] Das Funktionselement des Stellantriebs, das wärmeleitend mit dem Leitungsstutzen verbunden ist, ist vorteilhafterweise das Polrohr des Elektromotors. Das im äußeren Bereich des Elektromotors angeordnete Polrohr eignet sich besonders als Wärmeleiter, da es die Wärme erzeugenden Funktionselemente des Stellantriebs wie beispielsweise den Rotor umgibt. Außerdem ist das Polrohr ein Funktionselement des Stellantriebs, das besonders einfach von einem Bereich außerhalb des Stellantriebs zu erreichen ist.

[0018] Die Magnetschalen des als Gleichstrommotor ausgestalteten Elektromotors sind vorteilhafterweise zumindest teilweise in dem Kunststoffgehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet. Sollte eine Herstellung des Kunststoffgehäuses im Spritzgussverfahren vorgesehen sein, so können auch die permanentmagnetischen Magnetschalen vor dem Ausgießen der Spritzgussform des Gehäuses in die Spritzgussform eingelegt werden, so dass die permanentmagnetischen Magnetschalen als weitere Funktionselemente in das Kunststoffgehäuse integrierbar sind. Alternativ kann jedoch auch eine nachträgliche Einbringung der Magnetschalen in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens vorgesehen sein. Das Einsetzen der Rückschlusskörper sowie der Magnetschalen in die Spritzgussform kann automatisiert werden, so dass hier Fehlerquellen, die bei einer manuellen Zusammensetzung nicht ausgeschlossen werden können, aufgrund der maschinellen Fertigung vermeidbar sind.

[0019] Weiterhin können bei der Integration der permanentmagnetischen Magnetschalen in das Kunststoffgehäuse diese vollständig von Kunststoff umschlossen sein. Die Umschließung der Magnetschalen ist hierbei nicht auf die Stirnund Längsseiten beschränkt, sondern umfasst auch den Bereich der Umfangsoberfläche der Magnetschalen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn das Gehäuse des Drosselklappenstutzens im Spritzgussverfahren hergestellt wird. Durch diese Ausgestaltung wirkt das Kunststoffgehäuse als Halterung für die Magnetschalen, wodurch ein Ablösen von Fragmenten der Magnetschalen zuverlässig vermieden ist. Magnetschalen sind häufig außerordentlich spröde und neigen üblicherweise zu Rissbildungen, wodurch ein Ablösen von Fragmenten begünstigt wird. Ein sich von einer Magnetschale abgelöstes Fragment kann einen magnetischen Kurzschluss hervorrufen, der wiederum eine Herabsetzung des maximal erzeugbaren Drehmomentes verursacht. Des weiteren kann ein abgelöstes Fragment eine mechanische Blockierung des Motors verursachen.

[0020] Vorteilhafterweise weist das Gehäuse des Drosselklappenstutzens Halteelemente zum Halten der Magnetschalen auf. Hierdurch gestaltet sich das Einsetzen der Magnetschalen in das Kunststoffgehäuse nach dessen Herstellung besonders einfach, da die für die Magnetschalen vorgesehenen Plätze durch die Halteelemente eindeutig vorgegeben sind. Die Halteelemente sind dabei derart ausgestaltet, dass sie einen ausreichenden Halt der Magnetschalen an dem Kunststoffgehäuse besonders zuverlässig gewährleisten. Vorteilhafterweise sind hierbei die Halteelemente als einstückig mit dem Kunststoffgehäuse ausgebildete Stege und/oder Federn ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können darüber hinaus als Halteelemente zum Halten der Magnetschalen auch federnde Elemente wie beispielsweise Clipse vorgesehen sein, die entweder einstückig mit dem Gehäuse herstellbar oder aber separat bereitstellbar sind.

[0021] Alternativ zu dem bisher beschriebenen Einsatz eines Gleichstrommotors ist der Elektromotor vorteilhafterweise als sogenannter elektronisch kommutierter Elektromotor ausgestaltet, der in der Fachwelt auch als EC-Motor bezeichnet wird. Bei diesem elektronisch kommutierten Elektromotor sind die Wicklungen, die den Stator bilden, in das Kunststoffgehäuse integriert. Der Rotor trägt die Rückschlusskörper sowie die Magnetschalen. Ein elektronisch kommutierter Elektromotor weist üblicherweise ein besonders hohes Drehmoment bedingt durch die besondere Nähe von Rotor und Stator auf. Außerdem ist bei einer geregelten Bestromung der Wicklungen des Rotors eine besonders präzise Regelung der Drehzahl des elektronisch kommutierten Elektromotors gewährleistet.

[0022] Sowohl der Gleichstrommotor als auch der elektronisch kommutierte Elektromotor können als Innenläufer- oder Außenläufermotor ausgebildet sein. Je nach Art der Spannungsversorgung wird dabei der Stellantrieb, insbesondere der Elektromotor beziehungsweise ein Elektromagnet, mit Gleichspannung oder mit Wechselspannung betrieben.

[0023] Vorteilhafterweise ist der Stellantrieb des Drosselklappenstutzens zum Bewegen der Drosselklappe in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe für die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine vorgesehen. Durch diese Ausführung des Drosselklappenstutzens ist beim Betrieb des Drosselklappenstutzens die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme über die zum Verbrennungsort des Treibstoffs strömende Luft abführbar.

[0024] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, dass durch die Integration einer Anzahl von Funktionselementen des Stellantriebs in das Kunststoffgehäuse die Herstellung und Montage des Drosselklappenstutzens ein besonders geringes Maß aufweist. Hierbei sind der Leitungsstutzen und ein Funktionselement des Stellantriebs über formschlüssige Verbindungen fest zueinander positionierbar, wodurch die Anordnung dieser beiden Teile zueinander einen besonders geringen Platzbedarf erfordert. Eine Herstellung des Kunststoffgehäuses im Spritzgussverfahren ermöglicht das Eingießen des wärmeleitenden Elements und einer Anzahl von Funktionselementen in das Gehäuse, wodurch der Zeitaufwand der Montage des Drosselklappenstutzens besonders gering ausfällt. Dabei kann das Gehäuse eine Anzahl von Ausnehmungen aufweisen, in die passgenau bewegliche Elemente des Drosselklappenstutzens einlegbar sind, wodurch die für die Montage zu leistende Arbeit besonders einfach ausfällt. Weiterhin ist beim Betrieb des Drosselklappenstutzens die in dem Stellantrieb erzeugte Wärme besonders zuverlässig über den Leitungsstutzen abführbar, der wärmeleitend mit der Drosselklappe des Drosselklappenstutzens verbunden ist. Da hierbei die Drosselklappe zur Steuerung der Zufuhr eines Strömungsmediums vorgesehen ist, kann über das Strömungsmedium eine Ableitung der in dem Stellantrieb erzeugten Wärme aus dem Drosselklappenstutzen erfolgen.

[0025] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1:

schematisch einen Längsschnitt durch einen Drosselklappenstutzen,

Fig. 2:

schematisch einen Querschnitt durch den Drosselklappenstutzen nach Figur 1.

[0026] Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0027] Eine zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgesehene Brennkraftmaschine weist zur Steuerung ihrer Leistungsabgabe einen Drosselklappenstutzen 2 auf. Der Drosselklappenstutzen 2 sitzt in dem Fahrzeug im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine und dient zur Einstellung der Masse des dem Verbrennungsort zuzuführenden Strömungsmediums S, das als Kraftstoff-Luft-Gemisch ausgebildet sein kann. Hierdurch wird die Leistung der Brennkraftmaschine bestimmt.

[0028] Das Fahrzeug sowie die Brennkraftmaschine und ihr Ansaugkanal sind in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

[0029] Der Drosselklappenstutzen 2 gemäß Figur 1 weist ein als Leitungsstutzen 4 ausgebildetes wärmeleitendes Bauteil auf. Der Leitungsstutzen ist im wesentlichen aus Aluminium A hergestellt und beinhaltet zur Leistungssteuerung des Fahrzeugs eine Drosselklappe 6, die den Leitungsquerschnitt des Leitungsstutzens beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 2 mehr oder weniger verschließt beziehungsweise freigibt. Die Drosselklappe 6 ist auf einer Drosselklappenwelle 8 angeordnet, die an einer Antriebsseite 10 des Drosselklappenstutzens 2 mit einem Getriebe 12 verbunden ist.

[0030] Der Leitungsstutzen 4 ist in einem aus Kunststoff K gefertigten Gehäuse 14 angeordnet, in das eine Antriebseinrichtung 16 des Drosselklappenstutzens 2 integriert ist. Die Antriebseinrichtung 16 umfasst einen Stellantrieb 18, der als Elektromotor ausgebildet ist und eine Anzahl von Funktionselementen umfasst. Ein erstes Funktionselement des Stellantriebs 18 ist ein als Polkörper ausgebildeter Rückschlusskörper 24, der im Bereich der Antriebseinrichtung 16 in dem Gehäuse 14 angeordnet ist. Ein Polrohr ist ein einstückig ausgeführter Rückschlusskörper 24. Alternativ kann der Rückschlusskörper 24 auch mehrteilig ausgeführt sein.

[0031] Der Rückschlusskörper 24 des Stellantriebs 18 weist eine erste und eine zweite formschlüssige Verbindung oder Dom 26 auf, die einstückig mit dem Rückschlusskörper 24 hergestellt worden sind. In die negativ oder weiblich ausgebildeten Dome 26 des Rückschlusskörpers 24 greifen zwei entsprechend positiv oder männlich ausgebildete Dome 28 des Leitungsstutzens 4, die ebenfalls einstückig mit dem Leitungsstutzen 4 hergestellt worden sind. Der Rückschlusskörper 24 und der Leitungsstutzen 4 sind bei der Montage in besonders einfacher Weise mit Hilfe der Dome 26 und 28 aneinander zu fügen. Hierdurch sind auch durch Fertigungstoleranzen bedingte Passungenauigkeiten der Verbindung des Leitungsstutzens 4 mit dem Rückschlusskörper 24 an der Stelle 30 vermeidbar, wodurch die Verbindung der beiden Elemente einen besonders geringen Platzbedarf aufweist.

[0032] In dem Gehäuse 14 sind innerhalb des Rückschlusskörpers 24 Magnetschalen 32 als weitere Funktionselemente des Stellantriebs 18 angeordnet. Der Rückschlusskörper 24 und die Magnetschalen 32 umfassen eine Ausnehmung 34 des Gehäuses 14, in der ein Rotor 36 mit einer Welle 38 angeordnet ist. In der Ausnehmung 34 befindet sich außerdem ein Polwender 40, der mit der Welle 38 des Rotors 36 in nicht näher dargestellter Weise verbunden ist. Weiterhin weist die Ausnehmung 34 des Gehäuses 14 im Bereich des Polwenders 40 sogenannte Kohlebürsten auf, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Über die Kohlebürsten, deren Funktion alternativ auch durch ein anderes spannungsübertragendes Teil ausführbar ist, wird beim Betrieb des Stellantriebs 18 eine Spannung über den Polwender 40 an den Rotor 36 übertragen, wodurch eine bestimmte Drehzahl des Rotors 36 und seiner Welle 38 einstellbar ist. Der Rotor 36, die Welle 38, der Polwender 40 und die Kohlebürsten sind weitere Funktionselemente des Stellantriebs 18.

[0033] Der Stellantrieb 18 umfasst weiterhin ein Lager 42, das zum Lagern der Welle 38 des Rotors 36 vorgesehen und in einer zweiten Ausnehmung 44 des Gehäuses 14 angeordnet ist. Der Rotor 36 ist über eine dem Stellantrieb 18 zugeordnete Axialsicherung 46 drehbewegbar, aber axial gesichert festgesetzt. Die Welle 38 des Rotors 36 ist über ein Zahnrad 48 und einen Zahnriemen 50 mit einem Zahnrad 52 verbunden, das wiederum mit dem Getriebe 18 der Drosselklappenwelle 8 in Verbindung steht, wobei die Art der Verbindung in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.

[0034] Die annähernd kreisförmige Ausbildung des Rückschlusskörpers 24 und die annähernd halbkreisförmige Ausbildung der Magnetschalen 32 sind Figur 2 entnehmbar, die einen Querschnitt des Drosselklappenstutzens 2 gemäß Figur 1 zeigt. Der annähernd kreisförmige und als Polrohr ausgebildete Rückschlusskörper 24 umschließt die Magnetschalen 32 konzentrisch, die ebenfalls wiederum konzentrisch den Rotor 36 umschließen, in dem die Welle 38 angeordnet ist.

[0035] Die Magnetschalen 32 sind über Halteelemente innerhalb der für den Rotor 36 vorgesehen Ausnehmung 34 in dem Gehäuse 14 festgesetzt. Die Halteelemente sind als Feder 54 und Steg 56 ausgebildet, die bei Betrachtung der Figur 2 senkrecht in die Figur 2 oder senkrecht aus der Figur 2 herauslaufen. Sowohl die Feder 54 als auch der Steg 56 sind einstückig mit dem Gehäuse 14 bei dessen Herstellung erstellt worden. Alternativ kann aber auch eine nachträgliche Einbringung der als Feder 54 und als Steg 56 ausgebildeten Halteelemente in das Gehäuse 14 vorgesehen sein.

[0036] Die Magnetschalen 32 sind als eine erste und eine zweite annähernd halbkreisförmige Magnetschale 32 ausgebildet, sie können aber auch mehr als zwei Teile umfassen. Die einander zugewandten Enden 58 der beiden Magnetschalen 32 sind in Umfangrichtung der Magnetschalen 32 durch die Feder 54 belastet und die beiden entgegengesetzten Enden 60 der Magnetschalen 32 sind gegen den als Anschlag ausgebildeten Steg 56 beaufschlagbar. Der Gegenpart zu dem Steg 56 ist also die Feder 54, die in Umfangsrichtung die jeweilige Magnetschale 32 gegen den Steg 56 drückt, und damit die jeweilige Magnetschale 32 durch Kraftschluss hält. Zur Verbesserung der Halteeigenschaften können die Längskonturen des Stegs 56 und die sich daran anschließenden Längskonturen der Magnetschalen 32 hinterschnitten sein. Dadurch ist beim Einsetzen der Magnetschalen 32 in das Gehäuse 14, sofern dies nach der Herstellung des Gehäuses 14 vorgesehen ist, ein Herausspringen derselben vermieden. Die Außenkonturen der Feder 54 beziehungsweise des Stegs 56 sind dabei so gewählt, dass sie maximal mit der nach innen gerichteten Außenoberfläche der Magnetschalen 32 abschließen, damit der Bewegungsbereich des Rotors 36 nicht beeinträchtigt wird.

[0037] Das Gehäuse 14 der Antriebseinrichtung 16 und des als Leitungsstutzen ausgebildeten wärmeleitenden Bauteils 4 ist aus Kunststoff K und im Spritzgussverfahren hergestellt. Durch die zur Herstellung des Gehäuses 14 vorgesehene Spritzgussform sind dabei neben den Ausnehmungen 34 und 44 weitere Ausnehmungen des zu erstellenden Gehäuses 14 vorgegeben, in die starre und/oder bewegliche Funktionselemente des Stellantriebs 18 sowie Teile der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2 nach der Fertigstellung des Gehäuses 14 einlegbar sind. Dabei sind auch die zur Halterung der ersten und der zweiten Magnetschale vorgesehenen Halteelemente, also Feder 54 und Steg 56, so von der Spritzgussform vorgegeben, dass mit Hilfe der Feder 54 und des Stegs 56 die Magnetschalen 32 nach der Herstellung des Gehäuses 14 in dem Gehäuse 14 zu befestigen sind.

[0038] Zur Herstellung des Gehäuses 14 werden Funktionselemente des Stellantriebs 18 und bedarfsweise weitere Teile der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind, in die Spritzgussform eingelegt und fixiert. Hierzu eignen sich insbesondere starre Teile des Stellantriebs 18, der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2, die fest von Kunststoff K umschlossen werden sollen. Der Leitungsstutzen 4 und der Rückschlusskörper 24 werden zunächst über die Dome 26 und 28 fest zueinander positioniert und anschließend in die Spritzgussform eingelegt. Sobald alle Funktionselemente des Stellantriebs 18 und weitere Teile der Antriebseinrichtung 16 wie beispielsweise Kabelführungen zur Stromversorgung des Stellantriebs 18 in der Spritzgussform fixiert sind wird diese mit Kunststoff K ausgespritzt. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden ist dabei das Material des Kunststoffs elektrisch nicht leitend.

[0039] Nach der Herstellung des Gehäuses 14, das zumindest den Rückschlusskörper 24 und der Leitungsstutzen 4 aufweist, werden zur Montage der Antriebseinrichtung 16 in dem Gehäuse 14 weitere Funktionselemente des Stellantriebs 18 und weitere Teile der Antriebseinrichtung 16 angeordnet. Dabei gestaltet sich die Montage der Funktionselemente des Stellantriebs 18 und weiterer Teile der Antriebseinrichtung 16 besonders einfach durch zahlreiche formschlüssige Ausgestaltungen des Gehäuses 14, die dieses neben den Ausnehmungen 34 und 44 aufweist. In das Gehäuse 14 des Drosselklappenstutzens 2 gemäß Figur 1 ist insbesondere die nachträgliche Montage der Magnetschalen 32 mit Hilfe der einstückig mit dem Gehäuse 14 hergestellten Halteelemente Feder 54 und Steg 56 vorgesehen. Außerdem ist nach der Herstellung des Gehäuses 14 eine Einbringung des Rotors 36 gemeinsam mit seiner Welle 38 sowie des Polwenders 40, des Lagers 42, der Axialsicherung 46, der Zahnräder 48 und 52, des Zahnriemens 50, des Getriebes 18, der Drosselklappe 6 und der Drosselklappenwelle 8 in das Gehäuse 14 der Antriebseinrichtung 16 vorgesehen.

[0040] Beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 2 tritt durch die Drosselklappe 6 das Strömungsmedium S hindurch, dessen Durchfluss über die Stellung der Drosselklappe 6 gesteuert wird. Das Strömungsmedium S strömt dabei senkrecht in die Figur 1 hinein oder tritt senkrecht aus ihr heraus. Die Stellung der Drosselklappe 6 wird dabei über den Stellantrieb 18 der Antriebseinrichtung 16 eingestellt. Hierzu wird der Stellantrieb 18 mit Strom gespeist, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Die Bespeisung des Stellantriebs 18 mit Strom hat zur Folge, dass der Rotor 36 des Stellantriebs 18 eine Drehbewegung ausführt. Die stromführenden Funktionselemente des Stellantriebs 18 und die Rotationsbewegung des Rotors 36 erzeugen Wärme W. Diese Wärme W kann sich verkürzend auf die Lebensdauer des Stellantriebs 18 auswirken. Um dies zu vermeiden, ist der als Polrohr ausgebildete Rückschlusskörper 24 des Stellantriebs 18 mit dem als Leitungsstutzen ausgebildeten wärmeleitenden Bauteil 4 des Drosselklappenstutzens 2 verbunden. Über den aus Aluminium A gefertigten Leitungsstutzen 4 wird die beim Betrieb des Stellantriebs 18 in dem Stellantrieb 18 erzeugte Wärme W aus dem Stellantrieb 18 heraus entlang der in Figur 1 und Figur 2 mit Hilfe eines Pfeils dargestellten Richtung 62 abgeführt. Der Leitungsstutzen 4 wird wiederum durch das durch den Drosselklappenstutzen 2 hindurchtretende Strömungsmedium S gekühlt, so dass auch der Leitungsstutzen 4 vor einer übermäßigen Erwärmung zuverlässig geschützt ist.

[0041] Der Drosselklappenstutzen 2 ist mit besonders geringem Herstellungs- und Montageaufwand herstellbar, da schon bei der Herstellung des Gehäuses 14 eine Vielzahl von Funktionselementen des Stellantriebs 18 sowie von Teilen der Antriebseinrichtung 16 und/oder des Drosselklappenstutzens 2 in das Gehäuse 14 integrierbar sind. Hierbei ist durch die formschlüssige Verbindung des Leitungsstutzens 4 mit dem Rückschlusskörper 24 ein besonders geringer Platzbedarf des Drosselklappenstutzens 2 bei einem besonders geringen Herstellungsaufwand des Drosselklappenstutzens 2 sichergestellt. Gleichzeitig ist beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 2 eine besonders starke Erwärmung des Stellantriebs 18 dadurch vermieden, dass die beim Betrieb des Stellantriebs 18 in dem Stellantrieb 18 erzeugte Wärme W über den Leitungsstutzen 4 und zusätzlich über das Strömungsmedium S aus dem Stellantrieb 18 abführbar ist.

Ansprüche

1. Drosselklappenstutzen zur Steuerung der Leistung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der zumindest ein Gehäuse (14) und einen in dem Gehäuse (14) angeordneten eine Drosselklappe (6) aufnehmenden Leitungsstutzen (4) sowie ein die Drosselklappe (6) antreibenden Stellantrieb (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) aus Kunststoff (K) besteht und Funktionselemente des Stellantriebs (18) in dem Gehäuse (14) angeordnet und zumindest teilweise von Kunststoff (K) umgeben sind, wobei die Drosselklappe (6) von einem wärmeleitenden Leitungsstutzen (4) umgeben ist und wobei ein Funktionselement des Stellantriebs (18) und der Leitungsstutzen (4) wärmeleitend miteinander verbunden oder einteilig ausgebildet sind.

2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement des Stellantriebs (18) und der Leitungsstutzen (4) zumindest an einer Stelle (30) unmittelbar miteinander verbunden sind.

3. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstutzen (4) im wesentlichen aus Metall besteht.

4. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstutzen (4) im wesentlichen aus Aluminium (A) besteht.

5. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Leitungsstutzen (4) und das Funktionselement des Stellantriebs (18) Mittel aufweisen, über die der Leitungsstutzen (4) und das Funktionselement des Stellantriebs (18) relativ zueinander positionierbar sind.

6. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das die Mittel als Dome (26, 28) ausgebildet sind.

7. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel des Leitungsstutzens (4) einstückig mit dem Leitungsstutzen (4) und die Mittel des Funktionselements des Stellantriebs (18) einstückig mit dem Funktionselements des Stellantriebs (18) ausgeführt sind.

8. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) im Spritzgussverfahren hergestellt ist.

9. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsstutzen (4) in dem Gehäuse (14) angeordnet ist.

10. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (18) als Elektromotor ausgebildet ist.

11. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Gleichstrommotor ist, von dem zumindest dessen Rückschlusskörper (24) in dem Gehäuse (14) angeordnet ist.

12. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschlusskörper (24) als Polrohr ausgebildet ist.

13. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement des Stellantriebs (18) der Rückschlusskörper (24) ist.

14. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetschalen (32) des Elektromotors zumindest teilweise in dem Gehäuse (14) angeordnet sind.

15. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) Halteelemente zum Halten der Magnetschalen (32) aufweist.

16. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente einstückig mit dem Gehäuse (14) hergestellte Federn (54) sind.

17. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente einstückig mit dem Gehäuse (14) hergestellte Stege (56) sind.

18. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist, von dem zumindest dessen Wicklungen in dem Gehäuse (14) angeordnet sind.

19. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (18) zum Bewegen der Drosselklappe in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe für die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine vorgesehen ist

Zeichnung