DE19736521A1 - Lastverstellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, insbesondere als Drosselklappe ausgebildetes, auf einer Stellwelle angeordnetes Stellglied, wobei die Stellwelle über ein drehfest mit ihr verbundenes Stellteil mittels eines reversierbaren Stellgetriebes zwischen einer Mini­ mallaststellung und einer Vollaststellung schwenkbar antreibbar ist, mit einer als Drehfeder ausgebildeten, vorgespannten Rückstellfeder, die die Stellwelle in Mini­ mallastrichtung beaufschlagt und einer Notlauffeder, durch die die Stellwelle in Vollastrichtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist.

Lastverstellvorrichtungen der vorstehenden Art sind all­ gemein unter der Bezeichnung E-Gas zur Leistungsverstel­ lung der Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen bekannt. Bei ihnen ist zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs die Minimallaststellung so ausgelegt, daß die Brenn­ kraftmaschine dabei im Leerlauf noch so eben gleichmäßig läuft. Das führt dazu, daß es in Minimallaststellung nicht möglich ist, ein ausreichendes Drehmoment zu er­ zeugen, um das Kraftfahrzeug zu bewegen. Das kann jedoch erforderlich werden, wenn das Kraftfahrzeug aus einem Ge­ fahrenbereich gefahren werden muß, die Lastverstellvor­ richtung jedoch infolge eines Ausfalls der Steuerelektro­ nik oder des Stellgetriebes nicht mehr durch Betätigung des Fahrpedals verstellt werden kann. Aus diesem Grunde sieht man bei den bekannten Lastverstellvorrichtungen zu­ sätzlich zur Rückstellfeder eine Notlauffeder vor, welche dafür sorgt, daß das Stellglied bei Ausfall der Steuer­ elektronik oder des Stellgetriebes sich aus der Minimal­ laststellung zwangsläufig in eine Notlaufstellung bewegt, in der die Brennkraftmaschine ein ausreichend großes Drehmoment erzeugt, um das Kraftfahrzeug mit geringer Ge­ schwindigkeit zu bewegen. Diese Notlaufstellung wird durch einen gegen die Kraft der Rückstellfeder verschieb­ lichen Anschlag festgelegt, gegen den das Stellteil mit­ tels der Notlauffeder gespannt ist und der von dem Stell­ teil gegen die Kraft der Rückstellfeder verschoben werden kann, wenn sich das Stellteil aus der Notlaufstellung in Richtung der Vollaststellung bewegt.

Die für das Erreichen der Notlaufstellung erforderliche Notlauffeder erfordert - abgesehen von den Kosten - einen entsprechenden Bauraum und führt zu einer Erhöhung des Gewichtes im Vergleich zu einer Lastverstellvorrichtung ohne zwangsläufige Bewegung in eine Notlaufstellung bei einem Defekt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Lastver­ stellvorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestal­ ten, daß sie möglichst kompakt aufgebaut und kostengüns­ tig herstellbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rücklauffeder und die Notlauffeder durch eine einzige Drehfeder gebildet sind, deren erstes Ende mit der Stell­ welle verbunden ist und deren anderes Ende zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung mittels eines mit dem Stellgetriebe gekoppelten Minimallastgetriebes entgegen der Kraft der Drehfeder bewegbar ist.

Durch diese Gestaltung wird die einzige Drehfeder als Rücklauffeder und als Notlauffeder doppelt genutzt und in Abhängigkeit von dem Stellwinkel der Stellwelle entweder unmittelbar über das Stellgetriebe oder das mit dem Stellgetriebe gekoppelte Minimallastgetriebe gespannt. Die Stellwelle schwenkt daher aus jeder Position automa­ tisch in die Notlaufstellung, wenn keine Kräfte auf das Stellgetriebe wirken. Durch den Wegfall einer der Federn gestaltet sich die erfindungsgemäße Lastverstellvorrich­ tung besonders kompakt und ist deshalb sehr kostengünstig herstellbar. Weiterhin benötigt die erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung neben dem Stellgetriebe nur ein besonders einfach aufgebautes Minimallastgetriebes.

Die Vorspannung der Drehfeder durch das Minimallastge­ triebe könnte beispielsweise dadurch erfolgen, daß das zweite Ende der Drehfeder auf einem von dem Minimal­ lastgetriebe verstellbaren Halteteil befestigt ist. Die Vorspannung der Drehfeder durch das Minimallastgetriebe erfordert jedoch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn das zweite Ende der Drehfeder zwischen der Notlauf­ stellung und der Vollaststellung an einem Anschlag an­ liegt und zwischen der Notlaufstellung und der Minimal­ laststellung von dem Anschlag wegbewegbar ist.

Das Stellgetriebe läßt sich gemäß einer anderen vorteil­ haften Weiterbildung der Erfindung platzsparend in der Lastverstellvorrichtung anordnen, wenn das Stellteil ein zum Kämmen mit einem Zahnrad des Stellgetriebes ausgebil­ detes Zahnsegment hat.

Das Stellgetriebe hat gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders geringe Bau­ höhe, wenn das Stellgetriebe ein von einem Antriebsritzel angetriebenes, durchmessergroßes Zwischenzahnrad hat, welches mit einem das Stellteil verschwenkenden, durch­ messerkleinen Zahnrad drehfest und koaxial verbunden ist. Diese Gestaltung hat zudem den Vorteil, daß bei einem Bruch der Drehfeder die Stellwelle von dem Stellgetriebe verschwenkt wird. Ein Defekt an einem einzigen Bauteil der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung führt des­ halb nicht zu einem vollständigen Ausfall der damit ge­ steuerten Brennkraftmaschine.

Das Minimallastgetriebe erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn auf dem Zwischenzahnrad ein Nocken zum Bewegen des zweiten Endes der Drehfeder angeordnet ist. Der Nocken kann hierbei auf die verschie­ denste Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Nocken als einteilig mit dem Zwischenzahnrad gefertigter Zapfen gestaltet oder durch eine freidrehbare Rolle aus­ gebildet sein.

Die Drehfeder beansprucht gemäß einer anderen vorteilhaf­ ten Weiterbildung der Erfindung besonders wenig Platz, wenn sie eine Spiralfeder ist. Wenn eine besonders hohe Sicherheit gegen einen Federbruch gefordert ist, können einfach zwei gleiche, übereinander angeordnete Spiralfe­ dern als Drehfeder eingesetzt werden.

Die Drehfeder wird gemäß einer anderen vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung zuverlässig in ihrer Position gehalten, wenn in dem das Zwischenzahnrad lagernden Ge­ häuse ein seitlich an der Drehfeder anliegendes Führungs­ teil befestigt ist.

Eine Begrenzung des Stellbereichs der Stellwelle erfor­ dert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn eine in Minimallaststellung und in Vollaststellung gegen gehäusefeste Anschläge gelangende Anschlagplatte drehfest auf der Stellwelle befestigt ist. Selbstver­ ständlich können die Anschläge zum Einstellen eines Standgases oder einer Vollastbegrenzung verstellbar ge­ staltet sein.

Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten der erfin­ dungsgemäßen Lastverstellvorrichtung trägt es bei, wenn das Stellteil und die Anschlagplatte einteilig gefertigt sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben.

Diese zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lastverstellvorrichtung aus Fig. 1 in Voll­ laststellung,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lastverstellvorrichtung aus Fig. 1 in Not­ laufstellung,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lastverstellvorrichtung aus Fig. 1 in Mini­ mallaststellung.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilbereich eines Gehäuses 1 ei­ nes Drosselklappenstutzens. In dem Gehäuse 1 ist eine Stellwelle 2 gelagert, bei der es sich um eine Drosseln klappenwelle handeln kann, auf der eine nicht darge­ stellte Drosselklappe angeordnet ist. Drehfest auf der Stellwelle 2 sitzt ein ein Zahnsegment 3 aufweisendes Stellteil 4, welches mittels eines Stellgetriebes 5 ver­ schwenkbar ist.

Das Stellgetriebe 5 hat einen Stellmotor 6, der über ein Antriebsritzel 7 ein durchmessergroßes Zwischenzahnrad 8 antreibt. Dieses Zwischenzahnrad 8 ist einteilig mit ei­ nem durchmesserkleinen Zahnrad 9 und einem radial hervor­ stehenden Nocken 10 gefertigt und auf einer Achse 11 ge­ lagert. Das das Zahnsegment 3 aufweisende Stellteil 4 steht permanent im Eingriff mit dem auf dem Zwischenzahn­ rad 8 angeordneten Zahnrad 9. Weiterhin hat der Drosseln klappenstutzen eine Drehfeder 18, welche mit einem Ende an der Stellwelle 2 befestigt ist und mit dem anderen Ende 12 an einem gehäusefesten Anschlag 13 anliegt. Wei­ terhin ist auf der Stellwelle 2 eine Anschlagplatte 14 drehfest angeordnet. Das Gehäuse 1 weist im Bereich der Anschlagplatte 14 einen Anschlag 15 auf.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen die Funktionsweise des Dros­ selklappenstutzens aus Fig. 1 in einer Ansicht von oben in verschiedenen Stellungen. Hierbei ist zu erkennen, daß die Anschlagplatte 14 einen Vollastarm 16 und einen Minimallastarm 17 aufweist. Das zweite Ende 12 der Dreh­ feder 18 ist abgewinkelt und überragt den Anschlag 13 bis in die Bewegungsbahn des auf dem Zwischenzahnrad 8 ange­ ordneten Nockens 10. Weiterhin ist in dem Gehäuse 1 des Drosselklappenstutzens ein als Bolzen ausgebildetes Füh­ rungsteil 19 integriert (insbesondere eingepreßt, daran befestigt oder durch das Gehäuse 1 selbst gebildet), das die Drehfeder 18 in einem seitlichen Bereich hält. Dieses Führungsteil 19 kann bei entsprechender Ausgestaltung der Anschlagplatte 14 auch als Anschlag für die Minimallaststellung genutzt werden.

Die Fig. 2 zeigt die Lastverstellvorrichtung in Vollaststellung. Um zu der Volllaststellung zu gelangen, wird das Zwischenzahnrad 8 mittels des in Fig. 1 darge­ stellten Stellmotors 6 im Uhrzeigersinn ausgelenkt. Hier­ durch verschwenkt das Zahnrad 9 des Stellgetriebes 5 das Zahnsegment 3 des Stellteils 4 gegen den Uhrzeigersinn, bis der Vollastarm 16 der Anschlagplatte 14 gegen den Anschlag 15 des Gehäuses 1 gelangt. Da das Stellteil 4 und das eine Ende der Drehfeder 18 drehfest mit der Stellwelle 2 verbunden sind, wird die Stellwelle 2 ausge­ lenkt und die Drehfeder 18 gespannt. Das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 liegt hierbei an dem Anschlag 13 an.

Wenn beispielsweise durch einen Defekt der in Fig. 1 dargestellte Stellmotor 6 nicht mehr bestromt wird, wird die Stellwelle 2 und damit das Stellteil 4 und das Zwi­ schenzahnrad 8 durch die Kraft der Drehfeder 18 zurückge­ schwenkt, bis der an dem Zwischenzahnrad 8 angeordnete Nocken 10 gegen das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 ge­ langt. Diese Stellung kennzeichnet die Notlaufstellung, die in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Notlaufstellung zeichnet sich dadurch aus, daß weder der Minimallastarm 17, noch der Vollastarm 16 der Anschlagplatte 14 an dem gehäusefesten Anschlag 15 anliegen.

Die Fig. 4 zeigt den Drosselklappenstutzen in der Mini­ mallaststellung, bei der der Minimallastarm 17 der An­ schlagplatte 14 an dem gehäusefesten Anschlag 15 anliegt.

Diese Minimallaststellung wird aus der Notlaufstellung dadurch erreicht, daß das Antriebsritzel 7 des in Fig. 1 dargestellten Stellmotors 6 das Zwischenzahnrad 8 gegen Uhrzeigersinn verstellt. Hierdurch wird die Stell­ welle 2 über das Stellgetriebe 5 ausgelenkt. Gleichzeitig hebt der Nocken 10 das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 von dem Anschlag 13 ab. Der Nocken 10 und das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 bilden damit ein Minimallastgetriebe 20. Wenn der Stellmotor 6 nicht mehr bestromt wird, bewegt das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 den Nocken 10 bis in die in Fig. 3 dargestellte Notlaufstellung. Die Notlaufstellung wird deshalb durch die Kraft der Drehfeder 18 zwangsläufig erreicht, wenn der in Fig. 1 dargestellte Stellmotor 6 nicht mehr bestromt wird.

Claims (9)

1. Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, insbesondere als Dros­ selklappe ausgebildetes, auf einer Stellwelle angeordne­ tes Stellglied, wobei die Stellwelle über ein drehfest mit ihr verbundenes Stellteil mittels eines reversierba­ ren Stellgetriebes zwischen einer Minimallaststellung und einer Volllaststellung schwenkbar antreibbar ist, mit einer als Drehfeder ausgebildeten, vorgespannten Rück­ stellfeder, die die Stellwelle in Minimallastrichtung be­ aufschlagt und einer Notlauffeder, durch die die Stell­ welle in Vollastrichtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauf­ feder und die Notlauffeder durch eine einzige Drehfeder (18) gebildet sind, deren erstes Ende mit der Stellwelle (2) verbunden ist und deren anderes Ende (12) zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung mittels eines mit dem Stellgetriebe (5) gekoppelten Minimal­ lastgetriebes (20) entgegen der Kraft der Drehfeder (18) bewegbar ist.

2. Lastverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zweite Ende (12) der Drehfeder (18) zwischen der Notlaufstellung und der Volllaststel­ lung an einem Anschlag (13) anliegt und zwischen der Not­ laufstellung und der Minimallaststellung von dem Anschlag (13) wegbewegbar ist.

3. Lastverstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stellteil (4) ein zum Käm­ men mit einem Zahnrad (9) des Stellgetriebes (5) ausge­ bildetes Zahnsegment (3) hat.

4. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellgetriebe (5) ein von einem Antriebsritzel (7) ange­ triebenes, durchmessergroßes Zwischenzahnrad (8) hat, welches mit einem das Stellteil (4) verschwenkenden, durchmesserkleinen Zahnrad (9) drehfest und koaxial ver­ bunden ist.

5. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zwischenzahnrad (8) ein Nocken (10) zum Bewegen des zweiten Endes (12) der Drehfeder (18) angeordnet ist.

6. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfeder (18) eine Spiralfeder ist.

7. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem das Zwischenzahnrad (8) lagernden Gehäuse (1) ein seitlich an der Drehfeder anliegendes Führungsteil (19) befestigt ist.

8. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Minimallaststellung und in Volllaststellung gegen ge­ häusefeste Anschläge (15) gelangende Anschlagplatte (14) drehfest auf der Stellwelle (2) befestigt ist.

9. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellteil (4) und die Anschlagplatte (14) einteilig ge­ fertigt sind.