DE10008296A1

DE10008296A1 - Throttle flap element actuating device for combustion engine intake manifold system, uses electrically driven rotary magnet as drive element with rotor joined torsionally tight to throttle flap element shaft

Info

Publication number: DE10008296A1
Application number: DE2000108296
Authority: DE
Inventors: Franz Bender
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-02-22

Abstract

Throttle flap actuating elements in the intake manifold system, including electric rotary actuators for the throttle flap which normally require a comparatively large installation space in the region of the intake system, and by designing the drive device as an electrically driven rotary magnet (9) the rotor (8) of the rotary magnet (9) can now be joined torsionally-rigidly with the shaft of the throttle flap element to reduce space.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Drosselklappenelements nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for actuation a throttle valve element according to the preamble Art defined by claim 1.

In der DE 29 52 0076 U1 ist eine gattungsgemäße Ver stelleinrichtung eines Drosselklappenelements be schrieben. Eine Welle der Drosselklappe bzw. des Dros selklappenelements ist dabei drehfest mit der Welle eines Stellmotors, welcher hier als Antriebseinrich tung dient, verbunden.DE 29 52 0076 U1 is a generic Ver adjusting device of a throttle valve element be wrote. A shaft of the throttle valve or throttle Selklappenelements is rotatable with the shaft of a servomotor, which here as a drive device serving, connected.

Die DE 38 32 114 A1 beschreibt ebenfalls einen elek trischen Drehsteller für eine Drosselklappe. Dieser, die Drosselklappe stellende Elektromotor, ist mit ei nem gleichstromerregten zweipoligen Stator und einem permanentmagnetischen zweipoligen Rotor zwecks Erzie lung eines hohen Wirkungsgrades und eines in Abhängig keit vom Drehwinkel bemessbaren Drehmomentverlaufs, versehen, wobei die beiden Statorpole unsymmetrisch ausgebildet und die Rotorpole am Rotor asymmetrisch angeordnet sind.DE 38 32 114 A1 also describes an elek trical turntable for a throttle valve. This, the throttle valve electric motor is with egg a DC excited two-pole stator and one permanent magnetic two-pole rotor for education high efficiency and one depending speed of the torque curve that can be measured, provided, the two stator poles asymmetrical trained and the rotor poles on the rotor asymmetrical are arranged.

Diese Ansteuerung von Drosselklappen erfordert dabei jeweils einen vergleichsweise großen Bauraum im Be reich der Ansaugsysteme der Brennkraftmaschine. Außer dem kommt es immer wieder zu massiven Problemen auf grund der hohen Temperaturbelastung der dicht bei den Verbrennungsmotoren angeordneten Elektromotoren zum Antrieb bzw. zum Stellen der Drosselklappen.This control of throttle valves requires each have a comparatively large installation space in the Be rich in the intake systems of the internal combustion engine. Except there are always massive problems due to the high temperature load close to the Internal combustion engines arranged electric motors for Drive or to set the throttle valve.

Die DE 196 03 592 C1 beschreibt eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Ab gasrückführventil, mittels eines elektrisch ansteuer baren Drehmagnets. Die über den elektrisch ansteuerba ren Drehmagneten erzeugte Drehbewegung wird dabei zwangsweise mit einer eine Kurvenbahn aufweisende Hu beinrichtung in eine Hubbewegung eines Ventiltellers umgesetzt.DE 196 03 592 C1 describes a valve control for an internal combustion engine, in particular for an Ab gas recirculation valve, by means of an electrical control bar magnet. The electrically controllable ren rotary magnet generated rotary motion compulsorily with a Hu having a curved path in a stroke movement of a valve plate implemented.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Betätigung eines Drosselklappenelements in einem An saugsystem einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wel che einen geringen Bauraum benötigt und darüber hinaus eine Verbesserung im dynamischen Betrieb des Drossel klappenelements sowie eine Reduzierung der bewegten Teile ermöglicht.It is an object of the invention to provide a device for Actuation of a throttle valve element in one suction system of an internal combustion engine to create wel che requires little space and moreover an improvement in the dynamic operation of the throttle flap element and a reduction in moving Allows parts.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannte Vorrichtung gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 said device solved.

Die direkte Ansteuerung des Drosselklappenelements über die mit einem Rotor des Drehmagneten drehfest verbundene Welle des Drosselklappenelements durch den Drehmagnet, erlaubt einen sehr einfachen, kompakten, leichten und kostengünstigen Aufbau einer Vorrichtung zur Betätigung eines Drosselklappenelements. Aufgrund des sehr direkten Ansprechverhaltens des elektrisch ansteuerbaren Drehmagnets läßt sich eine sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit des Drosselklappenelements und damit eine vorteilhafte Verbesserung der Dynamik er zielen.Direct control of the throttle valve element via the rotatable with a rotor of the rotating magnet connected shaft of the throttle valve element by the Rotary magnet, allows a very simple, compact, easy and inexpensive construction of a device for actuating a throttle valve element. Because of the very direct response of the electrical controllable rotary magnet can be a very high Throttle valve response speed and thus a beneficial improvement in dynamics he aim.

Die Ansteuerung des Drehmagneten kann im Gegensatz zu einem Stellmotor über eine Kleinelektronik erfolgen, so daß hier eine Regelung über elektrische Kleinstsi gnale durch eine integrierte Elektronik oder direkt von einem Motorsteuergerät aus erfolgen kann.In contrast, the control of the rotary magnet can a servomotor via small electronics, so that here a regulation on electrical miniature gnale through integrated electronics or directly can be done from an engine control unit.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich des Rotors des elektrisch ansteuerbaren Drehmagnets eine Einrichtung zur Erfas sung des Drehwinkels angeordnet. Da diese direkt im Bereich des drehfest mit der Welle des Drosselklap penelements gekoppelten Rotors arbeitet, muß hier kein Meßfehler beim Abgriff der Drehbewegung befürchtet werden. Über eine Elektronik wird somit eine sehr ex akte Regelung der Stellung des Drosselklappenelements möglich.In a particularly advantageous embodiment of the Invention is in the field of the rotor of the electric controllable rotary magnet a device for detection Solution of the angle of rotation arranged. Since these are in the Area of rotation with the shaft of the throttle valve penelements coupled rotor works, no need here Measurement error when tapping the rotary movement is feared become. Electronics is thus a very ex Act regulation of the position of the throttle valve element possible.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und dem anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausfüh rungsbeispiel.Further advantageous embodiments of the invention result from the further subclaims and the with the drawing shown below example.

Die einzige beigefügte Figur zeigt eine Schnittdar stellung durch eine Vorrichtung zur Betätigung eines Drosselklappenelements.The only attached figure shows a sectional view position by a device for actuating a Throttle valve element.

Dabei ist ein Drosselklappenelement 1 in einem Ansaug system bzw. Ansaugrohr 2 einer nicht näher dargestell ten Brennkraftmaschine erkennbar. Das Drosselklap penelement 1 weist die eigentliche Drosselklappe 3 sowie eine Welle 4 auf. Die Welle 4 ist dabei in zwei Lagereinrichtungen 5 aufgenommen, so daß sich das Drosselklappenelement 1 um eine Mittelachse 6 der Wel le 4 drehen kann und in an sich bekannter und üblicher Weise den Querschnitt des Ansaugrohrs 2 stufenlos zu verringern vermag.Here, a throttle valve element 1 in an intake system or intake pipe 2 of an internal combustion engine, not shown, is recognizable. The Drosselklap penelement 1 has the actual throttle valve 3 and a shaft 4 . The shaft 4 is received in two bearing means 5, so that the throttle element 1 le around a central axis 6 of the Wel can rotate 4 and can continuously reduce the cross-section of the intake pipe 2 in per se known and conventional manner.

Die Welle 4 des Drosselklappenelements 1 ist über ei ne, hier als Nut und Feder dargestellte, Verbindungs einrichtung 7, welche mit oder ohne die Möglichkeit eines Kuppelns ausgeführt sein kann, mit einem Rotor 8 eines elektrisch ansteuerbaren Drehmagneten 9 in axia ler Fortsetzung der Mittelachse 6 verbunden. An der der Kupplungseinrichtung 7 abgewandten Seite des Ro tors 8 bzw. einer Rotorachse 8a ist eine Einrichtung 10 zur Erfassung des Drehwinkels des Rotors 8 und da mit des Drosselklappenelements 1 angeordnet.The shaft 4 of the throttle valve element 1 is via egg ne, shown here as a tongue and groove, connecting device 7 , which can be designed with or without the possibility of coupling, with a rotor 8 of an electrically controllable rotary magnet 9 in axial continuation of the central axis 6 connected. On the side facing away from the coupling device 7 of the rotor 8 or a rotor axis 8 a, a device 10 for detecting the angle of rotation of the rotor 8 and there with the throttle valve element 1 is arranged.

Die Steuerung bzw. Regelung des Drosselklappenelements 1 erfolgt dabei in nicht näher dargestellter Weise über eine Kleinelektronik 11, welche über Leitungsele mente 12 mit einem Motorsteuergerät (nicht darge stellt) in Verbindung steht.The control or regulation of the throttle valve element 1 is carried out in a manner not shown via small electronics 11 , which elements 12 via line elements with an engine control unit (not shown) is in communication.

Der Drehmagnet 9 mit seinem Rotor 8 ist dabei so auf gebaut, daß sich in einem scheibenförmigen Rotorele ment 8b, welches auf der Rotorachse 8a aufgebracht ist, Bereiche mit permanentmagnetischen Eigenschaften befinden. In dem Drehmagnet 9 sind dann rotationssym metrisch zu dem Rotor 8 angeordnete Spulenkörper (nicht explizit dargestellt) angeordnet, so daß über den Drehmagnet 9 in Abhängigkeit seiner Erregung eine Drehbewegung des Rotors 8 eingeleitet werden kann, welche über die Verbindungseinrichtung 7 direkt auf das Drosselklappenelement 1 übertragen wird.The rotary magnet 9 with its rotor 8 is built on such that there are areas with permanent magnetic properties in a disc-shaped element 8 b, which is applied to the rotor axis 8 a. In the rotary magnet 9 , bobbins (not explicitly shown) are then arranged rotationally symmetrically to the rotor 8 , so that, depending on its excitation, a rotary movement of the rotor 8 can be initiated via the rotary magnet 9 , said rotary movement being directly connected to the throttle valve element 1 via the connecting device 7 is transmitted.

Aufgrund der an sich bekannten Eigenschaften eines Drehmagnets lassen sich dabei mit geringen elektri schen Signalen sehr schnell und effizient die entspre chenden Drehbewegungen erzielen. Dadurch, daß die Ein richtung zur Erfassung des Drehwinkels 10 direkt auf dem drehfest mit der Welle 4 des Drosselklappenele ments 1 verbundenen Rotor 8 angeordnet ist, läßt sich eine sehr exakte Regelung auf den jeweils gewünschten Winkel bzw. die Winkelstellung des Drosselklappenele ments 1 realisieren.Due to the known properties of a rotary magnet, the corresponding rotary movements can be achieved very quickly and efficiently with low electrical signals. Characterized in that the device for detecting the angle of rotation 10 is arranged directly on the rotatably connected to the shaft 4 of the throttle valve element 1 rotor 8 , a very precise control of the desired angle or the angular position of the throttle valve element 1 can be realized.

Um Reibungsverluste zu vermeiden, welche durch die entsprechende Einrichtung 10 zur Erfassung des Dreh winkels gegebenenfalls entstehen könnten, ist es be sonders günstig, ein berührungsloses Meßsystem einzu setzen, welches beispielsweise über einen Hallsensor oder ein induktives Meßverfahren arbeitet, da hier kein Verschleiß über die Laufzeit auftritt.In order to avoid frictional losses, which could possibly arise through the corresponding device 10 for detecting the angle of rotation, it is particularly advantageous to use a non-contact measuring system which works, for example, via a Hall sensor or an inductive measuring method, since there is no wear over the running time occurs.

Claims

1. Vorrichtung zur Betätigung eines Drosselklap penelements in einem Ansaugsystem einer Brenn kraftmaschine, wobei das Drosselklappenelement drehbar ausgebildet ist und eine Welle aufweist, welche drehfest mit einer Antriebseinrichtung ver bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung als elektrisch ansteuerba rer Drehmagnet (9) ausgebildet ist, wobei ein Ro tor (8) des Drehmagnets (9) drehfest mit der Welle (4) des Drosselklappenelements (1) verbunden ist.1. Device for actuating a Drosselklap penelements in an intake system of an internal combustion engine, the throttle valve element being rotatable and having a shaft which is non-rotatably connected to a drive device, characterized in that the drive device is designed as an electrically controllable rotary magnet ( 9 ) is, wherein a ro tor ( 8 ) of the rotating magnet ( 9 ) is rotatably connected to the shaft ( 4 ) of the throttle valve element ( 1 ).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) des Drosselklappenelements (1) über eine Verbindungseinrichtung (7) mit dem Rotor (8) des Drehmagnets (9) verbunden ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the shaft ( 4 ) of the throttle valve element ( 1 ) via a connecting device ( 7 ) with the rotor ( 8 ) of the rotary magnet ( 9 ) is connected.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Rotors (8) eine Einrichtung (10) zur Erfassung des Drehwinkels des Drosselklap penelements (1) angeordnet ist. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the region of the rotor ( 8 ) a device ( 10 ) for detecting the angle of rotation of the Drosselklap penelements ( 1 ) is arranged.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Erfassung des Drehwinkels als berührungsloses Meßsystem ausgebildet ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the device ( 10 ) for detecting the angle of rotation is designed as a contactless measuring system.