DE4206381A1 - Stellvorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zur Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine gemäß den technischen Merkmalen des ersten Teils des Anspruchs 1.

Bei bekannten Stellvorrichtungen mit einer an einer Drosselklappen­ welle befestigten Drosselklappe ragen die beiden Enden der Drossel­ klappenwelle seitlich über die Wandung des Drosselklappengehäuses hinaus. An einem Ende der Drosselklappenwelle greift ein Stellan­ trieb an, der die Drosselklappe verstellen kann. Am anderen Ende der Drosselklappenwelle gibt es einen Sensor zur Ermittlung der Winkel­ lage der Drosselklappenwelle bzw. der Drosselklappe. Diese Ausge­ staltung erfordert neben einem erhöhten Platzbedarf elektrische An­ schlüsse auf verschiedenen Seiten des Drosselklappengehäuses.

Der Stellantrieb kann direkt mit der Drosselklappenwelle verbunden sein, das heißt, die Winkelgeschwindigkeit der Rotorwelle des Stell­ antriebs ist mit der Winkelgeschwindigkeit der Drosselklappenwelle identisch.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnen­ den Teils des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der elektrische An­ schluß des Stellantriebs und des Sensors auf einer einzigen Seite des Drosselklappengehäuses erfolgen kann. Ganz besonders vorteilhaft macht sich dies bemerkbar, wenn bei beengten Einbauverhältnissen die andere Seite des Drosselklappengehäuses nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand für einen elektrischen Anschluß zugänglich ist. Darüber hin­ aus bietet diese Stellvorrichtung den Vorteil, daß, bei Bedarf, der Anschluß des Stellantriebs und des Sensors auf einfache Weise über ein gemeinsames Kabel erfolgen kann. Das elektrische Anschließen wird wesentlich erleichtert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 ange­ gebenen Vorrichtung möglich.

Üblicherweise besteht der Sensor aus einem feststehenden Teil und einem zusammen mit der Drosselklappenwelle sich drehenden Teil. Wenn man das feststehende Teil, gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, mit dem Stellantrieb verbindet, so erhält man unter anderem den zusätzlichen Vorteil, daß der Stellantrieb und der Sen­ sor elektrisch an das Kabel angeschlossen werden können, bevor der Stellantrieb mit dem Drosselklappengehäuse verbunden wird. Dies ist ein erheblicher Vorteil bei der Montage.

Die Vorrichtung bietet den weiteren Vorteil, daß auf einfache Weise eine Vormontagebaugruppe gebildet werden kann. Diese Vormontagebau­ gruppe kann vorteilhafterweise vor Anbau an das Drosselklappengehäu­ se elektrisch angeschlossen werden. Gegebenenfalls kann die Vormon­ tagebaugruppe deshalb vor Anbau an das Drosselklappengehäuse auch justiert und/oder deren Funktion überprüft werden.

Durch Ausbilden der Drosselklappenwelle und der Rotorwelle aus einem einzigen Stück erhält man den Vorteil einer besonders einfachen Stellvorrichtung.

Denkbar sind auch Lösungen, bei denen an der dem Drosselklappenge­ häuse abgewandten Stirnseite des Stellantriebs ein Sensor angebracht ist, bis zu dem hin die Drosselklappenwelle durch den Stellantrieb hindurch verlängert ist. Gegenüber dieser Lösung hat die erfindungs­ gemäße Stellvorrichtung den Vorteil, daß auch Stellantriebe verwen­ det werden können, bei denen, zwecks optimaler Erzeugung eines Dreh­ momentes, innerhalb des Stellantriebs im Bereich der dem Drossel­ klappengehäuse abgewandten Stirnseite eine Magnetspule vorgesehen ist. Derartige Stellantriebe sind besonders vorteilhaft, weil diese bei kleiner Bauform und kleinem Gewicht ein hohes Drehmoment erzeu­ gen können. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Stellvorrichtung auch den Vorteil, daß der Sensor trotz gemeinsamer Kabelzuführung relativ weit von der Magnetspule/den Magnetspulen des Stellantriebs entfernt und sich sehr nahe an der durch die angesaugte Luftmenge gekühlten Öffnung des Drosselklappengehäuses befindet, was sich in bezug auf eine Temperaturbelastung des Sensors und auch bezüglich einer Einstreuung von Störimpulsen auf das Sensorsignal besonders vorteilhaft auswirkt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich vorteilhafterwei­ se mehr Möglichkeiten bei der Auswahl eines geeigneten Steilan­ triebs.

Zeichnung

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

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung kann bei jeder über ein Dros­ selorgan, beispielsweise eine Drosselklappe, gesteuerten Brennkraft­ maschine verwendet werden. Das Drosselorgan kann zum Beispiel auch ein Schwenkschieber oder dergleichen sein. Die Brennkraftmaschine kann zum Antrieb stationär aufgebauter Maschinen oder als Antrieb für Kraftfahrzeuge dienen. Das Drosselorgan ist beispielsweise an einer Drosselorganwelle angeordnet und diese Drosselorganwelle ist zum Beispiel in einem Drosselorgangehäuse schwenkbar gelagert.

Obwohl die Erfindung nicht nur auf eine Vorrichtung mit einer Dros­ selklappe beschränkt ist, wird in dem beschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Einfachheit halber angenommen, daß das Drosselorgan eine Drosselklappe sei. Aus dem gleichen Grund wird angenommen, daß es sich bei dem Drosselorgangehäuse um ein Drosselklappengehäuse han­ delt und die Drosselorganwelle sei eine Drosselklappenwelle.

Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung umfaßt im wesentlichen ein Drosselklappengehäuse 2, eine Drosselklappe 4, einen Stellantrieb 6 und einen Sensor 10.

Die Drosselklappe 4 ist an einer Drosselklappenwelle 12 befestigt und steuert innerhalb des Drosselklappengehäuses 2 die der Brenn­ kraftmaschine über eine Luftansaugleitung zuzuführende Luft.

Das Drosselklappengehäuse 2 hat, grob betrachtet, die Form eines Rohrabschnitts mit einem die Luftansaugleitung umschließenden Mantel 14. Die Drosselklappenwelle 12 verläuft quer durch das Innere des Drosselklappengehäuses 2, durchdringt den Mantel 14 des Drosselklap­ pengehäuses 2 und ist an diesen Stellen zweiseitig mit Hilfe mindestens je eines Lagers 16 schwenkbar gelagert.

Das Drosselklappengehäuse 2 ist quer, entlang der Drosselklappenwel­ le 12 geschnitten dargestellt.

Der Stellantrieb 6 umfaßt im wesentlichen mindestens eine Magnetspu­ le 18, einen Rotor 20 und eine Rotorwelle 22. Da der Stellantrieb 6 in Seitenansicht dargestellt ist, und weil die Magnetspule 18, der Rotor 20 und ein Teil der Rotorwelle 22 von einem Motorgehäuse 24 abgedeckt sind, sind die verdeckten Teile in der Zeichnung gestri­ chelt dargestellt.

Der Rotor 20 ist mit der Rotorwelle 22 drehfest verbunden. Die Magnetspule 18 ist im Bereich einer dem Drosselklappengehäuse 2 ab­ gewandten Stirnseite 25 nicht drehend mit dem Motorgehäuse des Stellantriebs 6 verbunden. An der Magnetspule 18 befinden sich noch Polschuhe, welche den Rotor 20 teilweise umgreifen. Die Rotorwelle 22 ragt aus dem Motorgehäuse 24 des Stellantriebs 6 stirnseitig her­ aus und erstreckt sich in Richtung der Drosselklappenwelle 12 zur Drosselklappe 4 hin. Die Rotorwelle 22 endet in abgewandter Richtung vor der Magnetspule 18 im Motorgehäuse 24. Der Rotor 20 besteht im wesentlichen aus einem stark magnetisierten Material und bildet ei­ nen kräftigen Dauermagneten. Durch die Anordnung der Magnetspule 18 und durch die Wahl des Rotors 20 erhält man ein sehr hohes Drehmo­ ment bei kleiner Bauform und geringem Gewicht. Die Betätigung des Stellantriebs 6 kann elektrisch sehr einfach geschehen. Je nach der der Magnetspule 18 zugeführten Stromstärke verdreht sich die Rotor­ welle 22 um einen bestimmten Winkel. Das heißt, es ist eine einfa­ che, analoge Ansteuerung mit einem einfachen Steuergerät möglich. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Feder wirkt auf die Dros­ selklappenwelle 12 bzw. auf die Rotorwelle 22 in eine Schwenkrich­ tung, z. B. in Schließrichtung. Der Stellantrieb 6 wirkt auf die Drosselklappenwelle 12 bzw. Rotorwelle 22 in entgegengesetzter Schwenkrichtung. Je nach Bestromung der Magnetspule 18 öffnet die Drosselklappe 4 den freien Querschnitt innerhalb des Drosselklappen­ gehäuses 2 mehr oder weniger.

Die Rotorwelle 22 und die Drosselklappenwelle 12 sind in dem ausge­ wählten, dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgeführt, sie gehen also unmittelbar ineinander über. Dies ist jedoch nicht notwendig. Es ist auch möglich, die Drosselklappenwelle 12 und die Rotorwelle 22 aus separaten Teilen zu fertigen, die z. B. über ge­ eignete stirnseitig vorgesehene Klauen im Sinne von Nut und Feder ineinandergreifen und sich miteinander verdrehen. Unabhängig davon, ob die die Drosselklappenwelle 12 und die Rotorwelle 22 umfassende Baugruppe aus einem oder aus mehreren Stücken besteht, verläuft die Rotorwelle 22 axial fluchtend zur Drosselklappenwelle 12. Die Dros­ selklappenwelle 12 und die Rotorwelle 22 verdrehen sich gemeinsam.

Der Stellantrieb 6 umfaßt eine Wandung 26 und das Drosselklappenge­ häuse 2 umfaßt eine Wandung 28. Die Wandung 26 dient, zusammen mit dem Motorgehäuse 24, als Umhüllung des Stellantriebs 6. Das heißt, die Wandung 26 ist ein Teil des Motorgehäuses 24 und schließt als Deckel das Motorgehäuse 24 auf seiner der Stirnseite 25 abgewandten Stirnseite ab.

Die Wandung 26 des Stellantriebs 6 hat ungefähr die Form eines Flan­ sches. An die Wandung 28 des Drosselklappengehäuses 2 ist, in aus­ reichendem radialem Abstand zur Drosselklappenwelle 12 bzw. Rotor­ welle 22, ein in Richtung zu dem Stellantrieb 2 hin sich erstrecken­ der Kragen angeformt. Der Kragen bildet ein rohrartiges Zwischen­ stück 29 zwischen der Wandung 26 und der Wandung 28. Innerhalb des Zwischenstückes 29, das heißt zwischen den beiden Wandungen 26, 28 bildet sich ein Zwischenraum 30. Die Drosselklappenwelle 12 bzw. die Rotorwelle 22 verläuft quer durch den Zwischenraum 30.

Das Zwischenstück 29 liegt an der Wandung 26 des Stellantriebs 6 an. Im Bereich dieser Berührstelle kann eine den Zwischenraum 30 vor Um­ welteinflüssen schützende Dichtung 31 angeordnet sein. Falls ein derartiger Schutz nicht notwendig ist, kann man die Wandung 26, bzw. die Wandung 28, bzw. das Zwischenstück 29 so gestalten, daß der Zwi­ schenraum 30 nach außen hin offen ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zwischenstück 29 direkt an die Wandung 28 des Drosselklappengehäuses 2 angeformt. Dies ist nicht zwangsweise. Genauso gut kann das Zwischenstück 29 auch an die Wandung 26 des Stellantriebs 6 angeformt sein und statt dessen hat die Wandung 28 des Drosselklappengehäuses 2 ungefähr die Form eines Flansches. Als weitere Möglichkeit kann man das Zwischen­ stück 29 als separates Teil ausbilden, das beispielsweise bei der Montage des Stellantriebs 6 an das Drosselklappengehäuse 2 zwischen die beiden Wandungen 26, 28 eingefügt wird. Um weitere Figuren zu sparen, sind diese Abwandlungen der Erfindung nicht bildlich darge­ stellt.

Der Stellantrieb 6 wird mit Hilfe nicht dargestellter Befestigungs­ mittel, beispielsweise Schrauben oder Klammern, an dem Drosselklap­ pengehäuse 2 festgehalten.

Der Sensor 10 ist innerhalb des Zwischenraumes 30 und somit zwischen dem Drosselklappengehäuse 2 und dem Stellantrieb 6 angeordnet. Der Sensor 10 dient zur Erfassung einer Winkellage der Rotorwelle 22 bzw. der Drosselklappenwelle 12 und damit zur Erfassung einer Stell­ position der Drosselklappe 4.

Der Sensor 10 umfaßt im wesentlichen ein feststehendes Sensorteil 32 und ein sich drehendes Sensorteil 34. Das drehende Sensorteil 34 ist drehfest mit der Rotorwelle 22 bzw. der Drosselklappenwelle 12 ver­ bunden.

Der Sensor 10 kann beispielsweise als Potentiometer aufgebaut sein. Das drehende Sensorteil 34 trägt in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel zwei Schleifer 36, die bei einer Verstellung der Drossel­ klappe 4 entlang zweier an dem feststehenden Sensorteil 32, das an der Wandung 26 bzw. an dem Stellantrieb 6 befestigt ist, vorgesehe­ ner Schleiferbahnen entlangstreichen. Die beiden Schleifer 36 sind miteinander elektrisch verbunden.

An der Wandung 26 des Motorgehäuses 24 des Stellantriebs 6 gibt es eine Einführungsöffnung 38. Durch diese Einführungsöffnung 38 ver­ läuft ein mehradriges Kabel 40 in den Zwischenraum 30 hinein. Die Einführungsöffnung 38 ist so gestaltet, daß der Zwischenraum 30 bzw. das Innere des Stellantriebs 6 vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Je eine Ader des Kabels 40 ist mit den beiden an dem feststehenden Sensorteil 32 vorgesehenen Schleiferbahnen verbunden. Zwei Adern des Kabels 40 führen zu der mindestens einen Magnetspule 18.

Der Stellantrieb 6 mit der Rotorwelle 22 bzw. mit der Drosselklap­ penwelle 12 und mit dem Motorgehäuse 24 mit der Wandung 26 und mit dem feststehenden Sensorteil 32 bilden eine Vormontagebaugruppe 42, welche auf einfache Weise elektrisch angeschlossen werden kann, be­ vor diese Vormontagebaugruppe 42 mit dem Drosselklappengehäuse 2 und mit der Drosselklappe 4 verbunden wird. Auch das drehende Sensorteil 34 kann Bestandteil der Vormontagebaugruppe 42 sein, was ein einfa­ ches Einstellen und Prüfen der den Stellantrieb 6 und den Sensor 10 umfassenden Vormontagebaugruppe 42 erlaubt.

Das durch den Mantel 14 des Drosselklappengehäuses 2 hindurchragen­ de, dem Stellantrieb 6 abgewandte Ende der Drosselklappenwelle 12 ist mit einer Abdeckung 44 abgedeckt. Diese Seite des Drosselklap­ pengehäuses 2 muß zum Anschließen irgendwelcher elektrischer Kabel nicht zugänglich sein.

Claims (4)

1. Stellvorrichtung zur Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Drosselorgangehäuse schwenkbar gelagerten Dros­ selorganwelle, mit einem daran befestigten Drosselorgan und mit ei­ nem Stellantrieb, dessen Rotorwelle axial fluchtend mit der Drossel­ organwelle verbunden ist, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Dros­ selorganwelle gleich der Winkelgeschwindigkeit der Rotorwelle ist sowie mit einem eine Winkellage des Drosselorgans erfassenden Sen­ sor, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) in einem Zwischen­ raum (30) zwischen einer Wandung (28) des Drosselorgangehäuses (2) und einer Wandung (26) des Stellantriebs (5) angeordnet ist.

2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) ein feststehendes Sensorteil (32) und ein mit dem Dros­ selorgan (4) drehendes Sensorteil (34) umfaßt, wobei das feststehen­ de Sensorteil (32) an dem Stellantrieb (6) angeordnet ist.

3. Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) als Potentiometer ausgebildet ist, wobei das feststehen­ de Sensorteil (32) mindestens eine Schleiferbahn umfaßt und das mit dem Drosselorgan (4) drehende Sensorteil (34) mindestens einen Schleifer (36) trägt.

4. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosselorganwelle (12) und die Rotorwelle (22) einstückig ausgebildet sind.