EP1432895A1 - Stelleinheit - Google Patents

Stelleinheit

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Publication number
EP1432895A1
EP1432895A1 EP02782686A EP02782686A EP1432895A1 EP 1432895 A1 EP1432895 A1 EP 1432895A1 EP 02782686 A EP02782686 A EP 02782686A EP 02782686 A EP02782686 A EP 02782686A EP 1432895 A1 EP1432895 A1 EP 1432895A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
throttle body
servomotor
actuator
wheel
engaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02782686A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1432895B1 (de
Inventor
Matthias Brendle
Ralph Krause
Michael Runft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1432895A1 publication Critical patent/EP1432895A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1432895B1 publication Critical patent/EP1432895B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits

Definitions

  • the invention is based on an actuating unit according to the preamble of claim 1.
  • German patent application DE-A-195 25 510 and the patent US 5,672,818 show an actuating unit with an actuator and with a throttle body.
  • the control unit there is always the same transmission ratio between the control motor and the throttle body formed in the form of a throttle valve.
  • the torque required on the throttle body is different in the different positions of the throttle body.
  • the torque of the servomotor must be designed so large that this torque is sufficient in any position of the throttle body.
  • the servomotor must also be designed so that the throttle valve can be adjusted sufficiently quickly in all setting ranges. Both require a powerful and therefore a relatively large and cost-effective servomotor.
  • the actuating unit as a whole is relatively large and requires a relatively large installation space.
  • the actuating unit according to the invention with the characterizing features of claim 1 offers the advantage that a relatively poor performance and thus a small and inexpensive to manufacture to adjust the throttle body or servomotor that can be obtained inexpensively. It is particularly advantageous that a relatively small maximum torque is sufficient for the servomotor and that the servomotor can adjust the throttle body particularly quickly in those areas in which it is required. As a result, a servomotor that is simple to manufacture and has a small construction can be used.
  • the servomotor must be designed so that its torque is sufficient to be able to adjust the throttle body. However, it has been shown that the same torque is not required in every position angle of the throttle body in order to adjust the throttle body.
  • Throttle body can be designed in such a way that the servomotor can be adjusted with practically constant torque over the entire adjustment range and that the different torque required in each case advantageously acts on the throttle body in each position of the throttle body. Due to flow conditions and / or different friction and / or due to the need to tear the throttle body in a closed position, a particularly high torque is often required in the closed position to adjust the throttle body. Due to the changing translation at proposed actuator between the servomotor and the throttle body when adjusting the throttle body over the entire adjustment range, there is a significantly increased torque on the throttle body in the closed position. This torque is in particular significantly greater than when using a transmission gear with constant transmission, as in the embodiment shown in DE-A-195 25 510. Therefore, a smaller servomotor can be used in the embodiment proposed here than in the known actuating unit.
  • any deposits in the duct can also be easily overcome in the area of the closed position.
  • the servomotor can adjust the throttle body fairly quickly. Because the proposed transmission gear is selected so that the throttle body is adjusted fairly quickly in the middle adjustment range for a given speed of the drive shaft of the servomotor, an actuator with a relatively slow rotating drive shaft is advantageously sufficient.
  • the range of the closed position at a given speed of the drive shaft of the servomotor of the throttle body is only relatively slowly adjusted, one has the advantage that in the area of the closed position a very sensitive adjustment of the throttle body is possible.
  • the throttle body can be adjusted very quickly in the rapid adjustment range, an advantageous overall short actuation time is obtained when adjusting the throttle body between the two end positions. Because the gear ratio does not have to be the same across the entire adjustment range, the gear mechanism of the actuator unit is particularly small.
  • FIG. 1 shows a cross section through the actuating unit
  • FIG. 2 shows the transmission gear while the wheels are in the closed position
  • FIG. 3 shows the transmission gear while the wheels are in an open position
  • FIG. 4 shows the translation as a function of the setting angle of the throttle body
  • the actuating unit can be used in any internal combustion engine in which the performance of the internal combustion engine is to be influenced with the aid of a throttle body which can be adjusted by a servomotor.
  • the throttle body is, for example, a throttle valve and the actuating unit with the throttle body or with the throttle valve is used, for example, to control the air supplied to an internal combustion engine.
  • the actuating unit in the area of the exhaust gas of the internal combustion engine is used to control the exhaust gas flow, or the actuating unit is used, for example, to control exhaust gas into the fresh air line of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows an actuator unit 1 with an actuator housing
  • the actuator housing 2 is referred to, for example, as a throttle body or as an exhaust gas recirculation valve.
  • a channel 4 runs through the actuator housing 2 or through the throttle valve connector.
  • the channel 4 leads, for example, from an air filter (not shown) to a combustion chamber (not shown) or to a plurality of combustion chambers of an internal combustion engine (not shown).
  • the good properties that can be achieved with the proposed actuator housing 2 make the actuator housing 2 particularly suitable for use as an exhaust gas recirculation valve.
  • the exhaust gas recirculation valve for example, the proportion of the amount of exhaust gas supplied to the fresh air is controlled.
  • the section shown in FIG. 1 runs across channel 4.
  • fresh supply air or a fuel-air mixture or exhaust gas or part of the exhaust gas can flow through channel 4, towards an internal combustion engine or away from an internal combustion engine.
  • a throttle body 6 is rotatably or pivotably mounted in the actuator housing 2.
  • the throttle body 6 is formed by a throttle valve 6b fastened to a throttle valve shaft 6a.
  • the throttle valve shaft 6a extends across the channel 4.
  • the throttle valve shaft 6a is pivotally mounted in the actuator housing 2.
  • the throttle valve 6b is fastened to the throttle valve shaft 6a with fastening screws, not shown.
  • the throttle valve 6b and the throttle valve shaft 6a can also be molded in one piece from plastic.
  • the throttle valve shaft 6a can be pivoted between a first end position S1 and a second end position S2.
  • the throttle body 6, in the exemplary embodiment shown the throttle valve 6b together with the throttle valve shaft 6a, can be pivoted or rotated about an axis of rotation 6c by a throttle body position angle ⁇ (alpha).
  • the transmission gear 10 has a pair of wheels 12 and a second pair of wheels 14.
  • the pair of wheels 12 has a wheel on the servomotor side
  • the second pair of wheels 14 consists of a pinion 14a and an intermediate wheel 14b.
  • the servomotor-side wheel 12a and the intermediate wheel 14b are rigidly connected to one another and form a gear wheel 16 of the reduction gear 10.
  • An axis 18 is fixedly attached to the actuator housing 2.
  • the gear wheel 16 is rotatably mounted on the axis 18.
  • the pinion 14a is non-rotatably connected to a drive shaft 14c of a servomotor 20.
  • the servomotor 20 is firmly anchored to the actuator housing 2.
  • the wheel 12b on the throttle body side is connected in a rotationally fixed manner to the throttle valve shaft 6a.
  • the throttle body-side wheel 12b is in constant engagement with the actuator-side wheel 12a.
  • the pinion 14a of the servomotor 20 meshes with the intermediate wheel 14b.
  • the actuating unit 1 has a resetting device 22.
  • the resetting device 22 ensures that when the servomotor 20 is de-energized, the throttle body 6 is pivoted back, for example, into the first end position, which corresponds to the closed position S1.
  • FIGS. 2 and 3 show a view of the transmission gear 10 with the same direction of view as the arrow II in FIG. 1.
  • the actuator housing 2 and the throttle valve 6b are not shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 4 shows the transmission ratio i of the transmission mechanism 10 as a function of the throttle body position angle ⁇ (alpha).
  • the throttle body position angle ⁇ is plotted on the abscissa and the translation i is plotted on the ordinate.
  • the throttle body 6 is adjustable between a first end position S1 and a second end position S2.
  • first end position S1 (FIG. 2)
  • the throttle body 6 closes the channel 4 largely or completely or almost completely, or else the channel 4 is somewhat open in the first end position S1, for example for an emergency driving function.
  • the first end position S1 is referred to below as the closed position S1.
  • second end position S2 (FIG. 3) of the swiveling range of the throttle body 6, the channel 4 is opened to the maximum.
  • the second end position S2 is referred to below as the open position S2.
  • An approximately middle area between the closed position S1 and the open position S2 is referred to below as the quick adjustment area SB (FIG. 4).
  • FIG. 2 shows the transmission gear 10 in the closed position S1
  • FIG. 3 shows the transmission gear 10 in the open position S2.
  • the throttle body 6 and thus the wheel 12b on the throttle body side which is connected in a rotationally fixed manner, can be pivoted through 110 °.
  • the adjustment range shown in FIG. 4 between the closed position S1 and the open position S2 of the throttle body position angle ⁇ would therefore be 110 ° here.
  • the throttle body 6 it is also customary for the throttle body 6 to be pivotable, for example, by 90 ° or by less than 90 °.
  • the adjustment range of the throttle body position angle ⁇ would be 90 ° or less than 90 °. But there are also versions in which the throttle body 6 is pivoted only by 85 °. And there are designs in which the throttle body 6 can be pivoted somewhat beyond the closed position or beyond the open position, for example up to a total of 115 °. There are also control units, in particular in the form of an exhaust gas recirculation valve, in which the throttle body 6 can be pivoted, for example, by the adjustment range of 136 ° between the closed position S1 and the open position S2. This is particularly the case when the actuating unit 1 is an exhaust gas recirculation valve and the throttle body 6 is set at an acute angle to the axis of rotation 6c.
  • the adjustment range of the throttle body position angle ⁇ shown in FIG. 4 can thus be, for example, 85 °, 90 °, 110 °, 115 ° or 136 °, to name just a few values.
  • FIG. 2 shows the throttle body-side wheel 12b and the intermediate wheel 14b attached to the gear wheel 16 in the first end position S1
  • FIG. 3 shows the transmission gear 10 while the rotatable parts are in the second end position S2.
  • the rotatable parts are adjustable between these two end positions S1 and S2.
  • the actuator-side wheel 12a has a first engaging end el and a second engaging end e2.
  • the throttle body side wheel 12b has a first engaging end El and a second engaging end E2.
  • the transmission gear 10 is in the closed position S1 (FIG. 2), then the first engaging end el of the servomotor-side wheel 12a engages with the first engaging end El of the throttle body-side wheel 12b. If the transmission gear 10 is in the open position S2 (FIG. 3), then the two second engaging ends e2 and E2 of the servomotor-side wheel 12a and the throttle body-side wheel 12b are in engagement with one another.
  • Rapid setting range SB has a rolling curve radius Rsb on the throttle body side.
  • the pitch curve radius rsb on the servomotor side is greatest in the quick setting range SB.
  • the servomotor-side wheel 12a is designed in such a way that the rolling curve radius r, starting from the quick setting range SB, becomes significantly smaller towards the first engagement end el.
  • the pitch curve radius r on the actuator side also becomes smaller towards the second engaging end e2.
  • the rolling curve radius R on the throttle body side is complementary to the rolling curve radius r on the servomotor side.
  • the rolling curve radius r of the wheel 12a on the servomotor side is largest and the rolling curve radius r decreases toward the engaging ends E1 and E2.
  • the rolling curve radius r decreases more towards the first engaging end El than towards the second engaging end E2.
  • the pitch curve radius r2 on the actuator side at the second engaging end E2 is, for example, 1.9 times the pitch curve radius rl on the actuator side at the first engaging end El.
  • the throttle body-side rolling curve W is designed so that the throttle body-side rolling curve radius R, starting from the first engaging end E1 to the second engaging end E2, initially becomes smaller, the throttle body-side rolling curve radius R being the smallest in the region of the quick-setting range SB, and then becomes the second Interfering E2 larger again.
  • the rolling curve radius R1 on the throttle body side at the first engaging end El is, for example, 1.2 times as large as the rolling curve radius R2 on the throttle body side at the second engaging end E2.
  • the distance between the axis of rotation of the servomotor-side wheel 12a and the axis of rotation 6c of the wheel 12b is constant.
  • the pitch curve radius r on the servomotor side and the pitch curve radius R on the throttle body side are matched to one another in such a way that in each position of the engagement between the two wheels 12a and 12b, the sum of the pitch curve radius r on the actuator side and the pitch curve radius R on the throttle body side is constant.
  • the pitch curve radius r on the actuator side is complementary to the pitch curve radius R on the throttle body side.
  • the two rolling curves W and w are preferably matched to one another in such a way that in each position of the engagement between the two wheels 12a and 12b, the rolling curve radius R on the throttle body side is always greater than the rolling curve radius r on the actuator side.
  • the rolling curve radii R and r are coordinated with one another, for example, such that when the transmission gear 10 is adjusted between the closed position S1 (FIG. 2) and the open position S2 (FIG. 3), there is a gap between the two
  • Wheels 12a and 12b results in an average gear ratio of 3 to 1. This means, for example, with a required adjustment range of the throttle body position angle ⁇ of the throttle body 6 between the two end positions S1 and S2 by 90 ° so that the throttle body-side wheel 12b rotates by 90 ° and the servomotor-side wheel 12a by 270 °.
  • the rolling curve radius R on the throttle body side is substantially larger than the rolling curve radius r on the actuator side, a desired reduction in the rotational speed and a desired increase in the torque are obtained, starting from the servo motor side wheel 12a in the direction of the throttle body side wheel 12b.
  • the rolling curve radius Rl on the throttle body side is particularly large at the first engaging end El, a particularly large reduction in the angular velocity and a particularly large one is obtained in the region of the closed position S1 (FIG. 2) of the transmission gear 10 starting from the servomotor-side wheel 12a in the direction of the throttle body-side wheel 12b large increase in torque.
  • This offers the advantage that a particularly sensitive and precise adjustment of the throttle body 6 is possible in the area of the closed position S1 (FIG. 2) and that any disruptive forces that may act on the throttle body 6 can be easily overcome even with a relatively small and relatively weak servomotor 20 ,
  • Quick adjustment range SB is less than in the closed position S1 (FIG. 2) and also less than in the open position S2 (FIG. 3), the advantage is obtained that the throttle body 6 can be adjusted very quickly at high angular velocity in the quick adjustment range SB.
  • FIG. 4 shows a solid line, the diagram of an example of the ratio i, in which the dependence of the ratio i on the throttle body position angle ⁇ is particularly favorable.
  • a dotted line also shows a possible course of the translation i of a modified exemplary embodiment.
  • the translation i is plotted on the left when the throttle body 6 is in the region of the closed position S1.
  • the translation i is plotted on the right in the diagram when the throttle body 6 is in the area of the open position S2.
  • the quick setting area SB is located between the two end positions S1 and S2, the quick setting area SB, viewed in terms of angle, being provided somewhat closer to the closed position S1 than to the open position S2.
  • Quick setting range SB is the smallest. This has the effect that the servomotor 20 can adjust the throttle body 6 by a relatively large angle with little rotation of the pinion 14a. Because the throttle body 6 can be quickly adjusted in the quick setting range SB, the total operating time between the two end positions S1 and S2 is relatively short overall.
  • the translation i is quite large. This means that a servomotor 20 can also adjust the throttle body 6 with relatively little torque, even if there is more or less friction between the throttle body 6 and the channel 4 in the closed position S1. Because of the large ratio i you can provide little play between the throttle body 6 and the channel 4 and you can even with some clamping with a relatively low torque actuator 20 adjust the throttle body 6.
  • the actuating unit 1 is usually designed such that the servomotor 20 adjusts the throttle body 6 against the force of the resetting device 22 in the direction of the open position S2 (FIG. 3).
  • the resetting device 22 returns the throttle body 6 to the closed position S1 (FIG. 2).
  • the resetting device 22 usually consists of a spring, the force or torque of the spring of the resetting device 22 increasing as the throttle body 6 is moved into the open position S2. So that the torque required by the servomotor 20 for adjusting the throttle body 6 against the force of the resetting device 22 between the quick setting area SB and the second end position S2 remains largely constant, it is provided that the translation i, starting from the quick setting area SB in the direction of the open position S2, is slight increases, as shown in Figure 4 with a solid line.
  • the maximum transmission ratio i on the pair of wheels 12 between the wheels 12a and 12b can, depending on the required adjustment range of the throttle body position angle ⁇ , reach values significantly greater than 1.
  • the achievable average ratio i on the pair of wheels 12 is divided by 360 ° by the required adjustment range of the throttle body position angle ⁇ in degrees. Because the wheels 12a and 12b can also be used for torque transmission and for speed reduction, a further transmission stage between the servomotor 20 and the throttle body 6 may be omitted.
  • the maximum swivel angle of the wheel 12a on the servomotor side must be less than 360 °.
  • the transmission ratio i on the pair of wheels 12 is limited, for example, to a maximum of 4 to 1 if the throttle body 6 is to be adjustable by 90 °.
  • the translation i differs depending on the angle. Where a large translation i is advantageous, the translation i is larger than in areas where a not so large translation i is required. In this way, in the areas with the required high ratio i, a value which is significantly more than 4 to 1 is achieved, even if on the pair of wheels 12 the ratio i must not exceed the maximum possible value of, for example, 4 to 1.
  • the embodiment may also be modified such that the throttle body side Wälzkurvenradius R in the range of the second engaging end of E2, between the quick setting range SB and the second engaging end of E2, approximately over half of the displacement angle of the drosselkorper endeavoren wheel 12b is "constant.
  • the course of the translation i shown in FIG. 4 with a dotted line is thereby obtained.
  • the rolling curve side W on the throttle body is roughly considered a straight line which tangentially adjoins the rolling curve W present in the quick adjusting range SB.
  • gearwheels that mesh with each other.
  • toothless friction wheels are used instead, which have surfaces with a very high coefficient of friction, so that the torque is transmitted via frictional force between the meshing wheels.
  • the transmission gear 10 is a two-stage gear.
  • the second pair of wheels 14, which is formed by the pinion 14a and the intermediate wheel 14b is left out. In this case, it makes sense for the drive shaft 14c of the servomotor 20 to act directly on the servomotor-side wheel 12a without an intermediate gear ratio.

Landscapes

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Abstract

Bei bisher bekannten Stelleinheiten hat man zwischen dem Stellmotor und dem Drosselkörper eine konstante Übersetzung. Der Stellmotor muss so ausgelegt sein, dass in jeder Stellung des Drosselkörpers das Drehmoment des Stellmotors ausreicht. Bei der hier vorgeschlagenen Stelleinheit hat man eine sich über den Verstellweg verändernde Übersetzung zwischen dem Stellmotor (20) und dem mit dem Drosselkörper drehfest verbundenen Rad (12b). Dies bietet den Vorteil, dass das in bestimmten Stellungen des Drosselkörpers (6) erforderliche erhöhte Drehmoment auch von einem relativ drehmomentschwachen Stellmotor (20) aufgebracht werden kann. Die Stelleinheit ist insbesondere für Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge vorgesehen.

Description

Stelleinheit
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Stelleinheit nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE-A-195 25 510 und die Patentschrift US 5,672,818 zeigen eine Stelleinheit mit einem Stellmotor und mit einem Drosselkörper. Bei der bekannten Stell- einheit besteht zwischen dem Stellmotor und dem in Form einer Drosselklappe gebildeten Drosselkörper in jeder Stellung ein immer gleiches Übersetzungsverhältnis. Wie man jetzt weiß, ist das an dem Drosselkörper erforderliche Drehmoment in den verschiedenen Stellungen des Drosselkörpers unterschiedlich groß. Aus diesem Grund muß das Drehmoment des Stellmotors so groß ausgelegt sein, dass dieses Drehmoment in jeder Stellung des Drosselkörpers ausreichend ist. Der Stellmotor muß auch so ausgelegt sein, dass die Drosselklappe in allen Stellbereichen ausreichend schnell verstellt werden kann. Beides macht einen leistungsstarken und damit einen relativ großen und kosten- auf ändigen Stellmotor erforderlich. Dadurch wird die Stell- einheit insgesamt relativ groß und erfordert einen relativ großen Einbauraum.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Stelleinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil, daß zum Verstellen des Drosselkörpers ein relativ leistungsschwacher und damit ein kleiner und mit geringem Aufwand herstellbarer beziehungsweise kostengünstig beschaffbarer Stellmotor genügt. Besonders vorteilhaft ist, dass bei dem Stellmotor ein relativ kleines maximales Drehmoment genügt und dass der Stellmotor den Drosselkörper in denjenigen Bereichen, in denen es erforderlich ist, besonders schnell verstellen kann. Dadurch kann ein einfach herstellbarer und klein bauender Stellmotor verwendet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Stelleinheit hat man vorteilhafterweise eine sich über den Verstellweg verändernde Übersetzung zwischen dem Stellmotor und dem mit dem Drosselkörper drehfest verbunden Rad. Dies bietet den Vorteil, dass das in bestimmten Stellungen des Drosselkörpers erforderliche erhöhte Drehmoment auch von einem relativ drehmomentschwachen Stellmotor aufgebracht werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Stell- einheit nach dem Anspruch 1 möglich.
Es ist verständlich, dass der Stellmotor so ausgelegt sein muss, dass sein Drehmoment ausreicht, um den Drosselkörper verstellen zu können. Es hat sich aber gezeigt, dass nicht in jedem Stellungswinkel des Drosselkörpers das gleiche Drehmoment erforderlich ist, um den Drosselkörper zu verstellen. Die hier vorgeschlagene Übersetzung zwischen dem Stellmotor und dem
Drosselkörper kann so ausgelegt werden, dass der Stellmotor mit praktisch konstantem Drehmoment über den gesamten Stellbereich verstellen kann und dass trotzdem vorteilhafterweise in jeder Stellung des Drosselkörpers am Drosselkörper das jeweils erforderliche unterschiedliche Drehmoment wirkt. Aufgrund von Strömungsverhältnissen und/oder unterschiedlicher Reibung und/oder aufgrund der Notwendigkeit den Drosselkörper in einer Schließstellung loszureißen, wird häufig in der Schließstellung zum Verstellen des Drosselkörpers ein besonders hohes Drehmoment benötigt. Aufgrund der sich verändernden Übersetzung bei der vorgeschlagenen Stelleinheit zwischen dem Stellmotor und dem Drosselkörper bei Verstellung des Drosselkörpers über den gesamten Stellbereich, ergibt sich im Bereich der Schließstellung ein deutlich erhöhtes Drehmoment am Drosselkörper. Dieses Drehmoment ist insbesondere deutlich größer als bei Verwendung eines Übersetzungsgetriebes mit konstanter Übersetzung, wie bei der in der DE-A-195 25 510 gezeigten Ausführung. Deshalb kann bei der hier vorgeschlagenen Ausführung ein kleinerer Stellmotor verwendet werden als bei der bekannten Stelleinheit.
Wegen dem erhöhten Drehmoment am Drosselkörper können eventuelle Ablagerungen im Kanal auch im Bereich der Schließstellung leicht überwunden werden.
In einem mittleren Bereich ist es wünschenswert, dass der Stellmotor den Drosselkörper ziemlich schnell verstellen kann. Weil das vorgeschlagene Übersetzungsgetriebe so gewählt ist, dass im mittleren Verstellbereich bei gegebener Drehzahl der Antriebs- welle des Stellmotors der Drosselkörper ziemlich schnell verstellt wird, genügt vorteilhafterweise ein Stellmotor mit einer relativ langsam drehenden Antriebswelle.
Aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungen zwischen dem Stell- motor und dem Drosselkörper, die so gewählt sind, dass im
Bereich der Schließstellung bei gegebener Drehzahl der Antriebswelle des Stellmotors der Drosselkörper nur relativ langsam verstellt wird, erhält man den Vorteil, dass im Bereich der Schließstellung eine sehr feinfühlige Verstellung des Drossel- körpers möglich ist.
Dadurch, dass im Schnellstellbereich der Drosselkörper sehr schnell verstellt werden kann, erhält man insgesamt eine vorteilhafte kurze Stellzeit beim Verstellen des Drosselkörpers zwischen den beiden Endstellungen. Weil die Übersetzung nicht über den gesamten Verstellbereich gleich groß sein muss, baut das Übersetzungsgetriebe der Stell- einheit besonders klein.
Ist die Übersetzung so gewählt, dass in dem Bereich, in dem die Rückstelleinrichtung ein besonders großes Rückstelldrehmoment erzeugt, die Übersetzung etwas angehoben wird, ergibt dies den Vorteil, dass trotz dem erhöhten Rückstelldrehmoment der Rück- Stelleinrichtung der Stellmotor mit ziemlich gleichmäßigem Drehmoment den Drosselkörper verstellen kann.
Dadurch, dass der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius an jeder Eingriffstelle größer ist als der stellmotorseitige Wälzkurven- radius, erhält man den Vorteil, dass in jeder Schwenkstellung eine zusätzliche Übersetzung gegeben ist, so dass mit einem Minimum an Getriebestufen eine insgesamt ausreichende Übersetzung erreicht wird und dass dadurch vorteilhafterweise ein ziemlich klein bauender Stellmotor verwendet werden kann und dass der Aufwand für die Stelleinheit insgesamt ziemlich klein ist .
Zeichnung
Ein ausgewähltes, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuter . Es zeigen die Figur 1 einen Querschnitt durch die Stelleinheit, die Figur 2 das Übersetzungsgetriebe, während die Räder in Schließstellung stehen, die Figur 3 das Übersetzungsgetriebe, während die Räder in einer Offenstellung stehen, und die Figur 4 die Übersetzung in Abhängigkeit vom Stellwinkel des Drosselkörpers. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Stelleinheit kann bei jeder Brennkraftmaschine verwendet werden, bei der die Leistung der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines durch einen Stellmotor verstellbaren Drosselkörpers beeinflußt werden soll. Der Drosselkörper ist beispielsweise eine Drosselklappe und die Stelleinheit mit dem Drosselkörper bzw. mit der Drosselklappe wird beispielsweise zum Steuern der einer Brennkraf maschine zugeführten Luft verwendet. Es ist aber auch möglich, dass die Stelleinheit im Bereich des Abgases der Brennkraftmaschine zum Steuern des Abgasstroms verwendet wird, oder die Stelleinheit wird beispielsweise zum Steuern von Abgas in die Frischluftleitung der Brennkraftmaschine verwendet.
Die Figur 1 zeigt eine Stelleinheit 1 mit einem Stellergehäuse
2. Je nach Verwendung der Stelleinheit 1 wird das Stellergehäuse 2 Beispielsweise als Drosselklappenstutzen oder als Abgas- rückführventil bezeichnet. Durch das Stellergehäuse 2 bzw. durch den Drosselklappenstutzen verläuft ein Kanal 4. Der Kanal 4 führt beispielsweise von einem nicht dargestellten Luftfilter zu einem nicht dargestellten Brennraum oder zu mehreren Brennräumen einer nicht abgebildeten Brennkraftmaschine. Die mit dem vorgeschlagenen Stellergehäuse 2 erzielbaren guten Eigenschaften machen das Stellergehäuse 2 besonders geeignet zur Verwendung als Abgasrückführventil . Mit dem Abgasrückführventil wird beispielsweise der Anteil der der Frischluft zugeführten Menge an Abgas gesteuert .
Der in der Figur 1 dargestellte Schnitt verläuft quer durch den Kanal 4. Durch den Kanal 4 kann beispielsweise frische Zuluft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch oder Abgas oder ein Teil des Abgases strömen, hin zu einer Brennkraftmaschine oder weg von einer Brennkraftmaschine. In dem Stellergehäuse 2 ist ein Drosselkörper 6 drehbar bzw. schwenkbar gelagert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Drosselkörper 6 von einer an einer Drosselklappenwelle 6a befestigten Drosselklappe 6b gebildet. Die Drosselklappenwelle 6a erstreckt sich quer durch den Kanal 4. Die Drosselklappenwelle 6a ist im Stellergehäuse 2 schwenkbar gelagert. Die Drosselklappe 6b ist mit nicht dargestellten Befestigungsschrauben an der Drosselklappenwelle 6a befestigt. Die Drosselklappe 6b und die Drosselklappenwelle 6a können aber auch aus Kunststoff zusammen einstückig gegossen sein. Die Drossel- klappenwelle 6a kann zwischen einer ersten Endstellung Sl und einer zweiten Endstellung S2 geschwenkt werden. Der Drossel- körper 6, beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Drosselklappe 6b zusammen mit der Drosselklappenwelle 6a, ist um eine Drehachse 6c um einen Drosselkörper-Stellungswinkel α (alpha) schwenkbar bzw. drehbar.
Außerhalb des Kanals 4 gibt es ein Übersetzungsgetriebe 10. Das Übersetzungsgetriebe 10 hat ein Räderpaar 12 und ein zweites Räderpaar 14. Das Räderpaar 12 hat ein stellmotorseitiges Rad
12a und ein drosselkörperseitiges Rad 12b. Das zweite Räderpaar 14 besteht aus einem Ritzel 14a und einem Zwischenrad 14b. Das stellmotorseitige Rad 12a und das Zwischenrad 14b sind starr miteinander verbunden und bilden ein Getrieberad 16 des Über- Setzungsgetriebes 10. Am Stellergehäuse 2 ist eine Achse 18 fest angebracht. Auf der Achse 18 ist das Getrieberad 16 drehbar gelagert .
Das Ritzel 14a ist mit einer Antriebswelle 14c eines Stellmotors 20 drehfest verbunden. Der Stellmotor 20 ist am Stellergehäuse 2 fest verankert .
Das drosselkörperseitige Rad 12b ist mit der Drosselklappenwelle 6a drehfest verbunden. Das drosselkörperseitige Rad 12b ist in ständigem Eingriff mit dem stellmotorseitigen Rad 12a. Das Ritzel 14a des Stellmotors 20 kämmt mit dem Zwischenrad 14b.
Die Stelleinheit 1 hat eine Rückstelleinrichtung 22. Die Rück- Stelleinrichtung 22 sorgt dafür, dass bei stromlosem Stellmotor 20 der Drosselkörper 6 beispielsweise in die erste Endstellung, die der Schließstellung Sl entspricht, zurück geschwenkt wird.
Die Figuren 2 und 3 zeigen einen Blick auf das Übersetzungs- getriebe 10 mit gleicher Blickrichtung wie der Pfeil II in der Figur 1. In den Figuren 2 und 3 sind der besseren Übersichtlichkeit wegen das Stellergehäuse 2 und die Drosselklappe 6b nicht dargestellt.
Die Figur 4 zeigt die Übersetzung i des Übersetzungsgetriebe 10 in Abhängigkeit vom Drosselkörper-Stellungswinkel α (alpha) . In der Abszisse ist der Drosselkörper-Stellungswinkel α und in der Ordinaten ist die Übersetzung i aufgetragen.
In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der Drosselkörper 6 ist zwischen einer ersten Endstellung Sl und einer zweiten Endstellung S2 verstellbar. In der ersten End- Stellung Sl (Fig. 2) verschließt der Drosselkörper 6 den Kanal 4 weitgehend oder vollständig oder nahezu vollständig, oder aber der Kanal 4 ist in der ersten Endstellung Sl beispielsweise für eine Notfahrfunktion etwas geö fnet. Die erste Endstellung Sl wird nachfolgend als Schließstellung Sl bezeichnet. In der zweiten Endstellung S2 (Fig. 3) des Schwenkbereichs des Drossel- körpers 6 ist der Kanal 4 maximal geöffnet. Die zweite Endstellung S2 wird nachfolgend als Offenstellung S2 bezeichnet. Ein inetwa mittlerer Bereich zwischen der Schließstellung Sl und der Offenstellung S2 wird nachfolgend als Schnellstellbereich SB (Fig. 4) bezeichnet. Die Figur 2 zeigt das Übersetzungsgetriebe 10 in der Schließstellung Sl, und die Figur 3 zeigt das Übersetzungsgetriebe 10 in der Offenstellung S2.
Bei der bevorzugt ausgewählten, beispielhaft in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführung ist der Drosselkörper 6 und damit das mit dem Drosselkörper 6 drehfest verbundene drosselkörperseitige Rad 12b um 110° schwenkbar. Der in der Figur 4 wieder- gegebene Verstellbereich zwischen der Schließstellung Sl und der Offenstellung S2 des Drosselkörper-Stellungswinkels α würde hier also 110° betragen.
Üblich ist insbesondere auch, dass der Drosselkörper 6 beispielsweise um 90° oder um weniger als 90° schwenkbar ist.
Hier wäre der Verstellbereich des Drosselkörper-Stellungswinkels α also 90° oder weniger als 90°. Es gibt aber auch Ausführungen, bei denen der Drosselkörper 6 nur um 85° geschwenkt wird. Und es gibt Ausführungen, bei denen der Drosselkörper 6 etwas über die Schließstellung oder über die Offenstellung hinaus um beispielsweise insgesamt bis zu 115° schwenkbar ist. Es gibt auch Stelleinheiten, insbesondere in der Form eines Abgasrückführventils, bei denen der Drosselkörper 6 beispielsweise um den Verstell- bereich von 136° zwischen der Schließstellung Sl und der Offen- Stellung S2 schwenkbar ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Stelleinheit 1 ein Abgasrückführventil ist und der Drosselkörper 6 schräg zur Drehachse 6c unter einem spitzen Winkel angestellt ist. Der in der Figur 4 wiedergegebene Verstellbereich des Drosselkörper-Stellungswinkels α kann somit beispielsweise 85°, 90°, 110°, 115° oder 136° betragen, um nur einige Werte zu nennen.
Der Drosselkörper 6 und damit auch das drosselkörperseitige Rad 12b sind zwischen der Schließstellung Sl und der Offenstellung S2 verstellbar. Die Figur 2 zeigt das drosselkörperseitige Rad 12b und das am Getrieberad 16 angebrachte Zwischenrad 14b in der ersten Endstellung Sl, und die Figur 3 zeigt das Übersetzungsgetriebe 10 während die drehbaren Teile in der zweiten End- Stellung S2 stehen. Die drehbaren Teile sind zwischen diesen beiden Endstellungen Sl und S2 verstellbar. Bei den nachfolgenden Erläuterungen des besonders vorteilhaften Ausführungs- beispiels wird angenommen, dass in der ersten Endstellung Sl (Fig. 2) der Drosselkörper 6 den Kanal 4 verschließt, und in der zweiten Endstellung S2 (Fig. 3) gibt der Drosselkörper 6 den Kanal 4 frei.
Das stellmotorseitige Rad 12a hat ein erstes Eingriffende el und ein zweites Eingriffende e2. Das drosselkörperseitige Rad 12b hat ein erstes Eingriffende El und ein zweites Eingriffende E2.
Wenn das Übersetzungsgetriebe 10 in der Schließstellung Sl (Fig. 2) steht, dann ist das erste Eingriffende el des stellmotor- seitigen Rads 12a in Eingriff mit dem ersten Ξingriffende El des drosselkorperseitigen Rads 12b. Wenn das Übersetzungsgetriebe 10 in der Offenstellung S2 (Fig. 3) steht, dann sind die beiden zweiten Eingriffenden e2 und E2 des stellmotorseitigen Rads 12a und des drosselkorperseitigen Rads 12b miteinander in Eingriff.
Das stellmotorseitige Rad 12a hat zwischen seinen Eingriffenden el und e2 eine stellmotorseitige Wälzkurve w. Das drosselkörperseitige Rad 12b hat zwischen seinen beiden Eingriffenden El und E2 eine drosselkörperseitige Wälzkurve W. Die stellmotorseitige Wälzkurve w hat gegenüber der Drehachse des stellmotorseitigen Rads- 12a einen winkelabhängig sich ändernden Abstand, der nachfolgend als stellmotorseitiger Wälzkurvenradius r bezeichnet wird. Die drosselkörperseitige Wälzkurve W hat einen winkelabhängig sich ändernden Abstand zur Drehachse 6c, der nachfolgend als drosselkörperseitiger Wälzkurvenradius R bezeichnet wird. Die stellmotorseitige Wälzkurve w hat am ersten Eingriff- ende el einen stellmotorseitigen Wälzkurvenradius rl und am zweiten Eingriffende e2 einen stellmotorseitigen Wälzkurvenradius r2. Das drosselkörperseitige Rad 12b hat am ersten Eingriffende El einen drosselkorperseitigen Wälzkurvenradius Rl und am zweiten Eingriffende E2 einen drosselkorperseitigen Wälzkurvenradius R2.
Zwischen der Schließstellung Sl und der Offenstellung S2 der Räder 12a, 12b gibt es einen Bereich, in dem bei Betätigung des Ritzels 14a des Stellmotors 20 um einen bestimmten Winkel der
Drosselkörper 6 besonders schnell um einen relativ großen Winkel verstellt wird. Dieser Winkelbereich wird hier als Schnellstellbereich SB bezeichnet. Die stellmotorseitige Wälzkurve w hat im Schnellstellbereich SB einen stellmotorseitigen Wälz- kurvenradius rsb. Das drosselkörperseitige Rad 12b hat im
Schnellstellbereich SB einen drosselkorperseitigen Wälzkurvenradius Rsb .
Beim stellmotorseitigen Rad 12a ist im Schnellstellbereich SB der stellmotorseitige Wälzkurvenradius rsb am größten. Das stellmotorseitige Rad 12a ist so ausgelegt, dass der Wälzkurvenradius r, ausgehend vom Schnellstellbereich SB, zum ersten Eingriffende el hin deutlich kleiner wird. Auch zum zweiten Eingriffende e2 hin wird der stellmotorseitige Wälzkurvenradius r kleiner. Der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R verhält sich komplementär zum stellmotorseitigen Wälzkurvenradius r.
Im sogenannten Schnellstellbereich SB ist der Wälzkurvenradius r des stellmotorseitigen Rads 12a am größten und zu den Eingriff- enden El und E2 hin nimmt der Wälzkurvenradius r ab. Ausgehend vom Schnellstellbereich SB nimmt der Wälzkurvenradius r hin zum ersten Eingriffende El stärker ab als hin zum zweiten Eingriffende E2. Der stellmotorseitige Wälzkurvenradius r2 am zweiten Eingriffende E2 ist beispielsweise 1,9 mal so groß wie der stellmotorseitige Wälzkurvenradius rl am ersten Eingriffende El. Die drosselkörperseitige Wälzkurve W ist so ausgelegt, dass der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R, ausgehend vom ersten Eingriffende El hin zum zweiten Eingriffende E2, zunächst kleiner wird, wobei der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R im Bereich des Schnellstellbereichs SB am kleinsten ist, und er wird dann hin zum zweiten Eingriffende E2 wieder größer. Der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius Rl am ersten Eingriffende El ist beispielsweise 1,2 mal so groß wie der drosselkörper- seitige Wälzkurvenradius R2 am zweiten Eingriffende E2.
Der Abstand zwischen der Drehachse des stellmotorseitigen Rads 12a und der Drehachse 6c des Rads 12b ist konstant. Der stellmotorseitige Wälzkurvenradius r und der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R sind so aufeinander abgestimmt, dass in jeder Stellung des Eingriffs zwischen den beiden Rädern 12a und 12b, die Summe des stellmotorseitigen Wälzkurvenradius r und des drosselkorperseitigen Wälzkurvenradius R konstant ist. In jeder Stellung der Räder 12a, 12b ist der stellmotorseitige Wälz- kurvenradius r komplementär zum drosselkorperseitigen Wälzkurvenradius R.
Die beiden Wälzkurven W und w sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass in jeder Stellung des Eingriffs zwischen den beiden Rädern 12a und 12b der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R immer größer ist als der stellmotorseitige Wälzkurvenradius r. Die Wälzkurvenradien R und r sind beispielsweise so aufeinander abgestimmt, dass bei einer Verstellung des Übersetzungsgetriebes 10 zwischen der Schließstellung Sl (Fig. 2) und der Offenstellung S2 (Fig. 3) sich zwischen den beiden
Rädern 12a und 12b im Durchschnitt ein Übersetzungsverhältnis von 3 zu 1 ergibt. Dies bedeutet, beispielsweise bei einem benötigten Verstellbereich des Drosselkörper-Stellungswinkels α des Drosselkörpers 6 zwischen den beiden Endstellungen Sl und S2 um 90°, dass sich das drosselkörperseitige Rad 12b um 90° und das stellmotorseitige Rad 12a dabei um 270° drehen.
Weil der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R wesentlich größer ist als der stellmotorseitige Wälzkurvenradius r, erhält man, ausgehend vom stellmotorseitigen Rad 12a in Richtung des drosselkorperseitigen Rads 12b, eine gewünschte Reduktion der Drehgeschwindigkeit und eine gewünschte Erhöhung des Drehmoments .
Weil der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius Rl am ersten Eingriffende El besonders groß ist, erhält man im Bereich der Schließstellung Sl (Fig. 2) des Übersetzungsgetriebes 10 ausgehend vom stellmotorseitigen Rad 12a in Richtung des drossel- körperseitigen Rads 12b eine besonders große Reduktion der Winkelgeschwindigkeit und eine besonders große Erhöhung des Drehmoments. Dies bietet den Vorteil, dass im Bereich der Schließstellung Sl (Fig. 2) eine besonders feinfühlige und genaue Verstellung des Drosselkörpers 6 möglich ist und dass am Drosselkörper 6 eventuell wirkende störende Kräfte auch mit einem relativ kleinen und relativ schwachen Stellmotor 20 leicht überwunden werden können.
Weil die Reduktion der Winkelgeschwindigkeit vom stellmotor- seitigen Rad 12a auf das drosselkörperseitige Rad 12b im
Schnellstellbereich SB geringer ist als in der Schließstellung Sl (Fig. 2) und auch geringer ist als in der Offenstellung S2 (Fig. 3) , erhält man den Vorteil, dass im Schnellstellbereich SB der Drosselkörper 6 mit hoher Winkelgeschwindigkeit sehr schnell verstellt werden kann.
Auch wenn die Räder 12a, 12b in der Offenstellung S2 stehen (Fig. 3) , dann ist die Übersetzung zwischen dem stellmotorseitigen Rad 12a und dem drosselkorperseitigen Rad 12b größer als im Schnellstellbereich SB, und man erhält den in der Figur 4 mit durchgezogener Linie dargestellten Verlauf der Übersetzung i .
Die Figur 4 zeigt mit ausgezogener Linie das Diagramm eines Beispiels der Übersetzung i, bei der die Abhängigkeit der Übersetzung i vom Drosselkörper-Stellungswinkel α besonders günstig ist. Mit punktierter Linie ist ein ebenfalls möglicher Verlauf der Übersetzung i eines abgewandelten Ausführungs- beispiels dargestellt.
Im Diagramm (Fig. 4) ist links die Übersetzung i aufgetragen, wenn sich der Drosselkörper 6 im Bereich der Schließstellung Sl befindet. Rechts im Diagramm ist die Übersetzung i aufgetragen, wenn der Drosselkörper 6 im Bereich der Offenstellung S2 steht. Zwischen den beiden Endstellungen Sl und S2 befindet sich der Schnellstellbereich SB, wobei der Schnellstellbereich SB, winkelmäßig betrachtet, etwas näher an der Schließstellung Sl als an der Offenstellung S2 vorgesehen ist.
Wie die Figur 4 zeigt, ist die Übersetzung i an der Stelle des
Schnellstellbereichs SB am kleinsten. Dies bewirkt, dass der Stellmotor 20 mit wenig Umdrehung des Ritzels 14a den Drosselkörper 6 um einen relativ großen Winkel verstellen kann. Weil im Schnellstellbereich SB der Drosselkörper 6 schnell verstellt werden kann, ist die gesamte Stellzeit zwischen den beiden Endstellungen Sl und S2 insgesamt relativ kurz .
Im Bereich der Schließstellung Sl ist, wie die Figur 4 zeigt, die Übersetzung i ziemlich groß. Dies bewirkt, dass auch ein Stellmotor 20 mit relativ wenig Drehmoment den Drosselkörper 6 verstellen kann, auch dann, wenn im Bereich der Schließstellung Sl mehr oder weniger Reibung zwischen dem Drosselkörper 6 und dem Kanal 4 vorhanden ist. Wegen der großen Übersetzung i kann man wenig Spiel zwischen dem Drosselkörper 6 und dem Kanal 4 vorsehen und man kann auch bei gewissem Klemmen mit einem relativ drehmomentschwachen Stellmotor 20 den Drosselkörper 6 verstellen.
Üblicherweise ist die Stelleinheit 1 so ausgeführt, dass der Stellmotor 20 den Drosselkörper 6 gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung 22 in Richtung der Offenstellung S2 (Fig. 3) verstellt. Bei nicht aktivem Stellmotor 20 stellt die Rückstelleinrichtung 22 den Drosselkörper 6 zurück in die Schließstellung Sl (Fig. 2) .
Die Rückstelleinrichtung 22 besteht üblicherweise aus einer Feder, wobei mit zunehmender Verstellung des Drosselkörpers 6 in die Offenstellung S2 die Kraft bzw. das Drehmoment der Feder der Rückstelleinrichtung 22 größer wird. Damit das erforderliche Drehmoment des Stellmotors 20 zum Verstellen des Drosselkörpers 6 gegen die Kraft der Rückstelleinrichtung 22 zwischen dem Schnellstellbereich SB und der zweiten Endstellung S2 weitgehend konstant bleibt, ist vorgesehen, dass die Übersetzung i, ausgehend vom Schnellstellbereich SB in Richtung der Offenstellung S2, leicht zunimmt, wie in der Figur 4 mit durchgezogener Linie dargestellt .
Weil es nicht sinnvoll ist, die Übersetzung am zweiten Räderpaar 14, zwischen dem Ritzel 14a und dem Zwischenrad 14b, das heißt an der ersten Getriebestufe, beliebig groß auszuführen, und weil bei der hier vorgeschlagenen Stelleinheit 1 auch am Räderpaar 12, zwischen dem stellmotorseitigen Rad 12a und dem drosselkorperseitigen Rad 12b, eine Übersetzung vorhanden ist, erhält man vorteilhafterweise trotzdem eine insgesamt besonders große Übersetzung zwischen dem Stellmotor 20 und dem Drosselkörper 6. Dadurch ist auch mit einem relativ kleinen, schnell laufenden Stellmotor 20 eine präzise Verstellung des Drosselkörpers 6 möglich und auch ein relativ kleiner Stellmotor 20 kann die am Drosselkörper 6 auftretenden Kräfte leicht überwinden. Die maximale Übersetzung i am Räderpaar 12 zwischen den Rädern 12a und 12b kann, in Abhängigkeit vom geforderten Verstell- bereich des Drosselkörper-Stellungswinkels α, Werte deutlich größer als 1 erreichen. Die erreichbare durchschnittliche Über- setzung i am Räderpaar 12 ist 360° geteilt durch den erforderlichen Verstellbereichs des Drosselkörper-Stellungswinkels α in Grad. Weil auch die Räder 12a und 12b zur Drehmomentübersetzung und zur Drehzahluntersetzung dienen können, kann gegebenenfalls eine weitere Übersetzungsstufe zwischen dem Stellmotor 20 und dem Drosselkörper 6 entfallen.
Der maximale Schwenkwinkel des stellmotorseitigen Rads 12a muss aus räumlichen Gründen weniger als 360° betragen. Dadurch ist die Übersetzung i am Räderpaar 12 auf beispielsweise höchstens 4 zu 1 begrenzt, wenn der Drosselkörper 6 um 90° verstellbar sein soll. Bei der vorgeschlagenen Stelleinheit ist die Übersetzung i winkelabhängig unterschiedlich. Dort wo eine große Übersetzung i vorteilhaft ist, ist die Übersetzung i größer als in Bereichen wo eine nicht so große Übersetzung i benötigt wird. Dadurch erreicht man in den Bereichen mit geforderter großer Übersetzung i einen Wert der wesentlich über 4 zu 1 beträgt, auch wenn am Räderpaar 12 die Übersetzung i im Durchschnitt den maximal möglichen Wert von beispielsweise 4 zu 1 nicht überschreiten darf.
Das Ausführungsbeispiel kann auch so abgewandelt werden, dass der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius R im Bereich des zweiten Eingriffendes E2, zwischen dem Schnellstellbereich SB und dem zweiten Eingriffende E2, in etwa über die Hälfte des Verstellwinkels des drosselkorperseitigen Rads 12b, " konstant ist. Entsprechend ist auch der sich an das zweite Eingriffende e2 anschließende stellmotorseitige Wälzkurvenradius r zwischen dem Schnellstellbereich SB und dem zweiten Eingriffende e2 konstant. Mit anderen Worten, im Bereich der zweiten Eingriff- enden e2 und E2 sind bei den Rädern 12a und 12b die Wälzkurven w und W jeweils Kreisbögen. Dadurch erhält man bei dieser Abwandlung des Ausführungsbeispiels den in der Figur 4 mit punktierter Linie dargestellten Verlauf der Übersetzung i.
Im Bereich des ersten Eingriffendes El, zwischen dem Schnell- Stellbereich SB und dem Eingriffende El, ist die drosselkörperseitige Wälzkurve W grob betrachtet eine Gerade, die sich tangential an die beim Schnellstellbereich SB vorhandene Wälzkurve W anschließt. Dadurch nimmt der drosselkörperseitige Wälz- kurvenradius R im Bereich des ersten Eingriffendes El in
Richtung des ersten Eingriffendes El stark zu. Entsprechend nimmt der stellmotorseitige Wälzkurvenradius r hin zum ersten Eingriffende el stark ab. Dies bietet den erwünschten Vorteil, dass im Bereich der ersten Eingriffenden el, El, das heißt in der Schließstellung Sl (Fig. 2) , die Drehmomentübersetzung vom stellmotorseitigen Rad 12a auf das drosselkörperseitige Rad 12b stark erhöht ist .
Beim dargestellten, bevorzugt ausgewählten, besonders vorteil- haften Ausführungsbeispiel, sind die Räder 12a, 12b, 14a und
14b Zahnräder, die miteinander kämmen. Es ist aber auch denkbar, dass anstatt Zahnräder stattdessen beispielsweise zahnlose Reibräder verwendet werden, die Oberflächen mit einem sehr hohen Reibwert haben, so dass das Drehmoment über Reibkraft zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Rädern übertragen wird.
Beim dargestellten, bevorzugt ausgewählten, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Übersetzungsgetriebe 10 ein zweistufiges Getriebe. Es ist aber auch denkbar, dass man das zweite Räderpaar 14, das von dem Ritzel 14a und dem Zwischenrad 14b gebildet wird, weg l ßt. In diesem Fall ist es sinnvoll, dass die Antriebswelle 14c des Stellmotors 20 ohne eine zwischengeschaltete Übersetzung unmittelbar am stellmotorseitigen Rad 12a angreift.

Claims

Ansprüche
1. Stelleinheit mit einem Stellergehäuse (2), mit einem Kanal (4) in dem Stellergehäuse (2) , mit einem in dem Stellergehäuse (2) drehbar gelagerten, über einen Verstellbereich verstellbaren Drosselkörper (6, 6a, 6b) zum Steuern eines freien Querschnitts in dem Kanal (4) , mit einem Stellmotor (20) mit einer Antriebs- welle (14c) zum Verstellen des Drosselkörpers (6, 6a, 6b) und mit einem Übersetzungsgetriebe (10, 12, 12a, 12b) zum Übertragen einer Stellbewegung der Antriebswelle (14c) auf eine Stellbewegung des Drosselkörpers (6, 6a, 6b), wobei das Übersetzungsgetriebe (10, 12, 12a, 12b) mindestens ein Räderpaar (12, 12a, 12b) hat und das mindestens eine Räderpaar (12, 12a, 12b) ein stellmotorseitiges Rad (12a) und ein drosselkörperseitiges Rad (12b) aufweist, und das stellmotorseitige Rad (12a) und das drosselkörperseitige Rad (12b) beim Verstellen des Drossel- kδrpers (6, 6a, 6b) über den Verstellbereich zwischen je einem ersten Eingriffende (el, El) und je einem zweiten Eingriffende
(e2, E2) miteinander in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das stellmotorseitige Rad (12a) zwischen seinem ersten Eingriffende (el) und seinem zweiten Eingriffende (e2) einen sich ändernden stellmotorseitigen Wälzkurvenradius (r) hat und daß das drosselkörperseitige Rad (12b) zwischen seinem ersten
Eingriffende (el) und seinem zweiten Eingriffende (e2) einen zum stellmotorseitigen Wälzkurvenradius (r) sich komplementär ändernden drosselkorperseitigen Wälzkurvenradius (R) hat.
2. Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt in dem Kanal (4) im wesentlichen geschlossen ist, wenn die Räder (12a, 12b) im Bereich der ersten Eingriffenden (el, El) miteinander in Eingriff sind.
3. Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es innerhalb des Verstellbereichs zwischen den ersten Eingriff- enden (el, El) und den zweiten Eingriffenden (e2, E2) einen Schnellstellbereich (SB) gibt, und dass der stellmotorseitige Wälzkurvenradiuε (r) im Bereich des ersten Ξingriffendes (el) kleiner ist als im Schnellstellbereich (SB) .
4. Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt in dem Kanal (4) im wesentlichen geschlossen ist, wenn die Räder (12a, 12b) im Bereich der ersten Eingriffenden (el, El) miteinander in Eingriff sind, dass es innerhalb des Verstellbereichs zwischen den ersten Eingriffenden (el, El) und den zweiten Eingriffenden (e2, E2) einen Schnell- Stellbereich (SB) gibt und dass der stellmotorseitige Wälz- kurvenradius (r) im Bereich des ersten Eingriffendes (el) kleiner ist als im Schnellstellbereich (SB) .
5. Stelleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der stellmotorseitige Wälzkurvenradius (r) im Bereich des zweiten Eingriffendes (e2) kleiner ist als im Schnellstellbereich (SB) .
6. Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt in dem Kanal (4) im wesentlichen geschlossen ist, wenn die Räder (12a, 12b) im Bereich der ersten Eingriffenden (el, El) miteinander in Eingriff sind, dass es innerhalb des Verstellbereichs zwischen den ersten Eingriffenden (el, El) und den zweiten Ξingriffenden (e2, E2) einen Schnellstellbereich (SB) gibt und dass der stellmotorseitige Wälz- kurvenradius (r) im Schnellstellbereich (SB) größer als im
Bereich des ersten Eingriffendes (el) und auch größer als im Bereich des zweiten Eingriffendes (e2) ist.
7. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stellmotorseitige Wälzkurven- radius (r) an seinem ersten Eingriffende (el) kleiner ist als an seinem zweiten Eingriffende (e2) .
8. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stellmotorseitige Rad (12a) ein stellmotorseitiges Zahnrad und das drosselkörperseitige Rad (12b) ein drosselkörperseitiges Zahnrad sind und das stellmotorseitige Zahnrad mit dem drosselkorperseitigen Zahnrad kämmt.
9. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stellmotorseitige Rad (12a) und das drosselkörperseitige Rad (12b) zwischen den ersten Eingriffenden (el und El) und den zweiten Eingriffenden (e2 und E2) über eine Wälzstrecke miteinander in Eingriff sind und dass das stellmotorseitige Rad (12a) und das drosselkörperseitige Rad (12b) in einem Teilbereich der Wälzstrecke gleichbleibende wirksame Wälzkurvenradien (r, R) haben.
10. Stelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drosselkörperseitige Wälzkurvenradius (R) an jeder Eingriffstelle größer als der stellmotorseitige Wälzkurvenradius (r) ist.
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