JP4090034B2 - 回転部材を戻すための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念による、回転部材、特に内燃機関の燃焼空気制御のためのスロットルバルブを有しているスロットルバルブ軸を、規定された基本位置に戻すための装置に関する。
【０００２】
このような戻し装置は、スロットルバルブに使用する場合に、スロットルバルブのための駆動部、例えば電気モータ、が故障した場合に、スロットルバルブを規定された基本位置、いわゆる非常空気位置または非常運転位置、に戻して、内燃機関への燃焼空気供給のための最低のスロットルバルブ開口が保証されているようにし、ひいては内燃機関が無負荷運転であるいは最低の負荷の下でなお一様に運転されるようにするために、役立つ。カムの公差に基づいて、かつ、クランプばねの折り曲げられたばね脚部の曲げ不正確さによって、固定カム及び連行カムが半径方向でずらされてほぼ重なり合うように、互いに並んで位置している基本位置において、ある程度の遊びが存在しており、この遊びはスロットルバルブの回動遊びをもたらし、これはこの範囲内での正確な調節を負可能にする。
【０００３】
内燃機関においてスロットルバルブスリーブ内に配置されているスロットルバルブを戻すための公知の戻し装置（DE 197 35 046 A1）においては、基本位置におけるカムの間の回転遊びを抑制するために、固定カムと連行カムとに斜めのストッパ面が設けられている。クランプばねの一方のばね端部において折り曲げられたばね脚部は固定カム及び連行カムの一方の側において斜めのストッパ面に保持されており、フラップばねの他方のばね端部において折り曲げられたばね脚部は回転軸線に対して平行に延びる平らなストッパ面に他方の側において保持されている。斜めのストッパ面によって、ばね脚部はそれぞれ半分のばね力をもって両方の斜めのストッパ面に支えられ、これによって回転可能な連行カムをばね脚部により固定カム若しくは連行カムの他方の側に形成されたストッパに調節する。
【０００４】
非常空気位置において連行カムの回動遊びのなさを達成するために、クランプばねのばね脚部とカムの一方との間に、クランプばねの前張力とは逆向きの、規定されたばね力を備えた補償ばねを配置することは、既に提案されている（DE 100 13 917.5）。打ち抜き部分として製作された補償ばねは、カムの一方に固定されており、その際補償ばねはカムの１つのストッパ面の前方にばね板を支承しており、このばね板はその自由な板端部をもって、前張力の下で、ストッパ面に間隔をおいて配置された、ばね板のばね距離を制限するばねストッパに接触させている。
【０００５】
発明の利点
本発明による戻し装置は、回転部材の基本位置においてカムとクランプばねのばね脚部の遊びのなさが、それ自体製作費及び組み立て費を必要とする付加部分なしに、生ぜしめられていて、かつ、この場合クランプばねの特性曲線が変化せしめられないという利点を有している。このために両方のばね脚部の少なくとも一方に実現されているばねエレメントは、回転部材の基本位置においてクランプばねの前張力（Ｖｏｒｓｐａｎｎｋｒａｆｔ）よりも小さいばね力をもって、所属のストッパ面に押し付けられ、結果として回転部材の基本位置において両方のばね脚部が両方のカムのすべての４つのストッパ面に接触し、これにより、回転部材の何らかの遊びを阻止する。
【０００６】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した戻し装置の有利な展開及び改善が可能である。
【０００７】
本発明の有利な実施形によれば、ばねエレメントは固定カムのストッパ面にわたって、かつ連行カムのストッパ面にわたって、延びており、かつクランプばねの両方のばね脚部の一方自体によって形成され、この場合、クランプばねのばね線材の横断面がこのばね脚部の脚部範囲内で減少せしめられており、かつまたはこのばね脚部が相応した長さに寸法を定められている。これによって、少なくとも１つのばね脚部は次のような弾性、すなわち、両方のカムの間の幅の差にもかかわらず、ばね脚部が両方のストッパ面に接触し、かつこれにより回転部材の基本位置において両方のカムの間に相対遊びが生じないような、弾性を有している。
【０００８】
本発明の代替的な実施形では、ばねエレメントが、脚区分から突出するばね舌片により形成される。有利にはこの場合、ばね舌片がばね脚部の脚端部から一体に折り曲げられている。このことは、製作が簡単であるという利点を有している。それは、クランプばねが焼き入れの前に単に脚端部においてだけ折り曲げればよく、このことは比較的に簡単に行うことができるからである。
【０００９】
本発明の有利な実施形によれば、そのストッパ面がばね舌片により負荷されるカムは、連行カムの回転方向で見て、許容し得る公差を考慮して常に他のカムの幅よりも小さい幅に構成されている。これによって、再生可能に、常にばね舌片とストッパ面との機能的に最適な従属関係が保証されている。
【００１０】
本発明の別の実施形によれば、固定カム及び連行カムのそれぞれ１つのストッパ面にわたって延びる軸方向のばねエレメント、すなわち、ばね脚部の１つにより横断面減少あるいは長さ寸法によって形成されているばねエレメントに対して、ばね脚部の脚端部において、別の弾性的なばねエレメントが配置されており、このばねエレメントはばね脚部から一体的に折り曲げられた、ストッパ面に、前張力の下で、接触せしめられるばね舌片として構成されている。戻し装置のこの実施形においては、両方の、前述の、弾性的なばねエレメントを少なくとも１つのばね脚部の脚区分において実現する代替的な可能性は同時に実現される。このことは、製作条件によって比較的に大きな遊びが回転部材の基本位置においてカムとばね脚部との間に期待されている場合に、有利である。
【００１１】
実施例の説明
本発明は図面に示した実施例によって詳説する。
【００１２】
図１に部分的に斜視図で示した、回転部材を規定された基本位置に戻すための装置においては、回転部材はスロットルバルブ軸１１であり、これは、スロットルバルブ１０を回転不能に受容している。周知のように、内燃機関の燃焼空気制御に役立つスロットルバルブ１０は内燃機関のここで示していない吸気短管内に配置されており、程度の差こそあれ吸気短管内の吸い込み横断面を広く開放することによって、内燃機関により吸い込まれる燃焼空気量を制御する。スロットルバルブ軸１１ひいてはスロットルバルブ１０を回転させるために、スロットルバルブ軸はそれに剛性的に固定された連行体１２を所持しており、この連行体は図示していない駆動部により操作される。普通は連行体１２は歯セグメントを有しており、この歯セグメントは電気モータの被駆動軸上に取り付けられた伝動装置と係合している。回転部材の基本位置において、スロットルバルブ１０はいわゆる非常空気位置あるいは非常運転位置を占め、この位置においては、スロットルバルブは吸い込み短管の吸い込み横断面を絞り、吸い込まれた燃焼空気が単に内燃機関の非常運転だけを可能にするようにする。
【００１３】
戻し装置は、回転部材若しくはスロットルバルブ軸１１の基本位置−ひいてはスロットルバルブ１０の非常空気位置−を定める、空間的に固定された、例えばスロットルバルブ軸１１を回転可能に受容しているケーシングに構成されていることのできる固定カム１３と、連行体１２に構成された連行カム１４とを有しており、連行カムは連行体１２に次のように、すなわち、連行カムが両方の、図２において矢印１５で示した回転方向で、固定カム１３の傍を動き得るように、配置されている。図１に示すように、固定カム１３は連行体１２内の円弧形の切り欠き１６を貫通して延びており、切り欠きはスロットルバルブ軸１１の軸線１７に対して同軸的に配置されていて、連行体１２の回転範囲にわたって延びている。切り欠き１６の長さは、連行体１２の回転範囲を制限している。固定カム１３も、また連行カム１４も、回転方向で見て、互いに逆の側にそれぞれ１つのストッパ面１３１，１３２若しくは１４１，１４２を構成されている。
【００１４】
戻し装置には更にクランプばね１８が所属しており、このクランプばねはここではばね端部に折りまげられたばね脚部１８１，１８２を備えている回転コイルばねとして構成されている。クランプばね１８は連行体１２に対して同軸的に配置されており、その際そのばね脚部１８１，１８２は連行体１２若しくはスロットルバルブ軸１１の軸線１７に対して横方向に延びている。クランプばね１８はそのばね脚部１８１，１８２をもって固定カム１３及び連行カム１４を、前張力をもって握りしめており、戻し装置の基本位置を固定し、基本位置から、連行体１２を一方又は他方の回転方向に回動させることによって、スロットルバルブ１０を備えたスロットルバルブ軸１１を、クランプばね１８を緊張させながら、回動させることができる。各ばね脚部１８１若しくは１８２は、戻し装置が図１の示した基本位置にある場合に、固定カム１３のストッパ面１３１若しくは１３２及び連行カム１４のストッパ面１４１若しくは１４２に作用する。基本位置からの回動の際に、連行体１２の回転方向に応じて、ばね脚部１８１又は１８２が連行体１４のストッパ面１４１又は１４２により連行されるのに対し、他方のばね脚部１８２又は１８１が固定カム１３のストッパ面１３２又は１３１に支えられる。
【００１５】
製作公差によって、回転部材若しくはスロットルバルブ軸１１の基本位置において、ばね脚部１８１及び１８２がカム１３，１４のすべての４つのストッパ面１３１，１３２及び１４１，１４２に接触せずに、例えば単に３つのストッパ面に接触する場合には、図２に示されているように、回動遊びｓがクランプばね１８とカム１３，１４との間に生ずることがある。図２に示した実施例では、クランプばね１８の脚部１８２は固定カム１３及び連行カム１４のストッパ面１３２及び１４２に接触しており、かつクランプばね１８のばね脚部１８１は連行体１４の幅が過度にわずかであることによって、単に固定カム１３のストッパ面１３１だけに接触する。クランプばね１８−及びひいては連行カム１４及び回転部材−は基本位置において固定カム１３に対して遊びｓだけ回動することができる。
【００１６】
この、スロットルバルブの非常空気位置における燃焼空気調節のために障害となる、回転部材若しくはスロットルバルブ軸１１の遊びを除去するために、連行体１４のストッパ面１４１にわたって延びているばね脚部１８１の脚区分内に弾性的なばねエレメントが存在しており、このばねエレメントは、回転部材若しくはスロットルバルブ軸１１の基本位置においてクランプばねの前張力よりも小さいばね力をもって、連行カム１４のストッパ面１４１に支えられている。図１〜３の実施例では、弾性的なばねエレメントは、ばね脚部１８１の脚端部において一体的に折り曲げられたばね舌片１９により形成されている。図１及び３に特に良く示されているように、ばね舌片１９は、脚端部において折り曲げられ、連行カム１４の回転方向で整向された、Ｕ字形のばね湾曲部２０の自由な湾曲脚部により形成され、ばね湾曲部のばね脚部１８１と一体の他方の湾曲脚部２１は、ばね舌片１９の、ストッパ面１４１とは逆の側で、回転コイルばねの軸方向の高さにわたって延びている。
【００１７】
もちろん、ばね舌片１９を、ばね脚部１８１の、固定カム１３のストッパ面１３１にわたって延びている脚区分内に構成することも、可能である。このことは、しかしながら、製作技術的に不利であり、したがって、ばね舌片１９の好ましい構成はばね脚部１８１の脚端部において行われる。
【００１８】
ばね脚部１９を脚端部において構成する場合に、製作公差に基づいて、固定カム１３が連行カム１４よりも幅狭いことを回避するために、連行カム１４は有利には、連行カム１４の回転方向で見て、最大の許容し得る製作公差を考慮して固定カム１３の幅よりも小さい幅に、構成される。これにより、常に両方のばね脚部１８１及び１８２はすべての４つのストッパ面１３１，１３２，１４１，１４２に接触し、その際ばね脚部１８１の連行カム１４の接触面１４１に対する接触はばね舌片１９によって実現される。
【００１９】
ばね脚部１８１の代わりに、もちろん、ばね脚部１８２も前述のばね舌片１９を備えることができ、このばね舌片がその場合連行カム１４のストッパ面１４２に圧着する。
【００２０】
図４及び５においては、戻し装置の別の実施例が示されており、その際、単に、やはり回転コイルばねとして構成されているクランプばね１８並びに固定カム１３及び連行カム１４だけが示されている。回転部材若しくはスロットルバルブ軸１１の基本位置において存在する、クランプばね１８とカム１３，１４との間の回転遊びを取り除くために、図１〜３の実施例におけるように、カム１３，１４のストッパ面１３１，１３２，１４１，１４２の１つにわたって延びている、ばね脚部１８１，１８２の脚区分内に、ばねエレメントが存在しており、このばねエレメントは、回転部材の基本位置においてクランプばね１８の前張力よりも小さいばね力をもって、脚区分に所属するストッパ面に支えられている。図４及び５の特別な実施例では、１つのばねエレメントがストッパ面１３１及び１４１にわたって延びており、かつ、１つのばねエレメントがストッパ面１３２及び１４２にわたって延びており、その際、各ばねエレメントはばね脚部１８１若しくは１８２自体により形成されていて、この場合クランプばね１８のばね線材の横断面は脚部範囲内で減少せしめられている。このような減少は、例えば脚部の型押しあるいは脚範囲内のばね線材の圧延によって達成され、その際、ばね脚部１８１，１８２は脚端部に向かって先細になっていることができる。このようなばね脚部１８１，１８２の構成によって、ばね脚部は弾性を得て、ばね脚部が、両方のカム１３，１４の幅が連行カム１４の回転方向で異なっている場合でも、すべての４つのストッパ面１３１，１４１，１３２，１４２に接触し、したがって、回転部材のその基本位置における回転遊びが可能であることはない。
【００２１】
両方のばね脚部１８１，１８２のこのばね弾性的な効果は、単に横断面減少によってだけではなしに、相応するばね脚部１８１，１８２の長さ構成によっても、達成することができる。カム１３，１４の接触面１３１，１３２若しくは１４１，１４２はこの場合半径方向で互いに離れていて、ばね脚部１８１，１８２がこの間隔でばね運動をし得るようになっている。カム１３，１４の間の大きな回転遊びを補償しなければならない場合には、ばね脚部１８１，１８２を相対的な長さに、また減少せしめられたばね線材横断面に、構成するのが有利である。
【００２２】
図６において、やはり単にクランプばね１８及びカム１３，１４だけを示した、戻し装置の第３の実施例においては、ばね脚部１８１，１８２は図４及び５による戻し装置に実施例におけるように、つまり、相対的な長さに、かつ、ばね線材１８の横断面よりも減少せしめられた線材横断面をもって、構成されている。付加的に、図１〜３の実施例におけるように、ばね脚部１８１にその脚端部において、ばね脚部１８１から一体に折り曲げられたばね舌片１９′の形の、更に弾性的なばねエレメントが存在しており、このばねエレメントは前張力をもって、連行カム１４のストッパ面１４１に接触している。このばね舌片１９′は、図１〜３の実施例において記載したように、脚端部において折り曲げられたばね湾曲部２０′の自由な湾曲脚部により形成されている。この戻し装置の実施例では、要するに、ばね脚部１８２において、弾性的なばねエレメントが存在しており、このばねエレメントは、図４及び５の実施例におけるように、構成されており、かつ、ばね脚部１８１において、２つの弾性的なばねエレメントが存在しており、その際、一方のばねエレメントは、図４及び５の実施例におけるように、構成されており、かつ、他方のばねエレメントは、図１〜３の実施例におけるように、構成されている。
【００２３】
本発明は図示の実施例に限定されるものではない。例えば固定カム１３及び連行カム１４はその位置を交換することができ、したがって、固定カム１３は外部に、かつ、連行カム１４は内部の、クランプばね１８の近くに、位置することが出きる。回転部材を戻すための前述の装置の適用は、スロットルバルブによる内燃機関の燃焼空気制御に限定されるものではない。例えば、回転部材は、固く結合された排ガスフラップを備えた旋回軸であることもでき、排ガスフラップは内燃機関の排ガス戻し導管内に配置されていて、内燃機関の吸い込み空気に供給される排ガス量を衡量する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スロットルバルブのための戻し装置の部分的な斜視図を示す。
【図２】 図１の戻し装置の、クランプばね及び基本位置にあるカムの平面図を示す。
【図３】 図２の矢印IIIの方向で見た図を示す。
【図４】 別の実施例による戻し装置の、クランプばね及び基本位置にあるカムの斜視図を示す。
【図５】 図４の矢印Vの方向で見た図を示す。
【図６】 戻し装置の別の実施例による、図５と同じ図を示す。
【符号の説明】
１０ スロットルバルブ、 １１ スロットルバルブ軸、 １２ 連行体、 １３ 固定カム、 １４ 連行カム、 １５ 矢印、 １６ 切り欠き、 １７ 軸線、 １８ クランプばね、 １９ ばね舌片、 １９′ ばね舌片、 ２０ ばね湾曲部、 ２０′ ばね湾曲部、 ２１ 湾曲脚部、 １３１ ストッパ面、 １３２ ストッパ面、 １４１ ストッパ面、 １４２ ストッパ面、 １８１ ばね脚部、 １８２ ばね脚部、 ｓ 回動遊び

Claims (17)

1. 回転部材を規定された基本位置に戻すための装置であって、基本位置を定める、空間的に固定の固定カム（１３）と、回転部材と連結されている、固定カム（１３）の傍を動かされる連行カム（１４）とを備え、各カムは、互いに逆の側にストッパ面（１３１，１３２，１４１，１４２）を有しており、かつ、クランプばね（１８）を備え、このクランプばねは、それぞれカム（１３，１４）のストッパ面（１３１，１３２，１４１，１４２）にわたって延びる、折り曲げられた２つのばね脚部（１８１，１８２）をもって、カム（１３，１４）を前張力の下で挟み付けている形式のものにおいて、カム（１３，１４）のストッパ面（１３１，１３２，１４１，１４２）の１つにわたって延びている、ばね脚部（１８１，１８２）の少なくとも１つの脚区分に、弾性的なばねエレメントが設けられており、このばねエレメントは、回転部材の基本位置におけるクランプばね（１８）の前張力よりも小さいばね力をもって、脚区分に所属するストッパ面に支えられていることを特徴とする、回転部材を戻すための装置。
2. ばねエレメントが、固定カム（１３）及び連行カム（１４）のそれぞれ１つのストッパ面（１３１，１４１若しくは１３２，１４２）にわたって延びており、かつ、ばね脚部（１８１，１８２）自体により形成されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. ばね脚部（１８１若しくは１８２）のばね弾性を達成するために、クランプばね（１８）のばね線材の横断面が、ばね脚部（１８１若しくは１８２）の範囲内で減少せしめられていることを特徴とする、請求項２記載の装置。
4. ばね線材の横断面減少が、少なくとも１つのばね脚部（１８１，１８２）の型押しあるいは圧延によって生ぜしめられていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
5. ばね脚部（１８１若しくは１８２）のばね弾性を達成するために、ばね脚部が充分な長さに構成されていることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項に記載の装置。
6. ばね脚部（１８１若しくは１８２）により握られるカム（１３，１４）のストッパ面（１３１，１４１若しくは１３２，１４２）が次のような半径方向の相互間隔、すなわち、ばね脚部（１８１若しくは１８２）が接触面（１３１，１４１若しくは１３２，１４２）上でのその接触範囲の間でばね運動をし得るような相互間隔、を有していることを特徴とする、請求項２から５までのいずれか１項に記載の装置。
7. 少なくとも１つのばね脚部（１８１，１８２）がその脚端部に向かって先細になっていることを特徴とする、請求項２から６までのいずれか１項に記載の装置。
8. 別の弾性的なばねエレメントが、少なくとも１つのばね脚部（１８１）の脚端部に、ばね脚部（１８１）から一体に折り曲げられた、接触面（１４１）に前張力の下で接触するばね舌片（１９′）として配置されていることを特徴とする、請求項２から７までのいずれか１項に記載の装置。
9. ばねエレメントが、脚区分から突出するばね舌片（１９）により形成されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
10. ばね舌片（１９）がばね脚部（１８１）の脚端部において一体に折り曲げられていることを特徴とする、請求項９記載の装置。
11. ばね舌片（１９；１９′）が、脚端部において折り曲げられた、連行カム（１４）の回転方向に整向された、Ｕ字形のばね湾曲部（２０；２０′）の自由な湾曲脚部により形成されていることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項に記載の装置。
12. クランプばね（１８）が、円筒形の回転コイルばねとして構成されていて、回転部材に対して同軸的に配置されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の装置。
13. ばね脚部と一体の、他の、Ｕ字形のばね湾曲部（２０）の湾曲脚部（２１）が、自由な湾曲脚部の、接触面（１４１）とは逆の側で、回転コイルばねの軸方向の高さにわたって延びていることを特徴とする、請求項１１または１２記載の装置。
14. 内燃機関の制御に使用されることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置。
15. 回転部材が、内燃機関の排ガス戻し導管内の排ガスフラップと結合されていることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
16. 回転部材が、内燃機関の吸気短管内のスロットルバルブ（１０）と結合されていることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
17. 回転部材の基本位置が内燃機関の非常運転位置に相応することを特徴とする、請求項１６記載の装置。

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