DE3804975A1 - Feder fuer eine stellvorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer eine Rückstellkraft erzeugenden Fe­ der für eine Stellvorrichtung mit einem Verstellelement, insbeson­ dere für eine Drosselvorrichtung im Saugrohr einer Brennkraft­ maschine eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon eine Stellvorrichtung bekannt, bei der die die Rück­ stellkraft erzeugende Feder eine nahezu reibungsfreie Betätigung be­ wirkt.

Bei der Drosselvorrichtung einer Brennkraftmaschine wird mit Betäti­ gung des Verstellelementes (Drosselklappe) ein Drosselquerschnitt im Saugrohr mehr oder weniger geöffnet. Eine Änderung des Drosselquer­ schnitts führt zu einer Geschwindigkeitsänderung des Kraftfahr­ zeuges.

Mit der Drosselklappe ist ein Gaspedal gekoppelt. Wird das Gaspedal vom Fahrzeugführer, in Fahrtrichtung gesehen, nach vorne bewegt, dann öffnet der Drosselquerschnitt und dadurch beschleunigt das Fahrzeug. Infolge der Fahrzeugbeschleunigung wird der Fahrzeugführer etwas entgegen der Fahrtrichtung nach hinten gedrückt. Dadurch be­ steht die Gefahr, daß der Fahrzeugführer, von ihm ungewollt, den Fußdruck auf das Gaspedal wieder etwas vermindert. Das hat zur Fol­ ge, daß der Drosselquerschnitt wieder etwas geschlossen und das Fahrzeug verzögert wird. Dies wiederum bewirkt, daß der Fahrzeugfüh­ rer nun nach vorne gedrückt wird und dadurch das Gaspedal erneut, eventuell sogar heftiger als zuvor, nach vorne drückt, was wiederum, wie beschrieben, eine Beschleunigung mit nachfolgender Verzögerung bewirkt. Dieser Effekt führt zu einem unangenehmen Ruckeln.

Andererseits gibt es bereits Federn, die bei Betätigung neben der Rückstellkraft eine Reibkraft entgegen der Bewegungsrichtung aufwei­ sen. Allerdings ist diese Reibkraft stark von der Federbelastbarkeit und der Federbelastung abhängig. Abhängigkeit von der Federbelast­ barkeit bedeutet, daß Federn für große Belastbarkeit auch relativ große Reibkräfte und Federn für kleine Belastbarkeit auch relativ kleine Reibkräfte aufweisen. Abhängigkeit von der Federbelastung be­ deutet, wenn mit Verstellung der Stellvorrichtung sich die Feder­ belastung ändert, daß sich dann auch gleichzeitig die Reibkraft än­ dert. Bei Verwendung einer derartigen bekannten Feder in einer Stellvorrichtung würde sich in unerwünschter Weise bei Betatigung mit der Federbelastung gleichzeitig die Reibkraft ändern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Feder für eine Stellvorrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor­ teil, daß diese Feder unabhängig voneinander zwei Funktionen erfül­ len kann. Die eine Funktion ist das Erzeugen einer Rückstellkraft und die andere das Erzeugen einer Reibkraft entgegen der Bewegungs­ richtung des Verstellelementes der Stellvorrichtung. Dies bedeutet, daß die Rückstellkraft und die Reibkraft unabhängig voneinander vor­ bestimmt werden können. Dabei ist die Reibkraft auch unabhängig von der Federbelastung, d. h. sie ändert sich auch nicht mit Auslenkung des Verstellelementes.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Feder möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung ausschnittsweise dargestellte Stellvorrichtung kann beispielsweise ein Teil einer Drosselvorrichtung mit einer nicht dargestellten Drosselklappe in einem nicht dargestellten Saug­ rohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine sein.

Mit 1 ist ein Ansatz z. B. ein Teilbereich eines Gehäuses der Stell­ vorrichtung, z. B. eines Drosselklappenstutzens der Drosselvorrich­ tung, bezeichnet. In einer Durchgangsöffnung 3 des Ansatzes 1 ist eine Welle 4 drehbar gelagert. Über die Welle 4 und eine Buchse 2 bewirkt eine Verstellung eines als Betätigungsglied dienenden Hebels 5 eine Verdrehung eines mit der Welle 4 verbundenen, nicht dargestellten Verstellelements, z. B. einer Drosselklappe.

Der Hebel 5, die Buchse 2, die Welle 4 und das Verstellelement bil­ den zusammen eine Verstelleinheit. Bei Auslenkung der Verstellein­ heit aus ihrer Ruhestellung erzeugt eine Feder 7 eine Rückstell­ kraft, welche bestrebt ist die Verstelleinheit in die Ruhestellung zurückzubringen. Die Ruhestellung der Verstelleinheit ist entweder eine der beiden moglichen Endstellungen (Öffnungsstellung und Schließstellung) oder sie befindet sich zwischen diesen Endstellun­ gen. Die Auslenkung der Verstelleinheit geschieht durch eine auf den Hebel 5 wirkende Stellkraft oder ein Stellmoment. Mit zunehmender Auslenkung der Verstelleinheit steigt die Federbelastung. Die Fe­ der 7 umgreift einerseits einen zylindrischen Abschnitt 9 des An­ satzes 1 und andererseits die Buchse 2. Damit die Feder 7 die Rück­ stellkraft auf die Verstelleinheit übertragen kann, stützt sich in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ein Federende 8 über einen am Ansatz 1 befestigten Stift 10 an dem Ansatz 1 und ein anderes Feder­ ende 11 über eine Bohrung 12 der Buchse 2 an der Buchse ab.

Der Hebel 5 und die Buchse 2 müssen nicht, wie dargestellt, notwen­ digerweise aus einem Stück bestehen. Beispielhaft ist in der Zeich­ nung die Buchse 2 mit der Welle 4 verbunden, indem ein Spannstift 14 in einer radialen gemeinsamen Bohrung 15 durch die Buchse 2 und die Welle 4 greift.

Die Länge des Einbauraumes der Feder 7 in axialer Richtung von Welle 4 erstreckt sich zwischen einer Anlagefläche 17 an dem An­ satz 1 und einer anderen Anlagefläche 18 an der Buchse 2. Durch eine Stufe 19 der Durchgangsöffnung 3 in dem Ansatz 1 und einem Absatz 20 an der Welle 4 wird der Einbauraum in axialer Richtung festgelegt.

Die Feder 7 ist gewunden und hat in nicht eingebautem Zustand minde­ stens einen Bereich mit relativ großem Abstand zwischen einzelnen Windungen 22 und mindestens einen Bereich mit relativ kleinem Ab­ stand zwischen einzelnen Windungen 22. Statt dem mindestens einen Bereich mit dem relativ kleinen Abstand können sich die Windungen 22 in diesem Bereich auch bereits bei der nicht eingebauten Feder mit oder ohne Vorpressung berühren.

Die Länge des Einbauraumes für die Feder 7 ist so zu wählen, daß ein Teil der Windungen 22 der eingebauten Feder 7 axial zusammengepreßt werden (Bereich 24), aber auch so, daß zwischen wenigstens einem an­ deren Teil der Windungen 22 ein Abstand 23 verbleibt (Bereich 27).

Durch Wahl der Länge des Federeinbauraumes und/oder durch Beilegen einer Scheibe 25 zwischen der Feder 7 und z. B. der Anlagefläche 17 kann die Pressung zwischen den sich berührenden Windungen 22 auf ei­ nen bestimmbaren Wert eingestellt werden.

Mit Betätigung des Hebels 5 findet eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Federwindungen 22 statt. Die dabei auftretende Reibung zwischen den aneinanderliegenden zusammengepreßten Windungen ergibt eine Reibkraft, welche der Stellkraft entgegengerichtet ist. Die Reibkraft tritt auf bei Hin- und bei Herbewegung des Hebels 5 und ihre Größe kann durch die Wahl der Pressung zwischen den Windun­ gen 22 bestimmt werden, unabhängig von der Rückstellkraft der Fe­ der 7.

Die Reibkraft kann kleiner, gleich oder größer als die Rückstell­ kraft der Feder sein.

Die üblicherweise in der Fertigung auftretenden Toleranzen bei der Länge des Einbauraumes und eine eventuell eintretende Anderung die­ ser Länge infolge Verschleißes haben Dank der Elastizität des Teils der Feder 7, in dem sich die Windungen 22 nicht berühren, keinen technisch bedeutsamen Einfluß auf die Pressung zwischen den sich be­ rührenden Windungen und damit auf die Reibkraft.

Die Oberflächen der Windungen an den Stellen an denen sie sich be­ rühren, können so ausgebildet sein, daß sich richtungsabhängige Reibkraftbeiwerte ergeben, wodurch sich in eine Betätigungsrichtung eine andere Reibkraft ergibt als in der anderen Betätigungsrichtung.

Die Feder ist in der Zeichnung als zylindrisch gewundene Drehfeder (Schraubenfeder) mit kreisförmigem Drahtquerschnitt 26 und konzen­ trisch zu der Welle gezeichnet. Dies ist nur beispielhaft. Es sind auch andere Windungsformen (z. B. kegelig), andere Drahtquerschnitte (z. B. rechteckig) und andere Anordnungen (z. B. die Feder abseits der Welle) möglich.

Claims (5)

1. Feder für eine Stellvorrichtung, insbesondere für eine Drossel­ vorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer mit einem Verstell­ element und einem Betätigungssglied verbundenen Welle, wobei die Fe­ der so angeordnet ist, daß ein Ende der Feder gehäusefest gelagert ist und ein anderes Ende der Feder auf das Verstellelement, eine Rückstellkraft erzeugend, wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fe­ der (7) in eingebautem Zustand in mindestens zwei Bereiche (24, 27) unterteilt ist, mit mindestens einem Bereich (24), in dem sich ein­ zelne Federwindungen (22) mit Pressung gegenseitig berühren, und mit mindestens einem Bereich (27), in dem zwischen einzelnen Federwin­ dungen (22) ein mehr oder weniger großer Abstand (23) vorhanden ist.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eingebautem Zustand der mindestens eine Bereich (27) der Feder (7) mit Abstand (23) zwischen den Federwindungen (22) in dem mindestens einen Be­ reich (24) mit sich gegenseitig berührenden Federwindungen (22) für die Pressung an den Stellen sorgt, an denen sich die Federwindungen (22) berühren.

3. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) die Form einer räumlich gewundenen Biege-Drehfeder aufweist.

4. Feder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biege-Drehfeder als zylindrische Schraubenfeder gewunden ist.

5. Feder für eine Stellvorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Windun­ gen (22) an den Stellen, an denen sie sich berühren, so ausgebildet ist, daß sich an diesen Stellen ein richtungsabhängiger Reibkraft­ beiwert ergibt.