DE4130125C2 - Mechanische Handverstelleinrichtung für den Regelhub eines Stellgliedes - Google Patents
Mechanische Handverstelleinrichtung für den Regelhub eines StellgliedesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mechanische Handverstelleinrichtung für den Regelhub eines
unverdrehbaren, axial zwischen zwei Grenzstellungen durch einen umschaltbaren Schrittmotor
über ein Bewegungswandlergetriebe verschiebbaren, stangenförmigen Stellgliedes bei
Elektronikausfall.
Im Motoren- und Fahrzeugbau werden elektronisch gesteuerte Schrittmotoren eingesetzt,
welche über Bewegungswandlergetriebe Kundenaggregate zwischen zwei Grenzstellungen
regeln. So ist durch die DE-PS 39 01 722 ein mit einer elektronisch gesteuerten
Angleichvorrichtung versehener, mechanischer Drehzahlregler für eine Reiheneinspritzpumpe
von Luft verdichtenden selbstzündenden Brennkraftmaschinen bekannt, wobei ein Schrittmotor
zur Mengenkorrektur im Bereich der Vollast- und Startdrehzahlen sowie ein Steuergerät zur
Ansteuerung des Schrittmotors vorgesehen sind. Bei Ausfall der Elektronik ist hierbei in der
Grenzstellung für Startdrehzahlen z. B. ein Regeln nicht mehr möglich, so daß das beladene
Kraftfahrzeug nicht mehr zur nächsten Werkstatt gefahren werden kann.
Auch ist die DE 89 05 880 U1 ein Notverstellmechanismus bekannt, bei dem ein von
Hand verstellbares Koppelteil gegen die Kraft einer Druckfeder derart verschiebbar ist, daß die
Verbindung zwischen Motor und Stellglied unterbrochen wird und das Stellglied mittels einer
Verzahnung von Hand betätigbar ist. Hierbei ist aber kein Schrittmotor mit einer auf der
Läuferwelle direkt angeordneten Verzahnung vorgesehen, die mit einem Ritzel einer in dem
Schrittmotorgehäuse gelagerten Verstellwelle gegen die Kraft einer Druckfeder in Eingriff
bringbar ist. Auch ist hierbei die Verstellwelle nicht begrenzt drehbar gelagert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Handverstelleinrichtung für den
Regelhub eines zwischen zwei Grenzstellungen verschiebbaren Stellgliedes zu schaffen,
wodurch bei Ausfall der Elektronik eine vorgegebene Position innerhalb der Grenzstellungen
von Hand eingestellt werden kann. Hierbei darf der maximal vorgegebene Hub nicht
überschritten werden, auch nicht durch Wiederholung des Verstellvorganges.
Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen genannt.
Der Vorteil dieser Handverstelleinrichtung liegt insbesondere darin, daß bei Ausfall der
Elektronik ein Notbetrieb des über einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor geregelten
Gerätes möglich ist. Außerdem wird eine Beschädigung oder Zerstörung des Gerätes durch
unsachgemäße Handverstellungen sicher vermieden.
Der maximal vorgesehene Regelhub kann auch nicht durch Manipulationen, auch nicht durch
Wiederholungen des Verstellvorganges überschritten werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Verstell
einrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Regel- und Schritt
motorgehäuse,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Führungsnut und
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Handver
stelleinrichtung.
Die mechanische Handverstelleinrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist für
den Regelhub eines unverdrehbaren, axial zwischen zwei Grenz
stellungen durch einen umschaltbaren Schrittmotor 3 über ein
Bewegungswandlergetriebe verschiebbaren, stangenförmigen Stell
gliedes 5 z. B. für einen mechanischen Drehzahlregler 7 mit einer
elektronisch gesteuerten Angleichvorrichtung für eine Einspritz
pumpe 9 einer Brennkraftmaschine gemäß Fig. 2 bestimmt.
Der mechanische Drehzahlregler 7 steht mit einer elektronisch
gesteuerten Angleichvorrichtung 11 in Wirkverbindung, die sich
aus einem elektronischen Steuergerät 13 und dem von diesem an
steuerbaren und stirnseitig an einem Reglergehäuse 15 befestigten
Schrittmotor 3 zusammensetzt.
Das Steuergerät 13 verarbeitet Kenngrößen wie Ladelufttemperatur,
Ladeluftdruck, Drehzahl usw. zu einem Steuerwert für die Ansteue
rung des Schrittmotors 3, welcher in einem Schrittmotorgehäuse 17
angeordnet ist. Die in dem Schrittmotorgehäuse gelagerte Läufer
welle 19 des Schrittmotors 3 ist an einem Ende 21 als Gewinde
spindel 23 ausgebildet, durch welche bei deren Drehung das stan
genförmige Stellglied 5 über eine mit dieser in Wirkverbindung
stehenden Spindelmutter 25 in dem Regelgehäuse 15 axial zwischen
zwei Grenzstellungen verschiebbar ist. Das andere Ende 27 der
Läuferwelle 19 ist mit einer Verzahnung 29 versehen, die gemäß
Fig. 1 mit einem Ritzel 31 einer in dem Schrittmotorgehäuse 17
gelagerten Verstellwelle 33 gegen die Kraft einer Druckfeder 43
in Eingriff bringbar ist. Diese Verstellwelle 33 ist mit ihrem
das Ritzel 31 aufweisenden Ende in einer Lagerbohrung 35 in der
Seitenwand 37 des Schrittmotorgehäuses 17 dreh- und verschiebbar
gelagert. Diese Seitenwand 37 weist eine konzentrisch zu der
Lagerbohrung 35 ausgebildetes zylinderförmiges Ansatzstück 39
auf, in dem außerdem eine Aufnahmebohrung 41 für die die Ver
stellwelle 33 umgebende Druckfeder 43 angeordnet ist. Diese
Druckfeder 43 stützt sich einerseits an einem die Verstellwelle
33 von außerhalb des Schrittmotorgehäuses 17 betätigbaren Hand
stellelement und andererseits auf dem Boden 45 der Aufnahme
bohrung 41 derart ab, daß das Ritzel 31 in der Ausgangsstellung
der Verstellwelle 33 an der Innenseite 47 der Seitenwand 37
federnd anliegt.
Die Handverstelleinrichtung ist gemäß Fig. 1 ein mit einer
Riffelung 49 versehener Drehknopf 51, der mit dem aus dem Ansatz
stück 39 herausragenden freien Ende der Verstellwelle 33 form
schlüssig verbunden ist. Der Drehknopf 51 ist beim Verschieben
der Verstellwelle 33 zum Ineingriffbringen des Ritzels 31 mit der
Verzahnung 29 der Läuferwelle 19 mit einer zylindrischen Aus
nehmung 53 über einen zylindrischen Ansatz 55 an dem Ansatzstück
39 stülpbar. Übrigens weisen die freien Enden der Verstellwelle
33 im Durchmesser verkleinerte Befestigungszapfen 57, 59 für den
Drehknopf 51 und für das Ritzel 31 auf, wobei die freien Enden
der Befestigungszapfen 57, 59 zu einem Nietkopf 61, 63 zusammen
gestaucht sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung weisen die Befestigungszapfen 57,
59 einen quadratischen Querschnitt und der Drehknopf 51 und das
Ritzel 31 entsprechend ausgebildete quadratische Durchgangs
öffnungen 65, 67 auf.
Um ein willkürliches Verstellen des Drehknopfes 51 und damit der
Verstellwelle 33 zu verhindern, ist eine einseitig geschlossene
Überwurfmutter 69 über den Drehknopf 51 stülp- und auf ein Gewin
de 71 an dem äußeren Umfang des zylindrischen Ansatzstückes 39
aufschraubbar ist. Hierbei wird die Überwurfmutter 69 mit der
Außenseite 73 des Schrittmotorgehäuses 17 zur Anlage gebracht. Um
ein flüssigkeitsdichtes Verschließen der Überwurfmutter 69 zu
erzielen, ist ein Dichtungsring 75 in einem Hohlraum 77 zwischen
dem Gewinde 71 an dem Ansatzstück 39 und der Außenseite 73 des
Schrittmotorgehäuses 17 und vor dem freien Ende des Gewindes 71
in der Innenwandung 81 der Überwurfmutter 69 angeordnet. Das
Lösen bzw. Festziehen der Überwurfmutter 69 kann entweder über
einen an ihrem äußeren Umfang angeordneten Sechskant mittels
eines Schraubschlüssels oder über eine Riffelung 83 von Hand
erfolgen.
Im Falle eines Ausfalls der Elektronik ermöglicht die beschriebe
ne Handstelleinrichtung einen Notbetrieb dadurch, daß eine vor
gegebene Position innerhalb der Grenzen von Hand eingestellt
werden können. Der maximale vorgegebene Hub darf hierbei aber
nicht überschritten werden, auch nicht durch Wiederholung des
Verstellvorganges. Zu diesem Zweck ist die Verstellwelle 33 nur
begrenzt, um vorzugsweise 300 Grad verstellbar. Dieses wird dadurch
gewährleistet, daß die Innenseite 47 des Schrittmotorgehäuses 17
eine um etwa 300 Grad konzentrisch zu der Lagerbohrung 35 ange
ordnete Führungsnut 85 für einen Rastzapfen 87 an dem Ritzel 31
aufweist, wobei der Rastzapfen 87 in eine an einem Ende 89 der
Führungsnut 85 angeordneten Rastbohrung 91 in der Ausgangsstel
lung der Verstellwelle 33 einrastbar ist. Hierdurch wird ein
Verdrehen der Ausgangswelle 33 in ihre Ausgangsposition sicher
verhindert. Der Rastzapfen 87 ist an dem freien Ende eines Niet
bolzens 93 an dem Ritzel 31 angeordnet, wobei sich zwischen dem
Rastzapfen 87 und dem Ritzel 31 ein als Anschlag ausgebildeter
ringförmiger Vorsprung 95 mit einer Gleitfläche 97 befindet. Der
Durchmesser dieses Vorsprunges 95 ist größer als die Breite der
Führungsnut 85. Weiterhin weist die Führungsnut 85 konzentrisch
zu der Rastbohrung 91 eine Aufnahmebohrung 99 für den ringförmi
gen Vorsprung 95 in der Ausgangsstellung der Verstellwelle 33
auf. Sobald der Rastbolzen 87 die Rastbohrung 91 nach dem Ver
schieben der Verstellwelle 33 verlassen hat, ist eine Drehbewe
gung der Verstellwelle 33 und damit des Ritzels 31. Bei dieser
Drehbewegung gleitet die Gleitfläche 97 des Vorsprunges 95 auf
der Oberfläche der Innenseite 47 derart, daß das Ritzel 31 sicher
mit der Verzahnung 29 in Eingriff gehalten wird.
Um das Koppeln des Ritzels 31 mit der Verzahnung 29 der Läufer
welle 19 zu erleichtern, weisen die Verzahnung 29 und das Ritzel
31 auf ihren einander zugewandten Seiten Einfädelungsabschrägun
gen 101, 103 auf.
Im Rahmen der Erfindung kann das Handstellelement auch aus einem
Schraubenkopf 105 mit einem Schraubenschlitz 107 für einen
Schraubendreher gemäß Fig. 4 bestehen, wobei der Schraubenkopf
105 in einer an die Aufnahmebohrung 41 für die Druckfeder 43
anschließende zylindrische Führungsausnehmung 109 in dem Ansatz
stück 39 verschiebbar gelagert ist. Hierbei weist das Ansatzstück
39 ein konzentrisch zu der Führungsausnehmung 109 angeordnetes
Gewinde 111 zum Aufschrauben einer einseitig geschlossenen Über
wurfmutter 113 mit einem Innengewinde 115 auf. Die Flüssigkeits
abdichtung erfolgt hierbei über einen O-Ring 116.
Die in den Fig. 1 und 4 dargestellten Handverstelleinrichtun
gen sind z. B. bei einem mechanischen Drehzahlregler mit einer
elektronisch gesteuerten Angleichvorrichtung für eine Einspritz
pumpe 9 einer Brennkraftmaschine einsetzbar, wobei der Schritt
motor 3 mit dem von ihm angetriebenen Stellglied 5 einen mit
einem Mengenverstellorgan 137 der Einspritzpumpe 9 zusammenwir
kenden Anschlag 117 in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brenn
kraftmaschine mengenkorrigierend verstellt. Hierbei ist das
Stellglied 5 zwischen einem ersten Endanschlag 119, der kurz
oberhalb des maximalen Vollastregelweges liegt, und einem ent
gegengerichtet wirkenden und kurz unterhalb des minimalen Voll
lastregelweges liegenden zweiten Endanschlag 121 verstellbar ist.
Beide Endanschläge 119, 121 wirken hierbei mit einem Vorsprung
123 an dem Stellglied 5 zum Begrenzen des Angleichbereiches
zusammen. Der Endanschlag 121 wird hierbei gemäß Fig. 2 durch
einen Anschlag an einem hohlzylindrischen Lagerteil 125 gebildet,
das das stangenförmige Stellglied 5 konzentrisch umgibt und auf
seinem Umfang 127 mit einem Gewinde 129 zum Verstellen einer
Regelmutter 131 mit dem anderen Endanschlag 119. Das stangen
förmige Stellglied 5 weist an dem Ende in dem Reglergehäuse 15
eine Sacklochbohrung 133 auf, in der die Spindelmutter 25 für die
Spindelwelle 23 fest angeordnet ist. Das andere Ende des Stell
gliedes 5 ist aus dem Reglergehäuse 15 herausgeführt und mit
einer den Anschlag 117 enthaltenen Regellasche 135 verbunden. Mit
Hilfe der Handverstelleinrichtung ist bei Elektronikausfall ein
Verstellen des Anschlages 117 und damit des Vollastregelweges
derart möglich, daß das Kraftfahrzeug bei Ausfall der Elektronik
sicher zur nächsten Werkstatt gefahren werden kann.
Im Rahmen der Erfindung kann die beschriebene mechanische Hand
verstelleinrichtung auch bei Einrichtungen zum Verstellen von
Drosselklappen in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
Claims (17)
1. Mechanische Handverstelleinrichtung für den Regelhub eines
unverdrehbaren, axial zwischen zwei Grenzstellungen durch
einen umschaltbaren Schrittmotor über ein Bewegungswandler
getriebe verschiebbaren, stangenförmigen Stellgliedes bei
Elektronikausfall, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle
(19) des Schrittmotors (3) eine Verzahnung (29) aufweist,
die mit einem Ritzel (31) einer in dem Schrittmotorgehäuse
(17) gelagerten Verstellwelle (33) gegen die Kraft
einer Druckfeder (43) in Eingriff bringbar ist, und daß die
Verstellwelle (33) ein von außerhalb des Schrittmotorgehäuses
(17) von Hand verstell- und verdrehbares Handstellelement
aufweist und vorzugsweise um 300 Grad begrenzt drehbar gelagert
ist.
2. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die in dem Schrittmotorgehäuse (17) gelagerte
Läuferwelle (19) des Schrittmotors (3) an einem freien Ende
(21) als Gewindespindel (23) ausgebildet ist, durch welche
bei deren Drehung das stangenförmige Stellglied (5) über
eine mit diesem in Wirkverbindung stehenden Spindelmutter
(25) in dem Regelgehäuse (15) axial zwischen den zwei Grenzstellungen
verschiebbar ist, und daß das andere freie Ende
(27) der Läuferwelle (19) die Verzahnung (29) für das Ritzel
(31) aufweist.
3. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenseite (47) des Schrittmotorgehäuses
(17) eine um 300 Grad konzentrisch zu der Lagerbohrung
(35) angeordnete offene Führungsnut (85) für einen Rastzapfen
(87) in eine an einem Ende (89) der Führungsnut (85)
angeordnete Rastbohrung (91) in der Ausgangsstellung der
Verstellwelle (33) einrastbar ist.
4. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rastzapfen (87) an dem freien Ende eines
Nietbolzens (93) an dem Ritzel (31) angeordnet ist, daß der
Nietbolzen (93) zwischen dem Rastzapfen (87) und dem Ritzel
(31) einen als Anschlag ausgebildeten Vorsprung (95) mit
einer Gleitfläche (97) aufweist, dessen Durchmesser größer
als die Breite der Führungsnut (85) ist, und daß die Führungsnut
(85) konzentrisch zu der Rastbohrung (91) eine
Aufnahmebohrung (99) für den ringförmigen Vorsprung (95) in
der Ausgangsstellung der Verstellwelle (33) aufweist.
5. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnung (29) an dem freien Ende der
Läuferwelle (19) und die Verzahnung an dem Ritzel (31) auf
ihren Kupplungsseiten mit Einfädelungsabschrägungen (101,
(103) versehen sind.
6. Handverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellwelle (33)
mit ihrem das Ritzel (31) aufweisende Ende in einer Lagerbohrung
(35) in der Seitenwand (37) des Schrittmotorgehäuses
(17) dreh- und verschiebbar gelagert ist, und daß die Seitenwand
(37) des Schrittmotorgehäuses (17) ein konzentrisch
zu der Lagerbohrung (35) ausgebildetes, zylinderförmiges
Ansatzstück (39) aufweist, das mit einer Aufnahmebohrung
(41) für die die Verstellwelle (33) umgebende Druckfeder
(43) versehen ist, und daß die Druckfeder (43) sich einerseits
an dem Handstellelement und andererseits auf dem Boden
(45) der Aufnahmebohrung (41) derart abstützt, daß das
Ritzel (31) in der Ausgangsstellung der Verstellwelle (33)
an der Innenseite (47) der Seitenwand (37) federnd anliegt.
7. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Handstellelement ein mit einer Riffelung
(49) versehene Drehknopf (51) ist, der mit dem aus dem
Ansatzstück (39) herausragenden, freien Ende der Verstellwelle
(33) formschlüssig verbunden ist.
8. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehknopf (51) beim Verschieben der Verstellwelle
(33) zum Ineingriffbringen des Ritzels (31) mit
der Verzahnung (29) der Läuferwelle (19) mit einer zylindrischen
Ausnehmung (53) über einen zylindrischen Ansatz
(55) an dem Ansatzstück (39) stülpbar ist.
9. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die freien Enden der Verstellwelle (33) im
Durchmesser verkleinerte Befestigungszapfen (57, 59) für den
Drehknopf (51) und für das Ritzel (31) aufweisen, und daß
die freien Enden der Befestigungszapfen (57, 59) zu je einem
Nietkopf (61, 63) gestaucht sind.
10. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungszapfen (57, 59) einen quadratischen
Querschnitt und die Aufnahmeöffnungen in dem Drehknopf
(51) und in dem Ritzel (31) entsprechend ausgebildete
quadratische Durchgangsöffnungen (65, 67) aufweisen.
11. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Handstellelement aus einem Schraubenkopf
(105) mit einem Schraubenschlitz (107) für einen Schraubendreher
besteht und daß der Schraubenkopf (105) in einer an
die Aufnahmebohrung (41) für die Druckfeder (43) anschließende,
zylindrische Führungsausnehmung (109) in dem Ansatzstück
(39) verschiebbar gelagert ist.
12. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ansatzstück (39) ein konzentrisch zu der
Führungsausnehmung (109) angeordnetes Gewinde (111) zum Aufschrauben
einer einseitig geschlossenen Überwurfmutter (113)
mit einem Innengewinde (115) aufweist.
13. Handverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einseitig geschlossene
Überwurfmutter (69) über den Drehknopf (51)
stülp- und auf ein Gewinde (71) an dem äußeren Umfang des
Ansatzstückes (39) aufschraubbar ist.
14. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwurfmutter (69) mit der Außenseite
(73) des Schrittmotorgehäuses (17) in Anlage bringbar ist
und daß ein Dichtungsring (75) in einem Hohlraum (77) zwischen
dem Gewinde (71) an dem Ansatzstück (39) und der
Außenseite (73) des Schrittmotorgehäuses (17) und vor dem
freien Ende des Gewindes (71) in der Innenwandung (81) der
Überwurfmutter (69) angeordnet ist.
15. Handverstellvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwurfmutter (69) mit einem Sechskant
für einen Schraubschlüssel versehen ist.
16. Handverstelleinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwurfmutter (69) mit einer Riffelung
(83) versehen ist.
17. Handverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche für einen mechanischen Drehzahlregler mit einer
elektronisch gesteuerten Angleichvorrichtung für eine Ein
spritzpumpe einer Brennkraftmaschine, wobei der Schrittmotor
mit dem von ihm angetriebenen Stellglied einen mit dem
Mengenverstellorgan der Einspritzpumpe zusammenwirkenden
Anschlag in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraft
maschine mengenkorrigierend verstellt, wobei das Stellglied
zwischen einem ersten Endanschlag, der kurz oberhalb des
maximalen Vollastregelweges liegt, und einem entgegengerich
tet wirkenden und kurz unterhalb des minimalen Vollast
regelweges liegenden zweiten Endanschlag verstellbar ist und
wobei beide Endanschläge im Zusammenwirken mit einem Vor
sprung als Teil des Stellgliedes den Angleichbereich be
grenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der kurz unterhalb des
minimalen Vollastregelweges liegende Endanschlag (121) durch
einen Anschlag in einem hohlzylindrischen Lagerteil (125),
das das stangenförmige Stellglied (5) konzentrisch umgibt
und auf seinem äußeren Umfang (127) ein Gewinde (129) zum
Verstellen einer Regelmutter (131) mit dem oberhalb des
maximalen Vollastregelweges liegenden anderen Endanschlag
(123) aufweist.
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