DE19843769A1

DE19843769A1 - Load adjustment device

Info

Publication number: DE19843769A1
Application number: DE19843769A
Authority: DE
Inventors: Guenther Bender
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-03-30
Also published as: EP0989293B1; DE59909996D1; KR20000023458A; EP0989293A3; EP0989293A2; BR9904314A

Abstract

Bei einer Lastverstellvorrichtung (2) für eine Brennkraftmaschine mit einer auf einer Stellwelle (4) angeordneten Drosselklappe (5) sind eine Rückstellfeder (14) und eine Notlauffeder (13) auf einem von einem Stellgetriebe (7) abgewandten Ende der Stellwelle (4) angeordnet. Hierdurch können das Stellgetriebe (7), die Rückstellfeder (14) und die Notlauffeder (13) jeweils besonders kleine Abmessungen aufweisen. Weiterhin gestaltet sich die erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung (2) konstruktiv besonders einfach.In a load adjusting device (2) for an internal combustion engine with a throttle valve (5) arranged on an adjusting shaft (4), a return spring (14) and an emergency running spring (13) are arranged on an end of the adjusting shaft (4) facing away from an adjusting gear (7) . As a result, the actuating gear (7), the return spring (14) and the emergency running spring (13) can each have particularly small dimensions. Furthermore, the load adjustment device (2) according to the invention is structurally particularly simple.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, insbesondere als Drosselklappe ausge bildetes, auf einer Stellwelle angeordnetes Stellglied, wobei die Stellwelle über ein drehfest mit ihr verbundenes Stellteil mittels eines reversierbaren Stellgetriebes zwischen einer Minimallaststellung und einer Vollaststellung schwenkbar antreibbar ist, mit einer vorgespannten Rückstellfeder, die die Stellwelle in Minimallastrichtung beaufschlagt, und einer Notlauffeder, durch die die Stellwelle in Vollastrichtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist.The invention relates to a load adjustment device for the performance of a Internal combustion engine determining, especially as a throttle valve formed actuator arranged on an actuating shaft, the actuating shaft via a non-rotatable actuator connected to it by means of a reversible Actuator between a minimum load position and a full load position is pivotally drivable, with a biased return spring, which Actuating shaft loaded in the minimum load direction, and an emergency running spring which the actuating shaft can be moved in the full load direction up to an emergency running position is.

Eine solche Lastverstellvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 378 737 B1 bekannt. Diese Lastverstellvorrichtung hat zum Antrieb des Stellgetriebes einen an einem Fahrpedal befestigten Gaszug sowie einen Elektromotor. Der Gaszug verschwenkt ein mit der Stellwelle verbundenes erstes Steuer elementteil, während der Elektromotor ein mit dem ersten Steuerelementteil gekoppeltes zweites Steuerelementteil verschwenkt. Die Abmessungen der Steuerelementteile bilden das Übersetzungsverhältnis des Stellgetriebes. Die Rückstellfeder bewegt das erste Steuerelementteil in die Minimallast stellung, während die Notlauffeder an dem zweiten Steuerelementteil ange ordnet ist und die Stellwelle bei stromlosem Elektromotor in die Notlaufstel lung vorspannt. Die Rückstellfeder und die Notlauffeder sind hierbei als Zug- oder Druckfedern gestaltet. Die Notlaufstellung ermöglicht es, das Kraftfahr zeug aus einem Gefahrenbereich zu fahren, wenn die Lastverstellvorrichtung infolge eines Ausfalls der Steuerelektronik oder des Stellgetriebes nicht mehr durch Betätigung des Fahrpedals verstellt werden kann. In der Notlaufstel lung hat die Brennkraftmaschine ein ausreichend großes Drehmoment, um das Kraftfahrzeug mit geringer Geschwindigkeit zu bewegen.Such a load adjustment device is, for example, from EP 0 378 737 B1 known. This load adjustment device has to drive the actuating gear an accelerator cable attached to an accelerator pedal and an electric motor. The throttle cable swivels a first control connected to the control shaft element part, while the electric motor one with the first control element part coupled second control element part pivoted. The dimensions of the Control element parts form the transmission ratio of the actuating gear. The return spring moves the first control element part to the minimum load position while the emergency running spring is attached to the second control element part is arranged and the control shaft in the emergency running position when the electric motor is de-energized preloaded. The return spring and the emergency spring are here as tension or compression springs. The emergency running position makes it possible to drive testify to drive out of a danger area when the load adjustment device due to a failure of the control electronics or the actuator can be adjusted by pressing the accelerator pedal. In the emergency runway the internal combustion engine has a sufficiently large torque to to move the motor vehicle at low speed.

Nachteilig bei der bekannten Lastverstellvorrichtung ist, daß sie einen sehr großen Bauraum erfordert. Insbesondere durch den Angriff der Rückstellfe der und der Notlauffeder an den Steuerelementteilen gestalten sich diese in radialer Richtung der Stellwelle sehr ausladend.A disadvantage of the known load adjustment device is that it is very requires large installation space. In particular, by attacking the Rückstellfe the and the emergency running spring on the control element parts are designed in radial direction of the control shaft very wide.

Man hat bereits daran gedacht, anstelle der Rückstellfeder und der Notlauf feder eine einzige Drehfeder vorzusehen. Dies erfordert jedoch einen hohen konstruktiven Aufwand und eine kostenintensive Montage der Lastverstell vorrichtung.One has already thought of it instead of the return spring and the emergency run to provide a single torsion spring. However, this requires a high one design effort and a cost-intensive assembly of the load adjuster contraption.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Lastverstellvorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie besonders kostengünstig zu montieren ist und besonders geringe radiale Abmessungen erfordert.The invention is based on the problem of a load adjustment device type mentioned so that they are particularly inexpensive is to be assembled and requires particularly small radial dimensions.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Notlauffeder und die Rückstellfeder jeweils als Drehfedern gestaltet und auf der dem Stellgetriebe gegenüberliegenden Seite der Stellwelle angeordnet sind. This problem is solved according to the invention in that the emergency running spring and the return spring each designed as torsion springs and on the Actuator opposite side of the actuating shaft are arranged.

Durch diese Gestaltung benötigt das Stellgetriebe keine freien Stellen für die Angriffspunkte der beiden Federn. Hierdurch läßt sich das Stellgetriebe be sonders kompakt gestalten. Die Gestaltung der Notlauffeder und der Rück stellfeder jeweils als Drehfedern führt ebenfalls zu einer Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung in radialer Richtung der Stellwelle. Die Trennung der beiden Federn von dem Stellge triebe führt zudem zu einer besonders einfachen Montage der erfindungs gemäßen Lastverstellvorrichtung. Die Art des Antriebs des Stellgetriebes ist hierbei belanglos. Das Stellgetriebe kann damit beispielsweise auch aus schließlich über einen Elektromotor angetrieben werden.Due to this design, the actuator does not need any vacancies for the Attack points of the two springs. This allows the actuator to be design particularly compact. The design of the run-flat spring and the back spring each as torsion springs also leads to a reduction in Dimensions of the load adjustment device according to the invention in radial Direction of the control shaft. The separation of the two springs from the Stellge drives also leads to a particularly simple assembly of the invention appropriate load adjustment device. The type of actuator drive is irrelevant here. The actuating gear can also be used, for example finally be driven by an electric motor.

Die Notlauffeder und die Rückstellfeder könnten beispielsweise jeweils als Spiralfeder gestaltet sein. Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung in radialer Richtung der Stell welle trägt es jedoch bei, wenn die Notlauffeder und die Rückstellfeder als zwei einander umschließende, die Stellwelle gegensinnig vorspannende Schenkelfedern gestaltet sind.The emergency running spring and the return spring could, for example, each as Spiral spring can be designed. To further reduce the dimensions of the load adjustment device according to the invention in the radial direction of the actuator wave contributes, however, if the emergency running spring and the return spring as two enclosing one another, prestressing the adjusting shaft in opposite directions Leg springs are designed.

Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemä ßen Lastverstellvorrichtung trägt ein Stellhebel zur Übertragung von Kräften der Rückstellfeder und der Notlauffeder auf die Stellwelle bei. Der Stellhebel kann hierbei formschlüssig mit der Stellwelle verbunden sein, so daß er bei der Montage einfach auf diese aufgesteckt werden kann.To further simplify the construction of the inventive ß load adjustment device carries an adjusting lever for the transmission of forces the return spring and the emergency running spring on the adjusting shaft. The control lever can be positively connected to the actuating shaft, so that it at assembly can simply be plugged onto it.

Ein zweites Steuerelementteil wie bei der bekannten Lastverstellvorrichtung läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Notlauffeder in Notlaufstellung an einem ge häusefesten Anschlag und an einer Abwinklung des Stellhebels anliegt. Hierdurch wirken zwischen der Notlaufstellung und der Vollaststellung nur Kräfte des Stellgetriebes und der Rückstellfeder auf die Stellwelle. Zwischen der Minimallaststellung und der Notlaufstellung wirken die Notlauffeder und die Rückstellfeder einander entgegengesetzt.A second control element part as in the known load adjustment device can be according to another advantageous development of the invention Simply avoid if the emergency running spring is in the emergency running position on a ge abutment fixed to the housing and against a bend of the adjusting lever. As a result, only act between the emergency running position and the full load position Forces of the actuating gear and the return spring on the actuating shaft. Between the emergency load spring and the return spring opposed to each other.

Ein Lösen der Rückstellfeder von dem Stellhebel läßt sich gemäß einer an deren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn ein Schenkel der Rückstellfeder formschlüssig mit dem Stellhebel verbunden ist. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, daß bei einem Ausfall des Antriebs des Stellgetriebes die Stellwelle in der Vollaststellung verharrt.A release of the return spring from the actuating lever can be according to one simply avoid their advantageous development of the invention if a Leg of the return spring is positively connected to the actuating lever. This reliably prevents the drive from failing of the actuator, the actuator shaft remains in the full load position.

Die erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung erfordert besonders geringe Stellkräfte, wenn der Stellhebel eine in Notlaufstellung von der Rückstellfe der gegen einen Schenkel der Notlauffeder vorgespannte Abwinklung auf weist. Da die Rückstellfeder und die Notlauffeder zur gegensinnigen Vor spannung der Stellwelle angeordnet sind, ist hierdurch zwischen der Not laufstellung und der Vollaststellung nur die Rückstellfeder im Eingriff mit dem Stellhebel. Zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung wirken die beiden Federn entgegengesetzt, so daß auch hier besonders geringe Stellkräfte zum Verschwenken der Stellwelle erforderlich sind.The load adjustment device according to the invention requires particularly little Actuating forces when the actuating lever is in an emergency position from the return the bend biased against one leg of the limp spring points. Since the return spring and the emergency spring to the opposite direction Voltage of the control shaft are arranged, this is between the emergency running position and the full load position only the return spring in engagement with the Control lever. Act between the emergency running position and the minimum load position the two springs opposed, so that here, too, particularly small Actuating forces for pivoting the actuating shaft are required.

Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung in radialer Richtung der Stellwelle trägt es bei, wenn die Notlauffeder und die Rückstellfeder konzentrisch um eine Lagerung der Stellwelle angeordnet sind.To further reduce the dimensions of the invention Load adjustment device in the radial direction of the control shaft contributes if the emergency running spring and the return spring concentrically around a storage of the Control shaft are arranged.

Eine Verschmutzung des den Federn zugewandten Endes der Stellwelle läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Notlauffeder und die Rückstellfeder in einem von einem Deckel verschließbaren schachtartigen Gehäuse angeordnet sind.Contamination of the end of the actuating shaft facing the springs can easy according to another advantageous development of the invention avoid if the emergency running spring and the return spring are in one of one Lid lockable shaft-like housing are arranged.

Die Notlauffeder könnte derart an dem Stellhebel angeordnet sein, daß sie bei einem Verschwenken der Stellwelle von der Notlaufstellung in Richtung der Minimallaststellung stärker gespannt wird als die Rückstellfeder. Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung trägt es jedoch bei, wenn die Notlauffeder eine grö ßere Federkonstante hat als die Rückstellfeder.The emergency running spring could be arranged on the actuating lever such that it when the control shaft is pivoted from the emergency running position in the direction the minimum load position is tensioned more than the return spring. For further simplification of the construction of the inventive Load adjustment device contributes, however, when the emergency running spring has a large size has a spring constant greater than that of the return spring.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutli chung ihres Grundprinzips ist eine davon in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.The invention permits numerous embodiments. For further clarification Based on their basic principle, one of them is shown in the drawings and is described below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drosselklappenstutzen mit einer erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung, Fig. 1 shows a longitudinal section through a throttle body having a load adjusting device according to the invention,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Drosselklappenstutzen aus Fig. 1 entlang der Linie II-II. Fig. 2 is a sectional view through the throttle valve assembly of Fig. 1 along the line II-II.

Die Fig. 1 zeigt einen Drosselklappenstutzen 1 mit einer erfindungsgemä ßen Lastverstellvorrichtung 2 im Längsschnitt. In dem Drosselklappenstutzen 1 ist eine einen Kanal 3 durchdringende Stellwelle 4 schwenkbar gelagert. Auf der Stellwelle 4 ist eine zur Regelung einer freien Querschnittsfläche des Kanals dienende Drosselklappe 5 befestigt. Die Stellwelle 4 wird von einem in einem topfförmigen Gehäuse 6 des Drosselklappenstutzens 1 angeord neten Stellgetriebe 7 verschwenkt. Weiterhin ist in dem Gehäuse 6 eine Steuerelektronik 8 zur Ansteuerung eines in Fig. 2 dargestellten Elektro motors 9 angeordnet. Mit dem Elektromotor 9 läßt sich das Stellgetriebe 7 antreiben und damit die Stellwelle 4 verschwenken. Alternativ dazu kann das Stellgetriebe 7 selbstverständlich auch zusätzlich zum Elektromotor 9 oder anstelle dazu von einem nicht dargestellten Gaszug verstellt werden. Fig. 1 shows a throttle body 1 having a load adjusting apparatus according to the invention SEN 2 in longitudinal section. In the throttle valve neck 1 , a control shaft 4 penetrating a channel 3 is pivotally mounted. A throttle valve 5 , which serves to regulate a free cross-sectional area of the channel, is fastened on the adjusting shaft 4 . The control shaft 4 is pivoted from a in a cup-shaped housing 6 of the throttle valve body 1 angeord Neten actuator 7 . Furthermore, control electronics 8 for controlling an electric motor 9 shown in FIG. 2 are arranged in the housing 6 . With the electric motor 9 , the actuator 7 can be driven and thus pivot the actuator shaft 4 . As an alternative to this, the control gear 7 can of course also be adjusted in addition to the electric motor 9 or instead of an accelerator cable (not shown).

Der Drosselklappenstutzen 1 weist für die Stellwelle 4 zwei Lagerungen 10, 11 auf. An dem dem Stellgetriebe 7 gegenüberliegendem Ende der Stell welle 4 ist ein Stellhebel 12 befestigt. Um die Lagerung 11 dieses Endes der Stellwelle 4 sind eine Notlauffeder 13 und eine Rückstellfeder 14 konzen trisch angeordnet. Die Rückstellfeder 14 und die Notlauffeder 13 sind jeweils als Schenkelfedern gestaltet und in einem schachtartigen Gehäuse 15 an geordnet. Das Gehäuse 15 ist von einem Deckel 16 verschlossen.The throttle valve connector 1 has two bearings 10 , 11 for the actuating shaft 4 . At the actuator 7 opposite end of the actuating shaft 4 , an actuating lever 12 is attached. Around the bearing 11 of this end of the actuating shaft 4 , an emergency running spring 13 and a return spring 14 are arranged concentrically. The return spring 14 and the emergency running spring 13 are each designed as leg springs and arranged in a shaft-like housing 15 . The housing 15 is closed by a cover 16 .

Die Fig. 2 zeigt den Drosselklappenstutzen 1 aus Fig. 1 in einer Schnitt darstellung entlang der Linie II-II. Hierbei ist zu erkennen, daß der Stellhe bel 12 als Blechteil gefertigt ist und Abwinklungen 17, 18 aufweist. Jeweils ein Schenkel 19, 20 der Notlauffeder 13 und der Rückstellfeder 14 sind in dem Drosselklappenstutzen 1 befestigt. Eine der Abwinklungen 18 wird von einem Schenkel 21 der Rückstellfeder 14 hintergriffen. Die andere Ab winklung 17 liegt an einem zweiten Schenkel 22 der Notlauffeder 13 an. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Rückstellfeder 14 die Stellwelle 4 entge gen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, während die Notlauffeder 13 nur in Uhrzeigersinn wirkende Stellkräfte auf die Stellwelle 4 ausüben kann. Da die Notlauffeder 13 eine größere Federkonstante als die Rückstellfeder 14 hat, kann die Stellwelle 4 von der Rückstellfeder 14 nur bis in die eingezeichnete Stellung verschwenkt werden, in der eine der Abwinklungen 17 des Stellhe bels 12 an der Notlauffeder 13 anliegt. In dieser Stellung der Stellwelle 4 liegt der zweite Schenkel 22 der Notlauffeder 13 zudem an einem Anschlag 23 des Drosselklappenstutzens 1 an, so daß die Stellwelle 4 durch die Not lauffeder 13 nicht weiter in Uhrzeigersinn verstellt werden kann. Diese Stel lung kennzeichnet die Notlaufstellung der Lastverstellvorrichtung 2, die zwangsläufig erreicht wird, wenn keine Stellkräfte über das in Fig. 1 darge stellte Stellgetriebe 7 auf die Stellwelle 4 einwirken. Eine Auslenkung der Stellwelle 4 aus der eingezeichneten Notlaufstellung ist daher nur über das in Fig. 1 dargestellte Stellgetriebe 7 möglich. Fig. 2 shows the throttle valve assembly 1 of Fig. 1 in a sectional view along the line II-II. It can be seen that the Stellhe bel 12 is made as a sheet metal part and has bends 17 , 18 . One leg 19 , 20 of the emergency running spring 13 and the return spring 14 are fastened in the throttle valve neck 1 . One of the bends 18 is engaged by a leg 21 of the return spring 14 . From the other angle 17 is applied to a second leg 22 of the emergency spring 13 . Furthermore, it can be seen that the return spring 14 pivots the control shaft 4 counterclockwise, while the emergency running spring 13 can only exert clockwise acting forces on the control shaft 4 . Since the emergency running spring 13 has a larger spring constant than the return spring 14 , the actuating shaft 4 can only be pivoted by the return spring 14 into the position shown, in which one of the bends 17 of the lever 12 rests on the emergency running spring 13 . In this position of the actuating shaft 4 , the second leg 22 of the emergency running spring 13 also bears against a stop 23 of the throttle valve connector 1 , so that the actuating shaft 4 cannot be adjusted further clockwise by the emergency running spring 13 . This set ting characterizes the emergency running position of the load adjustment device 2 , which is inevitably achieved if no actuating forces act on the actuating shaft 4 via the actuating gear 7 shown in FIG. 1. A deflection of the control shaft 4 from the emergency running position shown is therefore only possible via the control gear 7 shown in FIG. 1.

Reference list

11

Drosselklappenstutzen
Throttle body

22nd

Lastverstellvorrichtung
Load adjustment device

33rd

Kanal
channel

44th

Stellwelle
Control shaft

55

Drosselklappe
throttle

66

topfförmiges Gehäuse
pot-shaped housing

77

Stellgetriebe
Actuator

88th

Steuerelektronik
Control electronics

99

Elektromotor
Electric motor

1010th

Lagerung
storage

1111

Lagerung
storage

1212th

Stellhebel
Control lever

1313

Notlauffeder
Run-flat spring

1414

Rückstellfeder
Return spring

1515

schachtartiges Gehäuse
shaft-like housing

1616

Deckel
cover

1717th

Abwinkelung
Bend

1818th

Abwinkelung
Bend

1919th

Schenkel
leg

2020th

Schenkel
leg

2121

Schenkel
leg

2222

Schenkel
leg

2323

Anschlag
attack

Claims

1.Load adjustment device for an output determining an internal combustion engine, in particular in the form of a throttle valve, arranged on an actuator shaft, the actuator shaft being pivotably drivable between a minimum load position and a full load position via a non-rotatably connected actuator by means of a reversible actuating gear Prestressed return spring which acts on the actuating shaft in the minimum load direction, and an emergency run through which the actuating shaft can be moved in the full load direction to an emergency running position, characterized in that the emergency running spring ( 13 ) and the return spring ( 14 ) are each designed as torsion springs and on the side of the actuating shaft ( 4 ) opposite the actuating gear ( 7 ) are arranged.

2. Load adjusting device according to claim 1, characterized in that the emergency running spring ( 13 ) and the return spring ( 14 ) as two mutually enclosing, the actuating shaft ( 4 ) oppositely biasing Shen ken springs are designed.

3. Load adjusting device according to claim 1 or 2, characterized by an adjusting lever ( 12 ) for transmitting forces of the return actuating spring ( 14 ) and the emergency running spring ( 13 ) on the actuating shaft ( 4 ).

4. Load adjustment device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the emergency running spring ( 13 ) in emergency running position on a housing-fixed stop ( 23 ) and from an angle ( 17 ) of the actuating lever ( 12 ).

5. Load adjustment device according to at least one of the preceding claims, characterized in that one leg ( 21 ) of the return actuating spring ( 14 ) is positively connected to the actuating lever ( 12 ).

6. Load adjustment device according to at least one of the preceding An Sayings, characterized in that the adjusting lever is in emergency operation position of the return spring against one leg of the emergency running spring Prestressed bend.

7. Load adjusting device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the emergency running spring ( 13 ) and the return spring ( 14 ) are arranged concentrically around a bearing ( 11 ) of the actuating shaft ( 4 ).

8. Load adjusting device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the emergency running spring ( 13 ) and the return spring ( 14 ) are arranged in a shaft-like housing ( 15 ) which can be closed by a cover ( 16 ).

9. Load adjusting device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the emergency running spring ( 13 ) has a greater spring constant than the return spring ( 14 ).