DE4309904A1 - Flap regulator for switching over the air intake pipe oscillating length in an internal combustion engine - Google Patents

Flap regulator for switching over the air intake pipe oscillating length in an internal combustion engine

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Abstract

In known pneumatic regulators, low pressure must be provided and adjusted against a return spring. Additional control valves required must be capable of carrying continuous current. By contrast, the new flap regulator has the characteristic feature that the flap regulator is driven by a reversible electric motor (7) and the actuating lever (2) is loaded by a bistable tipping spring (18) into one of its limit positions (8, 9). This results in smaller adjustment forces and a short adjustment time. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Klappensteller zur Um­ schaltung der Luftansaugrohr-Schwinglänge bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.The invention relates to a flap actuator for Switching the air intake pipe swing length at one Internal combustion engine according to the preamble of Pa claim 1.

Ein derartiger Klappensteller wird beispielsweise für eine Anordnung aus dem DE-U 89 06 045 benötigt und besteht aus einem bekannten pneumatischen Stel­ ler, der über ein Elektroschaltventil mit niedrigem Druck beaufschlagt wird und gegen eine Rückstellfe­ der arbeitet.Such a flap actuator is, for example required for an arrangement from DE-U 89 06 045 and consists of a well-known pneumatic actuator ler, which has an electric switching valve with low Pressure is applied and against a Rückstellfe who works.

Bei dieser Anordnung besteht der Nachteil, daß das Elektroschaltventil in Schaltstellung immer be­ stromt sein muß, d. h. die erforderliche Strom­ festigkeit aufweisen muß und ein erheblicher Strom­ verbrauch vorliegt. Darüber hinaus stellt die Be­ reitstellung von niedrigem Druck in allen Betriebs­ bereichen ein Problem dar, da bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine im Luftansaugsystem kein ausreichend niedriger Druck vorliegt, dieser also in einem Druckbehälter gespeichert werden muß, der platzmäßig nur schwer anzuordnen ist.With this arrangement there is the disadvantage that Electric switching valve always in the switch position must be current, d. H. the required current must have strength and a considerable current there is consumption. Be Provision of low pressure in all operations areas pose a problem because at high loads the internal combustion engine in the air intake system the pressure is sufficiently low, that is must be stored in a pressure vessel that is difficult to arrange in terms of space.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Klappensteller der­ art zu gestalten, daß ein geringerer Bauraumbedarf besteht, eine geringe Verstellarbeit verrichtet und kein niedriger Druck bereitgestellt werden müssen.Proceeding from this, the object of the invention based on a generic flap actuator art to design that a smaller space requirement there is little adjustment work and no low pressure has to be provided.

Diese Aufgabe ist mit den im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst wor­ den. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Unteransprüchen angegeben.This task is with the in the characteristics of the Pa Features specified 1 resolved wor the. Advantageous further developments are with the Subclaims specified.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Klappenstellers ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of an inventive Flap actuator is shown in the drawing and is described below.

Diese zeigt:This shows:

Fig. 1 und 2 den schematischen Aufbau des Klappen­ stellers und, Fig. 1 and 2, the schematic structure of the valve actuator and,

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2, Fig. 3 shows a detail from Fig. 2,

Fig. 4 und 5 eine alternative Ausführung der An­ schläge, FIGS. 4 and 5 an alternative embodiment of the on beats,

Fig. 6 eine anwendbare Schaltung, Fig. 6 is a circuit applicable,

Fig. 7 und 8 eine Ausführung mit Rutschkupplung, FIGS. 7 and 8 an embodiment with friction clutch,

Fig. 9 und 10 eine Ausführung ohne Getriebe zwi­ schen Elektromotor und Steller. FIGS. 9 and 10, an embodiment without transmission Zvi's electric motor and actuator.

Fig. 1 zeigt einen Klappensteller mit geöffnetem Gehäuse 1, in dem ein Betätigungshebel 2 mit einem Zahnkranz 3 und eine Schneckenspindel 4 angeordnet sind. Der Betätigungshebel 2 ist direkt auf einer Welle 5 befestigt, die direkt mit einer nicht dar­ gestellten Steuerklappe ausgestattet ist oder mit dieser über einen weiteren Mechanismus verbunden sein kann. Fig. 1 shows a flap actuator with an open housing 1 , in which an operating lever 2 with a ring gear 3 and a worm spindle 4 are arranged. The actuating lever 2 is attached directly to a shaft 5 , which is equipped directly with a control flap, not shown, or can be connected to this via a further mechanism.

Die Schneckenspindel 4 ist mit der Welle 6 eines Elektromotors 7 verbunden. Bei bestromtem Elektro­ motor 7 bewegt sich der Betätigungshebel 2 in eine von zwei Endstellungen 8, 9, die durch interne Ge­ triebeanschläge 10, 11 bestimmt sind, die in die Bewegungsbahn von am Betätigungshebel 2 angeordnete Gegenanschläge 12, 13 einschwenken.The worm spindle 4 is connected to the shaft 6 of an electric motor 7 . When the electric motor 7 is energized, the actuating lever 2 moves into one of two end positions 8 , 9 , which are determined by internal gear stops 10 , 11 , which pivot into the movement path of counter-stops 12 , 13 arranged on the actuating lever 2 .

Diese Getriebeanschläge 10, 11 sind hier an der Schneckenspindel 4 angeordnet, und zwar sind sie durch Abfräsen der Schneckenspindelverzahnung 14 gebildet, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Es versteht sich jedoch, daß diese Anschläge 10, 11 auch außerhalb der Verzahnung 14 angeordnet sein können, zum Beispiel als Ansatz 15, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt. These gear stops 10 , 11 are arranged here on the worm spindle 4 , specifically they are formed by milling off the worm spindle toothing 14 , as can be seen from FIGS. 2 and 3. However, it goes without saying that these stops 10 , 11 can also be arranged outside the toothing 14 , for example as an extension 15 , as shown in FIGS. 4 and 5.

Der Betätigungshebel 2 und das Gehäuse 1 weisen Einhängeansätze 16, 17 für eine bistabile Kippfeder 18 auf, die den Betätigungshebel 2 in jeweils eine seiner Endstellungen 8, 9 belastet.The actuating lever 2 and the housing 1 have suspension lugs 16 , 17 for a bistable toggle spring 18 , which loads the actuating lever 2 in one of its end positions 8 , 9 .

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Gegenan­ schläge 12, 13 am Betätigungshebel 2 elastisch ver­ formbar ausgeführt, und zwar sind sie von einem Elastomereinsatz 19 gebildet. Der Ansatz 15 aus Fig. 4 und 5 weist ebenfalls den entsprechend aus­ gebildeten Elastomereinsatz 19 auf, wobei dieser durch ein Federblech 20 abgedeckt ist. Es kann al­ ternativ zur gezeigten Ausführungsform auch vorge­ sehen sein, daß die Gegenanschläge 12, 13 unter Fe­ derspannung stehen und bis zu einem Festanschlag verstellt werden.3 as can be seen from Fig. , The Gegenan strokes 12 , 13 on the actuating lever 2 are made elastically deformable ver, and that they are formed by an elastomer insert 19 . The approach 15 from FIGS. 4 and 5 also has the elastomer insert 19 formed accordingly, this being covered by a spring plate 20 . It can alternatively be seen alternatively to the embodiment shown that the counter-stops 12 , 13 are under tension and are adjusted up to a fixed stop.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung 21 zur Ansteuerung des Elektromotors 7, bestehend aus einem Zeitschalt­ glied 22 und einem elektronischen Drehrichtungsum­ schalter 23. Diese Schaltung ermöglicht es, daß der Elektromotor 7 hinsichtlich seiner Drehrichtung und Bestromungszeit gesteuert werden kann. Der Elektro­ motor 7 muß nur für den Zeitraum der Verstellung von einer Endstellung 8, 9 in die andere bestromt werden. Da durch den Einsatz der bistabilen Kippfe­ der 18 auf eine Rückdrehfeder verzichtet werden kann, ergeben sich kleine Verstellkräfte und eine sehr kurze Verstellzeit von kleiner als 0,2 Sekun­ den. Fig. 6 shows a circuit 21 for controlling the electric motor 7 , consisting of a timer 22 and an electronic rotary switch 23rd This circuit enables the electric motor 7 to be controlled in terms of its direction of rotation and energization time. The electric motor 7 only needs to be energized for the period of adjustment from one end position 8 , 9 to the other. Since the use of the bistable Kippfe 18 makes it possible to dispense with a return spring, small adjustment forces and a very short adjustment time of less than 0.2 seconds result.

Durch diese kurze Verstellzeit ist es möglich ge­ worden, auf sonst übliche Endschalter oder eine Stromerkennungsschaltung zur Feststellung, daß die Verstellung durch Anschlag der Anschläge beendet ist, zu verzichten, in dem eine feste, längere als die Verstellung benötigte Bestromungszeit durch das Zeitschaltglied, zum Beispiel 0,5 Sekunden, vorge­ geben wird.This short adjustment time makes it possible been on otherwise usual limit switches or a Current detection circuit for determining that the Adjustment ended by striking the stops is to refrain from being in a firm, longer than the adjustment required current through the  Timer, for example 0.5 seconds, pre will give.

Es werden also keine hohen Anforderungen an die Kurzschlußstromfestigkeit des Elektromotors 7 ge­ stellt.So there are no high demands on the short-circuit current strength of the electric motor 7 ge.

Fig. 7 und 8 zeigen aus Ausführung, bei der zwi­ schen Elektromotor 7 und Getriebe 4 eine Rutsch­ kupplung 24 angeordnet ist, womit der Elektromotor 7 ebenfalls beim Anschlagen der Anschläge 10, 11 bzw. 12, 13 vor übermäßiger Belastung geschützt ist. Diese Rutschkupplung 24 ist so ausgebildet, daß ein Federelement 25 zwei Kupplungsscheiben 26, 27 gegen eine fest mit der Motorwelle 6 verbundene Mitnehmerscheibe 28 drückt. Die Kupplungsscheibe 27 ist fest mit der Schneckenspindel 4 verbunden und weist die Getriebeanschläge 10 und 11 auf. FIGS. 7 and 8 show from embodiment in which interim rule electric motor 7 and gear 4 coupling a slide 24 is arranged, with which the electric motor 7 also upon abutment of the stops 10, 11 and 12, 13 is protected from excessive load. This slip clutch 24 is designed such that a spring element 25 presses two clutch disks 26 , 27 against a drive disk 28 which is fixedly connected to the motor shaft 6 . The clutch disc 27 is fixedly connected to the screw spindle 4 and has the gear stops 10 and 11 .

Bei Verwendung eines drehmomentstarken Elektromo­ tors 7 kann auf das Getriebe verzichtet werden, wie in Fig. 9 und 10 dargestellt ist. Der Elektromotor 7 kann sowohl als Gleichstrommotor als auch als 90°-Schrittmotor ausgeführt sein. Letzterer hat den Vorteil, daß keine schleifenden Kontakte zur Kommu­ tierung notwendig sind und daß die gegen Stöße empfindlichen Wicklungen im Stator angeordnet sind. Der Betätigungshebel 2 wird hierbei gegen gehäuse­ feste Anschläge 29 und 30 gefahren. In diesen End­ stellungen 8, 9 wird die Welle 5 wiederum durch die bistabile Kippfeder 18 gehalten.When using a high-torque Elektromo gate 7 can be dispensed with the transmission, as shown in FIGS. 9 and 10. The electric motor 7 can be designed both as a DC motor and as a 90 ° stepper motor. The latter has the advantage that no sliding contacts are necessary for commutation and that the windings sensitive to impacts are arranged in the stator. The actuating lever 2 is driven against stops 29 and 30 fixed to the housing. In these end positions 8 , 9 , the shaft 5 is in turn held by the bistable rocker spring 18 .

Claims (10)

1. Klappensteller zur Umschaltung der Luft­ ansaugrohr-Schwinglänge bei einer Brennkraftma­ schine mit einem Betätigungshebel, der mit der Um­ schaltklappe verbunden ist und zwei Endstellungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappen­ steller von einem reversiblen Elektromotor (7) an­ getrieben wird und der Betätigungshebel (2) durch eine bistabile Kippfeder (18) in eine seiner End­ stellungen (8, 9) belastet ist.1. flap actuator for switching the air intake pipe swing length in an internal combustion engine with an actuating lever which is connected to the switching flap and has two end positions, characterized in that the flap actuator is driven by a reversible electric motor ( 7 ) and the actuating lever ( 2 ) by a bistable rocker spring ( 18 ) in one of its end positions ( 8 , 9 ) is loaded. 2. Klappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektromotor (7) und Klappensteller ein Schneckengetriebe (3, 4) ange­ ordnet ist und die Endstellungen (8, 9) durch in­ terne Getriebeanschläge (10, 11) bestimmt sind, die in die Bewegungsbahn von am Betätigungshebel (2) angeordnete Gegenanschläge (12, 13) einschwenken.2. Flap actuator according to claim 1, characterized in that between the electric motor ( 7 ) and flap actuator, a worm gear ( 3 , 4 ) is arranged and the end positions ( 8 , 9 ) are determined by internal gear stops ( 10 , 11 ) which in Swivel in the movement path of counter stops ( 12 , 13 ) arranged on the actuating lever ( 2 ). 3. Klappensteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanschläge (10, 11) an der Schneckenspindel (4) angeordnet sind.3. Flap actuator according to claim 2, characterized in that the gear stops ( 10 , 11 ) on the screw spindle ( 4 ) are arranged. 4. Klappensteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanschläge (12, 13) durch Abfräsen der Spindelverzahnung (14) gebildet sind.4. Flap actuator according to claim 3, characterized in that the gear stops ( 12 , 13 ) are formed by milling the spindle teeth ( 14 ). 5. Klappensteller nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanschläge (12, 13) am Betätigungshebel (2) elastisch verformbar ausgeführt sind.5. Flap actuator according to claim 3 or 4, characterized in that the counter-stops ( 12 , 13 ) on the actuating lever ( 2 ) are designed to be elastically deformable. 6. Klappensteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanschläge (12, 13) un­ ter Federspannung stehen und bis zu einem Festan­ schlag verstellt werden. 6. Flap actuator according to claim 5, characterized in that the counter-stops ( 12 , 13 ) are un ter spring tension and are adjusted up to a fixed stop. 7. Klappensteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanschläge (12, 13) von einem Elastomereinsatz (19) gebildet sind.7. flap actuator according to claim 5, characterized in that the counter-stops ( 12 , 13 ) are formed by an elastomer insert ( 19 ). 8. Klappensteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektromotor (7) und Klappensteller eine Rutschkupplung (24) an­ geordnet ist.8. Flap actuator according to claim 1 or 2, characterized in that a slip clutch ( 24 ) is arranged between the electric motor ( 7 ) and flap actuator. 9. Klappensteller nach einem der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ steuerung des Elektromotors (7) über eine elektri­ sche Schaltung (21) erfolgt, bestehend aus einem Zeitschaltglied (22) und einem elektronischen Um­ schalter (23).9. flap actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the electric motor ( 7 ) via an electrical cal circuit ( 21 ), consisting of a timer ( 22 ) and an electronic order switch ( 23 ). 10. Klappensteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitschaltglied (22) für eine Bestromungszeit von 0,5 Sekunden ausgelegt ist.10. Flap actuator according to claim 9, characterized in that the timer element ( 22 ) is designed for an energization time of 0.5 seconds.
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