WO1999010642A1

WO1999010642A1 - Lastverstellvorrichtung

Info

Publication number: WO1999010642A1
Application number: PCT/EP1998/005148
Authority: WO
Inventors: Herbert Wicker
Original assignee: Mannesmann Vdo Ag
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 1999-03-04
Also published as: KR20010023052A; EP1005608A1; DE59807892D1; BR9811347A; US6360718B1; EP1005608B1; DE19736521A1

Abstract

Eine Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, auf einer Stellwelle (2) angeordnetes Stellglied (4) hat eine Drehfeder (18), die zwischen einer Minimallaststellung und einer Notlaufstellung von einem Minimallastgetriebe und zwischen einer Vollaststellung und der Notlaufstellung von einem Stellgetriebe (5) gespannt wird. Das Minimallastgetriebe hat einen gleichsinnig mit einem auf einem Zwischenzahnrad (8) angeordneten Zahnrad (9) verschwenkbaren Nocken (10) zum Mitnehmen eines in Notlaufstellung an einem Anschlag (13) anliegenden Endes (12) der Drehfeder (18). Die Drehfeder (18) spannt das Stellteil (4) und damit die Stellwelle (2) permanent in Notlaufstellung vor.

Description

Beschreibung

Lastverstellvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, insbesondere als Drosselklappe ausgebildetes, auf einer Stellwelle angeordnetes Stellglied, wobei die Stellwelle über ein drehfest mit ihr verbundenes Stellteil mittels eines rever- sierbaren Steligetriebes zwischen einer Minimallaststellung und einer Vollaststellung schwenkbar antreibbar ist, mit einer als Drehfeder ausgebildeten, vorgespannten Rückstellfeder, die die Stellwelle in Minimallastrichtung beaufschlagt und einer Notlauffeder, durch die die Stellwelle in Vollastrichtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist.

Lastverstellvorrichtungen der vorstehenden Art sind allgemein unter der Bezeichnung E-Gas zur Leistungsverstellung der Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen bekannt. Bei ihnen ist zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs die Minimallaststellung so ausgelegt, daß die Brennkraftmaschine dabei im Leerlauf noch so eben gleichmäßig läuft. Das führt dazu, daß es in Minimallaststellung nicht möglich ist, ein ausreichendes Drehmoment zu erzeugen, um das Kraftfahrzeug zu bewegen. Das kann jedoch erforderlich werden, wenn das Kraftfahrzeug aus einem Gefahrenbereich gefahren werden muß, die Lastverstellvorrichtung jedoch infolge eines Ausfalls der Steuerelektronik oder des Stellgetriebes nicht mehr durch Betätigung des Fahrpedals verstellt werden kann. Aus diesem Grunde sieht man bei den bekannten Lastverstellvorrichtungen zusätzlich zur Rückstellfeder eine Notlauffeder vor, welche dafür sorgt, daß das Stellglied bei Ausfall der Steuerelektronik oder des Stellgetriebes sich aus der Minimallaststeliung zwangsläufig in eine Notlaufstellung bewegt, in der die Brennkraftmaschine ein ausreichend großes Drehmoment erzeugt, um das Kraftfahrzeug mit geringer Geschwindigkeit zu bewegen. Diese Notlaufstellung wird durch einen gegen die Kraft der Rückstellfeder verschieblichen Anschlag festgelegt, gegen den das Stellteil mittels der Notlauffeder gespannt ist und der von dem Stellteil gegen die Kraft der Rückstellfeder verschoben werden kann, wenn sich das Stellteil aus der Notlaufstellung in Richtung der Voliaststellung bewegt.

Die für das Erreichen der Notlaufstellung erforderliche Notlauffeder erfordert - abgesehen von den Kosten - einen entsprechenden Bauraum und führt zu einer Erhöhung des Gewichtes im Vergleich zu einer Lastverstellvorrichtung ohne zwangsläufige Bewegung in eine Notlaufstellung bei einem Defekt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Lastverstellvorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie möglichst kompakt aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rücklauffeder und die Notlauffeder durch eine einzige Drehfeder gebildet sind, deren erstes Ende mit der Stellwelle verbunden ist und deren anderes Ende zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung mittels eines mit dem Stellgetriebe gekoppelten Minimallastgetriebes entgegen der Kraft der Drehfeder bewegbar ist.

Durch diese Gestaltung wird die einzige Drehfeder als Rücklauffeder und als Notlauffeder doppelt genutzt und in Abhängigkeit von dem Stellwinkel der Stellwelle entweder unmittelbar über das Stellgetriebe oder das mit dem Stellgetriebe gekoppelte Minimallastgetriebe gespannt. Die Stellwelle schwenkt daher aus jeder Position automatisch in die Notlaufstellung, wenn keine Kräfte auf das Stellgetriebe wirken. Durch den Wegfall einer der Federn gestaltet sich die erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung besonders kompakt und ist deshalb sehr kostengünstig herstellbar. Weiterhin benötigt die erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung neben dem Stellgetriebe nur ein besonders einfach aufgebautes Minimallastgetriebe.

Die Vorspannung der Drehfeder durch das Minimallastgetriebe könnte beispielsweise dadurch erfolgen, daß das zweite Ende der Drehfeder auf einem von dem Minimallastgetriebe verstellbaren Halteteil befestigt ist. Die Vorspannung der Drehfeder durch das Minimallastgetriebe erfordert jedoch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen be- sonders geringen baulichen Aufwand, wenn das zweite Ende der Drehfeder zwischen der Notlaufstellung und der Vollaststellung an einem Anschlag anliegt und zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung von dem Anschlag wegbewegbar ist.

Das Stellgetriebe läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung platzsparend in der Lastverstellvorrichtung anordnen, wenn das Stellteil ein zum Kämmen mit einem Zahnrad des Stellgetriebes ausgebildetes Zahnsegment hat.

Das Stellgetriebe hat gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders geringe Bauhöhe, wenn das Stellgetriebe ein von einem Antriebsritzel angetriebenes, durchmessergroßes Zwischenzahnrad hat, welches mit einem das Stellteil verschwenkenden, durchmesserkleinen Zahnrad drehfest und koaxial verbunden ist. Diese Gestaltung hat zudem den Vorteil, daß bei einem Bruch der Drehfeder die Stellwelle von dem Stellgetriebe verschwenkt wird. Ein Defekt an einem einzigen Bauteil der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung führt deshalb nicht zu einem vollständigen Ausfall der damit gesteuerten Brennkraftmaschine.

Das Minimallastgetriebe erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn auf dem Zwischenzahnrad ein Nocken zum Bewegen des zweiten Endes der Drehfeder angeordnet ist. Der Nocken kann hierbei auf die verschiedenste Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Nokken als einteilig mit dem Zwischenzahnrad gefertigter Zapfen gestaltet oder durch eine freidrehbare Rolle ausgebildet sein.

Die Drehfeder beansprucht gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders wenig Platz, wenn sie eine Spiralfeder ist. Wenn eine besonders hohe Sicherheit gegen einen Federbruch gefordert ist, können einfach zwei gleiche, übereinander angeordnete Spiralfedern als Drehfeder eingesetzt werden. Die Drehfeder wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig in ihrer Position gehalten, wenn in dem das Zwischenzahnrad lagernden Gehäuse ein seitlich an der Drehfeder anliegendes Führungsteil befestigt ist.

Eine Begrenzung des Stellbereichs der Stellwelie erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn eine in Minimallaststellung und in Vollaststellung gegen gehäusefeste Anschläge gelangende Anschlagplatte drehfest auf der Stellwelle befestigt ist. Selbstverständlich können die Anschläge zum Einstellen eines Standgases oder einer Vollastbegrenzung verstellbar gestaltet sein.

Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung trägt es bei, wenn das Stellteil und die Anschlagplatte einteilig gefertigt sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Diese zeigt in

Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung,

Figur 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lastverstellvorrichtung aus Figur 1 in Vollaststellung,

Figur 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lastverstellvorrichtung aus Figur 1 in Notlaufstellung,

Figur 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Lastverstellvorrichtung aus Figur 1 in Minimallaststellung. Die Figur 1 zeigt einen Teilbereich eines Gehäuses 1 eines Drosselklappenstutzens. In dem Gehäuse 1 ist eine Stellwelle 2 gelagert, bei der es sich um eine Drosselklappenwelle handeln kann, auf der eine nicht dargestellte Drosselklappe angeordnet ist. Drehfest auf der Stellwelle 2 sitzt ein ein Zahnsegment 3 aufweisendes Stellteil 4, welches mittels eines Stellgetriebes 5 verschwenkbar ist.

Das Stellgetriebe 5 hat einen Stellmotor 6, der über ein Antriebsritzel 7 ein durchmessergroßes Zwischenzahnrad 8 antreibt. Dieses Zwischenzahnrad 8 ist einteilig mit einem durchmesserkleinen Zahnrad 9 und einem radial hervorstehenden Nocken 10 gefertigt und auf einer Achse 11 gelagert. Das das Zahnsegment 3 aufweisende Stellteil 4 steht permanent im Eingriff mit dem auf dem Zwischenzahnrad 8 angeordneten Zahnrad 9. Weiterhin hat der Drosselklappenstutzen eine Drehfeder 18, welche mit einem Ende an der Stellwelle 2 befestigt ist und mit dem anderen Ende 12 an einem gehäusefesten Anschlag 13 anliegt. Weiterhin ist auf der Stellwelle 2 eine Anschlagplatte 14 drehfest angeordnet. Das Gehäuse 1 weist im Bereich der Anschlagplatte 14 einen Anschlag 15 auf.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen die Funktionsweise des Drosselklappenstutzens aus Figur 1 in einer Ansicht von oben in verschiedenen Stellungen. Hierbei ist zu erkennen, daß die Anschlagplatte 14 einen Vollastarm 16 und einen Minimallastarm 17 aufweist. Das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 ist abgewinkelt und überragt den Anschlag 13 bis in die Bewegungsbahn des auf dem Zwischenzahnrad 8 angeordneten Nockens 10. Weiterhin ist in dem Gehäuse 1 des Drosselklappenstutzens ein als Bolzen ausgebildetes Führungsteil 19 integriert (insbesondere eingepreßt, daran befestigt oder durch das Gehäuse 1 selbst gebildet), das die Drehfeder 18 in einem seitlichen Bereich hält. Dieses Führungsteil 19 kann bei entsprechender Ausgestaltung der Anschlagplatte 14 auch als Anschlag für die Minimallaststellung genutzt werden.

Die Figur 2 zeigt die Lastverstellvorrichtung in Vollaststellung. Um zu der Vollaststellung zu gelangen, wird das Zwischenzahnrad 8 mittels des in Figur 1 dargestellten Stellmotors 6 im Uhrzeigersinn ausgelenkt. Hierdurch verschwenkt das Zahnrad 9 des Stellgetriebes 5 das Zahnsegment 3 des Stellteils 4 gegen den Uhrzeigersinn, bis der Vollastarm 16 der Anschlagplatte 14 gegen den Anschlag 15 des Gehäuses 1 gelangt. Da das Stellteil 4 und das eine Ende der Drehfeder 18 drehfest mit der Stellwelle 2 verbunden sind, wird die Stellwelle 2 ausgelenkt und die Drehfeder 18 gespannt. Das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 liegt hierbei an dem Anschlag 13 an.

Wenn beispielsweise durch einen Defekt der in Figur 1 dargestellte Stellmotor 6 nicht mehr bestromt wird, wird die Stellwelle 2 und damit das Stellteil 4 und das Zwischenzahnrad 8 durch die Kraft der Drehfeder 18 zurückgeschwenkt, bis der an dem Zwischenzahnrad 8 angeordnete Nokken 10 gegen das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 gelangt. Diese Stellung kennzeichnet die Notlaufstellung, die in Figur 3 dargestellt ist. Diese Notlaufstellung zeichnet sich dadurch aus, daß weder der Minimallastarm 17, noch der Vollastarm 16 der Anschlagplatte 14 an dem gehäusefesten Anschlag 15 anliegen.

Die Figur 4 zeigt den Drosselklappenstutzen in der Minimallaststellung, bei der der Minimallastarm 17 der Anschlagplatte 14 an dem gehäusefesten Anschlag 15 anliegt. Diese Minimallaststellung wird aus der Notlaufstellung dadurch erreicht, daß das Antriebsritzel 7 des in Figur 1 dargestellten Stellmotors 6 das Zwischenzahnrad 8 gegen den Uhrzeigersinn verstellt. Hierdurch wird die Stellwelle 2 über das Stellgetriebe 5 ausgelenkt. Gleichzeitig hebt der Nocken 10 das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 von dem Anschlag 13 ab. Der Nocken 10 und das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 bilden damit ein Minimallastgetriebe 20. Wenn der Stellmotor 6 nicht mehr bestromt wird, bewegt das zweite Ende 12 der Drehfeder 18 den Nocken 10 bis in die in Figur 3 dargestellte Notlaufstellung. Die Notlaufstellung wird deshalb durch die Kraft der Drehfeder 18 zwangsläufig erreicht, wenn der in Figur 1 dargestellte Stellmotor 6 nicht mehr bestromt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, insbesondere als Drosselklappe ausgebildetes, auf einer Stellwelle angeordnetes Stellglied, wobei die Stellwelle über ein drehfest mit ihr verbundenes Stellteil mittels eines reversierbaren Stellgetriebes zwischen einer Minimallaststellung und einer Vollaststellung schwenkbar antreibbar ist, mit einer als Drehfeder ausgebildeten, vorgespannten Rückstellfeder, die die Stellwelle in Minimallastrichtung beaufschlagt und einer Notlauffeder, durch die die Stellwelle in Vollastrichtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauffeder und die Notlauffeder durch eine einzige Drehfeder (18) gebildet sind, deren erstes Ende mit der Stellwelle (2) verbunden ist und deren anderes Ende (12) zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung mittels eines mit dem Stellgetriebe (5) gekoppelten Minimallastgetriebes (20) entgegen der Kraft der Drehfeder (18) bewegbar ist.

2. Lastverstellvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (12) der Drehfeder (18) zwischen der Notlaufstellung und der Vollaststellung an einem Anschlag (13) anliegt und zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung von dem Anschlag (13) wegbewegbar ist.

3. Lastverstellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellteil (4) ein zum Kämmen mit einem Zahnrad (9) des Stellgetriebes (5) ausgebildetes Zahnsegment (3) hat.

4. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellgetriebe (5) ein von einem Antriebsritzel (7) angetriebenes, durchmessergroßes Zwischenzahnrad (8) hat, welches mit einem das Stellteil (4) verschwenkenden, durchmesserkleinen Zahnrad (9) drehfest und koaxial verbunden ist.

5. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zwischenzahnrad (8) ein Nocken (10) zum Bewegen des zweiten Endes (12) der Drehfeder (18) angeordnet ist.

6. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfeder (18) eine Spiralfeder ist.

7. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem das Zwischenzahnrad (8) lagernden Gehäuse (1 ) ein seitlich an der Drehfeder anliegendes Führungsteil (19) befestigt ist.

8. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Minimallaststellung und in Vollaststellung gegen gehäusefeste Anschläge (15) gelangende Anschlagplatte (14) drehfest auf der Stellwelle (2) befestigt ist.

9. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellteil (4) und die Anschlagplatte (14) einteilig gefertigt sind.