EP1281848A2 - Drosselklappenstutzen - Google Patents

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EP1281848A2
EP1281848A2 EP02012837A EP02012837A EP1281848A2 EP 1281848 A2 EP1281848 A2 EP 1281848A2 EP 02012837 A EP02012837 A EP 02012837A EP 02012837 A EP02012837 A EP 02012837A EP 1281848 A2 EP1281848 A2 EP 1281848A2
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EP
European Patent Office
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throttle valve
housing
electronics
actuator
shaft
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EP02012837A
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Rolf Anschicks
Eugen Bernarding
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Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1281848A3 publication Critical patent/EP1281848A3/de
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    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
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    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
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    • F02D2009/0284—Throttle control device with means for signalling a certain throttle opening, e.g. by a steplike increase of throttle closing spring force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Definitions

  • throttle body in which the control unit for the Actuator is integrated in the housing of the throttle valve assembly.
  • the control unit can be placed in electronics arranged in the housing be integrated.
  • the electronics are for further functions of the throttle valve assembly provided, for example for the control of a position control the throttle valve shaft as well as the acquisition and storage of data of the throttle valve assembly.
  • the electronics for the electric actuator is arranged in the housing cover, and the Position detection device for detecting the position of the throttle valve shaft a Hall magnet arranged on the drive shaft and one comprises Hall sensor arranged directly next to the Hall magnet.
  • the electronics for the electrical are advantageously in the housing cover Actuator arranged on a circuit board.
  • a board can be special simply in the housing cover of the housing of the throttle valve assembly install and also has a particularly low overall height.
  • the throttle body is advantageously in the housing cover of the housing except the first electronics of the electric actuator a second electronics for electrical arranged outside the housing Devices arranged, the second electronics together with the first Electronics is arranged on the board.
  • This is the electronics of the Throttle valve connector not separately to a so-called engine control electronics to dock. This is the way from the signal of the Hall sensor to the evaluation electronics particularly low.
  • the current one Position of the throttle valve particularly easy via the signal from the Hall sensor with further parameters of the engine in which the throttle valve assembly is arranged to be coordinated.
  • the housing cover advantageously consists predominantly of plastic, electrical connection means are integrated in the housing cover, via which the first electronics of the electric actuator and the second Electronics of the devices arranged outside the housing at least with contactable with the electrical devices arranged outside the housing is.
  • electrical connection means can be particularly easily in the Integrate the housing cover if it is manufactured by injection molding has been.
  • the contacts for the electronics can then be specified Place in the housing cover of the housing of the throttle valve assembly integrated.
  • the throttle valve shaft is advantageously of the electric actuator via a reduction gear connected to the actuator shaft drivable, wherein the position detection device at one end of the Actuator shaft and the reduction gear at the other end of the Actuator shaft are arranged. Due to the spatial separation of the transmission and position detection device is guaranteed particularly reliably, that no abrasion from the transmission into the position detection device arrives.
  • the throttle valve connector 10 is used for one, not shown Consumers, for example an injection device, too Motor vehicle, not shown, an air or a fuel-air mixture to supply, by means of the throttle valve assembly 10 which the Fresh gas quantity to be supplied to consumers is controllable.
  • the housing 12 is predominantly made of aluminum 18. alternative However, the housing 12 can also be made of plastic.
  • a continuous throttle opening 20 is arranged in the housing body 14, about the air or a fuel-air mixture not shown to the consumer is feedable.
  • a throttle valve 26 is arranged for setting the volume of the Fresh gas is on a throttle valve shaft 22 using fasteners 24, a throttle valve 26 is arranged.
  • the throttle valve shaft 22, the fastening means 24 and the throttle valve 26 are explosive in FIG Take the illustration.
  • the throttle valve shaft 22 can with a rope pulley, not shown be connected, in turn via a Bowden cable with an adjusting device is connected for a performance request.
  • the adjustment device can be designed as an accelerator pedal of a motor vehicle, so that an actuation of this adjusting device by the driver of the motor vehicle the throttle valve 26 from a minimal opening position, in particular a closed position, up to a position of maximum opening, in particular an open position, can be brought to thereby Control output of the motor vehicle.
  • the throttle valve body 10 has an actuator housing 30.
  • the actuator housing 30 is integral with the housing 12 of the throttle valve assembly 10 executed.
  • the housing 12 of the throttle valve assembly 10 and the actuator housing 30 can alternatively also be made in two pieces.
  • a Commutated electric motor trained electric actuator 32 is arranged in the actuator housing 30.
  • the electric actuator designed as a commutated electric motor 32 is via a reduction gear 34 with the throttle valve shaft 22 connected.
  • the throttle valve shaft 22 is thus of the commutated type Electric motor trained actuator 32 pivotable.
  • the electrical devices are indicated in Figure 1, according to this embodiment Ignition device 42, an injection device 44, an oil level measuring device 46 and a Air mass regulation device 48.
  • the electrical devices 40 are electrical Lines 49 electrically with the electrical connecting means of the housing cover 17 of the throttle valve connector connected.
  • the electrical devices 40 are like the throttle valve body 10 in the internal combustion engine arranged of the motor vehicle, neither in the drawing the internal combustion engine and the motor vehicle are shown in more detail.
  • the electrical connection means of the second housing cover 17 are connected to the electric actuator 32 via a circuit board 50.
  • the Circuit board 50 has bores 52 through which circuit board 50 is used as a metallic one Screws formed fastener 54 on the second housing cover 17 of the throttle valve assembly 10 is to be arranged.
  • a first electronics for the electric actuator is on the circuit board 50 32 and a second electronics 58 for those arranged outside the housing 12 electrical devices 40 arranged. Both the first electronics 56 as well as the second electronics 58 are above those in the second housing cover 17 at least partially arranged electrical connection means the electrical arranged outside the throttle valve body 10 Devices 40 connectable.
  • the first electronics 56 and the second electronics 58 are applied to the circuit board 50 in an integrated design. Hence from not to decide on the outside which area of the circuit board 50 to the first Electronics 56 and which area of the board to the second electronics 58 heard. Alternatively, however, the circuit board 50 can also be clearly recognized from the outside Have areas for the first electronics 56 and the second Electronics 58 are provided.
  • the second electronics 58 for the outside of the housing 12 of the throttle valve assembly 10 arranged devices 40 comprises a control unit, a data acquisition unit and a data storage unit.
  • the throttle valve connector 10 has a contactless position detection device 70 on.
  • the non-contact position detection device 70 comprises a first Hall sensor 72 and a second Hall sensor 74 as well a Hall magnet 76.
  • the Hall magnet 76 alternately has pie pieces N magnetizations and S magnetizations.
  • the Hall magnet 76 is arranged on the end of the actuator shaft 28, the reduction gear 34 is turned away. The Hall magnet 76 therefore rotates when the actuator shaft 28 of the electric actuator 32 rotates.
  • the Actuator shaft 28 adjusts with its rotary motion via the reduction gear 34, the throttle valve shaft 22 and thus that on the throttle valve shaft 22 arranged throttle valve 26. With the reduction ratio of the reduction gear 34 is therefore via the actuator shaft 28 of the actuator 32 by means of the Hall magnet 76, the current position the throttle valve shaft 22 and thus the throttle valve 26 exactly determinable.
  • the electric actuator 32 When operating the throttle valve assembly 10, the electric actuator 32 from the first electronics 56 for adjusting the throttle valve shaft 22 controlled. Via a rotary movement of the actuator shaft 28 and the reduction gear 34 then becomes dependent on the control parameters the throttle valve shaft 22 is adjusted.
  • the rotation of the Throttle valve shaft 22 is indirectly by means of non-contact the position detection device 70 detects.

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Abstract

Ein Drosselklappenstutzen (10) mit einem einen Gehäusedeckel (17) und einen Gehäusekörper (14) umfassenden Gehäuse (12) und einer durchgehenden Drosselöffnung (20) für eine auf einer Drosselklappenwelle (22) angeordnete Drosselklappe (26), wobei die Drosselklappenwelle (22) mittels einer in dem Gehäuse (12) angeordneten Elektronik (56) in Abhängigkeit vorgebbarer Parameter von einem ebenfalls in dem Gehäuse (12) angeordneten und eine Stellantriebswelle (28) aufweisenden elektrischen Stell-Stellantrieb (32) antreibbar ist, wobei die Stellung der Drosselklappenwelle (22) über eine in dem Gehäuse (12) angeordnete Positionserfassungseinrichtung (70) erfaßbar ist, soll einen besonders geringen Platzbedarf und gleichzeitig eine berührungslose Positionserfassungseinrichtung (70) für die Drosselklappenwelle (22) aufweisen. Hierzu ist die Elektronik (56) für den elektrischen Stellantrieb (32) in dem Gehäusedeckel (17) angeordnet, und die Positionserfassungseinrichtung (70) umfaßt zur Erfassung der Position der Drosselklappenwelle (22) einen an der Stellantriebswelle (28) angeordneten Hallmagneten (76) sowie einen unmittelbar neben dem Hallmagneten (76) angeordneten Hallsensor (72). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen mit einem einen Gehäusedeckel und einen Gehäusekörper umfassenden Gehäuse und einer durchgehenden Drosselöffnung für eine auf einer Drosselklappenwelle angeordnete Drosselklappe, wobei die Drosselklappenwelle mittels einer in dem Gehäuse angeordneten Elektronik in Abhängigkeit vorgebbarer Parameter von einem ebenfalls in dem Gehäuse angeordneten und eine Antriebswelle aufweisenden elektrischen Stellantrieb antreibbar ist, wobei die Stellung der Drosselklappenwelle über eine in dem Gehäuse angeordnete Positionserfassungseinrichtung erfaßbar ist.
Zur Steuerung der dem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs zuzuführenden Frischgasmenge werden üblicherweise Drosselklappenstutzen eingesetzt. Drosselklappenstutzen umfassen ein Gehäuse mit einer durchgehenden Drosselöffnung und ein in der Drosselöffnung angeordnetes Drosselorgan. Das Drosselorgan ist üblicherweise eine Drosselklappe, die schwenkbar auf einer in dem Gehäuse gelagerten Drosselklappenwelle angeordnet ist. Die auf der Drosselklappenwelle angeordnete Drosselklappe nimmt für den Durchlaß einer bestimmten Frischgasmenge eine bestimmte Stellung in der Drosselöffnung ein. Hierzu ist die Drosselklappenwelle, auf der die Drosselklappe angeordnet ist, mechanisch oder elektronisch ansteuerbar.
Die Drosselklappe eines Drosselklappenstutzens kann in einem Teilbereich, zum Beispiel dem Leerlaufbereich, von einem Stellantrieb bewegbar und im restlichen Bereich mit Hilfe eines an das Gaspedal des Kraftfahrzeugs gekoppelten Drahtseiles bewegbar sein. Alternativ kann die Drosselklappe jedoch auch in ihrem gesamten Verstellbereich von einem Stellantrieb bewegbar sein. Bei diesen letztgenannten Systemen gibt es keine mechanische Verbindung zwischen der Sollwertvorgabe, insbesondere dem Gaspedal, und der Drosselklappe. Ausgelöst durch das Niederdrücken des Gaspedals wird bei diesen sogenannten E-Gas- oder Drive-By-Wire-Systemen die Leistungsanforderung in ein elektrisches Signal umgesetzt. Das elektrische Signal wird einer Steuereinheit zugeführt, die wiederum aus dem elektrischen Signal ein Ansteuersignal für den Stellantrieb erzeugt.
Um Fehler bei E-Gas-Systemen bei der Übermittlung des Ansteuersignals von der Steuereinheit zum Stellantrieb der Drosselklappenwelle zu vermeiden, gibt es Drosselklappenstutzen, bei denen die Steuereinheit für den Stellantrieb in das Gehäuse des Drosselklappenstutzens integriert ist. Die Steuereinheit kann dabei in eine in dem Gehäuse angeordnete Elektronik integriert sein. Die Elektronik ist dabei für weitere Funktionen des Drosselklappenstutzens vorgesehen, beispielsweise für die Ansteuerung einer Positionskontrolle der Drosselklappenwelle sowie die Erfassung und Speicherung von Daten des Drosselklappenstutzens.
Zur Positionskontrolle der Drosselklappenwelle ist üblicherweise eine Positionserfassungseinrichtung vorgesehen. Es gibt Positionserfassungseinrichtungen, die durch Berührung mit der Drosselklappenwelle die aktuelle Position der Drosselklappenwelle erfassen. Alternativ gibt es Positionserfassungseinrichtungen, die berührungsfrei die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle erfassen. Berührungslose Positionserfassungseinrichtungen weisen üblicherweise einen besonders hohen Platzbedarf auf, da sie in einer Flucht zur Drosselklappenwelle anzuordnen sind, wodurch sich die axiale Länge des Drosselklappenstutzengehäuses üblicherweise erheblich vergrößert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drosselklappenstutzen der oben genannten Art anzugeben, dessen Gehäuse einen besonders geringen Raumbedarf aufweist und der zudem eine berührungslose Positionserfassungseinrichtung für die Drosselklappenwelle aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektronik für den elektrischen Stellantrieb in dem Gehäusedeckel angeordnet ist, und die Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Positon der Drosselklappenwelle einen an der Antriebswelle angeordneten Hallmagneten sowie einen unmittelbar neben dem Hallmagneten angeordneten Hallsensor umfaßt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß das Gehäuse des Drosselklappenstutzens dann einen besonders geringen Raumbedarf aufweist, wenn die Elemente des Drosselklappenstutzens besonders kompakt angeordnet sind. Auch eine berührungsfreie Positionserfassungseinrichtung für eine Drosselklappenwelle eines Drosselklappenstutzens kann dann mit besonders geringem Platzbedarf im Gehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet werden, wenn sie nicht direkt, sondern indirekt die aktuelle Position der Drosselklappenwelle erfaßt. Dabei erweist es sich als besonders platzsparend, wenn die Positionserfassungseinrichtung funktional mit anderen Elementen des Drosselklappenstutzens verbunden ist. Hierzu umfaßt die Positionserfassungseinrichtung einen an der Antriebswelle des Stellantriebs angeordneten Hallmagneten sowie einen unmittelbar neben dem Hallmagneten angeordneten Hallsensor.
Vorteilhafterweise ist der elektrische Stellantrieb ein elektrisch kommutierter Motor. Ein elektrisch kommutierter Motor ist verschleißfreier als ein elektrischer Motor mit Kohlebürsten und zudem besonders leise. Aufgrund der nicht vorhandenen Kohlebürstenreibung erfordert der elektrisch kommutierte Motor einen geringeren Strom, weist eine vergleichsweise geringere Verlustleistung auf und entwickelt beim Betrieb weniger Wärme als ein elektrischer Motor mit Kohlebürsten. Zudem hat ein elektrisch kommutierter Motor geringere Stellzeiten und ein besseres Ansprechverhalten als ein elektrischer Motor mit Kohlebürsten. Schließlich ist ein elektrisch kommutierter Motor einfacher zu montieren, da die komplexe Montage der Bürstenträgerplatte entfällt.
Vorteilhafterweise ist in dem Gehäusedeckel die Elektronik für den elektrischen Stellantrieb auf einer Platine angeordnet. Eine Platine läßt sich besonders einfach in den Gehäusedeckel des Gehäuses des Drosselklappenstutzens einbauen und weist zudem eine besonders geringe Bauhöhe auf.
Vorteilhafterweise ist in dem Gehäusedeckel auf der Platine das Auswertemodul für die Ausgangssignale des Hallsensors angeordnet.
Vorteilhafterweise ist in dem Gehäusedeckel des Gehäuses des Drosselklappenstutzens außer der ersten Elektronik des elektrischen Stellantriebs eine zweite Elektronik für außerhalb des Gehäuses angeordnete elektrische Geräte angeordnet, wobei die zweite Elektronik gemeinsam mit der ersten Elektronik auf der Platine angeordnet ist. Hierdurch ist die Elektronik des Drosselklappenstutzens nicht separat an eine sogenannte Motorsteuerelektronik anzukoppeln. Hierdurch ist der Weg von dem Signal des Hallsensors zu der Auswerteelektronik besonders gering. Zudem kann dann die aktuelle Position der Drosselklappe über das Signal des Hallsensors besonders einfach mit weiteren Parametern des Motors, in dem der Drosselklappenstutzen angeordnet ist, koordiniert werden.
Vorteilhafterweise besteht der Gehäusedeckel überwiegend aus Kunststoff, wobei in den Gehäusedeckel elektrische Verbindungsmittel integriert sind, über die die erste Elektronik des elektrischen Stellantriebs und die zweite Elektronik der außerhalb des Gehäuses angeordneten Geräte zumindest mit den außerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen Geräten kontaktierbar ist. Derartige Verbindungsmittel lassen sich besonders einfach in den Gehäusedeckel integrieren, wenn dieser im Spritzgußverfahren hergestellt worden ist. Zudem sind die Kontakte für die Elektronik dann an fest vorgebbaren Stellen in den Gehäusedeckel des Gehäuses des Drosselklappenstutzens integrierbar.
Vorteilhafterweise sind die elektrischen Geräte in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Durch die räumliche Verbindung der Elektronik des Stellantriebs mit der Elektronik der außerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen Geräte weist der Verbrennungsmotor eine zentrale Elektronik auf, wodurch die Anzahl der Elemente des Verbrennungsmotors besonders gering ist. Zudem sind Störungen durch Signalübertragungen von der ersten zu der zweiten Elektronik nahezu ausgeschlossen.
Vorteilhafterweise sind die außerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen Geräte ein Zündungsgerät und/oder ein Einspritzgerät und/oder ein Ölstandsmeßgerät und/oder ein Luftmassenreguliergerät und/oder ein Stromversorgungsgerät.
Vorteilhafterweise ist die Drosselklappenwelle von dem elektrischen Stellantrieb über ein mit der Stellantriebswelle verbundenes Untersetzungsgetriebe antreibbar, wobei die Positionserfassungseinrichtung an dem einen Ende der Stellantriebswelle und das Untersetzungsgetriebe an dem anderen Ende der Stellantriebswelle angeordnet sind. Durch die räumliche Trennung von Getriebe und Positionserfassungseinrichtung ist besonders zuverlässig gewährleistet, daß kein Abrieb aus dem Getriebe in die Positionserfassungseinrichtung gelangt.
Durch die Anordnung einer berührungslosen Positionserfassungseinrichtung auf der Stellantriebswelle eines elektrischen Stellantriebs für die Drosselklappenwelle des Drosselklappenstutzens ist die Positionserfassungseinrichtung mit besonders geringem Platzbedarf in dem Gehäuse des Drosselklappenstutzens anzuordnen. Hierbei wird die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle indirekt über die Antriebswelle des Stellantriebs erfaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1
schematisch einen Drosselklappenstutzen,
Figur 2
schematisch den elektrischen Stellantrieb mit der Positionserfassungseinrichtung und
Figur 3
schematisch die Positionserfassungseinrichtung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Drosselklappenstutzen 10 gemäß Figur 1 dient dazu, einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise einer Einspritzeinrichtung eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, ein Luft- oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzuführen, wobei mittels des Drosselklappenstutzens 10 die dem Verbraucher zuzuführende Frischgasmenge steuerbar ist. Hierzu weist der Drosselklappenstutzen 10 ein Gehäuse 12 auf, das einen Gehäusekörper 14 und einen ersten Gehäusedeckel 16 sowie einen zweiten Gehäusedeckel 17 umfaßt. Das Gehäuse 12 ist überwiegend aus Aluminium 18 gefertigt. Alternativ kann das Gehäuse 12 jedoch auch aus Kunststoff gefertigt sein. In dem Gehäusekörper 14 ist eine durchgehende Drosselöffnung 20 angeordnet, über die dem nicht dargestellten Verbraucher Luft- bzw. ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführbar ist. Zur Einstellung des zuzuführenden Volumens des Frischgases ist auf einer Drosselklappenwelle 22 mit Hilfe von Befestigungsmitteln 24 eine Drosselklappe 26 angeordnet. Die Drosselklappenwelle 22, die Befestigungsmittel 24 sowie die Drosselklappe 26 sind Figur 1 in explosiver Darstellung zu entnehmen.
Eine Drehung der Drosselklappenwelle 22 bewirkt gleichzeitig eine Verschwenkung der auf der Drosselklappenwelle 22 angeordneten Drosselklappe 26. Ein Verschwenken der Drosselklappe 26 bewirkt eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Öffnung der Drosselöffnung 20. Hierdurch ist die Menge des durch die Drosselöffnung 20 hindurchtretenden Strömungsmediums einstellbar. Mittels einer Bewegung der Drosselklappe 26 erfolgt somit eine Regulierung des Durchsatzes des Luft- bzw. Kraftstoff-Luft-Gemischs durch die Drosselöffnung 20 des Drosselklappenstutzens 10.
Die Drosselklappenwelle 22 kann mit einer nicht näher dargestellten Seilscheibe verbunden sein, die wiederum über einen Bowdenzug mit einer Einstellvorrichtung für eine Leistungsanforderung verbunden ist. Die Einstellvorrichtung kann hierbei als Gaspedal eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, so daß eine Betätigung dieser Einstellvorrichtung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs die Drosselklappe 26 von einer Stellung minimaler Öffnung, insbesondere einer Schließstellung, bis in eine Stellung maximaler Öffnung, insbesondere einer Offenstellung, gebracht werden kann, um hierdurch die Leistungsabgabe des Kraftfahrzeugs zu steuern.
Die in Figur 1 gezeigte Drosselklappenwelle 22 des Drosselklappenstutzens 10 ist im Gegensatz dazu entweder in einem Teilbereich von einem Stellantrieb und ansonsten über das Gaspedal einstellbar, oder aber die Drosselklappe 26 ist über den gesamten Verstellbereich von einem Stellantrieb einstellbar. Bei diesen sogenannten E-Gas- oder Drive-By-Wire-Systemen wird die mechanische Leistungssteuerung, beispielsweise Niederdrücken eines Gaspedals, in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses Signal wird wiederum einer Steuereinheit zugeführt, die ein Ansteuersignal für den Stellantrieb erzeugt. Es gibt bei diesen Systemen im Normalbetrieb keine mechanische Kopplung zwischen dem Gaspedal und der Drosselklappe 26.
Zur Feststellung der Drosselklappenwelle 22 und damit der Drosselklappe 26 weist daher der Drosselklappenstutzen 10 ein Stellantriebsgehäuse 30 auf. Das Stellantriebsgehäuse 30 ist einstückig mit dem Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 ausgeführt. Das Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 und das Stellantriebsgehäuse 30 können alternativ auch zweistückig ausgeführt sein. In dem Stellantriebsgehäuse 30 ist ein als kommutierter Elektromotor ausgebildeter elektrischer Stellantrieb 32 angeordnet. Der als kommutierter Elektromotor ausgebildete elektrische Stellantrieb 32 ist über ein Untersetzungsgetriebe 34 mit der Drosselklappenwelle 22 verbunden. Die Drosselklappenwelle 22 ist also von dem als kommutierten Elektromotor ausgebildeten Stellantrieb 32 verschwenkbar.
Um auch bei einem Ausfall des elektrischen Stellantriebs 32 eine definierte Position der Drosselklappenwelle 22 und damit der Drosselklappe 26 zu gewährleisten, ist dem Untersetzungsgetriebe 34 eine Rückstellfeder 36 zugeordnet. Die Rückstellfeder 36 verschwenkt bei einem Ausfall des Stellantriebs 32 die Drosselklappenwelle in eine Position, die einer Leerlaufstellung der Drosselklappe 26 entspricht.
Der getriebeseitige Bereich des Gehäuses 12 des Drosselklappenstutzens 10 ist von dem ersten Gehäusedeckel 16 verschließbar, der aus Kunststoff gefertigt ist, aber alternativ auch aus Metall gefertigt sein kann. Der dem Getriebe abgewandte Bereich des Gehäuses 12 des Drosselklappenstutzens 10 ist von dem zweiten Gehäusedeckel 17 verschließbar. Der zweite Gehäusedeckel 17 ist ebenfalls aus Kunststoff 38 gefertigt. Alternativ kann der zweite Gehäusedeckel 17 jedoch auch aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sein. Der zweite Gehäusedeckel 17 ist im Spritzgußverfahren aus Kunststoff 38 hergestellt. Dabei sind elektrische Verbindungsmittel in die für den zweiten Gehäusedeckel 17 vorgesehene Spritzgußform eingelegt worden, die während des Spritzgußverfahrens zumindest teilweise in den Kunststoff 38 eingebettet worden sind. Über die in der Zeichnung nicht näher dargestellten elektrischen Verbindungsmittel ist der Drosselklappenstutzen 10 mit elektrischen Geräten 40 verbindbar, die außerhalb des Drosselklappenstutzens 10 angeordnet sind. Die elektrischen Geräte, die schematisch in Figur 1 angedeutet sind, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Zündungsgerät 42, ein Einspritzgerät 44, ein Ölstandsmeßgerät 46 sowie ein Luftmassenreguliergerät 48. Die elektrischen Geräte 40 sind über elektrische Leitungen 49 elektrisch mit den elektrischen Verbindungsmitteln des Gehäusedeckels 17 des Drosselklappenstutzens verbunden. Die elektrischen Geräte 40 sind ebenso wie der Drosselklappenstutzen 10 in dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei in der Zeichnung weder der Verbrennungsmotor noch das Kraftfahrzeug näher dargestellt sind.
Die elektrischen Verbindungsmittel des zweiten Gehäusedeckels 17 sind über eine Platine 50 mit dem elektrischen Stellantrieb 32 verbunden. Die Platine 50 weist Bohrungen 52 auf, über die die Platine 50 mittels als metallische Schrauben ausgebildeter Befestigungsmittel 54 an dem zweiten Gehäusedeckel 17 des Drosselklappenstutzens 10 anzuordnen ist.
Auf der Platine 50 ist eine erste Elektronik für den elektrischen Stellantrieb 32 und eine zweite Elektronik 58 für die außerhalb des Gehäuses 12 angeordneten elektrischen Geräte 40 angeordnet. Sowohl die erste Elektronik 56 als auch die zweite Elektronik 58 sind über die in dem zweiten Gehäusedeckel 17 zumindest teilweise angeordneten elektrischen Verbindungsmittel mit den außerhalb des Drosselklappenstutzens 10 angeordneten elektrischen Geräten 40 verbindbar. Die erste Elektronik 56 und die zweite Elektronik 58 sind in integrierter Bauweise auf die Platine 50 aufgebracht. Daher ist von außen nicht zu entscheiden, welcher Bereich der Platine 50 zu der ersten Elektronik 56 und welcher Bereich der Platine zu der zweiten Elektronik 58 gehört. Alternativ kann jedoch die Platine 50 auch deutlich von außen erkennbare Bereiche aufweisen, die für die erste Elektronik 56 und die zweite Elektronik 58 vorgesehen sind. Die zweite Elektronik 58 für die außerhalb des Gehäuses 12 des Drosselklappenstutzens 10 angeordneten Geräte 40 umfaßt eine Steuereinheit, eine Datenerfassungseinheit und eine Datenspeichereinheit.
Zur Erfassung der jeweils aktuellen Position der Drosselklappenwelle 22 weist der Drosselklappenstutzen 10 eine berührungslose Positionserfassungseinrichtung 70 auf. Die berührungslose Positionserfassungseinrichtung 70 umfaßt einen ersten Hallsensor 72 und einen zweiten Hallsensor 74 sowie einen Hallmagneten 76. Der Hallmagnet 76 weist tortenstückförmig alternierend N-Magnetisierungen und S-Magnetisierungen auf. Der Hallmagnet 76 ist auf dem Ende der Stellantriebswelle 28 angeordnet, das dem Untersetzungsgetriebe 34 abgewandt ist. Der Hallmagnet 76 dreht sich also, wenn sich die Stellantriebswelle 28 des elektrischen Stellantriebs 32 dreht. Die Stellantriebswelle 28 verstellt mit ihrer Drehbewegung über das Untersetzungsgetriebe 34 die Drosselklappenwelle 22 und damit die auf der Drosselklappenwelle 22 angeordnete Drosselklappe 26. Mit dem Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 34 ist daher über die Stellantriebswelle 28 des Stellantriebs 32 mittels des Hallmagneten 76 die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle 22 und damit der Drosselklappe 26 genau bestimmbar.
Die Drehbewegung des Hallmagneten 76 ist über den ersten Hallsensor 72 und dem zweiten Hallsensor 74 erfaßbar. Hierzu sind der erste Hallsensor 72 und der zweite Hallsensor 74 radial entlang des Umfangs des Hallmagneten 76 relativ zu diesem angeordnet. Es werden zwei Hallsensoren 72 und 74 eingesetzt, um eine bessere Auflösung bei der Erfassung der Drehbewegung des Hallmagneten 76 zu erreichen als dies mit nur einem Hallsensor 72 bzw. 74 der Fall wäre. In dem ersten Hallsensor 72 und dem zweiten Hallsensor 74 werden bei einer Drehbewegung des Hallmagneten 76 Spannungen erzeugt. Diese Spannungen sind ein Maß für die Drehbewegung des Hallmagneten 76. Über an dem ersten Hallsensor 72 und dem zweiten Hallsensor 74 vorgesehene elektrische Kontakte 78 sind diese Spannungen einer Leiterplatte 79 zuführbar. Die Leiterplatte 79 wiederum ist über elektrische Kontakte 80 mit der Platine 50 verbindbar, auf der die erste Elektronik 56 und die zweite Elektronik 58 angeordnet sind.
Figur 2 zeigt, wie die elektrischen Kontakte 80 mit der Platine 50 kontaktiert sind. Die elektrischen Verbindungsmittel 80. Vor dem Einbau der Platine 50 in den zweiten Gehäusedeckel 17 des Drosselklappenstutzens 10 wird der Stellantrieb 32 mit der Positionserfassungseinrichtung 70 verbunden und an die Platine 50 elektrisch angeschlossen. Hierdurch weist der für den Drosselklappenstutzen 10 erforderliche Montageaufwand ein besonders geringes Maß auf.
Die Positionserfassungseinrichtung 70 ist im Detail in Figur 3 dargestellt. Deutlich erkennbar ist, wie der Hallsensor 72 radial am äußeren Umfang des Hallmagneten 76 angeordnet ist.
Beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 10 wird der elektrische Stellantrieb 32 von der ersten Elektronik 56 zur Verstellung der Drosselklappenwelle 22 angesteuert. Über eine Drehbewegung der Stellantriebswelle 28 und das Untersetzungsgetriebe 34 wird dann in Abhängigkeit von den Steuerparametern die Drosselklappenwelle 22 verstellt. Die Drehbewegung der Drosselklappenwelle 22 wird dabei indirekt in berührungsfreier Weise mittels der Positionserfassungseinrichtung 70 erfaßt.
Bei einer Drehbewegung der Stellantriebswelle 28 des elektrischen Stellantriebs 32 dreht sich der auf der Stellantriebswelle 28 angeordnete Hallmagnet 76. Die Drehbewegung des Hallmagneten 76 erzeugt in dem ersten Hallsensor 72 und dem zweiten Hallsensor 74 eine Spannung. Diese beiden Spannungen werden über die elektrischen Kontakte 78 der Leiterplatte 79 zugeführt. Die Kondensatoren umfassende Leiterplatte 79 gibt Signale an die erste Elektronik 56. In der ersten Elektronik werden den Signalen des ersten Hallsensors 72 und des zweiten Hallsensors 74 Werte zugeordnet, die einer bestimmten Position der Drosselklappenwelle 22 entsprechen. Zur Ermittlung dieser Werte wird beispielsweise einer in der ersten Elektronik gespeicherten Eichkurve das aktuelle Signal des jeweiligen Hallsensors 72 bzw. 74 zugeordnet, um dann daraus den Wert zu ermitteln, der der aktuellen Position der Drosselklappenwelle 22 entspricht.
Das Gehäuse des Drosselklappenstutzens 10 weist einen besonders geringen Platzbedarf auf, da die berührungsfreie Positionserfassungseinrichtung 70 der Drosselklappenwelle 22 nicht direkt, sondern indirekt über die Stellantriebswelle 28 des Stellantriebs 32 diese Position der Drosselklappenwelle 22 erfaßt.

Claims (8)

  1. Drosselklappenstutzen (10) mit einem einen Gehäusedeckel (17) und einen Gehäusekörper (14) umfassenden Gehäuse (12) und einer durchgehenden Drosselöffnung (20) für eine auf einer Drosselklappenwelle (22) angeordnete Drosselklappe (26), wobei die Drosselklappenwelle (22) mittels einer in dem Gehäuse (12) angeordneten Elektronik (56) in Abhängigkeit vorgebbarer Parameter von einem ebenfalls in dem Gehäuse (12) angeordneten und eine Stellantriebswelle (28) aufweisenden elektrischen Stellantrieb (32) antreibbar ist, wobei die Stellung der Drosselklappenwelle (22) über eine in dem Gehäuse (12) angeordnete Positionserfassungseinrichtung erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (56, 58) für den elektrischen Stellantrieb (32) in dem Gehäusedeckel (17) angeordnet ist und die Positionserfassungseinrichtung (70) zur Erfassung der Position der Drosselklappenwelle (22) einen an der Stellantriebswelle (28) angeordneten Hallmagneten () sowie einen unmittelbar neben dem Hallmagneten (76) angeordneten Hallsensor (72, 74) umfaßt.
  2. Drosselklappenstutzen (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Stellantrieb (32) ein elektrisch kommutierter Motor ist.
  3. Drosselklappenstutzen (10) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäusedeckel (16, 17) die Elektronik für den elektrischen Stellantrieb (32) auf einer Platine (82) angeordnet ist.
  4. Drosselklappenstutzen (10) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäusedeckel (16, 17) außer der ersten Elektronik (56) des elektrischen Stellantriebs (32) eine zweite Elektronik (58) für außerhalb des Gehäuses (12) angeordnete elektrische Geräte (40) in dem Gehäusedeckel (16, 17) angeordnet ist, wobei die zweite Elektronik (58) gemeinsam mit der ersten Elektronik (56) auf der Platine (82) angeordnet ist.
  5. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (16, 17) überwiegend aus Kunststoff (38) besteht, wobei in den Gehäusedeckel (16, 17) elektrische Verbindungsmittel (80) integriert sind, über die die erste Elektronik (56) des elektrischen Stellantriebs (32) und die zweite Elektronik (58) der außerhalb des Gehäuses (12) angeordneten elektrischen Geräte (40) zumindest mit den außerhalb des Gehäuses (12) angeordneten elektrischen Geräten (40) kontaktierbar ist.
  6. Drosselklappenstutzen (10) nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Geräte (40) in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs () angeordnet sind.
  7. Drosselklappenstutzen (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Gehäuses (12) angeordneten elektrischen Geräte (40) ein Zündungsgerät und/oder ein Einspritzgerät und/oder ein Ölstandsmeßgerät (46) und/oder ein Luftmassenreguliergerät (48) und/oder ein Zündungsgerät (42) sind.
  8. Drosselklappenstutzen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenwelle (22) von dem elektrischen Stellantrieb (32) über ein mit der Stellantriebswelle (28) verbundenes Untersetzungsgetriebe (34) antreibbar ist, wobei die Positionserfassungseinrichtung (70) an dem einen Ende der Stellantriebswelle (28) und das Untersetzungsgetriebe (34) an dem anderen Ende der Stellantriebswelle (28) angeordnet ist.
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