EP0591133B1 - Elektromagnetischer drehsteller - Google Patents

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EP0591133B1
EP0591133B1 EP90911756A EP90911756A EP0591133B1 EP 0591133 B1 EP0591133 B1 EP 0591133B1 EP 90911756 A EP90911756 A EP 90911756A EP 90911756 A EP90911756 A EP 90911756A EP 0591133 B1 EP0591133 B1 EP 0591133B1
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rotary actuator
bearing
housing
actuator according
shaft
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Harald Kalippke
Friedrich Wendel
Erhard Renninger
Wolfgang Staudenmaier
Johannes Meiwes
Albert Gerhard
Dieter Dick
Herbert Becker
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Robert Bosch GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00Idling devices for carburettors
    • F02M3/06Increasing idling speed
    • F02M3/07Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00Idling devices for carburettors
    • F02M3/06Increasing idling speed
    • F02M2003/067Increasing idling speed the valve for controlling the cross-section of the conduit being rotatable, but not being a screw-like valve

Definitions

  • the invention is based on a rotary actuator according to the preamble of claim 1.
  • DE-OS 37 28 589 already discloses such a rotary actuator, the rotary slide of which, however, is rotatably mounted about an axis guided in two housing parts.
  • the sealing between the pneumatic part and the electrical part takes place there through the throttle element covering the control opening in the pneumatic housing, which, however, must not "graze” despite the required tolerances. If dirt particles, chips or water droplets carried by insufficiently cleaned combustion air get through the sealing gap into the electrical part of the turntable, this can lead to malfunctions or corrosion. In addition, air can be sucked out of the electrical part in an undesired manner and falsify the desired fuel-air ratio.
  • the servomotor according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the sealing of the electrical and pneumatic parts is further improved and the amount of leakage air is further reduced. This is achieved by the improved mounting of the rotary valve shaft, namely by its tolerance-reducing mounting in a single housing part without an intermediate plate, which leads to a noticeable reduction in the working air gap between the throttle element and the control opening. On the other hand, only the roller bearing between the pneumatic and the electrical part acts as a seal to protect the motor.
  • the rotary actuator 1 has a servomotor 2, the rotor 9 of which acts on a throttle element 3 which is arranged in a bypass line 4 in a housing 12.
  • the bypass line 4 is connected on both sides to an intake pipe 5 with a throttle valve for controlling the idle combustion air of an internal combustion engine.
  • the throttle element 3 is seated in an opening 15 of the housing 12 which intersects the bypass line 4 and is designed as a rotary slide valve which more or less closes a control opening 6 on the supply air side of the bypass line 4.
  • the arrow indicates the direction of flow in line 4.
  • the servomotor 2 consists of a central stator 7 with field windings 8 and the cup-shaped rotor 9, which has two permanent magnet segments 10 arranged on its cylindrical jacket-shaped wall.
  • the rotor 9 has a smooth, stepless shaft 11, which is mounted in two bearings 13, 14, which are held in the housing 12 and are arranged on both sides of the throttle element 3, and from which the cylindrical jacket-shaped wall of the rotor 9 extends.
  • the throttle element 3, which projects into the opening 15 of the housing 12 and controls the bypass line 4, is fastened to the shaft 11.
  • the bypass line 4 and the throttle element 3 together form the pneumatic part 16, while the stator 7 and rotor 9 form the electrical part 17 of the rotary actuator 1.
  • the electrical part 17 is covered by a housing cap 18 in which the stator 7 is fastened on one side.
  • the bearing 13 designed as a roller bearing is pressed between the pneumatic 16 and the electrical part 17 with its inner ring 20, possibly with the interposition of a ring 19, on the rotor shaft 11.
  • the outer ring 21 of the bearing 13 is inserted into the housing 12 and is held by an angle disk 22.
  • the angle disk is pressed against the bearing 13 by a shoulder 23 in the housing cap 18.
  • Spring washer 24 inserted for pressing the bearing 13 against the housing 12 and for tolerance compensation. So that the rotor 9 is not pulled out of the housing 12 again due to the attraction of its permanent magnets 10 during the assembly of the stator 7, the angle disk 22 has lugs 25 directed towards the housing 12. These engage in an undercut groove 26 in the housing 12.
  • the housing cap 18 is screwed to the housing 12 in a manner not shown.
  • roller bearing 13 is filled with grease, also to increase the sealing effect.
  • cover plates 27 are attached to the fixed outer ring 21 of the bearing 13.
  • Bearing 13 and bearing 14 are arranged in the housing 12 on both sides of the opening 15.
  • the rotary actuator 1 is installed by inserting the rotor shaft 11 with the rotary slide 3, bearings 13, 14 and rotor 9 and the inserted angle disk 22 into the housing 12 from above. Then the angle plate 22 is pressed against the housing 12 so that the lugs 25 engage. Finally, the housing cap 18 with the stator 7 fitted is put over the rotor 9, pressed against the housing 12 and screwed. The angle disk 22 presses against the bearing 13 and fixes it.
  • the arrangement of the two bearings 13, 14 in the housing 12 allows a very precise machining of the holding openings for the bearings and the opening 15 for the rotary valve 3 in one setting, so that the rotary valve runs very precisely and the diameter tolerances of the rotary valve and opening are reduced can, resulting in only very small leakage gaps.

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Abstract

Bei einem Drehsteller (1) mit Drehschieber (3) zur Steuerung eines Drosselquerschnitts soll die Abdichtung des pneumatischen (16) und des elektrischen Teils (17) verbessert werden. Zu diesem Zweck wird die Welle (11) zweifach sowohl dies als auch jenseits des Drehschiebers (3) gelagert. Beide Wälzlager (13, 14) befinden sich in einem einstückigen Gehäuse (12). Dadurch wird einmal die toleranzbedingte Breite des Luftspaltes zwischen Drehschieber (3) und Steueröffnung (6) verringert und andererseits durch das Lager (13) eine trennende Dichtung zwischen den Teilen (16) und (17) gebildet. Der Drehsteller (1) ist insbesondere als Leerlaufdrehsteller für Brennkraftmaschinen geeignet.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Drehsteller nach der Gattung des Anspruchs 1. Aus der DE-OS 37 28 589 ist bereits ein solcher Drehsteller bekannt, dessen Drehschieber jedoch um eine in zwei Gehäuseteilen geführte Achse drehbar gelagert ist. Die Abdichtung zwischen pneumatischem Teil und elektrischem Teil erfolgt dort durch das die Steueröffnung im pneumatischen Gehäuse überdeckende Drosselorgan, das jedoch trotz der erforderlichen Toleranzen nicht "streifen" darf. Wenn von unzureichend gereinigter Verbrennungsluft getragene Schmutzteilchen, Späne oder Wassertröpfchen durch den Dichtspalt in den elektrischen Teil des Drehstellers gelangen, so kann es zu Funttionsstörungen oder Korrosion kommen. Außerdem kann in ungewollter Weise Luft aus dem elektrischen Teil abgesaugt werden und das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis verfälschen.
  • Die US-A-4 474 149 lehrt weiter, daß beide Lagerstellen eines solchen Drehstellers in demselben Gehäuseteil angeordnet werden können, was den Vorteil hat, die Abdichtung zwischen dem pneumatischen und dem elektrischen Teil des Drehstellers zu verbessern. Gemäß dieser Schift wird eine der beiden Lagerstellen von einer Zwischenplatte aus Aluminium getragen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Stellmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Abdichtung des elektrischen und des pneumatischen Teils weiter verbessert und die Leckluftmenge weiter verringert wird. Dies wird durch die verbesserte Lagerung der Drehschieberwelle erreicht, und zwar einmal durch ihre toleranzmindernde Lagerung in einem einzigen Gehäuseteil ohne Zwischenplatte, was zu einer merklichen Verringerung des Arbeitsluftspaltes zwischen Drosselorgan und Steueröffnung führt. Zum anderen wirkt allein das Wälzlager zwischen dem pneumatischem und dem elektrischem Teil als Dichtung zum Schutz des Motors.
  • Durch die in den Ansprüchen 2ff aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Stellmotors möglich. Besonders vorteilhaft ist die Trennung zwischen dem elektrischen und dem pneumatischen Teil des Drehstellers durch eines der Lager des Drosselorgans nach Anspruch 2. Der im Wälzlager verbleibende Spalt wird durch Abdeckscheiben und Fett weitgehend geschlossen, sodaß Staub und Flüssigkeitströpfchen wirksam zurückgehalten werden. Die Anordnung des Drosselorgans nach Anspruch 4 führt dazu, daß sich Schmutzteilchen vorwiegend auf der der Dichtfläche abgewandten Rückseite des Drosselorgans ablagern. Die einfache Ausbildung der Rotorwelle und die Halterung des dichtenden Wälzlagers vereinfachen die Fertigung und die Montage des Drehstellers. Die Nasen nach Anspruch 8 verhindern bei der Montage ein Anziehen und Verrücken der Winkelscheibe durch die Permanentmagneten des Rotors.
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Der Drehsteller 1 hat einen Stellmotor 2, dessen Rotor 9 auf ein Drosselorgan 3 wirkt, das in einer Bypassleitung 4 in einem Gehäuse 12 angeordnet ist. Die Bypassleitung 4 ist beidseitig an ein Ansaugrohr 5 mit Drosselklappe für die Regelung der Leerlauf-Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine angeschlossen. Das Drosselorgan 3 sitzt in einer die Bypassleitung 4 schneidenden Öffung 15 des Gehäuses 12 und ist als Drehschieber ausgebildet, der eine Steueröffnung 6 auf der Zuluftseite der Bypassleitung 4 mehr oder weniger verschließt. Der Pfeil gibt die Strömungsrichtung in der Leitung 4 an. Der Stellmotor 2 besteht aus einem zentralen Stator 7 mit Feldwicklungen 8 und dem becherförmigen Rotor 9, der zwei an seiner zylindermantelförmigen Wand angeordnete Permanentmagnetsegmente 10 aufweist. Diese Permanentmagnetsegmente sind schalenförmig und bedecken einen Winkelbereich von je etwa 135°. Der Rotor 9 besitzt eine glatte, stufenlose Welle 11, die in zwei in dem Gehäuse 12 gehaltenen und dies- und jenseits des Drosselorgans 3 angeordneten Lagern 13, 14 reibungsarm gelagert ist und von der fort sich die zylindermantelförmige Wand des Rotors 9 erstreckt. An der Welle 11 ist das in die Öffnung 15 des Gehäuses 12 ragende und die Bypassleitung 4 steuernde Drosselorgan 3 befestigt. Die Bypassleitung 4 und das Drosselorgan 3 bilden zusammen den pneumatischen Teil 16, während Stator 7 und Rotor 9 den elektrischen Teil 17 des Drehstellers 1 bilden. Der elektrische Teil 17 wird von einer Gehäusekappe 18 abgedeckt, in der der Stator 7 einseitig befestigt ist.
  • Das als Wälzlager ausgebildete Lager 13 ist zwischen dem pneumatischen 16 und dem elektrischen Teil 17 mit seinem Innenring 20 ggf. unter Zwischlage eines Ringes 19 auf die Rotorwelle 11 aufgepreßt. Der Außenring 21 des Lagers 13 ist in das Gehäuse 12 eingeschoben und wird von einer Winkelscheibe 22 gehalten. Die Winkelscheibe wird von einem Absatz 23 in der Gehäusekappe 18 gegen das Lager 13 gedrückt. Zur Anpressung des Lagers 13 an das Gehäuse 12 und zum Toleranzausgleich ist zwischen Lager 13 und Winkelscheibe 22 eine Federscheibe 24 eingelegt. Damit der Rotor 9 bei der Montage des Stators 7 nicht infolge der Anziehungskraft seiner Permanentmagnete 10 aus dem Gehäuse 12 wieder herausgezogen wird, weist die Winkelscheibe 22 zum Gehäuse 12 hin gerichtete Nasen 25 auf. Diese greifen in eine hinterschnittene Nut 26 im Gehäuse 12 ein. Die Gehäusekappe 18 ist in nicht gezeigter Weise mit dem Gehäuse 12 verschraubt.
  • Das Wälzlager 13 ist, auch um die Dichtwirkung zu erhöhen, mit Fett gefüllt. Um das Fett im Lager zu halten und Schmutz und Wasser abzuhalten sind an dem feststehenden Außenring 21 des Lagers 13 Abdeckscheiben 27 angebracht. Lager 13 und Lager 14 sind im Gehäuse 12 beiderseits der Öffnung 15 angeordnet.
  • Die Montage des Drehstellers 1 erfolgt indem die Rotorwelle 11 mit aufgesetztem Drehschieber 3, Lagern 13, 14 und Rotor 9 und eingelegter Winkelscheibe 22 in das Gehäuse 12 von oben eingesetzt wird. Anschließend wird die Winkelscheibe 22 gegen das Gehäuse 12 gepreßt, sodaß die Nasen 25 einrasten. Schließlich wird die Gehäusekappe 18 mit montiertem Stator 7 über den Rotor 9 gestülpt, gegen das Gehäuse 12 angedrückt und verschraubt. Dabei preßt sich die Winkelscheibe 22 gegen das Lager 13 und fixiert dieses.
  • Die Anordnung der beiden Lager 13, 14 im Gehäuse 12 erlaubt eine sehr genaue Bearbeitung der Halteöffnungen für die Lager und der Öffnung 15 für den Drehschieber 3 in einer Aufspannung, so daß der Drehschieber sehr exakt rund läuft und die Durchmessertoleranzen von Drehschieber und Öffnung verringert werden können, wodurch sich nur noch sehr kleine Leckspalte ergeben.

Claims (8)

  1. Elektromagnetischer Drehsteller, insbesondere zur Steuerung eines Drosselquerschnitts in einer betriebsmittelführenden Leitung einer Brennkraftmaschine, mit einem Stellmotor mit gegenüber dem Gehäuse festem Stator und drehbarem Rotor, der an einer Welle eines eine Steueröffnung mehr oder weniger öffnenden Drosselorgans befestigt ist, wobei die Welle (11) des Drosselorgans (3) an zwei dies- und jenseits des Drosselorgans (3) befindlichen Lagerstellen (13, 14) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen (13, 14) unmittelbar in einem einzelnen einstückigen Gehäuseteil (12) angeordnet sind.
  2. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Lager (13) so zwischen dem pneumatischen (16) und dem elektrischen Teil (17) des Drehstellers (1) angeordnet ist, daß es die beiden Teile (16) und (17) voneinander trennt.
  3. Drehsteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (13) ein fettgefülltes Wälzlager ist, dessen Innenraum mit Abdeckscheiben (27) abgedichtet ist.
  4. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (3) auf der Zuluftseite der Bypassleitung (4) angeordnet ist.
  5. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (11) eine glatte stufenlose Welle ist.
  6. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (13) unter Federkraft an das Gehäuse (12) angepreßt wird.
  7. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (13) von einer Winkelscheibe (22), die an einem Absatz (23) in einer den elektrischen Teil (17) überdeckenden Gehäusekappe (18) anliegt, gehalten wird.
  8. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelscheibe (22) Nasen (25) aufweist, die in eine hinterschnittene Nut (26) im Gehäuse (12) eingreifen.
EP90911756A 1989-08-16 1990-08-04 Elektromagnetischer drehsteller Expired - Lifetime EP0591133B1 (de)

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BR (1) BR9007595A (de)
DE (2) DE3926912A1 (de)
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