WO1991002893A1 - Leerlaufdrehsteller - Google Patents

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Harald Kalippke
Friedrich Wendel
Erhard Renninger
Wolfgang Staudemaier
Johannes Meiwes
Albert Gerhard
Dieter Dick
Herbert Becker
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/12—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit
    • F02D9/16—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit the members being rotatable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/06—Increasing idling speed
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M3/06—Increasing idling speed
    • F02M2003/067—Increasing idling speed the valve for controlling the cross-section of the conduit being rotatable, but not being a screw-like valve

Definitions

  • the invention is based on an idle turntable according to the preamble of claim 1.
  • an idle turntable is already known / the armature of which is tubular and has permanent magnets on the outside.
  • a stator with field windings and magnetic guide bodies is arranged around the rotatable armature and is fixedly connected to the housing.
  • the construction of this turntable is relatively complex overall.
  • the idle turntable according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it has a part-saving and uncomplicated structure and is easy to assemble.
  • the entire electrical part of the servomotor is better protected by the cup-shaped shape of the rotor, for example against contamination from the pneumatic part of the rotary actuator.
  • the attachment of encoders is made easier, since the housing parts around the large outer wall of the rotor and around the free shaft end on the rotary valve offer many attachment options.
  • Advantageous further developments and improvements of the servomotor specified in claim 1 are possible through the measures listed in claims 2ff.
  • a device or an encoder for determining the rotational position of the rotary valve is particularly advantageous. This allows the idle air to be precisely controlled in electronically controlled internal combustion engines.
  • the rotary actuator 1 has a servomotor 2, the rotor 9 of which acts on a throttle element 3 which is arranged in a bypass line 4 in a housing 12.
  • the bypass line 4 is connected on both sides to an intake pipe 5 with a throttle valve for controlling the idle combustion air of an internal combustion engine.
  • the throttle element 3 is seated in an opening 15 of the housing 12 which intersects the bypass line 4 and is designed as a rotary slide valve which more or less closes a control opening 6 in the bypass line 4.
  • the arrow indicates the direction of flow in the bypass line 4.
  • the servomotor 2 consists of a cup-shaped rotor 9 and a central stator 7 with field windings 8, which stator 7 is arranged within the rotor 9.
  • the rotor 9 has a disk-shaped base 16 and a cylindrical jacket-shaped wall 17 extending from the circumference thereof.
  • Non-polar permanent magnet segments 10 are preferably arranged on the wall 17.
  • the permanent magnet segments 10 are bowl-shaped and cover an angular range of approximately 135 ° each.
  • a bore 18 is arranged centrally, which receives a smooth shaft 11.
  • the shaft 11 is fixedly connected to the rotor 9 and is mounted with low friction in two bearings 13, 14 held in a housing 12.
  • the throttle element 3 controlling the bypass line 4 is fastened to the shaft 11.
  • the stator 7 is fastened with its axis 20 to a plate 21 which is arranged on a housing cap 22.
  • the housing cap 22 covers the entire servomotor 2 and is connected to the housing 12 with the interposition of a sealing O-ring 23.
  • a plug attachment 25 is attached, which has a plurality of plugs 26 arranged one behind the other in the drawing for connecting electrical lines. The ends of the field windings 8 are connected to the plugs 26.
  • the idle turntable 1 has an encoder 27 for determining the actual rotational position of the shaft 11.
  • the encoder 27 can be arranged in the housing 12 at the end 28 remote from the rotor of the shaft 11 or - as shown in broken lines - opposite the free edge 29 of the wall 17 lie or be arranged at another easily accessible location on the rotor 9 or its shaft 11.
  • any location on the housing cap 22 that lies opposite the wall 17 is also suitable.
  • the housing cap 22 can be provided with a bore into which an encoder can be inserted from the outside, which sensor scans marks on the wall 17.
  • the encoder 27 can be designed as an optical, magnetic or electrical encoder and scans corresponding optical, magnetic, mechanical or electrically effective marks 30 on the rotor 9 or its shaft 11.
  • the senor 27 can be designed as an eddy current sensor or as a potentiometer.
  • the optical marks can be bar codes, for example.
  • the electrical signals from the encoder 27 are transmitted via associated connecting lines 32 (31) e.g. transmitted to the plugs 26 or other connections to the outside. The signals can then be connected to an electronic motor control that continuously monitors and adjusts the rotary position of the throttle device.

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Ein Leerlaufdrehsteller (1) mit Drehschieber (3) zur Steuerung eines Drosselquerschnitts in der Bypassleitung (4) einer Brennkraftmaschine soll in seinem Aufbau vereinfacht und seine Montage erleichtert werden. Zu diesem Zweck sind die Feldwicklungen (8) des Stellmotors (2) ausschließlich an einem Stator (7) angeordnet, der von einem permanenterregten becherförmigen Rotor (9) umgeben ist. Ein Drehschieber (3) ist direkt auf der Welle (11) des Rotors (9) befestigt. Zur Bestimmung der Drehstellung der Welle (11) bzw. des Drehschiebers (3) weist der Drehsteller (1) einen Geber (27) auf, dessen Signal in einer elektronischen Motorsteuerung verwendet wird.

Description

Leerlaufdrehsteller
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Leerlaufdrehsteller nach der Gattung des Anspruchs 1. Aus der DE-OS 37 28 589 ist bereits ein solcher Leerlaufdrehsteller bekannt/ dessen Anker rohrförmig ausgebildet ist und an seiner Außenseite Permanentmagnete aufweist. Um den drehbaren Anker herum ist ein Stator mit Feldwicklungen und magnetischen Leitkörpern angeordnet, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Aufbau dieses Drehstellers ist insgesamt relativ aufwendig.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Leerlaufdrehsteller mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß er einen teilesparenden und unkomplizierten Aufbau aufweist und leicht zu montieren ist. Außerdem ist der gesamte elektrische Teil des Stellmotors durch die becherförmige Gestalt des Rotors besser geschützt, z.B. gegen Verschmutzung aus dem pneumatischen Teil des Drehstellers. Weiter wird die Anbringung von Gebern erleichtert, da die Gehäuseteile um die großflächige außen liegende Wand des Rotors sowie um das freie Wellenende am Drehschieber viele Anbringungsmöglichkeiten bieten. Durch die in den Ansprüchen 2ff aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Stellmotors möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Einrichtung bzw. ein Geber zur Bestimmung der Drehstellung des Drehschiebers. Damit läßt sich bei elektronisch geregelten Verbrennungsmotoren auch die Leerlaufluft exakt regeln.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der Drehsteller 1 hat einen Stellmotor 2, dessen Rotor 9 auf ein Drosselorgan 3 wirkt, das in einer Bypassleitung 4 in einem Gehäuse 12 angeordnet ist. Die Bypassleitung 4 ist beidseitig an ein Ansaugrohr 5 mit Drosselklappe für die Regelung der Leerlauf-Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine angeschlossen. Das Drosselorgan 3 sitzt in einer die Bypassleitung 4 schneidenden Öffung 15 des Gehäuses 12 und ist als Drehschieber ausgebildet, der eine Steueröffnung 6 in der Bypassleitung 4 mehr oder weniger verschließt. Der Pfeil gibt die Strömungsrichtung in der Bypassleitung 4 an. Der Stellmotor 2 besteht aus einem becherförmigen Rotor 9 und einem zentralen Stator 7 mit Feldwicklungen 8, welcher Stator 7 innerhalb des Rotors 9 angeordnet ist. Der Rotor 9 hat einen scheibenförmigen Boden 16 und eine sich von dessen Umfang aus erstreckende zylindermantelförmige Wand 17. An der Wand 17 sind vorzugsweise ungleichpolige Permanentmagnetsegmente 10 angeordnet. Die Permanentmagnetsegmente 10 sind schalenförmig und bedecken einen Winkelbereich von je etwa 135°. In dem Boden 16 ist zentrisch eine Bohrung 18 angeordnet, die eine glatte Welle 11 aufnimmt. Die Welle 11 ist fest mit dem Rotor 9 verbunden und in zwei in einem Gehäuse 12 gehaltenen Lagern 13, 14 reibungsarm gelagert. An der Welle 11 ist das die Bypassleitung 4 steuernde Drosselorgan 3 befestigt. Der Stator 7 ist mit seiner Achse 20 an einer Platte 21 befestigt, die an einer Gehäusekappe 22 angeordnet ist. Die Gehäusekappe 22 überdeckt den gesamten Stellmotor 2 und ist mit dem Gehäuse 12 unter Zwischenlage eines dichtenden O-Rings 23 verbunden. An der Platte 21 ist auf der dem Stator 7 gegenüberliegenden Seite ein Steckeraufsatz 25 angebracht, der mehrere in der Zeichnung hintereinander angeordnete Stecker 26 zum Anschluß von elektrischen Leitungen aufweist. Mit den Steckern 26 sind die Enden der Feldwicklungen 8 verbunden.
Der Leerlaufdrehsteller 1 hat einen Geber 27 zur Bestimmung der wirklichen Drehstellung der Welle 11. Der Geber 27 kann im Gehäuse 12 am dem Rotor abgewandten Ende 28 der Welle 11 gegenüberliegend angeordnet sein oder - wie gestrichelt dargestellt ist - gegenüber dem freien Rand 29 der Wand 17 liegen oder an einer anderen gut zugänglichen Stelle am Rotor 9 oder dessen Welle 11 angeordnet sein. Insbesondere eignet sich auch jede Stelle an der Gehäusekappe 22, die gegenüber der Wand 17 liegt. Beispielsweise kann die Gehäusekappe 22 mit einer Bohrung versehen werden, in die von außen ein Geber einsetzbar ist, der Marken an der Wand 17 abtastet. Der Geber 27 kann als optischer, magnetischer oder elektrischer Geber ausgebildet sein und tastet entsprechende optische, magnetische, mechanische oder elektrisch wirksame Marken 30 am Rotor 9 oder dessen Welle 11 ab. Insbesondere kann der Geber 27 als Wirbelstromgeber oder als Potentiometer ausgebildet sein. Die optischen Marken können beispielsweise Strichcodes sein. Die elektrischen Signale des Gebers 27 werden über zugeordnete Anschlußleitungen 32 (31) z.B. zu den Steckern 26 oder anderen Anschlüssen nach außen übertragen. Die Signale sind dann auf eine elektronische MotorSteuerung aufschaltbar, die die Drehstellung des Drosselorgans kontinuierlich überwacht und nachstellt.

Claims

Ansprüche
1. Leerlaufdrehsteller zur Steuerung eines Drosselquerschnitts in einer Verbrennungsluft führenden Leitung einer Brennkraftmaschine, mit einem kollektorlosen Stellmotor mit einem gehäusefesten Stator und einem drehbarem Rotor, der an einer Welle eines eine Steueröffnung mehr oder weniger öffnenden Drosselorgans befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (9) des Stellmotors (2) eine becherförmige Gestalt mit einem Boden (16) und einer zylindermantelförmigen Wand (17) aufweist und der Stator (7) mit seinen Feldwicklungen (8) innerhalb des Rotors (9) angeordnet ist, wobei der Stator (7) nur einseitig mit seinem dem Boden (16) des becherförmigen Rotors (9) entgegengesetzten Ende an einer Gehäusekappe (22) befestigt ist.
2. Leerlaufdrehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (9) an der Innenseite seiner zylindermantelförmigen Wand (17) Permanentmagnetsegmente (10) trägt.
3. Leerlaufdrehsteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der becherförmige Rotor (9) zentrisch mit einer Welle (11) verbunden ist, an der auch das Drosselorgan (3) des Drehstellers (1) befestigt ist.
4. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotor (9) oder dessen Welle (11) gegenüberliegend ein Geber (27) zur Bestimmung der Drehstellung der Welle (11) und damit des Drosselorgans (3) angeordnet ist.
5. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (27) gegenüber dem dem Rotor (9) abgewandten Ende (28) der Welle (11) im Gehäuse (12) angeordnet ist.
6. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (27) gegenüber dem freien Rand (29) des becherförmigen Rotors (9) an der Gehäusekappe (22) angeordnet ist.
7. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (27) gegenüber der zylindermantelförmigen Wand (17) des Rotors (9) an der Gehäusekappe (22) angeordnet ist.
8. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (27) optische oder magnetische Marken (30) am Rotor (9) oder der Welle (11) abtastet.
9. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (27) mechanische oder ele >ktrisch wirksame Marken (30) am Rotor (9) oder der Welle (11) abtastet.
10. Leerlaufdrehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (27) zur Bestimmung der Drehstellung der Welle (11) aus einem Potentiometer besteht.
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