DE19611511A1 - Mechanismus zur Verdrehung einer Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Verdrehung einer Welle in zwei End­ stellungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Mechanismus ist beispielsweise in der DE-A1 43 09 904 offenbart und wird dort für einen Klappensteller zur Umschaltung der Luftansaugrohrschwinglänge bei einer Brennkraftmaschine benötigt. Dieser Klappensteller weist bereits die Besonderheit auf, daß ein Betätigungshebel, der mit der Umschaltklappe verbunden ist und zwei Endstellungen aufweist, von einem reversiblen Elektromotor angetrieben wird und durch eine bistabile Kippfeder in eine dieser Endstellungen belastet ist. Diese Endstellungen sind durch Festanschläge fixiert und es ist vorgesehen, daß Gegenanschläge am Betäti­ gungshebel elastisch verformbar ausgeführt sind bzw. unter Federspannung stehen und bis zu einem Festanschlag verstellt werden können.

Mit dieser Anordnung sollen sich sehr kurze Verstellzeiten der Klappenumschaltung von einer Endstellung in die andere erreichen lassen.

Es hat sich gezeigt, daß bei den sehr kurzen Verstellzeiten zwar eine geringere Verstell­ arbeit geleistet wird, jedoch bei der verbleibenden Einschaltdauer wegen der begrenzten Verstellbarkeit der Gegenanschläge eine mechanische und elektrische Höchstbelastung der Bauteile eintritt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Mechanismus derart zu gestalten, daß übermäßige mechanische und elektrische Belastung der Bauteile vermieden wird und dabei sogar die Einschaltdauer des Elek­ tromotors beliebig verlängert werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merk­ male gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen ange­ geben.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und nachfol­ gend beschrieben.

Dies Zeichnung zeigt:

Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Antrieb über eine Verzahnung in verschiedener Wirk­ position,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem Antrieb über Reibung,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem Antrieb über Mitnehmer,

Fig. 5 eine anwendbare Schaltung.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Mechanismus 1 zur Verdrehung einer Welle 2 in zwei Endstellungen 3, 4, die durch Festanschläge 5, 6 fixiert sind und gegen die ein mit der Welle 2 verbundener Hebel 7 durch einen reversiblen Antrieb 8 verstellt und durch eine bistabile Kippfeder 9 belastet ist.

Der reversible Antrieb 8 ist hier von einem Elektromotor 10 gebildet, der über ein Zahnrad 11 auf ein Rad 12 mit einer Treibstockverzahnung 13 einwirkt und dieses in Drehung versetzt. Hierbei treten die Treibstöcke mit ihren Bolzen 14 in Zahnlücken 15 des mit der Welle 2 verbundenen Hebels 7 ein und nehmen diesen solange mit, bis eine der Endstellungen 3, 4 durch Anschlag des Hebels 7 an einen der Festanschläge 5, 6 erreicht wird, hier Endstellung 3 durch Anschlag an Festanschlag 5.

Durch den reversiblen Antrieb 8, hier durch Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 10, läßt sich der Hebel 7 auch in die andere Endstellung 4 verstellen durch Anschlag an den anderen Festanschlag 6.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß der Hebel 7 gegen Hebelanschläge 16 (Fig. 2) gespannte Endabschnitte 17, 18 aufweist, die unter der Wirkung des Antriebs 8 nach Anschlag des Hebels 7 an die Festanschläge 5, 6 von den Hebelanschlägen 16 abheben und eine Weiterverstellung des Antriebs 8 ermöglichen.

Bei der vorliegenden Ausführung weist der jeweilige Endabschnitt 17, 18 den letzten Zahn 19 der Treibstockverzahnung 13 auf, der durch einen der Treibstockbolzen 14 des Rades 12 belastet wird und durch den Antrieb 8 die durch eine Feder 20 verursachte Anlagekraft des Endabschnitts 17 gegen den Hebelanschlag 16 überwindet und aus dem Wirkbereich der Treibstockbolzen 14 schwenkt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Der gegen einen der Festanschläge 5, 6 anliegende Hebel 7 verharrt dort unter der Belastung der Kippfeder 9. Bei einer Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 10 schwenkt der jeweilige Endabschnitt 17, 18 wieder in seine Ausgangslage zurück, so daß der nächste mit dem Zahn 19 in Kontakt gelangende Treibstockbolzen 14 beginnt, den Hebel 7 in die andere Endstellung 4 zu verstellen.

Es versteht sich von selbst, daß der Antrieb 8 anstelle der Treibstockverzahnung 13 auch über jede andere Verzahnungsart erfolgen kann.

Fig. 3 zeigt diesbezüglich eine Ausführung, bei der der Antrieb 8 über ein Reibrad 21 erfolgt, das vom Elektromotor 10 angetrieben wird und auf eine Lauffläche 22 des Hebels 7 einwirkt. Auch hier weist der Hebel 7 federnde Endabschnitte 17, 18 auf, die unter der Wirkung des Reibrades 21 nach Anschlag des Hebels 7 an einen der Fest­ anschläge 5, 6 von den Hebelanschlägen 16 abheben.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der ein vom Elektromotor 10 angetriebenes Rad 23 Mitnehmeransätze 24 aufweist, die bei der Drehung des Rades 23 in die Bewegungs­ bahn von Mitnehmern 25 des mit der Welle 2 verbundenen Hebels 7 eintreten und jeweils einen der Mitnehmer 25 in Richtung des Anschlagens des Hebels 7 an einen der Festanschläge 5, 6 mitnehmen und kurz vor dem Anschlagen wieder aus der Bewe­ gungsbahn austreten. Darüber hinaus erfolgt eine Weiterdrehung des Rades 23 unter Ausfedern der Mitnehmer 26 des Hebels 7. Der Hebel 7 liegt unter der Wirkung der erwähnten bistabilen Kippfeder 9, in Fig. 4 nicht dargestellt, an einem der Festanschläge 5, 6 an.

Aus diesen in Fig. 3 und 4 dargestellten alternativen Ausführungen zeigt sich, daß der Antrieb 8 über Verzahnung, Reibung oder Mitnehmer erfolgen kann und nach Abheben der Endabschnitte 17, 18 von den Hebelanschlägen 16 bzw. nach Ausschwenken der Mitnehmer 25 wirkungslos wird.

Der erfindungsgemäße Mechanismus 1 ist vorteilhafterweise einsetzbar für einen nicht dargestellten Klappensteller zur Umschaltung der Luftansaugrohrschwinglänge bei einer Brennkraftmaschine. Bei Verwendung des reversiblen Elektromotors 10 für den Antrieb 8 kann vorgesehen sein, daß die Ansteuerung des Elektromotors 10 über eine elektri­ sche Schaltung 26 erfolgt, bestehend aus einem Zeitschaltglied 27 und einem elek­ tronischen Umschalter 28, wobei das Zeitschaltglied 27 für eine Bestromungszeit von 0,5 Sekunden ausgelegt ist.

Fig. 5 zeigt diese Schaltung 26 zur Ansteuerung des Elektromotors 10, bestehend aus dem Zeitschaltglied 27 und dem elektronischen Drehrichtungsumschalter 28. Diese Schaltung ermöglicht es, daß der Elektromotor 10 hinsichtlich seiner Drehrichtung und Bestromungszeit gesteuert werden kann. Der Elektromotor 10 muß nur für den Zeitraum der Verstellung von einer Endstellung 3, 4 in die andere bestromt werden.

Da durch den Einsatz der bistabilen Kippfeder 9 auf eine Rückdrehfeder verzichtet wer­ den kann, ergeben sich kleine Verstellkräfte und eine sehr kurze Verstellzeit von kleiner als 0,2 Sekunden.

Durch diese kurze Verstellzeit ist es möglich geworden, auf sonst übliche Endschalter oder eine Stromerkennungsschaltung zur Feststellung, daß die Verstellung durch An­ schlag der Anschläge beendet ist, zu verzichten, in dem eine feste, längere als die Ver­ stellung benötigte Bestromungszeit durch das Zeitschaltglied, zum Beispiel 0,5 Sekun­ den, vorgegeben wird.

Es werden nur noch geringe Anforderungen an die Kurzschlußstromfestigkeit des Elektromotors 10 gestellt.

Claims (4)

1. Mechanismus zur Verdrehung einer Welle in zwei Endstellungen, die durch Festan­ schläge fixiert sind und gegen die ein mit der Welle verbundener Hebel durch einen verver reversiblen Antrieb verstellt und durch eine bistabile Kippfeder belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (7) durch eine Feder (20) gegen Hebelanschläge (16) gespannte Endabschnitte (17, 18) aufweist, die unter der Wirkung des Antriebs (8) nach Anschlag des Hebels (7) an einen der Festanschläge (5, 6) von den Hebelanschlä­ gen (16) abheben und eine Weiterverstellung des Antriebs (8) ermöglichen.

2. Mechanismus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (8) über Ver­ zahnung (13), Reibung (21, 22) oder Mitnehmer (24, 25) erfolgt und nach Abheben der Endabschnitte (17, 18) von den Hebelanschlägen (16) bzw. nach Ausschwenken der Mitnehmer (25) wirkungslos wird.

3. Mechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Elektromotors (10) über eine elektrische Schaltung (26) erfolgt, bestehend aus einem Zeitschaltglied (27) und einem elektronischen Umschalter (28).

4. Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitschaltglied (27) für eine Bestromungszeit von 0,5 Sekunden ausgelegt ist.