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Die
Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Betätigungsvorrichtung
für eine
Drosselklappe und im speziellen auf eine Betätigungsvorrichtung für die Fernsteuerung
einer Drosselklappe eines Motors, der in Kraftfahrzeugen oder Baumaschinen
Verwendung findet.
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Betätigungsorgane
zur Betätigung
einer Drosselklappe werden in Kraftfahrzeugen oder Baumaschinen
für die
Fernsteuerung der Drosselklappe eines Motors, insbesondere eines
Dieselmotors, oder für
den automatischen Antrieb bei konstanter Geschwindigkeit eingesetzt.
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Wie
aus 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, konstant 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.
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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 Betätigungsorgan 52 ist
nicht mit dem Regler C zusammengefasst. Das Gehäuse 55 besteht aus
einem Rahmenteil 55a, einem Deckelteil 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 Betätigungsorgan
ist der Regler getrennt von dem Betätigungsorgan 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 Reaktionskraft,
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 externen Kraft ausgesetzt
ist. Aus diesem Grund ist es schwierig, das Betätigungsorgan wasserdicht abzudichten.
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JP 02146233 AA (Patent
Abstracts of Japan) als gattungsbildender Stand der Technik offenbart eine
Betätigungsvorrichtung
für eine
Drosselklappe mit einem Basiskörper,
der einen Motor zum Antrieb der Betätigungsvorrichtung, ein Untersetzungsgetriebe
mit einer mit der Motorausgangswelle verbundenen Sperrvorrichtung
und eine Seilrolle zum Aufwickeln oder Liefern eines Kabels umfasst,
wobei die Seilrolle eine Innenverzahnung aufweist, die mit einem
an der Ausgangswelle vorgesehenen Zahnrad in Eingriff ist, einem
Steuerkabel, das eine rohrförmige
Führung
und ein inneres Kabel aufweist, das gleitend in der Führung geführt ist,
wobei ein Endstück des
inneren Kabels zum Antrieb durch die Seilrolle um die Seilrolle
gewickelt ist, einem Träger
zur Befestigung des Basiskörpers
an einem Fahrzeugaufbau, wobei die Seilrolle drehbar an dem Träger befestigt ist
und wobei der Träger
an einem Endstück
der Führung
befestigt ist. Die Schrift offenbart ferner eine Verbindungsvorrichtung
zur Befestigung des Steuerkabels an einer Steuereinrichtung.
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JP 02267333 AA und
US 5 191 866 A offenbaren
Kraftbegrenzer mit Federn in Seilzugvorrichtungen.
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US 4 523 564 A offenbart
eine in das Gehäuse
einer Seilzugsteuervorrichtung integrierte Ansteuerelektronik.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Betätigungsvorrichtung
für eine
Drosselklappe der gattungsgemäßen Art
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung
für eine
Drosselklappe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand des Unteranspruchs.
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Erfindungsgemäß wird eine
Betätigungsvorrichtung
für eine
Drosselklappe bereitgestellt, deren Gehäuse nicht notwendigerweise
stabil ausgebildet sein muss.
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Erfindungsgemäß wird ferner
eine Betätigungsvorrichtung
für eine
Drosselklappe geschaffen, die einfach gebaut ist 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.
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Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1(a) eine Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Betätigungsvorrichtung,
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1(b) die Seilscheibe von 1 in
der Vorderansicht,
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2 eine
Querschnittansicht eines Trägers und
eines Gehäuses
der Betätigungsvorrichtung
von 1,
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3 eine
Querschnittansicht einer Befestigungsvorrichtung zur Befestigung
der Betätigungsvorrichtung
von 1,
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4 eine
Ansicht, die die Arbeitsweise der Befestigungsvorrichtung von 3 zeigt,
und
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5 eine
Ansicht einer Ausführungsform einer
bekannten Betätigungsvorrichtung.
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In 1(a) ist die Betätigungsvorrichtung mit dem
Bezugszeichen 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.
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Der
Basiskörper 2 weist
einen Motor 8, eine Seilscheibe 10 zum Aufwickeln
des Seils 5 und ein Potentiometer 11 auf.
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Wie 2 zeigt,
weist der Träger 3 ein
erstes Trägerteil 12,
das die Seilscheibe 10 zwar festhält, jedoch ein Rotieren 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.
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Eine
nach Art eines Flügels
ausgebildete Nut 12a ist an der Oberseite der Seilscheibe 10 vorgesehen
(1(a)). Die Nut bildet zusammen mit einer an dem
ersten Trägerteil 12 vorgesehenen
Sperre 12a ein Mittel zur Beschränkung der Rotationsbewegung der
Seilscheibe 10. Die Sperre 12a ist derart angeordnet,
dass sie der Oberseite der Seilscheibe 10 zugewandt ist.
Ferner ist die Sperre 12a mit der Nut 10a im Eingriff,
wobei die Sperre in der Nut Spiel hat. Die Seilscheibe 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.
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Das
Gehäuse 4 ist
nach Art eines Kastens mit sechs Seitenteilen ausgebildet, von dem
ein Seitenteil der sechs Seitenteile 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 befestigen.
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An
einer Seite des Gehäuses 4,
die dem Basisteil 14 abgewandt ist, befinden sich zwei Öffnungen 17.
Durch jede der beiden Öffnungen 17 ist
jeweils ein sich aus dem Basiskörper 2 erstreckendes Kabel 5 geführt.
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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 elektronischen Schaltung zur Steuerung
des Basiskörpers 2.
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Das
in dem Basiskörper 2 befindliche
Untersetzungsgetriebe 9 umfasst eine erste Getriebestufe 18,
eine zweite Getriebestufe 19 und eine dritte Getriebestufe 20.
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Die
erste Getriebestufe 18 weist ein koaxial mit der Ausgangswelle
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.
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An
einer Aussenseite von jedem der beiden Zahnräder 22 ist eine obere
und eine untere Verzahnung vorgesehen, die koaxial an der oberen
und an der unteren Seite jedes Zahnrads 22 angeordnet sind.
Das Ritzel 21 ist mit den unteren Verzahnungen 22a jeweils
in Eingriff. Die Zahnräder 22 drehen
sich nicht um das Ritzel 21, da die Wellen der Zahnräder 22 jeweils
fixiert sind.
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Die
zweite Getriebestufe 19 weist eine obere Verzahnung 22 und
eine untere Seitenverzahnung 23a eines stangenförmig ausgebildeten
Zahnrads 23 auf.
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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
Seitenverzahnung 23a an einer Aussenseite des stangenförmig ausgebildeten
Zahnrades 23 angeordnet. Die obere Verzahnung 22b des
Zahnrades 22 ist mit der unteren Seitenverzahnung 23a in
Eingriff.
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Die
dritte Getriebestufe 20 umfasst die obere Seitenverzahnung 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 Planetenzahnrädern 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 Bezugszeichen 27 bezeichnet. Die Trägerteile 28 sind
jeweils miteinander verbunden.
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Die
feste Innenverzahnung 25 ist an der Innenseite des zylindrischen
Gehäuses 29 ausgebildet.
Die bewegliche Innenverzahnung 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.
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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.
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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
Steuereinrichtung am antriebsseitigen Ende jedes Kabels 5 verbindet.
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Wie 3 zeigt,
ist in der Befestigungsvorrichtung 7 eine rohrförmige Kappe 30 an
dem antriebsseitigen Ende der Führung 5b befestigt,
das nachfolgend einfach als ein Ende bezeichnet wird.
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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
pendelnd mit einem Führungsrohr 33 derart
verbunden, dass das aus elastischem Material, z. B. Gummi, bestehende
Verbindungsstück 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-Aufnahmestück 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
eingesetzt, dass die lose Feder spiralförmig um das in das Aufnahmestück 34 eingesetzte
innere Kabel 5a gewunden ist.
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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.
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Aus
diesem Grund ist das innere Kabel 5a in Richtung der Spitze
der losen Feder 36 vorgespannt.
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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.
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Aufgrund
dieses konstruktiven Aufbaus der Befestigungsvorrichtung 7 kann
sich das innere Kabel des anderen Kabels nicht lösen, selbst wenn irgendein
Kabel der beiden Kabel die Drehendstellung der Seilscheibe erreicht.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist, erreicht das Feder-Aufnahmestück 34m die
Endstellung der teleskopischen Bewegung des Feder-Aufnahmestücks in dem
Führungsrohr,
wenn an dem inneren Kabel 5m eines Kabels (die obere Seite
von 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 4), das
Feder-Aufnahmestück 34n verschiebt
sich in Richtung des Pfeils B, dann erreicht das Feder-Aufnahmestück 34n die
Endstellung der teleskopischen Bewegung 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 Ausnehmung 40 kann sich das innere Kabel 5n nicht
lösen.
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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.
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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 Schwenkmechanismus 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.
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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.
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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
verschraubt. Der zweite Trägerteil 13 wird
mit dem Basisteil 13 vorher verschweisst oder verlötet.
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Zum
Schluss wird das Gehäuse 4 an
dem Basisteil 14 derart befestigt, dass die Flachdichtung zwischen
dem Gehäuse 4 und
dem Basisteil 14 sitzt.
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Die
auf diese Weise zusammengebaute erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 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.
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Da
die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
einen elastischen Dichtungskörper
aufweist, kann der Basiskörper
schwimmend a dem Wagenaufbau befestigt werden. Deshalb werden die
von dem Basiskörper übertragenen
Schwingungen stark gedämpft.
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Da
die Betätigungsvorrichtung
eine Verbindungsvorrichtung aufweist, die sich aus einem elastischen
Gelenkstück
zusammensetzt, das ein geringes Gewicht und einen kleinen Durchmesser
hat, bleibt die Drehzahl des Motors im wesentlichen konstant. Ferner
ist der Freiheitsgrad zur Anordnung des Kabels und zur Verbindung
der Kabelendstücke
mit der Vorrichtung vergrößert.
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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.