DE10153478A1 - Device for adjusting the angle position of a rotating adjusting element such as a throttle valve in the intake channel of an internal combustion engine comprises a continuously rotating shaft, a carrier coupling and a locking coupling - Google Patents

Device for adjusting the angle position of a rotating adjusting element such as a throttle valve in the intake channel of an internal combustion engine comprises a continuously rotating shaft, a carrier coupling and a locking coupling

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DE10153478A1 DE2001153478 DE10153478A DE10153478A1 DE 10153478 A1 DE10153478 A1 DE 10153478A1 DE 2001153478 DE2001153478 DE 2001153478 DE 10153478 A DE10153478 A DE 10153478A DE 10153478 A1 DE10153478 A1 DE 10153478A1
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Abstract

Device for adjusting the angle position of a rotating adjusting element (9) comprises a continuously rotating shaft (31) in the axis of rotation of the adjusting element. The adjusting element is coupled in a first function via a carrier coupling (15) to the shaft and in a second function via a locking coupling (16) to a stationary component of the device. Preferred Features: The angle position of the adjusting element is determined by a sensor and evaluated for use in controlling the carrier and/or locking coupling. The adjusting element is moved against the force of a restoring spring (21) from a starting position into an end or pre-determined position or continuously rotates without the restoring spring.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines drehbaren Stellelements, beispielsweise zur Steuerung mindestens einer Drosselklappe als Stellelement im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug, nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention relates to a device for control a rotatable control element, for example for control at least one throttle valve as an actuator in Intake tract of an internal combustion engine for a motor vehicle, according to the genus of the main claim.

Es ist häufig erforderlich, solche drehbaren Stellelemente wie z. B. Drehklappen, die zur Drosselung des Luftmassenstromes im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden, schnell und genau zu bewegen. Es ist beispielsweise aus der DE 199 44 178 A1 bekannt, dass die Öffnungswinkel solcher Drosselklappen mit einer speziellen Stellvorrichtung in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Parametern und Messgrößen gesteuert werden. It is often necessary to turn such Control elements such. B. rotary flaps that are used to throttle the Air mass flow in the intake tract of an internal combustion engine used to move quickly and accurately. It is known for example from DE 199 44 178 A1 that the Opening angle of such throttle valves with one special actuator depending on a variety are controlled by parameters and measured variables.

Eine gute Steuerung der in den Verbrennungsmotor eintretenden Luftmenge beispielsweise durch eine exakte Positionierung eines solchen als Drosselklappe wirkenden Stellelements oder durch die Steuerung der Öffnungszeit wird bei den steigenden Anforderungen an die Genauigkeit der zu beeinflussenden physikalischen Größen immer wichtiger. Good control of the internal combustion engine amount of air entering, for example, by an exact Positioning of such as a throttle valve Actuator or by controlling the opening time with the increasing demands on the accuracy of the physical variables to be influenced are becoming increasingly important.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Antrieb eines drehbaren Stellelements nach der eingangs angegebenen Art so fortzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine schnelle Steuerung durchführbar ist und dass über die Lebensdauer der Vorrichtung eine relativ hohe Anzahl von Schaltzyklen realisierbar ist. The invention has for its object a Device for driving a rotatable actuator according to the the type specified at the beginning so that with simple means a quick control is feasible and that over the life of the device a relative high number of switching cycles can be realized.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ausgehend von einer eingangs erwähnten Vorrichtung zur Steuerung eines drehbaren Stellelements, bei der die Winkelstellung des Stellelements einstellbar ist, befindet sich erfindungsgemäß in der Drehachse des drehbaren Stellelements eine konstant rotierende Antriebswelle. In vorteilhafter Weise ist nun das Stellelement in einer ersten Funktion über eine Mitnahmekupplung an die Welle und in einer zweiten Funktion über eine Arretierkupplung an stationäre Bauteile der Vorrichtung kuppelbar. Mit der Erfindung wird somit die eintretende Luftmenge nicht über den Stellwinkel, sondern über die Öffnungszeit in vorteilhafter Weise gesteuert, so dass sich hier eine bessere Luftströmung und eine besserer Zylinderbefüllung durch die offenen Klappen ergibt. Starting from a device for Control of a rotatable actuator in which the Angular position of the control element is adjustable according to the invention in the axis of rotation of the rotatable Actuator a constantly rotating drive shaft. In the control element is now advantageously in one first function via a drive coupling to the shaft and in a second function via a locking coupling can be coupled to stationary components of the device. With the The invention thus does not exceed the amount of air entering the setting angle, but over the opening time in advantageously controlled so that there is a better air flow and better cylinder filling the open flaps results.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist zur Steuerung von Drosselklappen im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors jeweils jedem Zylinder des Verbrennungsmotors eine Drosselklappe direkt zugeordnet, wobei jede Drosselklappe an die eine Welle unabhängig von den jeweils anderen Drosselklappen kuppelbar ist. In a particularly preferred embodiment of the Device is used to control throttle valves in the Intake tract of an internal combustion engine each cylinder of the Internal combustion engine directly assigned a throttle valve, where each throttle valve is independent of the one shaft the other throttle valves can be coupled.

Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass der Ersatz einer bisher üblichen gemeinsamen Drosselklappe am Saugrohrsammlereinlass durch Einzeldrosselklappen direkt vor den Einlassventilen der Zylinder des Verbrennungsmotors zu Kraftstoffeinsparungen führt und darüber hinaus auch eine einfache Möglichkeit der Zylinderabschaltung zum Zwecke der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und des Schadstoffemission schafft. Mit der Erfindung ist gewährleistet, dass der Antrieb der Drosselklappen so gestaltet ist, dass ein schnelles Schalten möglich ist und auch die durch die hohen Luftgeschwindigkeiten des Saugstromes notwendigen hohen Stell- und Haltekräfte erreichbar sind. Gegenüber Einzelantrieben der einzelnen Drosselklappen ergeben sich insbesondere Kosten- und Gewichtsreduktion und je nach Ausführungsform der Kupplungen auch Bauraumreduzierungen. In this embodiment, it is advantageous that the Replacement of a common throttle valve on Intake manifold inlet directly through individual throttle valves in front of the intake valves of the cylinders of the Internal combustion engine leads to fuel savings and beyond also an easy way to deactivate the cylinder for the purpose of reducing fuel consumption and of pollutant emissions creates. With the invention ensures that the throttle valve drive so is designed so that a quick shift is possible and also due to the high air speeds of the Suction current necessary high positioning and holding forces are reachable. Compared to individual drives of the individual Throttle valves result in particular cost and Weight reduction and depending on the embodiment of the Couplings also reduce installation space.

Die Winkelstellungen jeweils eines Stellelements sind, wie für sich gesehen bekannt, mit einem Sensor erfassbar und zur Steuerung der jeweiligen Mitnahme- und Arretierkupplung auswertbar. Vorteilhaft ist auch, wenn das oder die Stellelemente gegen die Kraft einer Rückholfeder von einer Ausgangslage in ihre jeweilige Endlage bewegbar sind. Ohne eine solche Rückstellfeder müssten die Klappen unbegrenzt über 360° drehbar sein. The angular positions of each control element are as known per se, detectable with a sensor and to control the respective take-away and Locking clutch can be evaluated. It is also advantageous if that or the control elements against the force of a return spring from a starting position can be moved into its respective end position are. Without such a return spring, the flaps would have to can be rotated unlimitedly over 360 °.

Bei einer ersten Ausführungsform der Kupplungen sind die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung aus Kupplungselementen mit einem dazwischen befindlichen elektrorheologischen Fluid aufgebaut, das unter Anlage eines elektrischen Feldes versteift und damit zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente führt. Bei einer anderen Variante ist vorgesehen, dass die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung aus Kupplungselementen mit einem dazwischen befindlichen magnetorheologischen Fluid bestehen, das unter Anlage eines magnetischen Feldes ebenfalls versteift und damit zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente führt. In a first embodiment of the couplings Driving and / or the locking clutch Coupling elements with one in between built up electrorheological fluid, which under the attachment of a electrical field stiffened and thus to mechanical Coupling of the coupling elements leads. Another one Variant is provided that the take-away and / or Locking coupling made of coupling elements with a there are magnetorheological fluid in between, the same with the application of a magnetic field stiffened and thus for mechanical coupling of the Coupling elements leads.

Diese zuvor genannten Ausführungsformen der Kupplungen sind vor allem deswegen vorteilhaft, da sie Schaltfunktionen im Millisekundenbereich ermöglichen und kein mechanischer Abrieb der Kupplungselemente mehr auftritt. Die Ansteuerung dieser Kupplungen kann auf einfache Weise mit elektronischen Steuerungen realisiert werden. Die Antriebsenergie für das Schaltelement bzw. die Klappe wird dabei im wesentlichen durch die rotierende Welle zur Verfügung gestellt, so dass die Kupplung lediglich das Moment übertragen muss. Die angetriebenen Teile können so sehr massearm gestaltet werden, da kein schwerer Eisenanker eines Motors vorhanden ist. These aforementioned embodiments of the couplings are especially advantageous because they Enable switching functions in the millisecond range and none mechanical abrasion of the coupling elements occurs more. The control of these clutches can be done easily can be realized with electronic controls. The Drive energy for the switching element or the flap is essentially through the rotating shaft Provided so that the clutch is just that Moment. The driven parts can do so be designed with very little mass, since it is not difficult Iron armature of an engine is present.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung aus Kupplungselementen bestehen, die von einer Piezokeramik mit hoher Schaltgeschwindigkeit steuerbar sind, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine Ausdehnung der Piezokeramik zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente führt. Die mechanische Kopplung der Kupplungselemente kann hier zum Beispiel über ein Umlenkgetriebe gegen die Kraft einer Rückholfeder erfolgen. Es ist aber auch ein Direktantrieb ohne Umlenkgetriebe möglich. According to a further embodiment, the entrainment and / or the locking coupling from coupling elements consist of a piezoceramic with high Switching speed are controllable, by applying a electrical voltage an expansion of the piezoceramic leads to mechanical coupling of the coupling elements. The mechanical coupling of the coupling elements can be done here for example via a deflection gear against the force a return spring. But it is also a Direct drive possible without reversing gear.

Die jeweilige Mitnahme- und die Arretierkupplung kann nach einer weiteren Ausführungsform auch gemeinsam durch eine einzige Umschaltkupplung gebildet werden. The respective driving and locking clutch can according to a further embodiment also together a single changeover clutch can be formed.

Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform besteht die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung aus Kupplungselementen, die eine zwischen zwei Zahnringen angeordnete mit dem Stellelement verbundene Zahnscheibe aufweist. Die Zahnscheibe ist dabei nach dem Reluktanzprinzip durch ein zwischen den Zahnringen aufschaltbares Magnetfeld steuerbar, durch dass die Zähne der Zahnringe und der Zahnscheibe bestrebt sind, sich gegenüberliegend zu positionieren. According to a further alternative embodiment, there is the driving and / or locking clutch Coupling elements, one between two gear rings arranged toothed disc connected to the actuating element having. The toothed washer is after Reluctance principle through a switchable between the toothed rings Magnetic field controllable by the teeth of the tooth rings and the toothed disk strive to face each other position.

Der äußere und der innere Zahnring sind bevorzugt an einem Statorteil mit der stromführenden Wicklung angebracht. Die Zähne der Zahnringe und der Zahnscheibe weisen dabei in vorteilhafter Weise jeweils die gleiche Anzahl auf. The outer and inner toothed rings are preferred a stator part with the current-carrying winding appropriate. The teeth of the toothed rings and the toothed disc each advantageously have the same Number on.

Der besondere Vorteil der zuletzt genannten Ausführungsform besteht vor allem darin, dass die Betätigung der Kupplung berührungslos erfolgt und somit kein mechanische Abnutzung zu befürchten ist und eine unbegrenzte Anzahl von Betätigungen möglich ist. Es ist lediglich erforderlich, die Baugröße im Kupplungsbereich der benötigten Kraftübertragung anzupassen, damit eine der mechanischen Klemmung vergleichbare Kraftübertragung erfolgen kann. The particular advantage of the latter Embodiment mainly consists in the fact that the actuation of the Coupling takes place without contact and therefore no mechanical Wear is to be feared and an unlimited number of operations is possible. It is just required, the size in the coupling area of the required Power transmission to adapt to one of the mechanical Clamping comparable power transmission can take place.

Der Antrieb der Welle kann in allen zuvor genannten Fällen durch einen Elektromotor erfolgen, wobei allerdings bei einer Steuerung von Drosselklappen die Welle auch durch den Nockenwellenantrieb des Verbrennungsmotors angetrieben werden kann. The shaft can be driven in all of the above Cases are done by an electric motor, though with throttle control, the shaft too through the camshaft drive of the internal combustion engine can be driven.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele von Vorrichtung zur Steuerung eines drehbaren Stellelements, hier Drosselklappen im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors, werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Embodiments of device for controlling a rotatable actuator, here throttle valves in Intake tract of an internal combustion engine, are based on the Drawing explained. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipskizze von Einzeldrosselklappen vor den Zylindern eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors, Fig. 1 is a schematic diagram of individual throttle valves upstream of the cylinders of a multicylinder internal combustion engine,

Fig. 2 eine Detailskizze einer Drosselklappe mit einer Mitnahme- und einer Arretierkupplung, Fig. 2 is a detail sketch of a throttle valve with a deadweight and a locking coupling,

Fig. 3 eine Ansicht auf die Kupplungselemente eines Ausführungsbeispiels einer Kupplung mit einem elektrorheologischen oder magnetorheologischen Fluid nach der Fig. 2, Fig. 3 is a view of the coupling elements of an embodiment of a coupling with an electrorheological or magnetorheological fluid as shown in FIG. 2,

Fig. 4 eine Ansicht auf die Kupplungselemente eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kupplung mit einer Piezokeramik, Fig. 4 is a view of the coupling elements of another embodiment of a coupling with a piezoelectric ceramic,

Fig. 5 eine Ansicht auf die Kupplungselemente eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kupplung als Reluktanzkupplung, Fig. 5 is a view of the coupling elements of another embodiment of a coupling as Reluktanzkupplung,

Fig. 6 einen Schnitt durch die Reluktanzkupplung nach der Fig. 5 im Bereich von Zahnringen als Kupplungsscheiben und Fig. 6 shows a section through the reluctance clutch according to FIG. 5 in the region of toothed rings as clutch discs and

Fig. 7 eine Detailskizze einer Abwicklung einer zwischen den Zahnringen nach den Fig. 5 und 6 angeordneten Zahnscheibe. Fig. 7 is a detailed sketch of a settlement of a toothed disc arranged between the toothed rings according to FIGS. 5 and 6.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In Fig. 1 ist eine Prinzipansicht eines Ansaugtraktes 1 eines 6-zylindrigen Verbrennungsmotors gezeigt, wobei der angesaugte Luftstrom gemäß Pfeil 2 auf die einzelnen Einlässe der Zylinder 3 bis 8 des Verbrennungsmotors über Einzeldrosselklappen 9 bis 14 verteilt wird. Jede der Einzeldrosselklappen 9 bis 14 ist über eine Mitnahmekupplung 15 und eine Arretierkupplung 16 an eine von einem Elektromotor 30 mit konstanter Drehzahl angetriebene Welle 31 kuppelbar. Möglich ist hier auch die Kopplung der Welle 31 an den Nockenwellenantrieb des Verbrennungsmotors. In Fig. 1 is a schematic view of an intake section 1 is shown of a 6-cylinder internal combustion engine, wherein the intake air flow arrow 2 distributed according to the individual inlets of the cylinder 3 to 8 of the internal combustion engine via individual throttle valves 9 to 14. Each of the individual throttle flaps 9 to 14 can be coupled via a driving clutch 15 and a locking clutch 16 to a shaft 31 driven by an electric motor 30 at a constant speed. It is also possible here to couple the shaft 31 to the camshaft drive of the internal combustion engine.

Die Einzeldrosselklappen 9 bis 14 müssen zur Steuerung des Luftstromes in die Zylinder 3 bis 8 in sehr kurzer Zeit schalten und auch mehrere Winkelstellungen einnehmen können. Weil die Luftströmung an dieser Stelle im Saugrohrtrakt kurzzeitig sehr hoch ist, bzw. pulsiert, wirken dabei hohe Stellkräfte an den jeweiligen Drosselklappen 9 bis 14. The individual throttle valves 9 to 14 have to switch to control the air flow in the cylinders 3 to 8 in a very short time and can also assume several angular positions. Because the air flow at this point in the intake manifold is briefly very high or pulsates, high actuating forces act on the respective throttle valves 9 to 14 .

Aus Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das Kupplungen 15 und 16 aufweist, mit denen die Klappen 9 bis 14 mit hohen Kräften gestellt und gehalten werden können. Beispielsweise ist hier die Einzeldrosselklappe 9 gezeigt, die auf der konstant drehenden Welle 31 so angeordnet ist, dass sie über die Mitnahmekupplung 15 von dieser gestellt werden kann. Die Anordnung verfügt darüber hinaus über einen hier nicht dargestellten Winkelsensor, der die Position der Einzeldrosselklappe 9 überwacht und dies einer, hier ebenfalls nicht gezeigten, elektronischen Steuerung für die Betätigung der Kupplungen 15 und 16 meldet. From Fig. 2 an embodiment can be seen that has couplings 15 and 16 with which the flaps 9 to 14 can be set and held with high forces. For example, the single throttle valve 9 is shown here, which is arranged on the constantly rotating shaft 31 in such a way that it can be set by the driving clutch 15 . The arrangement also has an angle sensor, not shown here, which monitors the position of the individual throttle valve 9 and reports this to an electronic control, also not shown here, for actuating the clutches 15 and 16 .

Die Einzeldrosselklappe 9 nach der Fig. 2 wird somit mit der Mitnahmekupplung 15 gedreht, da sich ein Kupplungselement 17 an der Einzeldrosselklappe 9 und das andere Kupplungselement 18 an der Welle 31 arretiert befindet. The individual throttle valve 9 according to FIG. 2 is thus rotated with the driving clutch 15 , since one coupling element 17 is locked on the single throttle valve 9 and the other coupling element 18 is locked on the shaft 31 .

Mit der Arretierkupplung 16 wird die Einzeldrosselklappe 9 am Gehäuse in Position gehalten, da sich ein Kupplungselement 19 an der Drosselklappe 9 und das andere Kupplungselement 20 fest, z. B. am Gehäuse des Saugrohrtraktes 1, befindet. Die Rückstellung kann dabei durch eine Spiralfeder 21 erfolgen, die hier auch einen Notlauf bewirken kann. With the locking coupling 16, the single throttle valve 9 is held in position on the housing, as a coupling element 19 to the throttle valve 9 and the other coupling element 20 fixed, for example. B. on the housing of the intake manifold 1 . The resetting can be done by a spiral spring 21 , which can also cause an emergency run here.

Soll nun im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Einzeldrosselklappe 9 nach der Fig. 2 öffnen, so wird von der Arretierkupplung 16 auf die Mitnahmekupplung 15 dadurch umgeschaltet, dass sich die Mitnahmekupplung mit der rotierenden Welle 31 verbindet. Wenn die Einzeldrosselklappe 9 ihre Sollposition erreicht hat, so wird von der Mitnahmekupplung 15 wieder auf die Arretierkupplung 16 umgeschaltet. If the individual throttle valve 9 according to FIG. 2 is now to open during operation of the device according to the invention, the locking clutch 16 switches over to the driving clutch 15 in that the driving clutch connects to the rotating shaft 31 . When the single throttle valve 9 has reached its desired position, the driver clutch 15 switches back to the locking clutch 16 .

Bei einer Rückstellung der Drosselklappe 9 kann die Spiralfeder 21 zum Einsatz kommen, wobei beide Kupplungen 15 und 16 ausgekuppelt werden und die Spiralfeder 21 die Drosselklappe 9 dann in ihrer Ausgangslage in der sie die Einlassöffnung verschließt oder in einer von der Arretierkupplung 15 definierten neuen Position gehalten wird. In a return position of the throttle 9, the coil spring 21 may be employed, both couplings are disengaged 15 and 16 and the coil spring 21, the throttle valve 9 is then in its initial position in which it closes the inlet opening or held in a defined by the locking coupling 15 new position becomes.

Möglich sind hierbei auch rotierende Klappen, die ihre neue Position nach einer Weiterdrehung um < 180° einnehmen, allerdings ohne Notlauf, so dass hier keine Spiralfeder gespannt werden muss. Rotating flaps are also possible new position after further rotation by <180 ° take, but without emergency running, so here no Coil spring must be tensioned.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kupplung 15 oder 16, beispielsweise mit Kupplungselementen 17 und 18 gezeigt. Zwischen den Kupplungselementen 17 und 18 befindet sich hier ein elektrorheologisches Fluid 22, das unter Anlage eines elektrischen Feldes versteift und damit zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente 17 und 18 führt. Das Fluid 22 kann auch ein magnetorheologisches Fluid sein, das unter Anlage eines magnetischen Feldes ebenfalls versteift und damit zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente 17 und 18 führt. In Fig. 3 is an embodiment of a clutch 15 or 16, shown, for example, with coupling elements 17 and 18. Between the coupling elements 17 and 18 there is an electrorheological fluid 22 which stiffens under the application of an electrical field and thus leads to the mechanical coupling of the coupling elements 17 and 18 . The fluid 22 can also be a magnetorheological fluid which also stiffens when a magnetic field is applied and thus leads to the mechanical coupling of the coupling elements 17 and 18 .

Als weiteres Ausführungsbeispiel einer Kupplung 15 oder 16 nach der Fig. 2 ist in Fig. 4 ein Antrieb der Kupplung über eine Piezokeramik 23 gezeigt, die sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung sehr schnell ausdehnt. Mittels eines Umlenkgetriebes 24 zur Kraft-Weg- Übersetzung können hier mechanische Kupplungsscheiben 25 und 26 aneinander gedrückt werden, wobei dann eine Rückstellung auch hier über eine Rückstellfeder 27 erfolgen kann. As a further exemplary embodiment of a coupling 15 or 16 according to FIG. 2, a drive of the coupling via a piezoceramic 23 is shown in FIG. 4, which expands very quickly when an electrical voltage is applied. Mechanical clutch disks 25 and 26 can be pressed against one another here by means of a deflection gear 24 for force-displacement translation, in which case a reset can also take place here via a return spring 27 .

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine Reluktanzkupplung 40 gezeigt, die ein gehäusefestes Statorteil 41 mit einer im Statorteil 41 fest eingeklemmten Wicklung 42 aufweist. Ein Zahnring 43 ist im Schnitt A-A nach Fig. 6 im Detail erkennbar, er ist mittels eines elektrisch isolierenden Ringes 49 auf einem Rotorteil 46 aufgebracht, das an der Welle 31, die in Lagerungen 44 und 45 nach der Fig. 5 drehbar gelagert ist, mit ebenfalls einem Zahnring 47, gehalten ist. Diese Konturen sind ebenfalls aus der Fig. 6 entnehmbar. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, a reluctance coupling 40 is shown, which has a stator part 41 fixed to the housing with a winding 42 firmly clamped in the stator part 41 . A toothed ring 43 can be seen in detail in section AA according to FIG. 6, it is applied by means of an electrically insulating ring 49 to a rotor part 46 , which is rotatably mounted on the shaft 31 , which is rotatably supported in bearings 44 and 45 according to FIG. 5, is also held with a toothed ring 47 . These contours can also be seen in FIG. 6.

Zwischen dem inneren Zahnring 47 und dem äußeren Zahnring 43 befindet sich eine Zahnscheibe 48, die mit einem anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Stellelement zur Ausführung von Schalt- oder Stellfunktionen verbunden ist. Eine Abwicklung der Zahnscheibe 48 zur Verdeutlichung der Kontur ist in Fig. 7 dargestellt. Die Zahnringe 43 und 47 sowie die dazwischenliegende Zahnscheibe 48 weisen alle dieselbe Anzahl von Zähnen auf, welche sich im aktiven Zustand gegenüber liegen. Between the inner toothed ring 47 and the outer toothed ring 43 there is a toothed disk 48 which is connected to an adjusting element described with reference to FIGS . 1 to 4 for performing switching or adjusting functions. A development of the toothed disc 48 to illustrate the contour is shown in Fig. 7. The toothed rings 43 and 47 and the toothed disk 48 located therebetween all have the same number of teeth which lie opposite one another in the active state.

Wenn die Wicklung 42, beispielsweise aus Kupferdraht, einen elektrischen Strom führt, so wird zwischen dem äußeren Zahnring 43 und dem inneren Zahnring 47 ein Elektromagnetfeld aufgebaut. Die magnetisierbaren Teile dieser Anordnung versuchen nun, nach der Möglichkeit ihrer mechanischen Freiheitsgrade, die Position des geringsten magnetischen Widerstandes einzunehmen, so dass die Zähne der Zahnscheibe 48 bestrebt sind sich zwischen den Zähnen der Zahnringe 43 und 47 zu positionieren und dort zu verharren. If the winding 42 , for example made of copper wire, carries an electrical current, an electromagnetic field is built up between the outer toothed ring 43 and the inner toothed ring 47 . The magnetizable parts of this arrangement now try to take the position of the least magnetic resistance, if possible, their mechanical degrees of freedom, so that the teeth of the toothed disk 48 strive to position themselves between the teeth of the toothed rings 43 and 47 and remain there.

Mit einem Einsatz eines zuvor beschriebenen Magnetfluids zwischen den magnetisierbaren Teilen lässt sich diese Wirkung noch verstärken. Die Kraftübertragung im Bereich der Kupplungsscheiben erfolgt somit durch eine relativ großflächige Überlappung der das magnetische Feld führenden Teile 43, 47, 48, wobei der Luftspalt zwischen diesen Teilen so gering als möglich gehalten werden sollte, so dass gerade eine Reibung während der Rotation auf ein Minimum reduziert ist. This effect can be further enhanced by using a magnetic fluid between the magnetizable parts described above. The power transmission in the area of the clutch disks thus takes place through a relatively large overlap of the parts 43 , 47 , 48 carrying the magnetic field, the air gap between these parts should be kept as small as possible, so that friction during rotation is kept to a minimum is reduced.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Steuerung eines drehbaren Stellelements, bei der die Winkelstellung des Stellelements (9 bis 14) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
sich in der Drehachse des drehbaren Stellelements (9 bis 14) eine konstant rotierende Welle (31) befindet und dass
das Stellelement (9 bis 14) in einer ersten Funktion über eine Mitnahmekupplung (15) an die Welle (31) kuppelbar ist und in einer zweiten Funktion über eine Arretierkupplung (16) an stationäre Bauteile (1) der Vorrichtung kuppelbar ist. 1. Device for controlling a rotatable control element, in which the angular position of the control element ( 9 to 14 ) is adjustable, characterized in that
there is a constantly rotating shaft ( 31 ) in the axis of rotation of the rotatable adjusting element ( 9 to 14 ) and that
the actuating element ( 9 to 14 ) can be coupled to the shaft ( 31 ) in a first function via a driving coupling ( 15 ) and can be coupled to stationary components ( 1 ) of the device in a second function via a locking coupling ( 16 ). 2. Vorrichtung zur Steuerung mindestens einer Drosselklappe (9 bis 14) als Stellelement im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils jedem Zylinder (3 bis 8) eine Einzeldrosselklappe (9 bis 14) direkt zugeordnet ist und dass jede Einzeldrosselklappe (9 bis 14) an die eine Welle (31) unabhängig von den jeweils anderen Drosselklappen (9 bis 14) kuppelbar ist. 2. An apparatus for controlling at least one throttle valve (9 to 14) as an adjusting element in the intake tract of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in each case each cylinder is associated with (3 to 8) is a single throttle valve (9 to 14) directly and in that each individual throttle ( 9 to 14 ) to which a shaft ( 31 ) can be coupled independently of the other throttle valves ( 9 to 14 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung jeweils eines Stellelements (9 bis 14) mit einem Sensor erfassbar und zur Steuerung der jeweiligen Mitnahme- und/oder Arretierkupplung (15, 16) auswertbar ist. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the angular position of each control element ( 9 to 14 ) can be detected with a sensor and evaluated to control the respective driving and / or locking clutch ( 15 , 16 ). 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Stellelemente (9 bis 14) gegen die Kraft einer Rückholfeder (21; 27) von einer Ausgangslage in ihre jeweilige End- oder sonstige vorgegebene Lage bewegbar sind oder ohne die Rückholfeder (21; 27) endlos drehbar sind.. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the or the actuating elements ( 9 to 14 ) against the force of a return spring ( 21 ; 27 ) can be moved from an initial position into their respective end or other predetermined position or without the return spring ( 21 ; 27 ) are endlessly rotatable .. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung (15, 16) aus Kupplungselementen (17, 18, 19, 20) mit einem dazwischen befindlichen elektrorheologischen Fluid (22) bestehen, das unter Anlage eines elektrischen Feldes versteift und damit zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente (17, 18, 19, 20) führt. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the driving and / or the locking clutch ( 15 , 16 ) consist of coupling elements ( 17 , 18 , 19 , 20 ) with an electrorheological fluid ( 22 ) located between them, which under Installation of an electrical field stiffened and thus leads to the mechanical coupling of the coupling elements ( 17 , 18 , 19 , 20 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung (15, 16) aus Kupplungselementen (17, 18, 19, 20) mit einem dazwischen befindlichen magnetorheologischen Fluid (22) bestehen, das unter Anlage eines magnetischen Feldes versteift und damit zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente (17, 18, 19, 20) führt. 6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the driving and / or the locking clutch ( 15 , 16 ) consist of coupling elements ( 17 , 18 , 19 , 20 ) with a magnetorheological fluid ( 22 ) located in between, which stiffens under application of a magnetic field and thus leads to the mechanical coupling of the coupling elements ( 17 , 18 , 19 , 20 ). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung (15, 16) aus Kupplungselementen (25, 26) bestehen, die von einer Piezokeramik (23) steuerbar sind, wobei durch anlegen einer elektrischen Spannung eine Ausdehnung der Piezokeramik (23) zur mechanischen Kopplung der Kupplungselemente (25, 26) führt. 7. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the driving and / or the locking coupling ( 15 , 16 ) consist of coupling elements ( 25 , 26 ) which can be controlled by a piezoceramic ( 23 ), whereby by applying an electrical voltage leads to an expansion of the piezoceramic ( 23 ) for the mechanical coupling of the coupling elements ( 25 , 26 ). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung der Kupplungselemente (25, 26) über ein Umlenkgetriebe (24) zur Kraft-Weg- Übersetzung und gegebenenfalls gegen die Kraft einer Rückholfeder (27) erfolgt. 8. The device according to claim 7, characterized in that the mechanical coupling of the coupling elements ( 25 , 26 ) via a deflection gear ( 24 ) for force-displacement translation and optionally against the force of a return spring ( 27 ). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Mitnahme- und die Arretierkupplung (15, 16) zusammen durch eine einzige Umschaltkupplung gebildet werden. 9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the respective entrainment and the locking clutch ( 15 , 16 ) are formed together by a single changeover clutch. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahme- und/oder die Arretierkupplung (15, 16) aus Kupplungselementen bestehen, die eine zwischen zwei Zahnringen (43, 47) angeordnete mit dem Stellelement verbundene Zahnscheibe oder Zahnring (48) aufweist, wobei die Zahnscheibe oder Zahnring (48) nach dem Reluktanzprinzip durch ein zwischen den Zahnringen (43, 47) aufschaltbares Magnetfeld steuerbar ist, durch dass die Zähne der Zahnringe (43, 47) und der Zahnscheibe (48) bestrebt sind sich gegenüberliegend zu positionieren. 10. The device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the driving and / or the locking clutch ( 15 , 16 ) consist of coupling elements, which between a toothed ring ( 43 , 47 ) arranged with the adjusting element connected toothed disc or toothed ring ( 48 ), the toothed disc or toothed ring ( 48 ) being controllable according to the reluctance principle by a magnetic field which can be connected between the toothed rings ( 43 , 47 ), so that the teeth of the toothed rings ( 43 , 47 ) and the toothed disc ( 48 ) are striven for to position yourself opposite each other. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der äußere Zahnring (43) an einem Statorteil (41) mit der Wicklung (42) und der innere Zahnring (47) an einem an der Welle (31) gehaltenen Rotorteil (46) angebracht ist und dass
die Zähne der Zahnringe (43, 47) und der Zahnscheibe (48) jeweils die gleiche Anzahl aufweisen. 11. The device according to claim 10, characterized in that
the outer toothed ring ( 43 ) is attached to a stator part ( 41 ) with the winding ( 42 ) and the inner toothed ring ( 47 ) is attached to a rotor part ( 46 ) held on the shaft ( 31 ) and that
the teeth of the toothed rings ( 43 , 47 ) and the toothed disc ( 48 ) each have the same number. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (31) kontinuierlich durch einen Elektromotor (30) angetrieben ist. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 31 ) is driven continuously by an electric motor ( 30 ). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Steuerung von Drosselklappen (9 bis 14) als Stellelemente für einen Verbrennungsmotor die Welle (31) durch den Nockenwellenantrieb des Verbrennungsmotors angetrieben ist. 13. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that when controlling throttle valves ( 9 to 14 ) as control elements for an internal combustion engine, the shaft ( 31 ) is driven by the camshaft drive of the internal combustion engine.
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