DE2926551A1

DE2926551A1 - Stellvorrichtung

Info

Publication number: DE2926551A1
Application number: DE19792926551
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl Ing Burckhardt; Frank Dipl Ing Thoma
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-06-30
Filing date: 1979-06-30
Publication date: 1981-01-15

Description

Stellvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, insbesondere für Einspritzpumpen bei Dieselmotoren, bestehend aus einem Stell glied und einer das Stellglied steuernden Einrichtung.

Bei einer bekannten Stellvorrichtung ist ein gegen eine Feder wirkender Magnet vorgesehen, der abhängig von dem angelegten Magnetfeld eine Bewegung des Stellgliedes bewirkt. Eine derartige Stellvorrichtung ist jedoch insbesondere bei Fahrzeugen nachteilig, da sie als schwingungsfähiges System durch Reibungshysterese und durch Fahrzeug- und Motorschwingungen beeinträchtigt werden kann und bei Vermeidung dieser Nachteile komplizierte Regeleinrichtungen erforderlich sind. Außerdem kann eine derartige Stellvorrichtung nur für vergleichbar kleine Stellwege verwendet werden. Bei einer weiteren Stellvorrichtung bewirkt ein Elektromotor über ein Umlenkgetriebe die Bewegung des Stellgliedes . Der Einsatz des Umlenkgetriebes führt zu einem relativ grossen Aufwand sowie hohen Kosten. Außerdem sind die minimalen Stellzeiten einer derartigen Stellvorrichtung von den Massen abhängig, die vom Elektromotor in Bewegung gesetzt werden müssen. Bei einer anderen Stellvorrichtung wird ein Servoventil elektromagnetisch angesteuert, wobei als Arbeitsmittel der Kraftstoffdruck ausgenützt wird. Hierbei ist eine vorgegebene Festreibung bei Inbetriebsetzung der Stellvorrichtung zu überwinden. Um die Festreibung auf einem Minimum zu halten, ist eine hohe Güte an Oberflächenbearbeitung unumgänglich.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Stellvorrichtung, insbesondere für eine Einspritzpumpe für Dieselmotoren zu schaffen, welche einfachen Aufbau hat und zuverlässig arbeitet.

Dieee Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung ein Elektromotor ist, dessen Anker über ein Gewinde mit dem Stellglied in Eingriff steht, und daß das Stellglied gegenüber dem Anker verschiebbar und über eine Führungseinrichtung drehsicher gelagert ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung erfordert vorteilhafterweise keine Zwischenglieder zur übertragung der Bewegung zwischen dem Elektromotor und dem zu verstellenden Stellglied in Form einer Regelstange. Der vorzugsweise scheibenförmige Anker eines Elektromotors, beispielsweise eines Synchronmotors oder Assynchronmotors, weist eine zentrale Bohrung mit Innengewinde auf, in die das stangenförmige Stellglied mittels eines Außengewindes eingeschraubt ist. Das Stellglied ist gegen eine Drehung gesichert und wird damit bei einer Drehung des Rotors des Elektromotors in einer zur Ebene des Rotors senkrechten Richtung verstellt. Bei Einsatz eines Synchronmotors läßt sich die Stellung des Stator-Drehfeldes und bei Assynchronmditoren die Frequenz des Drehfeldes bestimmen. Damit kann der Motor entweder mit konstanter Geschwindigkeit oder mit variabler Geschwindigkeit betrieben werden, bis das Stellglied eine durch einen Detektor erfaßbare und durch den Regelkreis vorbestimmte Position erreicht hat.

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung arbeitet vorzugsweise in Verbindung mit einem Regelkreis, wobei ein Detektor zur Feststellung der Verschiebungslage des Regelgliedes vorgesehen wird,

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der ein der Position des Regelgliedes entsprechendes Signal in den Regelkreis gibt, so daß der Regelkreis abhängig von einem Sollwert und der Lage des Regelgliedes den Elektromotor steuert.

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung kann zur Steuerung der Regeistange einer Einspritzpumpe verwendet werden, die beispielsweise abhängig von der Fahrpedalstellung, der Motordrehzahl usw. gesteuert wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Stellvorrichtung anhand einer Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer Stellvorrichtung gemäß der Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellte Stellvorrichtung besteht aus einem Stellglied 1 und einem Elektromotor 2, beispielsweise einem Synchronmotor oder einem Assynchronmotor, der ein Statorgehäuse 3, Statorwicklungen 4 und einen Rotor 5 enthält. Der Aufbau sotcher Motoren ist allgemein bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung. Es können auch anstelle von Synchron- und Assynchronmotoren andere Motoren eingesetzt werden, sofern das grundsätzliche Arbeitsprinzip der Stellvorrichtung gemäß nachfolgender Erläuterung erreicht wird. Wesentlich ist/ daß der Rotor 5 eine zentrale Gewindebohrung 6 aufweist, d.h. eine Bohrung mit Innengewinde, in die das vorzugsweise stangenförmige bzw. zylindrische Regelglied 1, das über einen vorbestimmten ümfangsbereich mit einem Außengewinde 7 versehen ist, eingeschraubt werden kann. An der einen Stirnfläche 3a des Statorgehäuses befindet sich ein vorzugsweise scheibenringförmiger Eisenkern 8, dessen Ringöffnung zur Aufnahme eines zylindrischen Teils 9 des Ankers 5 dimensioniert ist. Das 'aylindrische Teil 9 des Ankers 5, das als integrales Teil des übrigen Ankers ausgebildet sein kann, hat kleineren'Außendurchmesser gegenüber dem Außendurchmesser des Rotors 5. Das zylindrische Teil 9 liegt mit seiner Stirnfläche 9q an der Innenfläche der Stirnseite 3a

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des Statorgehäuses 3 an. Eine Verschiebung des Rotors 5 in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnseite 3b des Statorgehäuses 3 wtrd durch das auftretende Magnetfeld verhindert. Dadurch ist gewährleistet, daß der Rotor 5 in der in der Zeichnung dargestellten Lage verbleibt und nur in dieser Lage seine Drehbewegung ausführt. Im Bedarfsfall kann jedoch ein Distanzstück 10 aus nicht magnetischem Material in den Zwischenraum zwischen dem Rotor 5 und der Stirnfläche 3b unter Einhaltung eines kleines Luftspaltes gegenüber dem Rotor 5 vorgesehen werden, das in der Figur gestrichelt eingezeichnet ist und die Form eines Ringes hat. Ein solches Distanzstück 10 wird vorzugsweise in dem Fall vorgesehen, in welchem eine als Rückstellglied wirkende Spiralfeder 11 Einsatz findet, um das Stellglied 1 im nicht erregten Zustand der Statorwicklungen 4 selbsttätig in eine Ausgangsposition zurückzustellen. Dabei gewährleistet das Distanzstück 10, daß der Rotor 5 keine Bewegung in Richtung der Achse des Stellgliedes 1 auf die Stirnfläche 3b zu ausführt.

Um die Funktionsfähigkeit der vorstehend beschriebenen Stellvorrichtung zu gewährleisten, ist eine Führungseinrichtung für das Stellglied 1 vorgesehen, die gewährleistet, daß sich das Stellglied 1 bei einer Drehung des Rotors 5 nicht gleichfalls drehen kann. Die Führungseinrichtung kann beliebiger Art sein, beispielsweise durch einen festen Vorsprung gebildet werden, der in eine zugeordnete und in Axialrichtung verlaufende Längsnut im Stellglied 1 eingreift.

Zur Begrenzung der Bewegung des Stellgliedes 1 in der Zeichnung nach links und nach rechts können Anschläge 12 und 13 vorgesehen werden, wobei der Anschlag 12 an einem gegenüber dem Stellglied 1 stationären Teil befestigt ist, so daß das Stellglied 1 bei Erreichen seiner linken Endstellung in Anlage zu dem Anschlag 12 gelangt. Der Anschlag 13 kann als integraler Bestandteil des Statorgehäuses 3 ausgebildet sein und die Form eines zylindrischen Teils des Statorgehäuses 3 haben, der koaxial und mit

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größerem Innendurchmesser gegenüber dem stabförmigen Stellglied 1 in der in der Zeichnung gezeigten Weise ausgebildet wird. Die Stellvorrichtung kann derart ausgelegt sein, daß das Stellglied 1 in seiner Ausgangsposition, die praktisch der Null-Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe entspricht, in Anlage mit der Innenfläche 13a des zylindrischen Vorsprunges 13 des Statorgehäuses 3 steht.

Die Funktionsweise der beschriebenen Stellvorrichtung ist folgende :

Ein nicht dargestellter Regelkreis steuert den Motor 2 abhängig von den dem Regelkreis zugeführten Sollwerten, die beispielsweise durch Parameter, wie Motordrehzahl, Fahrpedalstellung, usw. bestimmt werden, und abhängig von der über einen Detektor festgestellten Lage des Stellgliedes 1, das gleichzeitig als Regelstange der Einspritzpumpe fungiert. Stimmen der dem Regler zugeführte Ist- und Sollwert nicht überein, wird der Motor 2 durch Erregung der Statorwicklungen 4 in Betrieb gesetzt, d.h. der Rotor 5 wird in vorbestimmter Richtung gedreht, um das Stellglied 1 in der Zeichnung entweder nach links oder nach rechts zu verschieben. Während der Drehung des Rotors 5, in welcher der Rotor 5 selbst in der in der Zeichnung dargestellten Lage verbleibt, wird das Regelglied 1 infolge der Gewinde 6 und 7 in der zur Ebene des Rotors 5 senkrechten Richtung verstellt, bis der die Position des Regelgliedes 1 verstellende Detektor ein Signal erzeugt, welches dem Sollwert bzw. der Führungsgröße entspricht. Die Feder 11 ist als rückstellende Sicherheitseinrichtung vorgesehen, um das Stellglied 1 z.B. bei Ausfall der Speiseenergie oder nach dem Abschalten des Motors 2 in die Ausgangsposition zurückzustellen. Wird eine Spiralfeder als Feder 11 vorgesehen, wirkt sie gegen das Moment des Elektromotors 2. Eine Schraubenfeder als Feder 11 übt dagegen eine Wirkung entgegen der axialen, magnetischen Haltekraft des Elektromotors 2 aus.

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Ist als Rückstellglied 11 eine Schraiibenfeder vorgesehen, so wird von dieser beim Abstellen des Motors das Stellglied 1 mit dem Anker 5 in die Ausgangsposition gedrückt. In diesem Fall darf kein Distanzstück 10 den Anker in seiner axialen Bewegbarkeit hindern.

Anders jedoch, wenn als Rückstellglied 11 eine Spiralfeder vorgesehen ist; in diesem Fall wird ein Distanzstück 10 erforderlich, um den Anker an einer axialen Bewegung zu hindern.

Zur Gewährleistung einer exakten Verschiebungsbewegung des Stellgliedes 1 kann das Stellglied 1 in einem Gleitlager gelagert oder kugelumlaufgelagert sein. liin derartiges Lager wird außerhalb des Elektromotors 2 vorgesehen. Dieses Lager ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 383/4

Stuttgart 28.6.1979

"Stellvorrichtung"

Ansprüche

/ 1.!Stellvorrichtung, insbesondere für Einspritzpumpen bei Dieselmotoren, bestehend ras einem Stellglied und einer das Stellglied steuernden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) ein Elektromotor ist, dessen Anker (5) über ein Gewinde (6, 7) mit dem Stellglied (1) in Eingriff steht, und daß das Stellglied (l) gegenüber dem Anker (5) verschiebbar und über eine Führungseinrichtung drehsicher gelagert ist.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (5) scheibenförmig ausgebildet ist und eine zentrale Gewindebohrung (6) aufweist, und daß das Stellglied (1) zylindrische Form hat und zumindest über einen Teil seines Umfanges mit einem der Gewindebohrung (6) entsprechenden Außengewinde (7) versehen ist.
3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungseinrichtungen (12, 13) für die Relativbewegung des Stellglieds (l) gegenüber dem Anker (5) vorgesehen sind.
4. Stellvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstelleinrichtung (ll) für das Stellglied (1) vorgesehen ist.
5. Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (11) eine auf das Stellglied (l) in axialer Richtung wirkende Schraubenfeder ist.

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6. Stellvorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (ll) eine auf den Anker (5) in tangentialer Richtung wirkende Spiralfeder ist.
7. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorgehäuse (3) ein Distanzstück (10) zur Festlegung der Axiallage des Ankers (5) enthält.
8. Stellvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) ein Synchronmotor ist.
9. Stellvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) ein Assynchronmotor ist.
10. Stellvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Anker (5) einen zylindrischen Ansatz (9) mit einem zum Anker-Außendurchmesser kleineren Durchmesser aufweist, dessen Stirnfläche (9a) gleitend am Statorgehäuse (3i 3a) anliegt.
11. Stellvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (5) oder sein zylindrischer Ansatz (9) durch das über den Ilaltestrom des Elektromotors aufgebaute Magnetfeld in axialer Richtung an der Innenfläche der Stirnseite (3a) des Statorgehäuses (3) gleitend anliegt.

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