DE102005052966A1 - Adjusting device for adjusting of components in internal combustion engine, has gearbox unit which is formed as spur gear and spring element accelerates driving unit after exceeding breakover point - Google Patents

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Abstract

Adjusting device has an electrical drive unit, a drive shaft, which rotates by the electrical drive unit and a gearbox unit (4) that is formed as spur gear. The spring element (23) accelerates the drive unit (1) after exceeding the breakover point. The spring element works as pressure spring, which is designed as coil spring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Verstellung von Komponenten in einer Verbrennungskraftmaschine mit einer elektrischen Antriebseinheit, einer Antriebswelle, welche über die elektrische Antriebseinheit drehbar ist, einer Getriebeeinheit, welche mit der Antriebswelle und einer Abtriebswelle gekoppelt ist, zu verstellenden Komponenten, welche die Abtriebswelle in Bewegung versetzt und einem bistabilen Federelement, welches ein schwenkbares Teil der Stellvorrichtung oder der zu verstellenden Komponenten in Richtung zweier durch je einen mechanischen Anschlag definierter Endlagen belastet.The The invention relates to an adjusting device for adjusting components in an internal combustion engine with an electric drive unit, a drive shaft, which over the electric drive unit is rotatable, a gear unit, which is coupled to the drive shaft and an output shaft, components to be adjusted, which the output shaft in motion offset and a bistable spring element, which is a pivotable Part of the adjusting device or the components to be adjusted in the direction of two end positions defined by one mechanical stop each loaded.

Stellvorrichtungen dieser Art dienen insbesondere zur Verstellung von Schaltklappen zur Veränderung einer wirksamen Schwingrohrlänge in Luftansaugkanalsystemen oder anderer Klappen oder Ventile, welche in zwei definierte Endstellungen gefahren werden müssen. Ein derartiger Steller dient somit insbesondere zum Ersatz vom bisher in Verbrennungsmotor verwendeten Unterdruckdosen. Ein Ersatz dieser Unterdruckdosen wird insbesondere dadurch notwendig, dass in modernen Verbrennungsmotoren die zum Stellen notwendigen Unterdrücke, beispielsweise im Saugrohr, verschwinden. Zur Ansteuerung von Unterdruckdosen wären somit zusätzliche ein Vakuum bereitstellende Pumpen oder Behälter notwendig.open devices This type are used in particular for the adjustment of switching flaps to change an effective vibration tube length in air intake duct systems or other flaps or valves which must be driven in two defined end positions. One Such actuator is thus used in particular to replace the previously used in internal combustion engine vacuum cans. A replacement of this Vacuum boxes is particularly necessary because in modern Internal combustion engines, the necessary to make necessary negative pressures, for example in the intake manifold, disappear. To control vacuum sockets would thus additional a vacuum-providing pumps or containers necessary.

So wurde als Ersatz für eine derartige Unterdruckdose in der DE 43 09 904 A1 eine Stellvorrichtung vorgeschlagen, welche elektromotorisch angetrieben wird und die Drehung des Elektromotors über ein Schneckengetriebe auf eine Abtriebswelle überträgt. In den Endlagen soll dabei ein Federelement für zusätzliche Stabilität sorgen, um eine ständige notwendige Bestromung des Elektromotors bei auftretenden äußeren Kräften verhindern zu können.Thus, as a substitute for such a vacuum box in the DE 43 09 904 A1 proposed an actuating device which is driven by an electric motor and transmits the rotation of the electric motor via a worm gear to an output shaft. In the end positions, a spring element is intended to provide additional stability in order to prevent a constant, necessary energization of the electric motor when external forces occur.

Nachteilig an einer derartigen Stellvorrichtung ist es jedoch, dass durch das Schneckengetriebe ein Verbeißen des Schneckengetriebes in den Endlagen beim Anfahren der mechanischen Anschläge erfolgt, insbesondere falls es sich um feste mechanische Anschläge handelt. Des Weiteren muss bei einer derartigen Ausführung die durch das Federelement wirkende Kraft relativ klein gewählt werden, da eine Selbsthemmung des Getriebes bei einer Beschleunigung des Motors durch die Federkraft erfolgen würde, so dass die Stellvorrichtung vor Erreichen der Anschläge stoppen würde. Somit können bei hohen auftretenden äußeren Kräften die Endstellungen ohne Bestromung des Gleichstrommotors nicht wie gewünscht gehalten werden. Auch ein Rücklauf in die jeweils andere Endstellung kann durch ein Verbeißen des Schneckengetriebes unter Umständen nicht mehr möglich sein. Die zu erreichende Stellgeschwindigkeit durch Drehung des Elektromotors muss somit, um ein Verbeißen zu vermeiden, deutlich eingeschränkt werden, woraus folgt, dass eine Verkürzung der Verstellzeiten deutlich eingeschränkt ist.adversely on such a control device, however, that through the Worm gear a biting of the worm gear in the end positions when starting the mechanical attacks takes place, especially if it is fixed mechanical attacks. Furthermore, in such an embodiment, by the spring element acting force can be chosen relatively small, as a self-locking of the transmission at an acceleration of Motors would be done by the spring force, so the adjusting device before reaching the stops would stop. Thus, you can at high occurring external forces the End positions without current supply of the DC motor not kept as desired become. Also a return in the other end position can by biting the Worm gear under certain circumstances not possible anymore be. The actuating speed to be achieved by rotation of the electric motor thus, has to be a bite to avoid, clearly limited are, it follows, that a shortening of the adjustment clearly limited is.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stellvorrichtung bereit zu stellen, welche kurze Verstellzeiten ermöglicht, unempfindlich gegen äußere Einflüsse ist, entsprechend stabile Endlagen ohne Stromverbrauch des Elektromotors sicher stellt und lediglich eine kleine elektrische Antriebseinheit benötigt. Eine derartige Antriebseinheit soll des weiteren kostengünstig herzustellen sein, um eine Unterdruckdose zu ersetzen.task The invention therefore is to provide an adjusting device, which allows short adjustment times, insensitive to external influences, correspondingly stable end positions without power consumption of the electric motor ensures and only a small electric drive unit needed. Such a drive unit is also intended to produce inexpensively be to replace a vacuum box.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Getriebeeinheit als Stirnradgetriebe ausgebildet ist und das Federelement die elektrische Antriebseinheit nach Überschreiten des Kipppunktes beschleunigt. Durch die Ausbildung der Getriebeeinheit als Stirnradgetriebe kann der Wirkungsgrad der Stellvorrichtung deutlich verbessert werden und ein Verbiss des Getriebes beziehungsweise eine Selbsthemmung in den Endlagen zuverlässig verhindert werden. Des Weiteren können deutlich schnellere Stellzeiten erreicht werden, da das Federelement die Antriebseinheit durch die Federkraft zusätzlich beschleunigen kann. Ein Verbiss durch eine solche Federkraft wird auch über den gesamten Verstellweg durch die Auswahl der Getriebeeinheit als Stirnradgetriebe verhindert. Des weiteren können feste mechanische Anschläge verwendet werden.These Task is solved by that the gear unit is designed as a spur gear and the spring element, the electric drive unit after exceeding the tipping point accelerates. By the formation of the gear unit as a spur gear, the efficiency of the actuator be significantly improved and a Verbiss of the transmission respectively Self-locking in the end positions can be reliably prevented. Furthermore can significantly faster positioning times can be achieved because the spring element the drive unit can additionally accelerate due to the spring force. A Verbiss by such a spring force is also over the entire adjustment by selecting the gear unit as a spur gear prevented. Furthermore, you can fixed mechanical stops be used.

Vorzugsweise wirkt das Federelement als Druckfeder, welche als Schraubenfeder ausgebildet ist. Durch die Verwendung einer Druckfeder insbesondere im Gehäuse der Stellvorrichtung kann diese im benötigten Bauraum reduziert werden. Da die Federkraft der Druckfeder sehr hoch gewählt werden kann, ist auch eine zuverlässige Haltekraft in den Endanschlägen ohne notwendige Bestromung sicher gestellt.Preferably the spring element acts as a compression spring, which acts as a helical spring is trained. By using a compression spring in particular in the case the actuator can be reduced in the required space. Since the spring force of the compression spring can be very high, is also a reliable Holding force in the end stops ensured without necessary current supply.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist das letzte Zahnrad des Stirnradgetriebes als Zahnradsegment ausgeführt, dessen im wesentlichen radial verlaufende Segmentenden in den Endlagen gegen die mechanischen Anschläge anliegen, welche an inneren Seitenwänden eines ersten Gehäuses der Stellvorrichtung angeordnet sind. Somit sind alle funktionellen Bauteile der Stellvorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet. Die Größe des Zahnradsegmentes ist lediglich von der Anwendung und dem hier benötigten Verstellweg abhängig, so dass sowohl eine Reduzierung des Bauraums möglich wird als auch die Anschläge in besonders einfacher Weise ausgeführt werden können, da keine zusätzlichen Bauteile verwendet werden müssen.In a further embodiment, the last gear of the spur gear is designed as a gear segment, abut the substantially radially extending segment ends in the end positions against the mechanical stops, which are arranged on inner side walls of a first housing of the adjusting device. Thus, all functional components of the adjusting device are arranged within the housing. The size of the gear segment is only dependent on the application and the adjustment required here, so that both a reduction of the installation space possible Lich and the attacks can be performed in a particularly simple manner, since no additional components must be used.

In einer wiederum weiterführenden Ausführungsform ist ein erstes Ende der Schraubenfeder in einer Hülse gelagert, die senkrecht zur Abtriebswelle angeordnet und auf einem ersten Zapfen drehbeweglich gelagert ist, wobei ein zweites Ende der Schraubenfeder einen Bolzen radial umgibt, der an einem zweiten Zapfen drehbeweglich gelagert ist, gegen den das zweite Ende der Schraubenfeder anliegt. Hierdurch ist eine einfache Ausführung der Schraubenfeder als Kippfederelement gewährleistet, wobei eine sichere Lagerung der Feder gewährleistet ist und ein Knicken der Feder zuverlässig vermieden wird.In another in turn embodiment a first end of the coil spring is mounted in a sleeve, arranged perpendicular to the output shaft and on a first Spigot is rotatably mounted, wherein a second end of the coil spring radially surrounding a pin rotatable on a second pin is mounted, against which abuts the second end of the coil spring. This is a simple design ensures the coil spring as a tilt spring element, with a secure Storage of the spring is guaranteed and a kinking of the spring reliably is avoided.

Dies wird insbesondere auch dadurch erreicht, dass zumindest im Kipppunkt der Schraubenfeder der Bolzen zumindest teilweise in die Hülse reicht. Somit existiert an diesem kritischen Punkt kein nicht geführter Abschnitt der Schraubenfeder.This is achieved in particular by the fact that at least in the tipping point the coil spring of the bolt extends at least partially into the sleeve. Thus, there is no un-guided section at this critical point the coil spring.

Die Getriebeeinheit ist vorzugsweise als zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet, wobei der erste Zapfen am Gehäuse befestigt ist und der zweite Zapfen radial außen und auf halben Umfang auf dem Zahnradsegment angeordnet ist. Verspannungen im Getriebe sind somit nicht möglich, da die Kraft direkt auf das Zahnradsegment angreift, welches mit der Abtriebswelle und somit dem zu verstellenden Komponenten verbunden ist. Die Größe des Stirnradgetriebes wird durch die Zweistufigkeit minimiert und die Montage durch die Anordnung der Zapfen vereinfacht.The Gear unit is preferably as a two-stage spur gear formed, wherein the first pin is fixed to the housing and the second pin radially outside and is arranged on half circumference on the gear segment. Tensions in the transmission are therefore not possible because the force acts directly on the gear segment, which with the output shaft and thus connected to the components to be adjusted is. The size of the spur gear is minimized by the two-stage and the assembly by the Arrangement of the pins simplified.

Vorteilhafterweise ist die elektrische Antriebseinheit als reversibler Gleichstrommotor ausgebildet, mit dem auf kleinem Bauraum hohe Drehmomente verwirklicht werden können.advantageously, is the electric drive unit as a reversible DC motor trained, realized with the small space in high torques can be.

Vorzugsweise weist die Stellvorrichtung eine Hallsensorik zur Winkellagebestimmung auf, so dass gegebenenfalls nach Überschreiten des Kipppunktes eine Steuerung des Gleichstrommotors so ausgeführt werden kann, dass dieser zunächst durch die Federkraft im Freilauf beschleunigt und anschließend durch beispielsweise Kurzschließen von Wicklungen kurz vor Erreichen der Endlage abgebremst werden kann, um einen zu harten Anschlag zu vermeiden.Preferably the adjusting device has a Hall sensor for angular position determination on, so that optionally after exceeding the tipping point a Control of the DC motor can be carried out so that this first accelerated by the spring force in the freewheel and then by for example, short-circuiting can be braked by windings shortly before reaching the end position, to avoid too hard a stop.

Zur Vermeidung von Querkräften und unerwünschten Drehmomenten durch das Federelement sind die Antriebswelle, die Abtriebswelle und der fest stehende erste Zapfen, gegen den das Federelement anliegt, in einer Flucht angeordnet.to Avoidance of lateral forces and unwanted Torques through the spring element are the drive shaft, the Output shaft and the fixed first pin against which the Spring element is applied, arranged in alignment.

Es wird deutlich, dass eine derartige Stellvorrichtung sowohl sehr zuverlässig arbeitet, da ein Festsetzen des Getriebes vermieden wird als auch sehr schnelle Verstellzeiten erreicht werden können. Durch die Auslegung der Feder ist es hier auch möglich, eine ausreichend große Haltekraft in den Endlagen zu erzeugen, ohne den Gleichstrommotor bestromen zu müssen. Der benötigte Bauraum ist sehr klein und die Stellvorrichtung ist kostengünstig herzustellen.It It becomes clear that such a positioning device is both very reliable works as a setting of the gearbox is avoided as well fast adjustment times can be achieved. By the interpretation of the Spring it is also possible here a big enough one Holding force to generate in the end positions, without the DC motor to have to energize. The needed Space is very small and the actuator is inexpensive to manufacture.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.One embodiment is shown in the drawings and will be described below.

1a) bis c) zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung in drei verschiedenen Stellungen, wobei untereinander liegende Funktionsbauteile durchsichtig und nur durch ihre Konturen erkennbar dargestellt sind. 1a) to c) shows a plan view of an adjusting device according to the invention in three different positions, wherein underlying functional components are transparent and only recognizable by their contours.

2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung aus 1. 2 shows a side view of the adjusting device according to the invention 1 ,

Die in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Stellvorrichtung wird durch eine elektrische Antriebseinheit 1 betätigt, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen reversiblen Gleichstrommotor gebildet wird. Dieser reversible Gleichstrommotor 1 weist einen nicht dargestellten Rotor auf, welcher mit einer Antriebswelle 2 verbunden ist, auf der zumindest drehfest ein erstes Antriebszahnrad 3 angeordnet ist.The adjusting device according to the invention shown in FIGS is provided by an electric drive unit 1 operated, which is formed in the present embodiment by a reversible DC motor. This reversible DC motor 1 has a rotor, not shown, which with a drive shaft 2 is connected, on the at least rotationally fixed a first drive gear 3 is arranged.

Dieses Antriebszahnrad 3 gehört zu einer Getriebeeinheit, welche als zweistufiges Stirnradgetriebe 4 ausgebildet ist. Das zweistufige Stirnradgetriebe 4 besteht somit aus dem Antriebszahnrad 3, welches mit einem größeren Zahnrad 5 eines Doppelzahnrades 6 kämmt. Das kleinere Zahnrad 7 des Doppelzahnrades 6 wiederum kämmt mit einem Zahnradsegment 8. Das Doppelzahnrad 6 ist auf einem ersten Lagerzapfen 9 drehbeweglich gelagert, der in einem ersten Gehäuse 10 befestigt ist.This drive gear 3 belongs to a gear unit, which as a two-stage spur gear 4 is trained. The two-stage helical gearbox 4 thus consists of the drive gear 3 , which with a larger gear 5 a double gear 6 combs. The smaller gear 7 of the double gear 6 again meshes with a gear segment 8th , The double gear 6 is on a first journal 9 rotatably mounted, in a first housing 10 is attached.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist dieses erste Gehäuse 10 im Bereich des ersten Lagerzapfens 9 eine Ausstülpung 11 auf, die in eine korrespondierende Ausnehmung 12 des Doppelzahnrades 6 greift. Des Weiteren weist dieses erste Gehäuseteil 10 einen zweiten Lagerzapfen 13 auf, auf dem das Zahnradsegment 8 drehbeweglich gelagert ist. Auch in diesem Bereich ist am ersten Gehäuseteil 10 eine zweite Ausstülpung 14 ausgebildet, welche als Auflage für das Zahnradsegment 8 dient.In the present embodiment, this first housing 10 in the area of the first journal 9 a protuberance 11 on, in a corresponding recess 12 of the double gear 6 attacks. Furthermore, this first housing part 10 a second journal 13 on, on which the gear segment 8th is mounted rotatably. Also in this area is on the first housing part 10 a second protuberance 14 formed, which as a support for the gear segment 8th serves.

Das erste Gehäuseteil 10 ist einseitig offen ausgebildet und weist auf der gegenüberliegenden geschlossenen Seite eine Bohrung 15 auf, die als Lagerstelle für den Gleichstrommotor 1 dient. Im Gehäuseteil 10 ist zusätzlich ein erster Zapfen 16 angeordnet, welcher sich im Bereich einer das Gehäuseteil 10 begrenzenden Seitenwand 17 befindet. Dieser erste Zapfen 16 befindet sich in einer Flucht zu den Lagerzapfen 9 und 13 der Zahnräder 6 und 8 sowie zu einer Abtriebswelle 18, welche sich vom Zahnradsegment 8 wegweisend durch einen Deckel 19 erstreckt, welcher die offene Seite der Getriebeeinheit 4 beziehungsweise das erste Gehäuseteil 10 verschließt. Im Deckel 19 ist hierzu eine Lagerstelle 20 für die Abtriebswelle 18 angeordnet.The first housing part 10 is open on one side and has a hole on the opposite closed side 15 on that as a bearing for the DC motor 1 serves. In the housing part 10 is also a first pin 16 is which is located in the area of a housing part 10 bounding sidewall 17 located. This first pin 16 is in alignment with the journals 9 and 13 the gears 6 and 8th as well as to an output shaft 18 extending from the gear segment 8th pointing the way through a lid 19 extending, which the open side of the transmission unit 4 or the first housing part 10 closes. In the lid 19 this is a storage location 20 for the output shaft 18 arranged.

Über den ersten Zapfen 16 ist eine Hülse 21 mittels eines ringförmigen Elementes 22 gelagert, welches einteilig mit der Hülse 21 hergestellt ist und auf den ersten Zapfen 16 gesteckt ist. Die Hülse 21 umgibt ein Federelement, welches als Schraubenfeder 23 ausgebildet ist. Ein erstes Ende 24 der Schraubenfeder 23 stützt sich gegen das Ende der Hülse 21 beziehungsweise das ringförmige Element 22 ab. Das entgegengesetzte zweite Ende 25 der Schraubenfeder 23 liegt gegen einen zweiten Zapfen 26 an, welcher radial außen und auf halbem Umfangswinkel des Zahnradesegmentes 8 angeordnet ist. Von diesem zweiten Zapfen 26 erstreckt sich wiederum drehbeweglich auf dem zweiten Zapfen 26 angeordnet ein Bolzen 27, welcher vom Federelement 23 umgeben ist. Dieser Bolzen 27 reicht zumindest in der in 1b) dargestellten Stellung der Stellvorrichtung in die Hülse 21, so dass ein Knicken des Federelementes 23 verhindert wird.About the first pin 16 is a sleeve 21 by means of an annular element 22 stored, which is integral with the sleeve 21 is made and on the first pin 16 is plugged. The sleeve 21 surrounds a spring element, which serves as a helical spring 23 is trained. A first end 24 the coil spring 23 rests against the end of the sleeve 21 or the annular element 22 from. The opposite second end 25 the coil spring 23 lies against a second pin 26 which is radially outward and at half the circumferential angle of the gear segment 8th is arranged. From this second pin 26 in turn rotatably extends on the second pin 26 arranged a bolt 27 , which of the spring element 23 is surrounded. This bolt 27 at least in the 1b) illustrated position of the adjusting device in the sleeve 21 , so that a buckling of the spring element 23 is prevented.

Es ist zu bemerken, dass dieses Federelement als Druckfeder 23 ausgebildet ist, also unter Vorspannung zwischen dem ersten Zapfen 16 und dem zweiten Zapfen 26 eingebaut ist und diese Vorspannung so groß ist, dass auch in beiden Endlagen der Stellvorrichtung eine ausreichend große Kraft ausgeübt wird, um auch bei deutlichen äußeren auf die Abtriebswelle 18 wirkenden Kräften die Endlagen stabil zu halten.It should be noted that this spring element as a compression spring 23 is formed, so under bias between the first pin 16 and the second pin 26 is installed and this bias is so great that a sufficiently large force is exerted in both end positions of the actuator to even at a clear external to the output shaft 18 acting forces to keep the end positions stable.

In 1 ist zu erkennen, dass durch der Seitenwand 17 gegenüberliegende innere Seitenwände 28 mechanische Anschläge 29, 30 gebildet werden, gegen welche jeweils ein im wesentlichen radial verlaufendes Segmentende 31, 32 in einer Endlage anliegt, wie aus den 1a) und c) deutlich wird.In 1 it can be seen that through the side wall 17 opposite inner sidewalls 28 mechanical stops 29 . 30 are formed, against which in each case a substantially radially extending segment end 31 . 32 abuts in an end position, as from the 1a) and c) becomes clear.

Zur funktionsgemäßen Betätigung der Stellvorrichtung wird diese über eine Platine 33, auf der die notwendigen elektronischen Bauteile angeordnet sind, angesteuert. Die entsprechende Stromversorgung erfolgt über einen Stecker 34, der an einem zweiten Gehäuseteil 35 ausgebildet ist, welches sowohl den Elektronikbereich mit der Platine 33 als auch den Gleichstrommotor 1 umgibt und welcher mit dem ersten Gehäuseteil 10 verbunden oder einstückig hergestellt ist.For functional actuation of the adjusting device, this is via a circuit board 33 , on which the necessary electronic components are arranged, controlled. The corresponding power supply is via a plug 34 which is attached to a second housing part 35 is formed, which both the electronics area with the board 33 as well as the DC motor 1 surrounds and which with the first housing part 10 connected or made in one piece.

Befindet sich nun die Stellvorrichtung in ihrer ersten Endstellung, wie sie in der 1a) dargestellt ist, liegt das erste Segmentende 31 des Zahnradsegmentes 8 gegen den mechanischen Anschlag 29 der inneren Seitenwand 28 des Gehäuses 10 an. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich somit auch die nicht dargestellten zu verstellenden Komponenten in ihrer ersten Endstellung. Das Zahnradsegment 8 wird durch die Druckfeder 23 über den zweiten Zapfen 26 gegen den Anschlag 29 belastet. Diese Federkraft ist so groß, dass auch bei nicht bestromten Elektromotor 1 die Stellvorrichtung trotz äußerer Belastung in dieser Stellung gehalten wird.Now is the actuator in its first end position, as in the 1a) is shown, lies the first segment end 31 of the gear segment 8th against the mechanical stop 29 the inner sidewall 28 of the housing 10 at. At this time, therefore, are also not shown to be adjusted components in their first end position. The gear segment 8th is by the compression spring 23 over the second pin 26 against the attack 29 loaded. This spring force is so great that even when not energized electric motor 1 the actuator is held in this position despite external stress.

Zum Verstellen der Komponenten wird nun der Gleichstrommotor 1 über die Ansteuereinheit, welche auch in der Verbrennungsmotorsteuerung integriert sein kann, umgepolt und dreht sich in die entgegengesetzte Richtung. Entsprechend wird über die Getriebeeinheit 4 die Drehung des Gleichstrommotors 1 auf das Zahnradsegment 8 beziehungsweise die Abtriebswelle 18 und somit auf die zu verstellenden Komponenten über die Getriebeeinheit 4 untersetzt übertragen. Die Bewegung erfolgt entgegen der wirkenden Kraft der Druckfeder 23, welche bis zu einem Kipppunkt 36, der in 1b) dargestellt ist, weiter komprimiert wird, so dass die Federdruckkraft steigt. Jedoch nimmt gleichzeitig das durch die Feder 23 wirkende Drehmoment aufgrund des kleiner werdenden wirkenden Hebels ab. Im Kipppunkt 36 ist die maximale Kraft der Druckfeder 23 erreicht, es wirkt jedoch kein Drehmoment mehr durch die Druckfeder 23 auf die Abtriebswelle 18 oder das übrige Getriebe 4, da Abtriebswelle 18, Antriebswelle 2 und die Kraftrichtung der Feder 23 auf einer gemeinsamen Achse liegen. Von diesem Moment an wirkt bei Weiterdrehung des Gleichstrommotors 1 das Drehmoment durch die Federkraft in der gleichen Richtung wie das Drehmoment der Antriebseinheit 1, wobei die Federkraft so groß ist, dass eine Beschleunigung des Gleichstrommotors 1 über die Nenndrehzahl hinweg erreicht wird.To adjust the components is now the DC motor 1 via the drive unit, which may also be integrated in the engine control, reversed polarity and turns in the opposite direction. According to the transmission unit 4 the rotation of the DC motor 1 on the gear segment 8th or the output shaft 18 and thus to the components to be adjusted via the gear unit 4 stocky transfer. The movement takes place counter to the acting force of the compression spring 23 which up to a tipping point 36 who in 1b) is shown, is further compressed, so that the spring pressure force increases. However, at the same time that takes by the spring 23 acting torque due to the decreasing acting lever from. In the tipping point 36 is the maximum force of the compression spring 23 reached, but it no longer acts torque through the compression spring 23 on the output shaft 18 or the rest of the transmission 4 , because output shaft 18 , Drive shaft 2 and the direction of force of the spring 23 lie on a common axis. From this moment acts on further rotation of the DC motor 1 the torque by the spring force in the same direction as the torque of the drive unit 1 , wherein the spring force is so great that an acceleration of the DC motor 1 is reached over the rated speed.

Es ist nun möglich entweder den Gleichstrommotor 1 vollständig von der Spannung zu trennen, so dass er durch die Druckfeder 23 weiter beschleunigt wird oder weiter laufen zu lassen. Eine Bremsung vor Erreichen einer der Anschläge 29, 30 um die Anschlagkraft zu verringern ist beispielsweise durch Kurzschluss des Gleichstrommotors 1 möglich. Andererseits ist beim Abtrennen des Gleichstrommotors 1 von der Spannungsversorgung eine Beschleunigung über die Nenndrehzahl des Gleichstrommotors hinweg möglich, da sich der Gleichstrommotor 1 im Freilauf befindet und somit die beschleunigend wirkende Federkraft nicht durch die Gegen-EMK des Gleichstrommotors 1 in ihrer Wirkung beeinträchtigt wird.It is now possible either the DC motor 1 completely separate from the tension, allowing it through the compression spring 23 is further accelerated or continue to run. A braking before reaching one of the stops 29 . 30 To reduce the impact force is for example by short circuit of the DC motor 1 possible. On the other hand, when disconnecting the DC motor 1 From the power supply, an acceleration over the rated speed of the DC motor away time possible because of the DC motor 1 is located in the freewheel and thus the accelerating spring force not by the back EMF of the DC motor 1 is affected in their effect.

Es wird somit deutlich, dass insbesondere die zweite Hälfte des Verstellweges mit einer sehr hohen Geschwindigkeit zurückgelegt werden kann, was die Verstellzeit einer derartigen Stellvorrichtung deutlich reduziert. Des Weiteren ist der Stromverbrauch extrem gering, da der Gleichstrommotor immer nur etwa über den halben Verstellweg angesteuert werden muss, während sowohl die Stellung in den Endlagen als auch die zweite Hälfte des Verstellweges ohne Bestromung gefahren werden kann. Egal ob eine elektromotorische Bremsung vorliegt oder nicht, erreicht schließlich das Segmentende 32 des Zahnradsegmentes 8 den zweiten mechanischen Anschlag 30 an der Innenwand 28 des ersten Gehäuseteils 10. In dieser Stellung befindet sich die zu verstellende Komponente in ihrer gewünschten zweiten Endlage.It is thus clear that in particular the second half of the adjustment with a very ho hen speed can be covered, which significantly reduces the adjustment of such a control device. Furthermore, the power consumption is extremely low, since the DC motor must always be driven only about half the adjustment, while both the position in the end positions and the second half of the adjustment can be driven without energization. Regardless of whether there is an electromotive braking or not, finally reaches the end of the segment 32 of the gear segment 8th the second mechanical stop 30 on the inner wall 28 of the first housing part 10 , In this position, the component to be adjusted is in its desired second end position.

Zum nochmaligen Umstellen in die erste Endlage erfolgt im Wesentlichen der gleiche Vorgang lediglich in umgekehrter Richtung, ausgelöst wiederum durch ein Umpolen und Ansteuern des Gleichstrommotors 1.For re-switching to the first end position is essentially the same process only in the opposite direction, in turn, triggered by a reversal and driving the DC motor 1 ,

Selbstverständlich ist es möglich, zur Steuerung im Bereich der Abtriebswelle beispielsweise am Deckel 19 eine Hallsensorik anzubringen. Diese kann aber auch im Bereich der Platine 33 angeordnet werden, so dass eine Ansteuerung des Gleichstrommotors 1 beispielsweise zur Abbremsung optimiert werden kann.Of course, it is possible to control the output shaft, for example, the lid 19 to install a hall sensor. But this can also be in the area of the board 33 be arranged so that a drive of the DC motor 1 for example, can be optimized for braking.

Es wird des Weiteren deutlich, dass im vorliegenden Fall eine vollständig achssymmetrische Ausführung der Stellvorrichtung gewählt wurde. Denkbar ist es selbstverständlich auch bei entsprechenden Anwendungen diese unsymmetrisch auszuführen wobei der Verstellweg zwischen Endstellung und Kipppunkt der Feder nicht gezwungenermaßen dem halben Verstellweg entsprechen muss. Gegebenenfalls sind in den Endlagen unterschiedliche Haltekräfte durch die Feder erwünscht, so dass diese Stellvorrichtung entsprechend auf einfache Weise anders ausgelegt werden kann. Eine Selbsthemmung des Stirnradgetriebes oder ein Festsetzen auch an den Anschlägen ist bei einer derartigen Ausführung ausgeschlossen.It Furthermore, it becomes clear that in the present case a completely axisymmetric design of the Actuator selected has been. It is conceivable, of course, with appropriate Applications to perform this unbalanced the displacement between end position and tilting point of the spring not forced the half adjustment must correspond. If necessary, in the Endlagen different holding forces desired by the spring, so that this adjusting device accordingly in a simple way different can be designed. A self-locking of the spur gear or a setting also at the stops is in such a execution locked out.

Claims (9)

Stellvorrichtung zur Verstellung von Komponenten in einer Verbrennungskraftmaschine mit einer elektrischen Antriebseinheit, einer Antriebswelle, welche über die elektrische Antriebseinheit drehbar ist, einer Getriebeeinheit, welche mit der Antriebswelle und einer Abtriebswelle gekoppelt ist, zu verstellenden Komponenten, welche die Abtriebswelle in Bewegung versetzt und einem bistabilen Federelement, welches ein schwenkbares Teil der Stellvorrichtung oder der zu verstellenden Komponenten in Richtung zweier durch je einen mechanischen Anschlag definierter Endlagen belastet, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (4) als Stirnradgetriebe ausgebildet ist, und das Federelement (23) die elektrische Antriebseinheit (1) nach Überschreiten eines Kipppunktes (36) beschleunigt.Adjusting device for adjusting components in an internal combustion engine having an electric drive unit, a drive shaft which is rotatable via the electric drive unit, a transmission unit which is coupled to the drive shaft and an output shaft, components to be adjusted, which sets the output shaft in motion and a bistable Spring element, which loads a pivotable part of the adjusting device or the components to be adjusted in the direction of two defined by a respective mechanical stop limit positions, characterized in that the gear unit ( 4 ) is designed as a spur gear, and the spring element ( 23 ) the electric drive unit ( 1 ) after exceeding a tipping point ( 36 ) speeds up. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (23) als Druckfeder wirkt, welche als Schraubenfeder ausgebildet ist.Adjusting device according to claim 1, characterized in that the spring element ( 23 ) acts as a compression spring, which is designed as a helical spring. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das letzte Zahnrad des Stirnradgetriebes (4) als Zahnradsegment (8) ausgebildet ist, dessen im wesentlichen radial verlaufende Segmentenden (31, 32) in den Endlagen gegen die mechanischen Anschläge (29, 30) anliegen, welche an inneren Seitenwänden (28) eines ersten Gehäuses (10) der Stellvorrichtung angeordnet sind.Adjusting device according to claim 1 or 2, characterized in that the last gear of the spur gear ( 4 ) as a gear segment ( 8th ) is formed, whose substantially radially extending segment ends ( 31 . 32 ) in the end positions against the mechanical stops ( 29 . 30 ), which on inner side walls ( 28 ) of a first housing ( 10 ) of the adjusting device are arranged. Stellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ende (24) der Schraubenfeder (23) in einer Hülse (21) gelagert ist, die senkrecht zur Abtriebswelle (18) angeordnet und auf einem ersten Zapfen (16) drehbeweglich gelagert ist, wobei ein zweites Ende (25) der Schraubenfeder (23) einen Bolzen (27) radial umgibt, der an einem zweiten Zapfen (26) drehbeweglich gelagert ist, gegen den das zweite Ende (25) der Schraubenfeder (23) anliegt.Adjusting device according to claim 2 or 3, characterized in that a first end ( 24 ) of the coil spring ( 23 ) in a sleeve ( 21 ) is mounted perpendicular to the output shaft ( 18 ) and on a first pin ( 16 ) is rotatably mounted, with a second end ( 25 ) of the coil spring ( 23 ) a bolt ( 27 ) radially surrounding, which at a second pin ( 26 ) is rotatably mounted, against which the second end ( 25 ) of the coil spring ( 23 ) is present. Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Kipppunkt (36) der Schraubenfeder (23) der Bolzen (27) zumindest teilweise in die Hülse (21) reicht.Adjusting device according to claim 4, characterized in that at least in the tipping point ( 36 ) of the coil spring ( 23 ) the bolt ( 27 ) at least partially into the sleeve ( 21 ) enough. Stellvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (4) als zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen (16) am Gehäuse (10) befestigt ist und der zweite Zapfen (26) radial außen und auf halbem Umfangswinkel auf dem Zahnradsegment (8) angeordnet ist.Adjusting device according to claim 4 or 5, characterized in that the gear unit ( 4 ) is designed as a two-stage spur gear, wherein the first pin ( 16 ) on the housing ( 10 ) is attached and the second pin ( 26 ) radially outward and at half the circumferential angle on the gear segment ( 8th ) is arranged. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit als reversibler Gleichstrommotor (1) ausgebildet ist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric drive unit as a reversible DC motor ( 1 ) is trained. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung eine Hallsensorik zur Winkellagenbestimmung aufweist.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device is a Hall sensor for Angular position determination has. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) die Abtriebswelle (18) und der fest stehende erste Zapfen (16), gegen den das Federelement (23) anliegt, in einer Flucht angeordnet sind.Adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 2 ) the output shaft ( 18 ) and the firm standing first pin ( 16 ), against which the spring element ( 23 ), are arranged in alignment.
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