DE19512916C2 - Drosselklappenvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung, die aufweist

• - ein Gehäuse,
• - eine Drosselklappe,
  die zwischen einem ersten Luftdurchsatzhohlraum und einem zweiten zu einem Fahrzeug-Motor führenden Luft­ durchsatzhohlraum im Gehäuse angeordnet und die mit einer Drosselklappenwelle zwischen einer Dros­ selklappenschließ- und einer Vollgasstellung verstell­ bar ist,
• - einer Verstelleinheit
  mit wenigstens einer Stellmotoreinheit und einem inte­ grierten Rückstellmechanismus, die mit der Drossel­ klappenwelle verbunden sind und
• - einer Notlauf-Luftsteuereinrichtung,
  mit deren Hilfe bei Ausfall der Stellmotoreinheit ein Luftdurchsatz für ein Bewegen eines Fahrzeuges zur Ver­ fügung stellbar ist.

Eine Drosselklappenvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 41 36 131 A1 bekannt. Eine im Ansaug­ stutzen einer Brennkraftmaschine drehbar gelagerte Dros­ selklappe wird durch ein mit einem Stellmotor und einer Regeleinrichtung bewegtes Stellelement und eine Rück­ stellfeder in dem Maße in Schließstellung zurückge­ stellt, in dem der Druck vom Fahrpedal zurückgenommen wird. Die Bewegung in Schließrichtung wird durch einen Anschlag begrenzt. Bei Ausfall des Stellmotors oder der Regeleinrichtung schlägt dann das Stellelement an einem Anschlag an, die für eine Notlaufposition definiert ist. Mit Hilfe einer weiteren Feder nimmt die Drosselklappe eine Notposition ein.

Nachteilig ist, daß der mechanische Aufbau für die Dros­ selklappe ein kompliziertes Gestänge und eine Vielzahl von Federn erfordert und hierdurch störanfällig ist.

Aus der DE 41 24 973 A1 ist eine Drosselklappenvorrich­ tung bekannt, bei der eine die Leistung einer Antriebs­ maschine bestimmenden Drosselklappe mit Hilfe eines Stellantriebs verstellt wird. Der Stellantrieb arbeitet dabei entgegen der Kraft einer Feder. Bei Ausfall des Stellantriebs wird die Drosselklappe unter der Einwir­ kung der Feder in einer bestimmten Stellung außerhalb des normalen Stellbereiches angehalten. Diese Notleer­ laufstellung kann oberhalb einer Leerlauf- oder einer Vollgasstellung oder unterhalb einer Drosselklappen­ schließstellung liegen.

Nachteilig ist, daß es bei einer Verstellung der Dros­ selklappe in die Limp-Home-Stellung zu einem Verklemmen im Gehäuse kommen kann und die Drosselklappe nicht eine solche Stellung einnimmt, die den entsprechenden Luft­ durchsatz für ein Notlaufverhalten eines Motors ge­ währleistet.

Aus der DE 32 34 468 C2 ist eine Ventilsteuervorrichtung für ein Drosselorgan in einer Luft oder Gemisch führen­ den Leitung einer Brennkraftmaschine bekannt. Sie ist in einer als Steuerleitung dienenden Bypaß-Leitung angeord­ net, die parallel zu einem Ansaugrohr mit einer Drossel­ klappe liegt. Durch einen Stellmotor wird das Drossel­ organ entgegen der Kraft eines Federelements in eine durch ein Steuergerät vorbestimmte, einen Regelöffnungs­ querschnitt öffnende Regelöffnungsstellung bewegt. Bei nicht erregtem Stellmotor stellt das Federelement das Drosselorgan in eine Endstellung. Fällt allerdings der Stellmotor aus, wird auch bei dieser bekannten Lösung nur mit Hilfe einer zweiten Feder das Drosselorgan bis zu einem gehäusefesten Anschlag gedreht und gibt eine entsprechende Drosselöffnung frei.

In der EP 06 23 772 A2 ist ein elektromagnetisch be­ triebenes Ventil angegeben, das eine in einem Gehäuse angeordnete, ringförmig ausgebildete Magnetspule umfaßt. Sie umschließt einen hin und her bewegbaren Magnetanker mit einer Durchbrechung aus einem metallischen Werk­ stoff. Der Magnetanker ist auf der dem Ventilsitz zuge­ wandten Stirnseite mit einem Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff versehen, der die Durchbrechung vollständig aushüllt. Eine Schraubendruckfeder ist im Bereich der vom Dichtkörper abgewandten Seite außenseitig geführt.

Eingesetzt wird ein derartiges Ventil nur für eine Ent­ lüftung eines Fahrzeugtanks.

Ausgehend von einer Drosselklappenvorrichtung mit einer Notlauf-Luftsteuereinrichtung der eingangs genannten be­ kannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Notlauf-Luftsteuereinrichtung einfacher und sicherer zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß die Ventileinheit, die an sich die Aufgabe hat, vom Tank abgegebene Kraftstoffdämpfe abzu­ geben, einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Durch eine gezielte Ansteuerung der Ventileinheit übernimmt diese bei Ausfall der Stellmotoreinheit die Aufgabe, dem Luftdurchsatzhohlraum so viel Luft zur Verfügung zu stel­ len, daß ein ausreichendes, zündfähiges Gemisch zur Ver­ fügung steht, die dem Fahrer es ermöglicht, ganz gezielt sein Fahrzeug aus der Gefahrenzone bzw. an einen anderen Ort zu bewegen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Drosselklappenvorrichtung mög­ lich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ ben. Hierbei werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung durch weitere Ausführungen ergänzt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Drosselklappenvorrichtung mit einer weite­ ren Notlauf-Luftsteuereinrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,

Fig. 2 eine Drosselklappenvorrichtung gemäß Fig. 1 in einer weiteren Darstellung und

Fig. 3a und 3b eine Unterbringungsvariante einer Steuer­ einrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines Drive-by-wire-Systems dargestellt.

Es setzt sich aus

• - einer Drosselklappeneinheit 20 und
• - einer Verstelleinheit 17

zusammen.

Die Drosselklappeneinheit 20 und die Verstelleinheit 17 befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse 8. Im Gehäuse 8 ist eine Drosselklappenwelle 9 angeordnet. An der Dros­ selklappenwelle 9 befindet sich eine Drosselklappe 10, die in einer Drosselklappenschließstellung DS einen Luftdurchsatzhohlraum 2 von einem Luftdurchsatzhohlraum 13 trennt. Mit der Drosselklappenwelle 9 ist die Ver­ stelleinheit 17 verbunden. Sie besteht aus einer Stell­ motoreinheit 1, die über eine Rotoreinheit 7 mit der Drosselklappenwelle 9 verbunden ist. In die Verstellein­ heit 17 ist ein Rückstellmechanismus integriert, der dafür sorgt, daß die Drosselklappe nach einer Verstel­ lung in einen Drosselklappenwinkel immer in die Drossel­ klappenschließstellung DS zurückkehrt. Einsetzbar hier­ für wäre eine Rückstellfeder. An der gegenüberliegenden Seite der Drosselklappenwelle 9 ist eine Winkelsensorein­ heit 3 befestigt. Sie besteht aus einer stationären Einheit 3.1 und einer rotierenden Einheit 3.2. Die rotierende Einheit 3.2 ist mit der Drosselklappenwelle verbunden, während die stationäre Einheit im Drosselklappengehäuse 8 gehalten ist. Das Drosselklappengehäuse 8 umschließt darüber hinaus, wie Fig. 2 zeigt, eine Ventileinheit 5. Die Ventileinheit 5 weist einen Anschlußstutzen 5.1 für einen Gummischlauch auf. Sie ist durch eine Kraftdunstausnehmung 12 mit dem Inneren des Gasgemischhohlraums 13 verbunden. Die Ventileinheit 5 hat an sich die Aufgabe, insbesondere die vom Tank bzw. Aktivkohlefilter der Tankentlüftung kommenden Benzindämpfe entsprechend zu steuern. Sie ist ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (AKF-Ventil), umfassend eine ringförmig ausgebildete Magnetspule, die einen in axialer Richtung der Magnetspule hin und her bewegbare Magnetanker aus metallischem Werkstoff um­ schließt, wobei der Magnetanker auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite mit einem Dichtkörper aus elasto­ merem Werkstoff versehen ist. Der Magnetanker und der Dichtkörper sind formschlüssig miteinander verbunden. Bei dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil handelt es sich um ein Komplett-Bauteil, wie es in der EP 06 23 772 A2 ausführlich beschrieben ist.

Der Ventileinheit 5 gegenüberliegend ist eine Zentral­ steckereinheit 6 angeordnet. Im Gehäuse ist ein Leitungs­ kanal 11 vorgesehen. Das Gehäuse 8 umschließt dabei darüber hinaus eine Drosselklappensteuereinheit 16. Sie ist gemäß Fig. 2 unmittelbar hinter der Stellmotorein­ heit 1 positioniert.

Eine andere Möglichkeit der Unterbringung der Drossel­ klappensteuereinheit 16 ist in den Fig. 3a und 3b ge­ zeigt. Hier wird eine Drosselklappensteuereinheit im Inneren eines Gehäusedeckelelements 15 angeordnet. Wesentlich ist, daß in beiden Fällen die Steuereinheit 6 bzw. 16 vor äußeren Einflüssen geschützt direkter Be­ standteil der Drosselklappeneinheit ist. Innerhalb des Gehäuseelements zu verlegende Steuerleitungen können geschützt in den Leitungskanal 11 geführt werden und zentral über die Zentralsteckereinheit 6 nach außen ge­ leitet werden. Um eine Temperatursensoreinheit 4 gleich­ falls vor äußeren Einflüssen geschützt zu positionieren, ist diese im Inneren der Zentralsteckereinheit 6 ange­ ordnet.

Die Arbeitsweise der Notlauf-Luftsteuereinrichtung, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sei erläutert:
Wird das Gaspedal betätigt, wird dessen Stellungssignal auf die Drosselklappensteuereinheit 16 übertragen. Die Stellmotoreinheit 1 mit der Rotoreinheit 7 sorgt dabei dafür, daß der Drosselklappenwinkel von der Drosselklap­ penschließstellung DS bis hin zur Vollgasstellung VL entsprechend verstellt wird. Hierdurch wird ein Luft­ durchsatz gewährleistet, der für die Bereitstellung eines entsprechenden Gemisches erforderlich ist. Mit Hilfe der Winkelsensoreinheit 3 wird der entsprechende Drosselklappenwinkel gemessen und für eine weitere Ver­ arbeitung bereitgestellt.

Fällt die Stellmotoreinheit 1 aus, wird durch entspre­ chende Rückstellelemente die Drosselklappe 10 in die Drosselklappenschließstellung DS zurückgefahren. Danach wird die Ventileinheit mit einem Notlaufstellungssignal angesteuert. Das Notlaufstellungssignal führt zu einem dauerhaften Öffnen der Ventileinheit 5, und zwar wird die Öffnung so weit gestellt, daß ein Luftdurchsatz von etwa 46 kg Luft/h gewährleistet ist. Diese Luft wird aus dem Tank bzw. über den Aktivkohlefilter der Tankent­ lüftung dem Luftdurchsatzhohlraum 13 zugeführt. Die so zugeführte Luftmenge reicht aus, um das Fahrzeug aus einer Gefahrenzone heraus zu bewegen bzw. es zu einer Werkstatt zur Behebung des Schadens zu fahren. Die An­ steuerung der Ventileinheit 5 sollte dabei so vorge­ nommen werden, daß sie von den üblicherweise verwendeten Steuersignalen unabhängig ist. Es ist zu gewährleisten, daß selbst bei Ausfall der Steuereinheit bzw. der Strom­ versorgung zur Drosselklappeneinheit 20 ein separates Ansteuern der Ventileinheit 5 gegeben ist.

Claims (3)

1. Drosselklappenvorrichtung, die aufweist

• - ein Gehäuse (8),
• - eine Drosselklappe (9)
  die zwischen einem ersten Luftdurchsatzhohlraum (2) und einem zweiten zu einem Fahrzeug-Motor führenden Luftdurchsatzhohlraum (13) im Gehäuse (8) angeordnet und die mit einer Drosselklappenwelle (9) zwischen einer Drosselklappenschließ- und einer Vollgas­ stellung (DS, VL) verstellbar ist,
• - einer Verstelleinheit (17)
  mit wenigstens einer Stellmotoreinheit (1) und einem integrierten Rückstellmechanismus, die mit der Drosselklappenwelle (10) verbunden sind und
• - einer Notlauf-Luftsteuereinrichtung (5, 12)
  mit deren Hilfe bei Ausfall der Stellmotoreinheit (1) ein Luftdurchsatz (L) für ein Bewegen eines Fahrzeuges zur Verfügung stellbar ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauf-Luftsteuer­ einrichtung derart ausgebildet ist,
  daß eine am Gehäuse (8) angeordnete Ventileinheit (5) mit einer durch das Gehäuse (8) führenden Kraft­ stoffdunstausnehmung (12) mit dem zweiten Luftdurch­ satzhohlraum (13) verbunden ist und
  daß bei Ausfall der Stellmotoreinheit (1) mit dem Rückstellmechanismus die Drosselklappe (9) in die Drosselklappenschließstellung (DS) stellbar ist und die Ventilsteuereinheit (5) derart ansteuerbar ist, daß von einem Tank oder über eine Tankentlüftung der Luftdurchsatz (L) für das Bewegen des Fahrzeuges gewährleistet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (5) ein elektromagnetisch be­ tätigbares Ventil, das eine im wesentlichen ringför­ mige Magnetspule umfaßt, die einen in axialer Rich­ tung hin und her bewegbaren Magnetanker aus metalli­ schem Werkstoff umschließt, wobei der Magnetanker auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite mit einem Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff ver­ schlossen ist und wobei der Magnetanker und der Dichtkörper formschlüssig miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Luftdurchsatz (L) 20 bis 80 kg Luft/h, vorzugsweise 40 kg Luft/h beträgt.