DE19504243A1 - Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes - Google Patents
Vorrichtung zum Verstellen eines StellgliedesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
Verstellen eines Stellgliedes, insbesondere einer
Drosselklappe in einer Gasleitung, wie beispielsweise
einer Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors welche
Drosselklappe mittels einer Klappenwelle verschwenkbar
ist, wobei an der Klappenwelle ein als Betätigungskörper
dienender Drehkörper vorgesehen ist, der unter
Zwischenschaltung eines Luftspaltes mit ihn außen
umgebenden Polschuhen eines stationären, von einem Geber
elektrisch erregbaren Erregerteiles zusammenwirkt.
Aus der EP 0 375 050 B1 ist eine Vorrichtung zum
Verstellen eines Stellgliedes bekannt, die von einem
elektrischen Geber ansteuerbar ist. Das Stellglied ist
beispielsweise eine Drosselklappe an dem Motor eines
Kraftfahrzeuges, die an einer Klappenwelle angeordnet ist.
Auf der Klappenwelle ist ein als Betätigungskörper
dienender, zweipolig magnetisierter Drehkörper
angeordnet. Der dauermagnetische Drehkörper ist
zylindrisch und wirkt mit einem Erregerteil zusammen,
welches den Drehkörper unter Ausbildung eines Luftspaltes
mit drei Polschuhen umgibt. Die Polschuhe werden von auf
ihnen angeordneten Wicklungen erregt, die jede für sich
getrennt gespeist und geregelt werden. Damit ist die
Drosselklappe definiert einstellbar. Sind die Wicklungen
nicht erregt, dann sorgt eine mechanische Federkraft
dafür, daß die Drosselklappe in eine definierte
Ruhestellung zurückgeführt wird. Der Aufbau und die
Funktionsweise der bekannten Vorrichtung sind insbesondere
auch wegen der notwendigen Regelung von drei
Stromverläufen und einem zusätzlichen, mechanischen
Rückstellmechanismus aufwendig.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, die konstruktiv und
funktionell einfacher ist, um so auch eine Vereinfachung
der Ansteuermittel zu ermöglichen.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Erregerteil aus einem U-förmigen Stator besteht,
dessen Schenkel die Polschuhe bilden, die am Luftspalt
mit dem dauermagnetischen Drehkörper derart
zusammenwirken, daß auf den Drehkörper magnetische Momente
wirken, die bestrebt sind, ihn in eine definierte
Ruhestellung zu ziehen, um die Drosselklappe so im
unerregten Zustand entgegen der Öffnungsrichtung in eine
definierte Ruhestellung zurückzuführen.
Damit kann auf mechanische Rückstellmechanismen verzichtet
werden. Der Aufbau ist konstruktiv einfach.
Ein erste Ausführungsform der Erfindung ist dabei derart
aufgebaut, daß das Erregerteil aus einem U-förmigen Stator
besteht, dessen Schenkel die Polschuhe bilden, die
aufgrund einer ungleichförmigen Gestaltung ein kräftiges
Klebemoment erzeugen, das bestrebt ist, den Drehkörper
in eine bevorzugte, vom Klebemoment bestimmte
Ruhestellung zu ziehen. Bei geeigneter Auslegung kann auf
einen mechanischen Rückstellmechanismus völlig verzichtet
werden.
Aus der bewußten Nutzung des Klebemomentes zur Einstellung
der Ruhestellung ergeben sich deutliche Vereinfachungen
des mechanischen Aufbaues und der elektrischen Ansteuerung
des Stellgliedes. Das Stellglied kann die Drosselklappe in
einer ein gasförmiges oder flüssiges Medium führenden
Leitung eines Kraftfahrzeuges sein. Besonders ist dabei an
die Drosselklappe in der Ansaugleitung eines
Verbrennungsmotors, wie eines Otto- oder Dieselmotors
gedacht. Der magnetische Drehkörper kann sowohl
dauermagnetisch als auch elektrisch erregbar ausgebildet
sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Breite des Luftspaltes längs der
Polschuhpolbögen in der Weise unterschiedlich ausgebildet
ist, daß sich schmale und breite Luftspaltbereiche
abwechseln, wobei sich die schmalen und breiten
Luftspaltbereiche jeweils diametral gegenüber befinden.
Auf diese Weise wird bei Wegfall der elektrischen Erregung
gezielt eine in einem bestimmten Bereich nach Wunsch
variierbare Ruhestellung erreicht. Hier kann das das
Klebemoment ausbildende magnetische Feld bei einem
zweipolig magnetisierten Magneten gezielt eingesetzt
werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die auf Abstand einander gegenüber
stehenden Polschuhe zwischen den jeweiligen Polschuhenden
Öffnungen ausbilden und daß die Polschuhe jeweils etwa in
der Mitte ihrer Polbögen am Luftspalt weitere Nuten
aufweisen, wobei die Nuten in den Polbögen magnetisch
einen etwa gleich großen Einfluß auf den
Klebemomentenverlauf ausüben wie die Öffnungen zwischen
den Polschuhenden. Die Öffnungen zwischen den Schenkeln
können so zur Erleichterung des Einführens des
Wicklungsdrahtes vergrößert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß am Rande der Nuten in den Polbögen
Hilfsnuten vorgesehen sein können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Klebemoment durch einen zusätzlichen,
magnetischen Rückstellmechanismus unterstützt ist. Die
Wirkung des Rückstellmomentes, das der Summe von
Klebemoment und Hilfsmoment der Hilfsmagnete entspricht,
läßt sich so verstärken. Der Rückstellmechanismus kann
beispielsweise ein getrennt aufgebauter Mechanismus mit
Hilfsmagneten sein. Die Hilfsmagneten können aber auch in
oder am Rande der Polbögen mit geringerem Abstand von dem
Drehkörper, also im schmaleren Abstand von ihm angeordnet,
oder in die Nuten der Polbögen eingesetzt sein. Diese
Maßnahme dient der Erweiterung des Stellbereiches und der
Erreichung einer sich von der ersten Ruheposition
unterscheidenden Ruheposition. Die Maßnahme, die
Hilfsmagnete in oder am Rande der Polbögen mit geringerem
Abstand von dem Drehkörper anzubringen, hat den weiteren
Vorteil, auf einen getrennten Rückstellmechanismus
verzichten zu können.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Erregerteil aus einem U-förmigen
Stator mit parallelen, Polschuhe bildenden Schenkeln
besteht, wobei die Enden der Polschuhe einen gegenseitigen
Abstand haben und die Polschuhe am Luftspalt mit Nuten
versehen sind, in die dauermagnetische Magnetkörper
eingesetzt sind, die einen Rückstellmechanismus bilden und
die einen Magnetfluß solcher Stärke und Richtung erzeugen,
daß sich der in dem von den Polschuhe umschlossenen Raum
befindliche magnetisierte Drehkörper in seiner
Ruhestellung in Richtung des Magnetflusses der
Magnetkörper ausrichtet. Bei dieser Ausführungsform wird
ebenfalls ein zusätzlicher Rückstellmechanismus
überflüssig.
Wenn nach einer weiteren Ausgestaltung dieser zweiten
Ausführungsform die Nuten etwa in den mittleren Bereichen
der Polschuhe vorgesehen sind und ein diametrales
Magnetfeld im Luftspalt ausbilden, dann ergibt sich eine
vorteilhafte Symmetrierung der Drehmomente. Auch wird
damit eine günstige Lage zwischen Rückstellmoment und
elektromagnetischem Moment erzielt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung dieser zweiten
Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Luftspaltbreite im
Bereich der Polschuhe überall etwa gleich ist. Hiermit
wird eine einfache Polschuhform erreicht. Außerdem braucht
dem Klebemoment keine Beachtung mehr geschenkt zu werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein
mechanischer Anschlag vorgesehen, der die Ruhestellung bei
Nutzung des Rückstellmechanismus definiert. Durch die
Einführung dieses Anschlages ist die Ruhestellung
betriebssicher vorgebbar. Diese Ruhestellung ist die erste
limp-home-Stellung, in der noch ein Mindestfahrbetrieb
möglich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß der mechanische Anschlag einstellbar ist.
Damit ist die Positionierung der limp-home-Stellung
einstellbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein
weiterer mechanischer Anschlag vorgesehen, der die
Offenstellung des Stellgliedes begrenzt. Dies kann
beispielsweise die Vollgasstellung sein.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß wenigstens der Anschlag, gegen den das
Stellglied bei der Rückkehr in die Ruhestellung aufläuft,
einstellbar ausgebildet ist. Damit sind verschiedene
Anschlagstellungen möglich und die Vorrichtung ist den
verschiedenen Einsatzgegebenheiten gut anpaßbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß wenigstens der Anschlag der Ruhestellung
ein Anschlagstück aufweist, das am Ende einer konterbaren
Stellschraube vorgesehen ist, die von der Außenseite des
Gehäuses her bedienbar ist, wobei das Anschlagstück
wahlweise aus Materialien unterschiedlicher
Dämpfungseigenschaften besteht. So lassen sich
Anschlagschultern für harte und weiche Dämpfung einsetzen.
Für einen harten Anschlag wird beispielsweise Stahl
eingesetzt, während ein weicher Anschlag beispielsweise
aus Silikonkautschuk bestehen kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Stellschraube zwischen dem
Anschlagstück und dem Schraubenkörper dämpfend ausgebildet
ist. Ein solche Dämpfung kann zusätzlich harte Stöße
mildern.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Stellschraube in einer Gewindebohrung
des Anschlages verstellbar geführt ist, wobei der oder die
Anschläge Bestandteile des Gehäuses sind. Damit ist ein
wirtschaftlicher Aufbau erzielt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Anschläge wahlweise im Bereich eines
der beiden Lager des Stellgliedes vorgesehen sind. Werden
die Anschläge beispielsweise auf der vom Drehkörper
abgelegenen Seite des Stellgliedes vorgesehen, so läßt
sich die Gestaltung des Gehäuses vereinfachen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß sich der zur Definition der ersten limp
home-Stellung vorgesehene Anschlag gegenüber der
Nullstellung, in der das Stellglied den Ansaugkanal
schließt, auf der Seite befindet, die der Öffnungsrichtung
entgegengesetzt ist, und daß darüber hinaus das
Klebemoment und der zusätzliche Rückstellmechanismus so
aufeinander abgestimmt sind, daß bei einem Fehlerfall,
beispielsweise bei Stromausfall und bei Ausfall des
zusätzlichen Rückstellmechanismus, die durch den Anschlag
mechanisch vorgegebene erste limp-home-Stellung zwar nicht
mehr erreicht wird, dafür aber eine zweite limp-home-
Stellung ohne Anschlag erreicht wird, der von der
Nullstellung um eine etwa gleich große Verdrehung in
Öffnungsrichtung abweicht, wie der mechanische Anschlag,
der die erste limp-home-Stellung in Gegenrichtung von der
Nullstellung definiert. Dadurch wird erreicht, daß bei
gleichzeitigem Ausfall der elektrischen Ansteuerung und
des zusätzlichen Rückstellmechanismus noch ein Notbetrieb
möglich ist, der nur wenig von dem Notbetrieb in der
ersten limp-home-Stellung abweicht, der allein beim
Ausfall der elektrischen Erregung erreicht wird. Dies
bedeutet eine wesentliche Erhöhung der Betriebssicherheit.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die magnetische Rückstellung des
Stellgliedes zur ersten limp-home-Stellung mittels des
internen Klebemomentes und des Momentes des zusätzlichen
Rückstellmechanismus so drehmomentstark ausgeführt ist,
daß der Betrieb mit der geforderten Dynamik auch ohne ein
von der elektrischen Ansteuerung erzeugtes in
Schließrichtung wirkendes Moment erreicht werden kann.
Dadurch wird die elektrische Ansteuerungsschaltung
wesentlich vereinfacht, weil das elektrisch erzeugte
Moment nun nur noch in Öffnungsrichtung wirken muß.
Anstelle einer Vollbrückenschaltung mit vier aktiven
Leistungsschaltern reicht ein Unipolarkreis mit einem
aktiven Schalter. Neben der Einsparung an elektronischen
Komponenten wird auch der bei Betrieb an Kleinspannung so
störende Spannungsabfall am zweiten Schalter vermieden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den Ansaugstutzen eines Verbrennungsmotors mit einer
in ihn eingesetzten Drosselklappe mit einer Vorrichtung
zum Betätigen der Drosselklappe schaubildlich und
teilweise geschnitten,
Fig. 2 die Vorrichtung zum Betätigen der Drosselklappe im
Schnitt,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung nach
Fig. 5, bei der auf die Beachtung des Klebemomentes
verzichtet werden kann,
Fig. 4 im Schnitt den Ansaugstutzen mit Drosselklappe zur
Definition der Winkelstellungen der Drosselklappe,
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung einer abgewandelten
Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die
Drosselklappe
in der Ruhestellung befindet, in der ein Nocken der
Drosselklappe gegen einen die Ruhestellung definierenden
Anschlag gelaufen ist,
Fig. 6 einen Schnitt durch die Vorrichtung längs der Linie
VI in Fig. 5, wobei eine den Anschlagpunkt in der
Ruhestellung definierende Stellschraube eine besondere
Ausgestaltung zur Ausbildung eines dämpfenden Anschlages
aufweist,
Fig. 7 eine dämpfend ausgebildete Stellschraube.
In der Fig. 1 ist ein Teil eines Ansaugstutzens 1 in der
Ansaugleitung beispielsweise einer Verbrennungsmaschine
dargestellt. In dem Innenraum 3 des rohrförmigen Stutzens
1 ist eine Drosselkappe 4 angeordnet. Die Drosselklappe 4
ist an einer diametral durch den rohrförmigen Innenraum 3
geführten Klappenwelle 5 befestigt. Die Klappenwelle 5 ist
in einem Flanschteil 6 des Stutzens 1 mittels Lagern 7
gelagert.
Die Klappenwelle 5 hat an einem Ende ein nach außen heraus
geführtes Wellenende 8, auf dem ein zylinderförmiger,
magnetischer Drehkörper 9 befestigt ist. Auf dem anderen
Wellenende 8a befindet sich ein Positionssensor 8b.
Unter dem magnetischen Drehkörper 9 soll ein drehbares
Teil verstanden werden, das in einem Luftspalt 10 drehbar
und dauermagnetisch oder elektrisch magnetisierbar ist.
Bevorzugt wird im Ausführungsbeispiel ein dauermagnetisch
ausgebildeter Drehkörper. Der dauermagnetische Drehkörper
9 befindet sich in dem Luftspalt 10 eines Erregerteiles
11, das in einem Gehäuse 12 des Flanschteiles 6 angeordnet
ist.
In Fig. 2 sind der dauermagnetische Drehkörper 9 und das
Erregerteil 11 im unerregten Zustand im Schnitt
dargestellt. Der Dauermagnetkörper 9 ist zweipolig
magnetisiert und hat damit einen Nordpol N und einen
Südpol S. Das Erregerteil 11 besteht aus hochpermeablem
Werkstoff, wie Eisen, Stahl, Sintereisen oder
geschichtetem Elektroblech; es ist von U-förmiger Gestalt
mit zwei Schenkeln 12a und 12b, die über ein Joch 13
verbunden sind. Um das Joch 13 ist zwischen den Schenkeln
12a, 12b eine Erregerwicklung 14 gewickelt.
Beide Schenkel 12a, 12b sind als Polschuhe 15 ausgebildet
mit den Luftspalt 10 außen begrenzenden Polbögen 15a.
Diese Polbögen 15a sind etwa in ihrer Mitte durch Nuten 16
unterbrochen. Diese Nuten 16 haben magnetisch etwa die
gleiche Wirkung wie die Öffnungen 17 zwischen den einander
gegenüberliegenden Polschuhenden 18. Beiderseits der
mittigen Nuten 16 entstehen damit Teilpolbögen 15a1 und
15a2, die sich diametral gegenüber befinden. Der Luftspalt
10 hat unterschiedliche, nicht konstante Breiten. Zwischen
den Teilpolbögen 15a1 und dem Drehkörper 9 ist er im
Mittel geringer als zwischen den Teilpolbögen 15a2 und dem
Drehkörper 9, wobei davon ausgegangen wird, daß der
Drehkörper 9 kreiszylinderförmig ist mit gleichbleibendem
Durchmesser.
Bei der Dimensionierung von Drehkörper 9 und Erregerteil
11 ist bedacht, daß die Vorrichtung ein großes
Klebemoment habe soll. Dieses große Klebemoment wird durch
die Luftspaltgestaltung gefördert. Das Klebemoment kann
bei Bedarf auch durch Nuterweiterungen 20 verstärkt
werden. Im Ruhezustand, also bei stromloser Spule 14,
stellt sich der Drehkörper 9 entsprechend seiner
Magnetisierung in den Bereichen der Teilpolbögen 15a1 in
die gewünschte Position ein, die der Position des
geringsten magnetischen Widerstandes entspricht. Diese
Position entspricht einer sogenannten zweiten limp-home-
Stellung ϕ2lh, in der noch ein Notbetrieb möglich ist.
Hilfsmagnete 19, die in den Nuten 16 oder im Bereich der
Teilpolbögen 15a1 und 15a2 angeordnet sein können, lassen
sich zur Verstärkung der rückstellenden Wirkung des
Klebemomentes heranziehen. Die Hilfsmagnete 19 werden
entsprechend den Gegebenheiten an der günstigsten Stelle
eingesetzt. Mit Hilfe der Hilfsmagnete läßt sich eine
erste limp-home-Stellung ϕlh erreichen, deren Bewandnis im
Zusammenhang mit Fig. 3 näher erläutert wird.
Wird die Wicklung 14 erregt, dann verstellt sich der
Drehkörper 9 und mit ihm die Drosselklappe 4 entgegen den
magnetischen Rückstellkräften in Richtung auf die maximale
Öffnungsstellung Sop. Das gegen dieses Verstellen in
Öffnungsrichtung wirkende Klebemoment ist ständig
bestrebt, den Drehkörper 9 in Schließrichtung
zurückzuziehen. Es bildet sich damit auch ohne eine
Rückzugsfeder ein Bewegungsmechanismus aus, der eine
Rückstellwirkung ausübt. Damit wird die Vorrichtung
mechanisch und elektrisch sehr einfach.
Es ist möglich, in der ersten limp-home-Stellung ϕlh einen
mechanischen Anschlag 21 vorzusehen, gegen den der
Drehkörper 9 zurücklaufen kann. Anstelle der zur
Unterstützung des Klebemomentes oder zur Erweiterung des
Stellbereiches eingesetzten Hilfsmagnete 19 kann auch eine
zusätzliche, nicht näher erläuterte magnetische Feder 22
vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist eine zweite, veränderte Ausführungsform der
Verstellvorrichtung dargestellt. Der dauermagnetische
Drehkörper 9 und das Erregerteil 11 sind wieder im
unerregten Zustand im Schnitt dargestellt. Der
Dauermagnetkörper 9 ist zweipolig magnetisiert und hat
damit einen Nordpol N und einen Südpol S. Das Erregerteil
11 besteht aus hochpermeablem Werkstoff, wie Eisen, Stahl,
Sintereisen oder geschichtetem Elektroblech; es ist von U-
förmiger Gestalt mit zwei Schenkeln 12a und 12b, die über
ein Joch 13 verbunden sind. Um das Joch 13 ist zwischen
den Schenkeln 12a, 12b eine Erregerwicklung 14 gewickelt.
Beide Schenkel 12a, 12b sind als Polschuhe 15 ausgebildet
mit den Luftspalt 10 außen begrenzenden Polbögen 15a.
Diese Polbögen 15a sind etwa in ihrer Mitte durch Nuten 16
unterbrochen. In diese Nuten 16 sind dauermagnetische
Magnetkörper 41 eingesetzt. Die Magnetisierungsrichtung
der Magnetkörper 41 ist diametral. Beiderseits der
mittigen Nuten 16 entstehen damit gleich ausgebildete
Teilpolbögen 15a1 und 15a2, die sich diametral gegenüber
befinden. Der Luftspalt 10 hat im Bereich der Polschuhe 15
überall eine konstante Breite.
Die dauermagnetischen Magnetkörper 41 bilden einen
Rückstellmechanismus 19a und erzeugen einen Magnetfluß
solcher Stärke und Richtung, daß sich der in dem von den
Polschuhe umschlossenen Raum befindliche magnetisierte
Drehkörper 9 in seiner Ruhestellung in Richtung des
Magnetflusses der Magnetkörper 41 ausrichtet. Bei dieser
Ausführungsform braucht dem Klebemoment in erster Näherung
keine Beachtung geschenkt zu werden.
Fig. 4 zeigt in dem Innenraum 3 des Ansaugstutzens 1 die
Drosselklappe 4 mit ihrer Klappenwelle 5. Der maximale
Arbeitsbereich der Drosselklappe 4 beträgt 90 + ϕlh
Die Drosselklappe hat fünf hervorgehobene Stellungen, die in Fig. 4 dargestellt sind. Diese Stellungen sind:
Die Drosselklappe hat fünf hervorgehobene Stellungen, die in Fig. 4 dargestellt sind. Diese Stellungen sind:
- 1. Die Nullstellung So, in der die Drosselklappe 4 senkrecht zur Längsrichtung des Ansaugstutzens 1 steht. Die Gaszufuhr ist dabei unterbrochen.
- 2. Die Offenstellung Sop, in der die Drosselklappe 4 in Längsrichtung des Ansaugstutzens 1 steht. Dies ist die Stellung bei Vollgas.
- 3. Die erste limp-home-Stellung ϕlh, in der die Drosselklappe 4 bei Ausfall der Erregung unter der Mitwirkung der Hilfsmagnete oder der magnetischen Feder 22 fällt.
- 4. Die Leerlaufstellung SL.
- 5. Die zweite limp-home-Stellung ϕ2lh, in der die Drosselklappe bei dem Ausfall der Erregung und der der Hilfsmagnete oder der magnetischen Feder fällt.
In den limp-home-Stellungen ist ein Notfahrbetrieb
möglich.
Das Klebemoment und/oder ein zusätzliches magnetisches
Federmoment werden so dimensioniert, daß bei der Wirkung
beider Mechanismen und stromloser Ansteuerung eine
Rückstellung in die erste limp-home-Stellung ϕlh und damit
gegen den Anschlag 21 erreicht wird. Bei entsprechender
Ausgestaltung kann bei Ausfall der zusätzlichen
Hilfsmagnete oder der magnetischen Feder das Klebemoment
allein den Drehkörper 9 und damit die Drosselklappe 4 in
die zweite limp-home-Stellung ϕ2lh ziehen.
In Fig. 5 ist wieder ein Teil des Ansaugstutzens 1
dargestellt. In dem Innenraum 3 des rohrförmigen Stutzens
1 ist die Drosselkappe 4 angeordnet. Die Drosselklappe 4
ist an der diametral durch den rohrförmigen Innenraum 3
geführten Klappenwelle 5 befestigt. Die Klappenwelle 5 ist
in dem Flanschteil 6 des Stutzens 1 mittels Lagern 7
gelagert.
Auf der Klappenwelle 5 ist ein zylinderförmiger,
magnetischer Drehkörper 9 befestigt, der sich in dem
Luftspalt 10 des Erregerteiles 11 befindet, das in dem
Gehäuse 12 des Flanschteiles 6 angeordnet ist.
Seitlich an den Drehkörper 9 angeflanscht ist ein
Nockenkörper 9a vorgesehen, der einen Nocken 25 trägt, der
gegen den Anschlag 21 gelaufen ist. Die Drosselklappe 4
befindet sich bei dieser Darstellung mit gegen den
Anschlag 21 gelaufenem Nocken 25 in ihrer Ruhestellung,
der ersten limp-home-Stellung ϕlh, die sie beim Ausfall der
Erregung sofort anfährt. Dabei kann die zusätzliche
magnetische Feder behilflich sein, die bei diesem
Ausführungsbeispiel aus in die Nuten 16 eingesetzten
Hilfsmagneten 19a besteht.
In Fig. 6 sind zwei Anschläge 21 und 26 dargestellt, die
sich am Gehäuse 12 befinden, das ein integraler Teil des
Stutzens 1 ist. Der Anschlag 21 ist der Anschlag der limp
home-Stellung ϕlh und der Anschlag 26 ist der Anschlag für
den Status Sop der völlig geöffneten Drosselklappe 4. Der
Anschlag 21 weist eine Gewindebohrung 27 auf, in die eine
Stellschraube 28 eingeschraubt ist. Die Stellschraube 28
ist an ihrem vom Anschlag 21 beaufschlagten Ende 29 mit
einem Anschlagstück 30 versehen, das zur Ausbildung eines
harten Anschlages aus Stahl oder zur Ausbildung eines
weichen Anschlages aus Silikonkautschuk bestehen kann.
Mittels einer Kontermutter 31 läßt sich die Stellschraube
28 in einer eingestellten Stellung festlegen.
Zur Erzielung einer guten Dämpfung ist die Stellschraube
28 beispielsweise hohl ausgebildet (Fig. 7). In den
Hohlraum 32 ist ein Stift 33 mit Paßsitz eingesteckt,
wobei die Passung so ausgebildet ist, daß die Energie des
anschlagenden Anschlages 25 durch die Reibung zwischen
Stellschraube 28 und Stift 33 vernichtet werden kann.
Anordnungsmäßig kann es für die Gestaltung der Spritzform
des Gehäuses 1/12 ungünstig sein, die Anschläge 21 und 26
neben Erregerteil 11/14 vorzusehen. Es ist deshalb als
Variation vorgesehen, den Anschlagmechanismus gegebenenfalls
auf der vom Erregerteil 11/14 abliegenden Seite der
Drosselklappe anzubringen, wie es in Fig. 5 gestrichelt
dargestellt ist.
Claims (23)
1. Vorrichtung zum Verstellen eines Stellgliedes (4),
insbesondere einer Drosselklappe in einer Gasleitung (3),
wie beispielsweise einer Ansaugleitung eines
Verbrennungsmotors, die mittels einer Klappenwelle (5) aus
einer Stellung bei Leerlauf in Betriebsstellungen
verschwenkbar ist, wobei an der Klappenwelle (5) ein als
Betätigungskörper dienender, magnetisierter Drehkörper (9)
vorgesehen ist, der unter Zwischenschaltung eines
Luftspaltes (10) mit ihn außen umgebenden Polschuhen (15)
eines stationären, von einem Geber elektrisch erregbaren
Erregerteiles (11) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erregerteil (11) aus einem U-förmigen Stator
besteht, dessen Schenkel (12a, 12b) die Polschuhe (15)
bilden, die am Luftspalt mit dem dauermagnetischen
Drehkörper (9) derart zusammenwirken, daß auf den
Drehkörper (9) magnetische Momente wirken, die bestrebt
sind, ihn in eine definierte Ruhestellung zu ziehen, um
die Drosselklappe (4) so im unerregten Zustand entgegen
der Öffnungsrichtung in eine definierte Ruhestellung
zurückzuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erregerteil (11) aus einem U-förmigen Stator
besteht, dessen Schenkel (12a, 12b) die Polschuhe (15)
bilden, die aufgrund einer ungleichförmigen Gestaltung
ein kräftiges Klebemoment erzeugen, das bestrebt ist, den
Drehkörper (9) in eine bevorzugte, vom Klebemoment
bestimmte Ruhestellung zu ziehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite des Luftspaltes (10) längs der
Polschuhpolbögen (15a) in der Weise unterschiedlich
ausgebildet ist, daß sich schmale und breite
Luftspaltbereiche (15a1 und 15a2) abwechseln, wobei sich
die schmalen und breiten Luftspaltbereiche (15a1 und 15a2)
jeweils diametral gegenüber befinden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf Abstand einander gegenüber stehenden Polschuhe
(15) zwischen den jeweiligen Schenkeln (12a, 12b) bzw.
Polschuhenden (18) Öffnungen (17) ausbilden und daß die
Polschuhe (15) jeweils etwa in der Mitte ihrer Polbögen am
Luftspalt weitere Nuten (16) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nuten (16) in den Polbögen (15) magnetisch etwa
einen gleich großen Einfluß auf den Klebemomentverlauf
ausüben wie die Öffnungen (17) zwischen den Polschuhenden
(18).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß am Rande der Nuten (16) in den Polbögen (15)
Hilfsnuten (20) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Klebemoment durch einen zusätzlichen, magnetischen
Rückstellmechanismus (22) unterstützt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückstellmechanismus (22) aus Hilfsmagnete (19)
besteht, die in oder am Rande der Polbögen (15a1 und 15a2)
mit geringerem Abstand von dem Drehkörper (9), also am
schmalerem Luftspalt (10), vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückstellmechanismus (22) aus Hilfsmagneten (19a)
besteht, die in die Nuten (16) eingesetzt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erregerteil (11) aus einem U-förmigen Stator mit
parallen, Polschuhe (15) bildenden Schenkeln (12a, 12b)
besteht, wobei die Enden der Polschuhe einen gegenseitigen
Abstand haben und die Polschuhe (15) am Luftspalt (10)
mit Nuten (16) versehen sind, in die dauermagnetische
Magnetkörper (41) eingesetzt sind, die einen
Rückstellmechanismus (19a) bilden und die einen Magnetfluß
solcher Stärke und Richtung erzeugen, daß sich der in dem
von den Polschuhe umschlossenen Raum befindliche
magnetisierte Drehkörper in seiner Ruhestellung in
Richtung des Magnetflusses der Magnetkörper (41)
ausrichtet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nuten (16) etwa in den mittleren Bereichen der
Polschuhe (15) vorgesehen sind und ein diametrales
Magnetfeld im Luftspalt ausbilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftspaltbreite im Bereich der
Polschuhe (15) überall etwa gleich ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mechanischer Anschlag (21) vorgesehen ist, der die
Ruhestellung ϕlh bei Nutzung des Rückstellmechanismus
(19, 19a, 22) definiert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiterer mechanischer Anschlag (26) vorgesehen ist,
der die Offenstellung Sop des Stellgliedes (4) begrenzt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens der Anschlag (21), gegen den das
Stellglied (4) bei der Rückkehr in die Ruhestellung
aufläuft, einstellbar ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens der Anschlag (21) der Ruhestellung ϕlh ein
Anschlagstück (30) aufweist, das am Ende einer konterbaren
Stellschraube (28) vorgesehen ist, die von der Außenseite
des Gehäuses (1/12) her bedienbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlagstück (30) wahlweise aus Materialien
unterschiedlicher Dämpfungseigenschaften besteht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellschraube (28) zwischen dem Anschlagstück (30)
und dem Schraubenkörper dämpfend ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellschraube (28) in einer Gewindebohrung (27)
des Anschlages (21) verstellbar geführt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschläge (21, 26) Bestandteile des Gehäuses (1, 12)
sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschläge (21, 26) wahlweise im Bereich eines der
beiden Lager (7) des Stellgliedes (4) vorgesehen sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß sich der zur Definition der ersten limp-home-Stellung
ϕlh vorgesehene Anschlag (21) gegenüber der Nullstellung So,
in der das Stellglied (4) den Ansaugkanal (3) schließt,
auf der Seite befindet, die der Öffnungsrichtung
entgegengesetzt ist und daß darüber hinaus das Klebemoment
und der zusätzliche Rückstellmechanismus (22) so
aufeinander abgestimmt sind, daß bei einem Fehlerfall,
beispielsweise bei Stromausfall und bei Ausfall des
zusätzlichen Rückstellmechanismus, die durch den Anschlag
(21) mechanisch vorgegebene erste limp-home-Stellung (ϕlh)
zwar nicht mehr erreicht wird, dafür aber eine zweite
limp-home-Stellung (ϕ2lh) ohne Anschlag erreicht wird, der
von der Nullstellung (So)um eine etwa gleich große
Verdrehung in Öffnungsrichtung abweicht, wie der
mechanische Anschlag (21), der die erste limp-home-
Stellung (ϕlh) in Gegenrichtung von der Nullstellung
definiert.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die magnetische Rückstellung des Stellgliedes (4) zur
ersten limp-home-Stellung so drehmomentstark ausgeführt
ist, daß der Betrieb mit der geforderten Dynamik auch ohne
ein von der elektrischen Ansteuerung erzeugtes, in
Schließrichtung wirkendes Moment erreicht werden kann.
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