DE3905901A1

DE3905901A1 - Verstellantrieb fuer eine drosselklappe eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3905901A1
Application number: DE19893905901
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Baur
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1989-02-25
Filing date: 1989-02-25
Publication date: 1990-08-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstellantrieb für eine Dros selklappe eines Verbrennungsmotors, insbesondere zum Verstel len der Drosselklappe über einen Teilverstellbereich der Drosselklappe, bei der eine in einem Drosselklappenstutzen schwenkbar gelagerte Drosselklappenwelle mit der Drosselklap pe verbunden ist.

Es sind Verbrennungsmotoren bekannt, bei denen die Drossel klappe mechanisch verstellt wird, beispielsweise mittels eines Bowdenzuges. Darüber hinaus sind Verbrennungsmotoren bekannt, bei denen die Drosselklappe elektromotorisch verstellt wird. Die Verstellung erfolgt in aller Regel mittels eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors, zwischen diesem und der die Drosselklappe verstellenden Drosselklappenwelle ist ein Unter setzungsgetriebe angeordnet. Beide Arten von Verstellantrie ben finden Verwendung um die Drosselklappe über deren ge samten Arbeitsbereich zu verstellen. Hauptnachteile der elek tromotorischen Motor-Getriebe-Kombination liegen in dem Ver schleiß von Getriebe, Kohle und dem erforderlichen Kommu tator, dem hohen Bauvolumen, im Stellverhalten und den hohen Fertigungs- und Montageaufwendungen. Der Nachteil der mecha nischen Verstellung der Drosselklappe ist primär im Stell verhalten und in der Verschleißanfälligkeit der mechanischen Teile zu sehen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verstellan trieb der genannten Art zu schaffen, der baulich besonders einfach gestaltet ist und verschleißarm arbeitet, sowie nur einen geringen Bauraum beansprucht.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß der Verstellantrieb einen um den Drosselklappenstutzen verlaufenden Rückschluß aus magnetischem Material, der mit einer oder mehreren Er regerwicklungen versehen ist, aufweist, sowie ein Permanent magnet oder ein magnetischer Kurzschluß an der Drosselklappe befestigt oder in diese integriert ist, wobei deren Pole jeweils dem Rückschluß zugeordnet sind.

Die Erfindung schlägt damit einen Verstellantrieb für eine Drosselklappe eines Verbrennungsmotors vor, bei der beim Be stromen der Wicklung des Rückschlusses ein magnetisches Feld entsteht, das in Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld des Permanentmagneten bzw. des magnetischen Kurzschlusses an der Drosselklappe oder dem in diese integrierten Permanent magneten bzw. magnetischen Kurzschluß eine Kraft bzw. ein Moment unmittelbar auf die Drosselklappe ausübt. Aufgrund der Anordnung der magnetischen Elemente an der Drosselklappe bzw. in der Drosselklappe, deren Pole zudem beabstandet von der Drehachse der Drosselklappe angeordnet sind, um so ein Moment erzeugen zu können, ergibt sich eine bauartbedingte Begrenzung der Funktion des erfindungsgemäßen Verstellan triebes auf gewisse Drehwinkelbereiche, da sich mit fort schreitendem Drehwinkel der Drosselklappe die Pole der die ser zugeordneten magnetischen Elemente von dem Rückschluß entfernen. Eine Regelung der Drosselklappe im Leerlaufbe reich des Verbrennungsmotors wird daher als wesentliches Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung angesehen. So kann beispielsweise mit der Drosselklappenwelle ein weiterer Ver stellantrieb kraftschlüssig verbunden sein, insbesondere ein gegen Federkraft wirkender Bowdenzug, der im Teillast-/Voll lastbereich des Verbrennungsmotors die Drosselklappe ansteuert, während der Leerlaufbereich im Sinne der Erfindung elektro magnetisch gesteuert wird.

Der erfindungsgemäße Verstellantrieb ermöglicht bei Aufgabe einer definierten Stromrichtung auf die dem Rückschluß zu geordnete Erregerwicklung eine aktive Bewegungsrichtung der Drosselklappe, die beispielsweise entgegen der Kraft einer Rückstellfeder erfolgen kann. Darüber hinaus ist eine zweite aktive Bewegungsrichtung durch eine Stromrichtungsumkehr möglich, womit ein bidirektionaler Antrieb gegeben ist.

In der einzigen Figur ist die Erfindung anhand eines Aus führungsbeispieles schematisch verdeutlicht. Sie zeigt einen im Lagerbereich aufgebrochenen Drosselklappenstutzen 1, einen diese durchsetzende Drosselklappenwelle 2, zwei angedeutete Lager 3 und 4, die die Drosselklappenwelle 2 aufnehmen; fest mit der Drosselklappenwelle 2 ist in bekannter Art und Weise eine Drosselklappe 5 verbunden, mittels derer sich der Durch strömquerschnitt des Drosselklappenstutzens 1 variieren läßt. Der elektrische Verstellantrieb für die Drosselklappenwelle 2 und damit die Drosselklappe 5 besteht aus einem Stator, der als ringförmiger, um den Drosselklappenstutzen 1 auf Höhe der Lager 3 und 4 verlaufender Rückschluß 6 ausgebildet ist, wobei der Rückschluß 6 aus weichmagnetischem Material besteht und mit einer Erregerwicklung 7 versehen ist. Wegen der aufgebrochenen Darstellung des Drosselklappenstutzens 1 ist die vordere Ringhälfte des Rückschlusses 6 nicht darge stellt, so daß die Darstellung der Figur einen Blick auf die Drosselklappe 5 gestattet. Mit den Bezugsziffern 8 und 9 sind die Stromzuführ- bzw. -abführungen der Erregerwicklung 7 bezeichnet.

Mit der oberen Fläche 10 der Drosselklappe 5 ist ein stab förmiger Permanentmagnet 11 verbunden, dieser erstreckt sich in seiner Längsrichtung senkrecht zur Drosselklappenwelle 2, seine Länge entspricht etwa dem Durchmesser der Drosselklap pe 5, wobei die Pole N und S des Permanentmagneten 11 in der in der Figur gezeigten geschlossenen Stellung der Drossel klappe 5 benachbart zum Rückschluß 6 angeordnet sind. Beim Bestromen der Erregerwicklung 7 entsteht ein rückschlußsei tiges Magnetfeld, das in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 11 tritt und je nach der Stärke des rückschlußseitigen Magnetfeldes zu einem mehr oder weniger großen Auslenken des Permanentmagneten 11 und damit zu einem Verschwenken der Drosselklappe 5 führt. Aufgrund der Schwenkbe wegung der die magnetischen Pole aufweisenden Enden des Per manentmagneten 11 um die Achse der Drosselklappenwelle 2 und damit der Bewegung der Pole auf einer Kreisbahn entfernen die se sich mit zunehmendem Auslenkwinkel aus der in der Fig. 1 gezeigten Stellung vom Rückschluß 6 und damit aus dessen elek tromagnetischem Kraftfeld. Der gezeigte Verstellantrieb er möglicht daher nur innerhalb eines definierten Verschwenkbereiches der Drosselklappe 5 aus der in der Figur gezeigten geschlos senen Stellung eine optimale Regelung der Drosselklappe 5, womit sich der Verstellantrieb primär für einen begrenzten Regelbereich des Verbrennungsmotors eignet, beispielsweise für den Leerlaufregelbereich. Der Teillast- bzw. Vollastregel bereich des Verbrennungsmotors kann dann beispielsweise mechanisch geregelt werden, beispielsweise indem ein nur teil weise dargestellter Bowdenzug 12 am freien Ende eines dreh fest mit der Drosselklappenweile 2 verbundenen Hebels 13 an greift, wobei der Bowdenzug 12 in bekannter Art und Weise so mit dem Hebel 13 zu koppeln ist, daß er nur im Teil- bzw. Vollastbereich des Verbrennungsmotors wirksam wird. Mit der Bezugsziffer 14 ist eine Rückstellfeder bezeichnet, die am Hebel 13 angreift und ein Moment auf die Drosselklappenwelle 2 ausübt, das entgegengesetzt dem auf die Drosselklappe 5 einwirkenden elektromagnetischen Verstellmoment gerichtet ist.

Bezugszeichenliste

1 Drosselklappenstutzen
2 Drosselklappenwelle
3 Lager
4 Lager
5 Drosselklappe
6 Rückschluß
7 Erregerwicklung
8 Stromzuführung
9 Stromzuführung
10 obere Fläche
11 Permanentmagnet
12 Bowdenzug
13 Hebel

Claims

1. Verstellantrieb für eine Drosselklappe eines Verbrennungs motors, insbesondere zum Verstellen der Drosselklappe über einen Teilverstellbereich der Drosselklappe, bei der eine in einem Drosselklappenstutzen schwenkbar gelagerte Drosselklappenwelle mit der Drosselklappe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb einen um den Drosselklappenstutzen (1) verlaufenden Rückschluß (6) aus magnetischem Material, der mit einer oder mehreren Erregerwicklungen (7) versehen ist, aufweist, sowie ein Permanentmagnet (11) oder ein magnetischer Kurzschluß an der Drosselklappe (5) befestigt oder in diese integriert ist, mit dem Rückschluß (6) zugeordneten Polen (N, S).

2. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Drosselklappenwelle (2) kraftschlüssig eine Rückstellfeder (14) verbunden ist.

3. Verstellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß mit der Drosselklappenwelle (2) in einem definierten Lastbereich des Verbrennungsmotors, insbe sondere dem Teillast- und Vollastbereich kraftschlüssig ein weiterer Verstellantrieb, insbesondere ein gegen Feder kraft (Feder 14) wirkender Bowdenzug (12) verbunden ist.