DE4420790A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Drosselklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Betäti­ gungsvorrichtung für eine Drosselklappe und im speziellen auf eine Betätigungsvorrichtung für die Fernsteuerung einer Drosselklappe eines Motors, der in Kraftfahrzeugen oder Baumaschinen Verwendung findet.

Betätigungsorgane zur Betätigung einer Drosselklappe werden in Kraftfahrzeugen oder Baumaschinen für die Fernsteuerung der Drosselklappe eines Motors, insbesondere eines Diesel­ motors, oder für den automatischen Antrieb bei konstanter Geschwindigkeit eingesetzt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, detektiert das oben erwähnte bekannte Betätigungsorgan den Drehwinkel einer Seilscheibe 51 für den Motor, die in einem Drehzahlregler vorgesehen ist, um die Motordrehzahl mittels einer Vorrichtung zur Detektion des Drehwinkels, z. B. ein Potentiometer P, kon­ stant zu halten. Das Betätigungsorgan vergleicht dann ein dem Drehwinkel entsprechendes Signal mit einem Soll-Signal, das von einem Steuergerät (oder einem Gerät zur Einstellung der Drehzahl) zu einem Regler C übertragen wird. Danach sendet das Betätigungsorgan Rückkopplungssignale an einen Motor M des Betätigungsorgans, um die Abweichung zwischen dem Signal, das dem Drehwinkel entspricht, und dem Soll- Signal auszugleichen.

Das Betätigungsorgan 52 umfaßt ein Untersetzungsgetriebe 53, eine Seilscheibe 54 zum Aufwickeln eines Steuerseils, das mit der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 3 verbunden ist und ein Gehäuse, das das Untersetzungsgetriebe 53 und die Seilscheibe 54 aufnimmt. Das Betätigungsorgan 52 ist getrennt von dem Regler C angeordnet, d. h. das Betätigungs­ organ 52 ist nicht mit dem Regler C zusammengefaßt. Das Gehäuse 55 besteht aus einem Rahmenteil 55a, einem Deckel­ teil 55b und einer Basisplatte 55c. In dem Gehäuse 55 ist eine Aussparung zum Durchführen des nachfolgend als Seil bezeichneten Steuerseils ausgebildet, das um die Seilscheibe 54 gewickelt ist. Ferner ist eine Führung 57 für das Seil an dem Gehäuse 55 angebracht. Bei dem oben beschriebenen Be­ tätigungsorgan ist der Regler getrennt von dem Betätigungs­ organ angeordnet, d. h. das Betätigungsorgan ist nicht mit dem Regler zusammengefaßt. Daher ist es notwendig, den Regler zu schützen, und es bereitet Schwierigkeiten das Betätigungsorgan in dem Wagenaufbau unterzubringen. Ferner ist die Kabelführung 57 an dem Gehäuse 55 angebracht. Wenn das Betätigungsorgan nun betätigt wird, wirkt die auf die Betätigung des Betätigungsorgans zurückzuführende Reaktions­ kraft, d. h. die von der Führung 57 übertragene Druck- und Zugkraft, direkt auf das Gehäuse 55. Das Gehäuse 55 muß daher fest mit der Führung 57, dem Motor M, etc. verbunden werden, so daß das Gehäuse dickwandig ausgebildet sein muß. Das Gehäuse 55 sollte aus einem Material mit einer hohen Steifigkeit bestehen. Das Betätigungsorgan weist ein Teil auf, wo der Motor M mit der Basisplatte 55c des Gehäuses verbunden ist, ein anderes Teil, wo das zylindrische Teil 55a mit der Basisplatte 55c verbunden ist und weist ein weiteres Teil auf, wo der Deckelteil 55b mit den beiden Führungen usw. verbunden ist, wobei jedes Teil einer exter­ nen Kraft ausgesetzt ist. Aus diesem Grund ist es schwierig, das Betätigungsorgan wasserdicht abzudichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungs­ vorrichtung für eine Drosselklappe zu schaffen, deren Gehäu­ se nicht notwendigerweise stabil ausgebildet sein muß.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Be­ tätigungsvorrichtung für eine Drosselklappe zu schaffen, die eine einfache Bauweise hat und die sich leicht wasserdicht abdichten läßt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, die in dem Regler integriert ist, so daß die Betätigungsvorrichtung leicht auf dem Fahrzeugaufbau befestigt werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patent­ anspruch 2 angegeben.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1(a) eine Ansicht einer Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Betätigungsvorrichtung,

Fig. 1(b) die Seilscheibe von Fig. 1 in der Vorderansicht,

Fig. 2 eine Querschnittansicht eines Trägers und eines Gehäuses der Betätigungsvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittansicht einer Befestigungsvorrich­ tung zur Befestigung der Betätigungsvorrichtung von Fig. 1,

Fig. 4 eine Ansicht, die die Arbeitsweise der Befesti­ gungsvorrichtung von Fig. 3 zeigt, und

Fig. 5 eine Ansicht einer Ausführungsform einer bekannten Betätigungsvorrichtung.

In Fig. 1(a) ist die Betätigungsvorrichtung mit dem Bezugs­ zeichen 1 bezeichnet. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfaßt einen Basiskörper 2, einen Träger 3, ein Gehäuse 4, ein Kabel 5, einen elektronischen Schaltkreis 6 zur Steuerung des Basiskörpers 2 und eine Befestigungsvorrichtung 7.

Der Basiskörper 2 weist einen Motor 8, eine Seilscheibe 10 zum Aufwickeln des Seils 5 und ein Potentiometer 11 auf.

Wie Fig. 2 zeigt, weist der Träger 3 ein erstes Trägerteil 12, das die Seilscheibe 10 zwar festhält, jedoch ein Rotie­ ren der Seilscheibe erlaubt, ein zweites Trägerteil 13, das die Rückseite des Motors 8 hält und ein rechteckförmiges Basisteil 14 auf, an dem das erste Trägerteil 12 und das zweite Trägerteil 13 fixiert sind.

Eine nach Art eines Flügels ausgebildete Nut 12a ist an der Oberseite der Seilscheibe 10 vorgesehen (Fig. 1(a)). Die Nut bildet zusammen mit einer an dem ersten Trägerteil 12 vor­ gesehenen Sperre 12a ein Mittel zur Beschränkung der Rota­ tionsbewegung der Seilscheibe 10. Die Sperre 12a ist derart angeordnet, daß sie der Oberseite der Seilscheibe 10 zuge­ wandt ist. Ferner ist die Sperre 12a mit der Nut 10a im Eingriff, wobei die Sperre in der Nut Spiel hat. Die Seil­ scheibe 10 kann sich daher in beide Richtungen, d. h. im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn drehen, bis die Sperre an die seitlichen Ränder 10b, 10c der Nut 10a stößt. Die beiden seitlichen Ränder 10b und 10c begrenzen jeweils die Drehbewegung der Seilscheibe 10.

Das Gehäuse 4 ist nach Art eines Kastens mit sechs Seiten­ teilen ausgebildet, von dem ein Seitenteil der sechs Seiten­ teile abgenommen werden kann. Die Dicke des Gehäuses 4 ist relativ gering. Der an dem Träger befestigte Basiskörper 2 ist in das Gehäuse 4 eingesetzt, und der Basiskörper 2 ist mit dem Basisteil 14 verschraubt, wobei sich zwischen dem Basiskörper 2 und dem Basisteil 14 eine Flachdichtung 15 aus einem elastischen Material befindet. Das Gehäuse 4 hat Fußteile 16, um das Gehäuse 4 auf dem Basisteil 14 zu be­ festigen.

An einer Seite des Gehäuses 4, die dem Basisteil 14 abge­ wandt ist, befinden sich zwei Öffnungen 17. Durch jede der beiden Öffnungen 17 ist jeweils ein sich aus dem Basiskörper 2 erstreckendes Kabel 5 geführt.

In den Gehäuseöffnungen 17 sitzen jeweils eine Buchse 17a. Die Buchse 17a besteht aus einem elastischen Material. Mit der Buchse 17a wird eine wasserdichte Abdichtung erreicht. Da die Buchse 17a aus einem elastischen Material besteht, kann jedes Seil 5 in radialer Richtung leicht bewegt werden. Aus diesem Grund ist der Basiskörper 2 auf dem Träger 3 befestigt und das Gehäuse 4 ist mit dem Träger 3 verbunden, wobei keine großen Anforderungen an die Bauteiltoleranzen gestellt werden. Das Gehäuse 4 ist mit dem Basiskörper 2 derart verbunden, daß die Flachdichtung 15 und die Buchse 17a zwischen dem Basiskörper 2 und dem Gehäuse 4 liegen. Der Basiskörper 2 ist also mit dem Gehäuse schwimmend verbunden, d. h. der Basiskörper 2 ist mit dem Wagenaufbau schwimmend verbunden. Die von dem Basiskörper auf den Wagenaufbau übertragenen Schwingungen werden daher reduziert. In dem Gehäuse 4 befindet sich eine Platine 6 mit einer elektro­ nischen Schaltung zur Steuerung des Basiskörpers 2.

Das in dem Basiskörper 2 befindliche Untersetzungsgetriebe 9 umfaßt eine erste Getriebestufe 18, eine zweite Getriebestu­ fe 19 und eine dritte Getriebestufe 20.

Die erste Getriebestufe 18 weist ein koaxial mit der Aus­ gangswelle des Motors 8 verbundenes Ritzel 21 und drei Zahnräder 22 auf, von denen jedes umfangsmäßig um das Ritzel 21 angeordnet ist, wobei das Ritzel 21 als Sonnenrad dient.

An einer Außenseite von jedem der beiden Zahnräder 22 ist eine obere und eine untere Verzahnung vorgesehen, die koaxi­ al an der oberen und an der unteren Seite jedes Zahnrads 22 angeordnet sind. Das Ritzel 21 ist mit den unteren Verzah­ nungen 22a jeweils in Eingriff. Die Zahnräder 22 drehen sich nicht um das Ritzel 21, da die Wellen der Zahnräder 22 jeweils fixiert sind.

Die zweite Getriebestufe 19 weist eine obere Verzahnung 22 und eine untere Seitenverzahnung 23a eines stangenförmig ausgebildeten Zahnrads 23 auf.

Das stangenförmig ausgebildete Zahnrad 23 ist auf dem Ritzel 21 verschiebbar angeordnet. Das stangenförmig ausgebildete Zahnrad 23 ist koaxial zu dem Ritzel 21 angeordnet. Ferner sind eine obere Seitenverzahnung 23b und eine untere Seiten­ verzahnung 23a an einer Außenseite des stangenförmig ausge­ bildeten Zahnrades 23 angeordnet. Die obere Verzahnung 22b des Zahnrades 22 ist mit der unteren Seitenverzahnung 23a in Eingriff.

Die dritte Getriebestufe 20 umfaßt die obere Seitenverzah­ nung 23b, zwei Planetenzahnräder 24, von denen jedes mit der oberen Seitenverzahnung 23b in Eingriff ist, ein festes Zahnrad mit einer Innenverzahnung 25 und ein bewegliches Zahnrad mit einer Innenverzahnung 26. Das feste Zahnrad 25 und das bewegliche Zahnrad 26 sind jeweils mit den Planeten­ zahnrädern 23 parallel in Eingriff. Ein Träger, der es den Planentenzahnrädern 24 erlaubt, sich derart zu drehen, daß die Zahnräder sich einander ergänzen, ist mit dem Bezugs­ zeichen 27 bezeichnet. Die Trägerteile 28 sind jeweils miteinander verbunden.

Die feste Innenverzahnung 25 ist an der Innenseite des zylindrischen Gehäuses 29 ausgebildet. Die bewegliche Innen­ verzahnung 26 ist an der Innenseite der Seilscheibe 10 ausgebildet. Die Anzahl der Zähne der festen Innenverzahnung 25 ist geringfügig kleiner als die Anzahl der Zähne der beweglichen Innenverzahnung 26, d. h. diese Anordnung dient als ein Differenzial-Planetenradgetriebe.

Ein Ende des inneren Kabels 5a der beiden Kabel 5 ist mit der Seilscheibe 10 verbunden und die Kabel 5 sind um die Seilscheibe gewickelt.

Auf der anderen Seite ist jedes Kabel 5 der beiden Kabel mit einer Befestigungsvorrichtung 7 versehen, die das andere Ende jedes Kabels 5 mit der in den Fig. nicht gezeigten Steuer­ einrichtung am antriebsseitigen Ende jedes Kabels 5 verbin­ det.

Wie Fig. 3 zeigt, ist in der Befestigungsvorrichtung 7 eine rohrförmige Kappe 30 an dem antriebsseitigen Ende der Füh­ rung 5b befestigt, das nachfolgend einfach als ein Ende bezeichnet wird.

Die Kappe 30 weist ein Außengewinde auf. Das innere Kabel 5a ist durch die Kappe 30 geführt. Die Kappe 30 ist an einem an der Vorrichtung vorgesehenen Träger oder an einem Gehäuse H mit zwei Muttern befestigt 31, von denen jede mit der Kappe 30 derart in Eingriff ist, daß das Gehäuse H zwischen den beiden Schrauben sitzt. Eine Spitze der Kappe 30 ist pen­ delnd mit einem Führungsrohr 33 derart verbunden, daß das aus elastischem Material, z. B. Gummi, bestehende Verbin­ dungsstück 32 zwischen der Kappe 30 und dem Führungsrohr 33 sitzt. Das Führungsrohr weist ein hohles Teil auf, das sich in Längsrichtung erstreckt. Ein rohrförmiges Feder-Aufnahme­ stück 34 ist in den Hohlraum verschiebbar eingesetzt. An der Spitze des sich aus dem Führungsrohr erstreckenden Feder- Aufnahmestücks 34 befindet sich ein ösenförmiges Endstück 35 zum Anschluß der Steuereinrichtung, das die Spitze des Aufnahmestücks 34 abdeckt. Andererseits ist eine lose Feder 36 in den Hohlraum des Feder-Aufnahmestücks 34 derart einge­ setzt, daß die lose Feder spiralförmig um das in das Auf­ nahmestück 34 eingesetzte innere Kabel 5a gewunden ist.

Das Feder-Aufnahmestück 34 ist an seinem Basisteil mit einem Federschuh 37 versehen, der ein Loch zum Durchführen des inneren Kabels 5a aufweist. Die Spitze der losen Feder 36 steht mit einer Buchse 38 in Verbindung, die als Sperre dient. Die Buchse hat eine Öffnung, durch die das Kabel 5a geführt ist. Die Buchse 38 ist verschiebbar in den Hohlraum des Feder-Aufnahmestücks 34 eingesetzt. Ein Nippel 39 ist mit dem Ende des inneren Kabels 5a verbunden, so daß die Buchse sich infolge der Reaktionskraft der losen Feder 36 nicht von dem inneren Kabel 5a lösen kann.

Aus diesem Grund ist das innere Kabel 5a in Richtung der Spitze der losen Feder 36 vorgespannt.

In dem ösenförmigen Endstück 35 ist eine Ausnehmung 40 vorgesehen, um die Spitze, d. h. den Nippel 39, des inneren Kabels 5a leicht einzuführen. Die Ausnehmung 40 dient also als Raum für ein Spiel.

Aufgrund dieses konstruktiven Aufbaus der Befestigungsvor­ richtung 7 kann sich das innere Kabel des anderen Kabels nicht lösen, selbst wenn irgendein Kabel der beiden Kabel die Drehendstellung der Seilscheibe erreicht.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, erreicht das Feder-Aufnahme­ stück 34m die Endstellung der teleskopischen Bewegung des Feder-Aufnahmestücks in dem Führungsrohr, wenn an dem inne­ ren Kabel 5m eines Kabels (die obere Seite von Fig. 4) gezogen wird und sich das Feder-Aufnahmestück in Richtung des Pfeils A verschiebt, so daß sich die Seilscheibe 10 noch drehen kann. Das innere Kabel wird daher leicht in die Richtung des Pfeils A um eine Distanz λ gezogen, während die lose Feder zusammengedrückt wird. Bei dieser Bewegung gibt das innere Kabel 5n des anderen Kabels nach (die untere Seite von Fig. 4), das Feder-Aufnahmestück 34 verschiebt sich in Richtung des Pfeils B, dann erreicht das Feder- Aufnahmestück 34n die Endstellung der teleskopischen Bewe­ gung des Feder-Aufnahmestücks 34n in dem Führungsrohr, wonach das innere Kabel 5n sich leicht in die Richtung des Pfeils B um eine Distanz λ vorschiebt. Aufgrund der Ausneh­ mung 40 kann sich das innere Kabel 5n nicht lösen.

Andererseits ist bei der bekannten Betätigungsvorrichtung die Steuereinrichtung mit der Führung derart verbunden, daß die lose Feder zwischen der Führung und der Steuereinrichtung sitzt, wodurch das innere Kabel daran gehindert wird, sich zu lösen. Wenn die Kabel geradlinig angeordnet werden, kann das innere Kabel jedes Kabels nicht daran gehindert werden, sich zu lösen. Aus diesem Grund ist der Freiheitsgrad zur Anordnung der Kabel beschränkt.

Bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung wird eine gleitende Bewegung des Feder-Aufnahmestücks relativ zum Führungsrohr und ein pendelnde Bewegung des Führungsrohrs 33 relativ zu der rohrförmigen Kappe 30 durch einen Schwenk­ mechanismus bewirkt, der von einem einfachen aus einem elastischen Körper gebildeten Verbindungsstück 32 Gebrauch macht, das in den Abmessungen klein ist und ein geringes Gewicht hat. Aufgrund des geringen Gewichts kann sich die Drehzahl des Motors nur schwer verändern.

Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung wird wie folgt zusammengebaut:

Das sich von dem Basiskörper 2 erstreckende Kabel 5 wird in die Öffnung 17 eingeführt, die in dem Gehäuse 4 vorgesehen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Platine 6 mit der elektronischen Schaltung vorher in das Gehäuse 4 eingesetzt wurde. Das erste Trägerteil 12 wird an der Seilscheibe 10 des Basiskörpers 2 derart befestigt, daß die Sperre 12a des ersten Trägerteils 12 den Endbereich der in der Seilscheibe ausgebildeten Nut 10a berührt.

Nun wird ein "Ruhezustand" festgelegt, dann werden die angegebene Spannung des Potentiometers 11 und die Länge für das Spiel des inneren Kabels 5a eingestellt. Die Rückseite des Motors 8 des Basiskörpers 2 wird an dem zweiten Träger­ teil 13 befestigt, und das erste Trägerteil 12 wird ver­ schraubt. Der zweite Trägerteil 13 wird mit dem Basisteil 13 vorher verschweißt oder verlötet.

Zum Schluß wird das Gehäuse 4 an dem Basisteil 14 derart befestigt, daß die Flachdichtung zwischen dem Gehäuse 4 und dem Basisteil 14 sitzt.

Die auf diese Weise zusammengebaute erfindungsgemäße Betäti­ gungsvorrichtung ist durch den Träger während des Betriebs allen Reaktionskräften von der Führung ausgesetzt. Der Träger und das Gehäuse können daher beliebig ausgebildet sein und brauchen nicht mit großer Genauigkeit gefertigt zu sein.

Da die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung einen elasti­ schen Dichtungskörper aufweist, kann der Basiskörper schwim­ mend an dem Wagenaufbau befestigt werden. Deshalb werden die von dem Basiskörper übertragenen Schwingungen stark ge­ dämpft.

Da die Betätigungsvorrichtung eine Verbindungsvorrichtung aufweist, die sich aus einem elastischen Gelenkstück zusam­ mensetzt, das ein geringes Gewicht und einen kleinen Durch­ messer hat, bleibt die Drehzahl des Motors im wesentlichen konstant. Ferner ist der Freiheitsgrad zur Anordnung des Kabels und zur Verbindung der Kabelendstücke mit der Vor­ richtung vergrößert.

Obwohl nur besondere Ausführungsformen im einzelnen be­ schrieben wurden, können mit dem allgemeinen Fachwissen eines Fachmanns Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die folgenden Patentansprüche bestimmt ist.

Claims (2)

1. Betätigungsvorrichtung für eine Drosselklappe mit
einem Basiskörper (2), der einen Motor (8) zum Antrieb der Betätigungsvorrichtung (1), ein Untersetzungsgetriebe (9) mit einer mit der Motorausgangswelle verbundenen Sperrvorrichtung (10a, 10b, 12) und eine Seilrolle (10) zum Aufwickeln oder Liefern eines Kabels (5a) umfaßt, wobei die Seilrolle (10) eine Innenverzahnung (26) aufweist, die mit einem an der Ausgangswelle vorgesehenen Zahnrad in Eingriff ist,
einem Steuerkabel (5), das eine rohrförmige Führung (5b) und ein inneres Kabel (5a) aufweist, das gleitend in der Führung geführt ist, wobei ein Endstück des inneren Kabels (5a) zum Antrieb der Seilrolle (10) um die Seil­ rolle gewickelt ist,
einem Träger (3) zur Befestigung des Basiskörpers (2) an einem Fahrzeugaufbau, wobei die Seilrolle (10) drehbar an dem Träger befestigt ist und wobei der Träger (3) an einem Endstück der Führung (5b) befestigt ist,
einem Gehäuse (4), das den Basiskörper (2) und eine Einrichtung (6) zur Steuerung des Basiskörpers zusammen mit dem Träger (3) derart umschließt, daß ein elastischer Körper (15) zwischen dem Basiskörper (2) und dem Träger (3) sitzt, wobei eine Öffnung (17) zum Durchführen des Kabels (5) in dem Gehäuse (4) ausgebildet ist, die ein Teil des Steuerkabels derart festhält, daß ein elasti­ scher Körper (17a) zwischen dem Umfang der Öffnung und dem Steuerkabel (5a) sitzt, und
eine Verbindungsvorrichtung (17) zur Befestigung des Steuerkabels (5a) an einer Steuereinrichtung, wobei die Verbindungsvorrichtung (17) an dem antriebsseitigen Ende des Steuerkabels ausgebildet ist.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein Führungsrohr (33), das pendelnd mit einem Ende der Führung (5b) derart verbunden ist, daß ein elastisches Verbindungsgelenkteil (32) zwischen dem Führungsrohr (33) und dem Ende der Führung (5b) eingesetzt ist,
einen Zylinder (34) zur Verbindung der Verbindungsvor­ richtung (17) mit der Steuereinrichtung, wobei der Zylin­ der (34) gleitend in dem Führungsrohr (33) eingesetzt ist und wobei ein Teil zum Anschluß der Steuereinrichtung an einer Spitze des Zylinders (34) ausgebildet ist, und
eine Feder (36) zum Vorspannen des inneren in dem Zylin­ der (34) geführten Kabels (5a) zu der Spitze des Zylin­ ders in Richtung des antriebsseitigen Endes der Feder (36) , wobei die Spitze eine Öffnung hat, durch die sich das antriebsseitige Ende des Steuerkabels (5a) erstreckt.