DE3704188A1 - Drosselklappenansteller fuer luft- bzw. brenngemischdrosseleinrichtung von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenansteller für Luft- bzw. Brennge­ mischdrosseleinrichtungen von Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs.

Derartige Drosselklappenansteller werden im Zuge zunehmender elektronischer Steuerung oder Regelung von Brennkraftmaschinen benötigt, und aus der DE-OS 29 42 433 ist beispielsweise ein Leerlaufdrehzahlregler einer Brennkraftmaschine mit einer in ihre Schließstellung gegen einen Anschlag belasteten Drossel­ klappe und einem den Anschlag verstellenden umsteuerbaren Elektromotor be­ kannt, wobei der Elektromotor nur bei belastetem Anschlag, durch einen Schal­ ter nach einem vorgegebenen Programm mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist. Bei betätigtem Gaspedal verharrt der Anschlag in der zuletzt eingenomme­ nen Position, bis zum erneuten Belasten des Anschlags. Hieraus resultiert, daß bei nichtbelastetem Anschlag keine Verstellung des Anschlags erfolgen kann.

Nach längerem Lastbetrieb, während dem der Motor beispielsweise auf Betriebs­ temperatur gelangt ist, schlägt bei Pedalrückstellung der Drosselhebel an den viel zu weit herausgefahrenen Anschlag an, wodurch die Drosselklappe nicht in die der Motortemperatur entsprechende Schließstellung gelangt, sondern zu weit geöffnet bleibt, so daß der Motor mit hoher Drehzahl weiterläuft, bis endlich Steuerimpulse des Steuergerätes über den geschlossenen Schalter wirksam werden können.

Aus der DE-OS 29 25 652 ist eine Steuereinrichtung für eine Einspritzanlage bekannt, bei der die Drosselklappe über Schalthebel mit einem Schalter für die Zu- oder Abschaltung einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine dient, wo­ bei für die Leerlauferfassung ein Mikroschalter vorgesehen ist, der kurz vor der Anschlagstellung des Schalthebels, der die Schließstellung der Drossel­ klappe bestimmt, geschaltet wird. Diese Schalteranordnung eignet sich somit nicht für eine Leerlauf-Feststellung auch im Stellbereich eines Anstellers.

Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindungsaufgabe, einen gattungsbildenden Gegenstand derart zu gestalten, daß eine willkürlich steuerbare Anschlagver­ stellung auch in den Betriebsphasen der Brennkraftmaschine erreichbar ist, in denen eine Gaspedalbetätigung vorliegt, und daß eine Schalteranordnung die Leerlauf-Feststellung im Stellbereich des Anstellers ermöglicht, und darüber hinaus eine modernen Werkstoffen und Fertigungstechniken gerechte Konstruktion zu erreichen, mit der Probleme einer Großserienfertigung auszuschalten sind.

Diese Aufgabe ist mit den im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen gelöst worden. Unteransprüche geben vorteilhafte weiterbildende Merkmale an.

Hierdurch sind folgende Vorteile erreichbar geworden:

Die parallel zur Motorachse zusammengefügten Gehäusehälften erleichtern die Herstellung der Gehäusehälften in Spritzgußtechnik, wobei hierdurch bekannte Verbindungstechniken wie Klipsen, Ultraschallschweißen usw. in Anwendung kom­ men können. Hierdurch ist es möglich, federnde Dichtungen einzusetzen, die die verbundenen Gehäusehälften in Richtung auf eingerastete oder durch Werk­ stoffverformung erzeugte Sperransätze spannen. Des weiteren wird die Anformung von Lagerböcken für die Aufnahme eines Elektromotors, sowie von Getriebeteilen ermöglicht. Durch den rechtwinklig zur Motorachse angeordneten Anschlagschaft ist eine platzsparende Anordnung des Drosselklappenanstellers an einer Drosseleinrichtung ermöglicht worden. Alle Lagerstellen sind durch an der zweiten Gehäusehälfte angeordnete Stützböcke bzw. eine Anlauffläche gegen Herausfallen der eingesetzten Teile gesichert, wobei die Montage aller Teile durch bekannte, radial federnde teilzylindrische Lagerausnehmungen, in die die Teile gedrückt werden, sehr einfach ablaufen kann. Insbesondere die axiale Führung der die Schaltnocken betätigenden Stößel in der Stößelplatte verringert den Verschleiß der Schaltnocken, erhöht die Schaltgenauigkeit und die Funktionssicherheit. Die Ausbildung der Stößelplatte als Anlauffläche für die Getriebeteile vereinfacht die gesamte Konstruktion des Drosselklappenanstellers.

Die Anordnung auch des Elektromotors in dem Gehäuse vereinfacht die elektri­ sche Kabelführung und erlaubt die Benutzung eines Kabels mit mehreren Leitern.

Die weiteren in Unteransprüchen angegebenen Merkmale, Sperransätze am Anschlagschaft und am Schraubschaft, die bei voll eingeschraubtem Schraub­ schaft anein­ anderschlagen, verhindern vorteilhafterweise das Verbeißen der Gewindeteile. Die Sperrklinke sichert das Schneckenrad auf dem Gehäuseansatz bei nicht mon­ tierter zweiter Gehäusehälfte und ein schmutzabweisender Dichtring zwischen Anschlagschaft und Führungsanschlag sichert die Funktionsfähigkeit und eine lange Lebensdauer des Drosselklappen­ stellers.

Die Schalterfunktion sichert darüber hinaus eine an den Motorbedarf angelehnte Steuerung des Drosselklappenanstellers durch das elektronische Steuergerät.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im weiteren beschrieben:

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Drosselklappenanstellers,

Fig. 2 einen zu Fig. 1 um 90° versetzten Längsschnitt,

Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 1,

Fig. 4 einen montierten Drosselklappenansteller,

Fig. 5 eine Einzelheit.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Drosselklappenansteller be­ steht aus zwei in Axialrichtung einer Motorwelle 1 eines Elektromotors 2 ge­ trennten, ineinander verklipsten Gehäusehälften 3, 4, zwischen deren Kontakt­ flächen 5, 6 eine Dichtung 7 angeordnet ist. Der Elektromotor 2 ist über Steckerfahnen 8 mit nach außen geführten Kabelenden verbunden. In einer recht­ winklig zur Motorachse angeordneten Führungsausnehmung 9 der Gehäusehälfte 3 ist ein Anschlagschaft 10 unverdrehbar aber axialverschieblich gelagert und ragt mit einem einen Anschlagpilz 11 tragenden Ende aus dem Gehäuseteil 3 her­ aus. Das aus den Gehäuseteilen 3, 4 gebildete Gehäuse ist über Gehäusebohrun­ gen 12 mit der Brennkraftmaschine durch nicht dargestellte Schrauben zu verbinden.

Der Anschlagschaft 10 weist Längsrippen 13 auf, die in Längsnuten 14 der Führungsausnehmung 9 eingreifen und den Anschlagschaft 10 unverdrehbar führen. Das aus der Führungsausnehmung 9 herausragende Ende des Anschlagschaftes 10 ist zylindrisch und gleitet durch einen schmutzabweisenden Dichtring 15, der in einer Nut 16 in der Führungsausnehmung 9 angeordnet ist.

Der Anschlagschaft 10 ist hohl und weist ein Muttergewinde 17 auf, das bis zu einer Wandung 18 führt, in der eine kleine zylindrische Ausnehmung 19 angeord­ net ist, die in einen Hohlraum 20 einmündet, der durch den Anschlagpilz 11 verschlossen ist.

In das Muttergewinde 17 ist ein ein Schraubengewinde 21 tragender Schraub­ schaft 22 eingeschraubt, der nach einem gewindefreien Abschnitt in einen aus­ kragenden Zylinderabschnitt 23 übergeht. Der Zylinderabschnitt 23 weist zum Schraubschaft 22 hin eine Schulter 24 auf und in diese einlaufende Längsrippen 25. Die zum Schraubschaft 22 hinweisende Axialfläche 26 des Zylinderabschnitts 23 weist einen Sperransatz 27 auf, der bei eingeschraubtem Schraubschaft 22 gegen einen komplementären Sperransatz 28 auf einer Axialfläche 29 des An­ schlagschaftes 10 schlägt und so ein Verbeißen des Muttergewindes 17 und des Schraubengewindes 21 verhindert.

Auf den Zylinderabschnitt 23 mit Längsrippen 25 ist ein Schneckenrad 30 mit Längsnuten 31 aufgeschoben und unverdrehbar zum Schraubschaft 22, jedoch axialverschieblich gehalten, wobei das Schneckenrad 30 mit einer zylindrischen Ausnehmung 32 auf einem Gehäuseansatz 33 mittig zur Führungsausnehmung 9 gela­ gert ist und zwischen einer Axialfläche 34 des Schneckenrades 30 und der Schulter 24 des Zylinderabschnittes 23 eine Feder 35 gespannt ist, die das Schneckenrad 30 in Axialrichtung auf eine bei Einbau des Schneckenrades 30 radial nach außen federnde Sperrklinke 36 belastet.

Eine auf zwei Lagerböcken 37 der Gehäusehälfte 3 radial und axial geführte Schneckenspindel 38 greift mit einem trapezförmigen Schneckengewinde 39 in Zähne 40 des Schneckenrades 30 ein und bildet mit diesem ein Schneckengetrie­ be, wobei die Schneckenspindel 38 ein zum Elektromotor 2 hin gerichtetes Zahn­ rad 41 aufweist, das in ein auf der Motorwelle 1 angeordnetes Zahnrad 42 ein­ greift.

Bei Motordrehung treiben die Zahnräder 41, 42 die Schneckenspindel 38 und diese das Schneckenrad 30 mit entsprechender Untersetzung an. Das Schneckenrad 30 überträgt die Drehung durch Längsnuten 31 und Längsrippen 25 auf den in den Anschlagschaft 10 eingeschraubten Schraubschaft 22, der in Verbindung mit dem Muttergewinde 17 des Anschlagschaftes 10 den Anschlagschaft 10 in Axialrich­ tung verstellt.

Wird der Anschlagschaft 10 hierdurch aus der Führungsausnehmung 9 heraus ge­ fahren, gelangt ein Bund 43 einer durch die Ausnehmung 19 der Wandung 18 des Anschlagschaftes 10 und durch eine Ausnehmung 44 des Schraubschaftes 22 ge­ führten Stange 45 mit der Wandung 18 ein Kontakt, so daß die Stange 45 mit dem Anschlagschaft 10 entgegen der Kraft einer zwischen einer Axialfläche 46 der Ausnehmung 44 des Schraubenschaftes 22 und der Axialfläche 47 eines mit dem Stangenende verbundenen Anschlagpilzes 48 eingespannten Feder 49 mitbewegt wird.

Ein in einer in der Gehäusehälfte 4 befestigten Stößelplatte 50 geführter und zwischen dem Anschlagpilz 48 der Stange 45 und einem Schaltnocken 51 (Fig. 3) eines Mikroschalters 52 gespannter Stößel 53 folgt dieser Stangenbewegung und entlastet den Schaltnocken 51, wodurch der Schaltkontakt geöffnet wird. Hier­ durch wird der Elektromotor 2 elektrisch abgeschaltet und das Ausfahren des Anschlagschaftes 10 beendet. Dieser hat somit seine Stellung: voll ausge­ fahren, erreicht.

Wird der Anschlagschaft 10 in einer seiner möglichen Stellungen zwischen "ein­ gefahren", d. h. die Sperransätze 27, 28 sind aneinander geschlagen und die Motordrehung ist blockiert, in dieser Stellung ist der Motor ggfs. abgeschal­ tet, und "voll ausgefahren" durch einen nicht dargestellten Drosselhebel eines Gemischbildner belastet - der Motorbetreiber hat das Gaspedal entlastet - ver­ schiebt sich der Anschlagschaft 10 und der Schraubschaft 22 gegen die Kraft der zwischen der Axialfläche 34 des Schneckenrades 30 und der Schulter 24 des Zylinderabschnitts 23 eingespannten Feder 35, so daß eine gegen die Stößel­ platte 50 gerichtete Axialfläche 54 des Zylinderabschnitts 23 gegen einen ebenfalls in der Stößelplatte 50 geführten Stößel 55 anschlägt und diesen mit­ führt, wodurch dieser einen zweiten Schaltnocken 56 (Fig. 3) des Mikroschal­ ters 52 betätigt und einen Schaltkontakt schließt. Über mit dem Mikroschalter 52 verbundene und aus dem Gehäuse herausgeführte Kabelenden 57 sind die Schaltstellungen einem nicht dargestellten Steuergerät zuzuführen und dort zur Stellsignalbildung, z. B. für den Elektromotor 2 verarbeitbar.

Gemäß der Fig. 3, in der der Mikroschalter 52 der Fig. 1 vergrößert dargestellt ist, sind Mikroschalter 52 und Stößelplatte miteinander verbunden, und die Stößel 53, 55 weisen an den mit den Schaltnocken 51, 56 zusammenwirkenden Enden jeweils einen Kragen 58 auf, durch den sie unverlierbar sind. Die in der Stößelplatte 50 geführten Stößel 53, 55 entlasten die Schaltnocken 51, 56 gegen radiale und übermäßige axiale Be­ lastungen.

Der Elektromotor 2 ist ebenso wie die Schneckenspindel 38 in Lagerböcken 37 des Gehäuseteils 3 radial und axial geführt, wobei hierfür am Elektromotor 2 zylindrische Ansätze 58 vorgesehen sind, die in radial federnde, teilzylindri­ sche Ausnehmungen 59 der Lagerböcke 37 eingedrückt worden sind.

Die Schneckenspindel 38 weist eine in diese geschobene Achse 60 auf, die gleichfalls in radial federnde, teilzylindrische Ausnehmungen 61 der Lagerböcke 37 eingedrückt worden ist, wobei zwischen Schneckenspindel 38 und den Lagerböcken 37 vorteilhafterweise reibungsmindernde Anlaufscheiben 62 eingefügt sind.

Im montierten Zustand bildet die fest im Gehäuseteil 4 eingespannte Stößel­ platte 50 eine Anlauffläche 63 für eine Axialfläche 64 des auf dem Gehäusean­ satz 33 gelagerten Schneckenrades 30, die somit die Kraft der sich an der inneren Axialfläche 34 abstützenden Feder 35 aufnimmt, und für die den Stößel 55 betätigende Axialfläche 54 des Schraubschaftes 22 bzw. Zylinderabschnitts 23, die sich bei anliegendem Drosselhebel an der Stößelplatte 50 abstützt.

Die in die teilzylindrischen Ausnehmungen 59, 61 der Lagerböcke 37 eingelegten Teile (Elektromotor 2 und Schneckenspindel 38) werden bei montierten Gehäuse­ hälften 3, 4 durch in die Lagerböcke 37 hineinragende Stützböcke 65 gesichert, wobei die Stützböcke 65 auf der Gehäusehälfte 4 angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt den aus den Gehäusehälften 3, 4 zusammengefügten, an einem Flansch 67 einer Drosseleinrichtung 68 angeschraubten Drosselklappenansteller, wobei der Anschlagschaft 10 auf einen Drosselhebel 69 einwirkt.

In Fig. 5 sind der Anschlagschaft 10 und der eingeschraubte Schraubschaft 22 als Einzelheit dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die beiden Sperransätze 27, 28 bei weiter eingeschraubtem Schraubschaft aneinanderschlagen und dadurch ein weiteres Einschrauben unmöglich ist.

Claims (5)

1. Drosselklappenansteller für Luft- bzw. Brenngemischdrosseleinrichtungen von Brennkraftmaschinen mit durch Federkraft in Schließrichtung belastetem Drosselhebel, bestehend aus einem umschaltbaren Elektromotor, einem Unter­ setzungs- bzw. Bewegungswandlergetriebe sowie elektrischen Schaltereinrich­ tungen zur Endstellung- bzw. Leerlaufstellung-Erfassung, die in einem an der Brennkraftmaschine oder der Drosseleinrichtung befestigbaren Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse aus zusammengesetzten Gehäusehälften (3, 4) mit parallel zur Elektromotorachse versehenen Kontaktflächen (5, 6) gebildet ist,
daß eine Gehäusehälfte (3)
Lagerböcke (37) für die Aufnahme des Elektromotors (2) und einer Schneckenspindel (38) und
eine rechtwinklig zur Motorachse angeordnete Führungsausnehmung (9) auf­ weist, in der unverdrehbar axialverschieblich ein Anschlagschaft (10) ange­ ordnet und aus dem Gehäuse herausgeführt ist, sowie
einen koaxial zur Führungsausnehmung (9) angeordneten Gehäuseansatz (33) für die Lagerung eines Schneckenrades (30) aufweist, das über einen Schraubschaft (22) auf den Anschlagschaft (10) einwirkt und mit der Schneckenspindel (38) ein Schneckengetriebe bildet, und
daß die zweite Gehäusehälfte (4)
Stützböcke (65) zur Sicherung der in die Lagerböcke (37) eingesetzten Teile (2, 38) und
eine Anlauffläche (63) für Axialflächen (64, 54) des Schneckenrades (30) und des Schraubschaftes (22) aufweist,
daß die Anlauffläche (63) von einer in die Gehäusehälfte (4) eingesetzten, zwei Stößel (53, 55) aufweisenden Stößelplatte (50) gebildet ist,
wobei der eine Stößel (55) bei anlaufender Axialfläche (54) des Schraub­ schaftes (22) gegen einen Schaltnocken (56) eines Mikroschalters (52) bewegt wird und dessen Kontakt schließt, und
der andere Stößel (53) bei ausfahrendem Anschlagschaft (10) von einer fe­ dernd an diesen anliegenden Stange (45) entlastet wird, wenn die Stange (45) durch Anlagekontakt an einer Wandung (18) des Anschlagschaftes (10) mit diesem bewegt wird, wodurch ein weiterer Schaltnocken (51) des Mikroschalters (52) entlastet und dessen Kontakt geöffnet wird.

2. Drosselklappenansteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Axialflächen (29, 26) des Anschlagschaftes (10) und des Schraubschaftes (22) Sperransätze (27, 28) aufweisen, die bei voll ein­ geschraubtem Schraubschaft (22) aneinanderschlagen.

3. Drosselklappenansteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Gehäuseansatz (33) aufgesetzte Schneckenrad (30) vor Montage der zweiten Gehäusehälfte (4) durch eine bei Einbau des Schneckenrades (30) radial nach außen federnde Sperrklinke (36) axial auf dem Gehäuseansatz (33) gehalten ist.

4. Drosselklappenansteller nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsausnehmung (9) eine umlaufende Nut (16) aufweist, in der ein schmutzabweisender Dichtring (15) angeordnet ist, der mit einem zylin­ drischen Ende des Anschlagschaftes (10) zusammenwirkt.

5. Drosselklappenansteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stößel (53, 55) an den mit den Schaltnocken (51, 56) zusammenwirkenden Enden jeweils einen Kragen (58) aufweisen, durch den sie bei miteinander verbundener Stößelplatte (50) und Mikroschalter (52) unverlierbar sind.