-
Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf elektronische Ventilsteuersysteme und insbesondere auf
elektronische Drosselklappen-Steuersysteme für Brennkraftmaschinen, mit
Getriebemechanismen mit verringerter Reibung und reduziertem Verschleiß.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Ventileinheiten für Motoren und zugehörige Systeme
verwenden typischerweise in einem Durchgangskanal für einen
Medienstrom angeordnete, schwenkbare Ventilglieder, um die Mediendurchflußregulierung
durch diese Kanäle
zu unterstützen.
So sind z. B. im Lufteinlaßkanal
in Brennkraftmaschinen Drosselklappenglieder angeordnet. Die Ventileinheiten
werden entweder mechanisch oder elektronisch gesteuert und verwenden
einen Mechanismus, der direkt das Ventilglied betätigt.
-
Bei elektronischen Drosselklappen-Steuersystemen
ist es wünschenswert,
einen Notbetriebsmechanismus bzw. -System zu haben, der bzw. das die
Drosselklappe in dem Falle betätigt,
daß die
elektronische Steuerung bzw. das elektronische System ausfällt. Es
bestehen mehrere bekannte elektronische Drosselklappen-Steuersysteme,
bei denen Notbetriebsmechanismen zum Schließen der Drosselventilklappe
oder zum Verstellen derselben in eine leicht geöffnete Stellung zum Einsatz
kommen, wenn ein Elektronikausfall im Fahrzeug auftreten sollte.
Eines dieser bekannten Systeme z. B. ist die gleichlaufende Patentanmeldung
der Anmelder, die am 10. November 1999 unter der laufenden Nummer 091438,122
(FGT 199-0418) angemeldet wurde. Es ist nun wünschenswert, ein elektronisches
Ventilsteuersystem mit einem verbesserten störungssicheren Mechanismus oder
Notbetriebsmechanismus zu stellen, der den Betrieb und die Stellungen
im Getriebemechanismus und für
die Getriebekomponenten optimiert, so daß Reibung und Verschleiß minimiert werden.
-
Die US-6,067,958 offenbart eine elektronische
Drosselklappenvorrichtung. Die Vorrichtung beinhaltet ein Drosselklappengehäuse mit
einer Drosselventilklappe darin und ist im Lufteinlaß eines
Motors angeordnet. Des weiteren weist die Vorrichtung einen Drosselklappen-Stellmotor auf, der
die Position der Drosselklappe einstellt.
-
Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung liefert
eine elektronische Drosselklappen-Steuereinheit mit einem Gehäuse mit
einem Getriebe und einem Drosselklappenmechanismus. Eine Drosselklappenplatte
ist auf einer Drosselklappenwelle angebracht, und Platte und Welle
sind im Motor- bzw. Lufteinlaßkanal
angebracht, so daß die
Drosselklappenplatte den in den Motor eintretenden Luftstrom reguliert.
Ein das Getriebe abdeckender Deckel trägt einen Motor mit einem Stirnrad.
-
Die Betätigung der Drosselklappe wird über die
Getriebeeinheit bewerkstelligt, die von dem Motor angetrieben wird.
Der Motor wird von der elektronischen Steuereinheit des Fahrzeuges
geregelt, die ihrerseits auf die Eingaben des Fahrzeugführers bzw. Fahrers
anspricht. Ein Drosselklappen-Stellungsgeber, der auf die Drehung
der Drosselklappenwelle anspricht, meldet die Stellung der Drosselklappe
zurück an
die elektronische Steuereinheit.
-
Beim Betrieb der Drosselklappe betätigt ein mit
dem Motor verbundenes Zahnrad ein Zwischenrad (oder Umlenkrad),
das seinerseits ein Zahnsegment treibt, das mit der Drosselklappenwelle
verbunden ist. Das Zahnsegment wird von einer Feder in Richtung
auf die Schließstellung
der Drosselklappe vorgespannt. Als Notbetriebsvorrichtung ist ein
unter Federspannung stehender Stößel am Gehäuse befestigt
und so positioniert, daß er
den Betrieb des Zahnsegmentes unterbricht, wenn eine elektronische Störung auftreten
sollte, und so die Drosselklappe am völligen Schließen hindert.
In der Notbetriebsstellung kann nun das Fahrzeug noch weiter betrieben werden,
wenn auch mit verminderter Leistung. Dadurch kann der Fahrer "nach Hause hinken".
-
Befindet sich die Drosselklappe in
ihrer Schließstellung,
wenn eine elektronische Störung auftritt,
dann wirkt der unter Federspannung stehende Stößel derart auf das Zahnsegment,
daß er
die Drosselklappe geringfügig
bis in die Notbetriebsstellung öffnet.
-
Zur Minimierung von Reibung und Verschleiß am Zahnsegment,
die durch den Kontakt zwischen Zahnrad und Stößel oder Notbetriebsmechanismus
entstehen, sind die Teile so angeordnet, daß die Betätigungsfläche des Zahnsegments senkrecht zur
Längsachse
des Stößelteils
steht, wenn es sich in einer Stellung in etwa in der Mitte des Notbetriebs-Versteilbereiches
des Stößels und
des Zahnsegmentes befindet. Dadurch werden Gleitkontakt und Gleitreibung
zwischen dem Stößel und
der Zahnsegmentfläche
minimiert, und damit die Reibung verringert und die Leistung des
Notbetriebsmechanismus verbessert. Ebenso wird dadurch der Verschleiß am Zahnsegment
reduziert, das typischerweise aus einem Verbundmaterial hergestellt
ist.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung
der Erfindung, insbesondere bei Betrachtung in Verbindung mit den
beiliegenden Zeichnungen und den nachstehenden Patentansprüchen.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
1 veranschaulicht
eine elektronische Drosselklappen-Steuereinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
2 veranschaulicht
ein Deckelteil einer elektronischen Drosselklappen-Steuereinheit
mitsamt dem damit verbundenen Getriebe und der Drosselklappenwelle;
-
3 zeigt
eine Draufsicht auf ein Drosselklappen-Steuerungsgehäuse, welche
das Getriebe veranschaulicht;
-
4 ist
eine geschnittene Explosionsdarstellung des elektronischen Drosselklappen-Steuermechanismus
aus 1, welche mehrere
der Bauteile desselben zeigt;
-
5 zeigt
ein Zwischen- bzw. Umlenkrad, das in Verbindung mit der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden kann;
-
6 veranschaulicht
ein Zahnsegmentteil, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden kann;
-
7 zeigt
eine Ausführungsform
eines Federelementes, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden kann;
-
8 veranschaulicht
ein unter Federspannung stehendes Stößelteil, das in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
-
die 9, 10, 11 und 12 veranschaulichen verschiedene
Stellungen des Zahnsegments und des Stößelmechanismus während des
Betriebes der elektronischen Drosselklappen-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
12A ist
eine vergrößerte Darstellung, welche
die Kräfte
X und Y, die Punkte A, B und C, Achse 95 und die Ausrichtungsachse 99 deutlicher darstellt;
und
-
13 ist
eine schematische Darstellung, welche eine repräsentative Schaltung darstellt,
die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gebracht
werden kann.
-
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Die Zeichnungen veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform
einer elektronischen Drosselklappen-Steuereinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung. Selbstverständlich
können
auch alternativ gestaltete andere Ausführungen mit gleichwertigen Komponenten
und Funktionen der vorliegenden Erfindung gemäß eingesetzt werden können.
-
1 ist
eine perspektivische Darstellung einer elektronischen Drosselklappen-Steuereinheit bzw.
Mechanismus, die/der hier allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet
ist. Die elektronische Drosselklappen-Steuereinheit 10 beinhaltet
ein Gehäuse bzw.
einen Körper 12 und
ein Deckelteil 14. Das Gehäuse 12 beinhaltet
einen Drosselklappenabschnitt 16, einen Getriebeabschnitt 18 und
einen Drosselklappen-Stellungsgebermechanismus 28. Das
Deckelteil beinhaltet ein Motorgehäuse 26 und einen elektrischen
Anschlußstecker 30.
-
Der Drosselklappenabschnitt 16 beinhaltet einen
Luftstromdurchgang 32, in welchem eine Drosselventilplatte 34 zur
Regulierung des Luftstromes durch diesen Durchgang angeordnet ist.
Die Drosselventilplatte 34 ist an einer Drosselklappenwelle 36 befestigt,
die quer zur Achse des Luftstromdurchganges 32 angeordnet
ist. Die Drosselklappenwelle ist im Gehäuse 12 in einer beliebigen
herkömmlichen
An und Weise angebracht und ist vorzugsweise in zwei Lagern 23 gelagert
(von welchen in 4 nur
eines dargestellt ist), die ihr eine freie Drehung ermöglichen,
um den Luftstrom zum Motor zu regulieren.
-
Ein Getriebezug oder -Mechanismus 40 ist im
Getriebeabschnitt 18 des Gehäuses 12 untergebracht.
Der Getriebezug 40 besteht allgemein aus einem Zwischen-
oder Umlenkrad 42 und einem Zahnsegment 44. Das
Zahnsegment 44 ist fest am oberen Ende 37 der
Drosselklappenwelle 36 befestigt, so daß die Drosselklappenwelle und
die Drosselklappenplatte zusammen mit dem Zahnsegment verschwenkt
werden.
-
Ein Motor 50 ist im Motorgehäuse 26 positioniert
und am Deckelteil 14 befestigt. Motor 50 ist vorzugsweise
ein umkehrbarer 13-Volt-Gleichstrommotor und ist mit einer Montageplatte 51 verbunden,
die am Deckel 14 über
mehrere Befestigungselemente 49 fixiert ist. Der Motor 50 hat
eine Welle 52, auf welcher ein kleines Strinzahnrad 54 angebracht
ist. Das Zahnrad 54 hat mehrere Zähne 56, die im Eingriff
mit dem Getriebezug stehen und diesen in Drehung versetzen. Das
Zwischenrad 42 ist auf einer Welle 58 angebracht,
die im Gehäuse 12 oder
im Deckelteil 14 oder in beiden gelagert ist. Das Zwischenrad
dreht sich frei auf der Welle 58. Wie 5 zeigt, beinhaltet das Zwischenrad bzw.
Umlenkrad 42 ein erstes Zahnrad 60 mit einer Vielzahl
von Zähnen 62,
und ein zweites Zahnrad 64 mit einer Vielzahl von Zähnen 66.
Die Getriebezähne 66 sind
so positioniert, daß sie mit
den Getriebezähnen 56 auf
dem Motorritzel 54 kämmen,
während
die Getriebezähne 62 so
positioniert und ausgelegt sind, daß sie mit Getriebezähnen 70 auf
dem Zahnsegment 44 kämmen.
Wie die Zeichnungen zeigen, sind die Zähne 70 auf dem Zahnsegment 44 nur
auf einem Teil oder Segment des Außenumfanges des Zahnrades vorgesehen.
-
Alle Getriebezahnräder 54, 42 und 44 sind vorzugsweise
aus Kunststoff, z. B. aus Nylon, obwohl sie auch aus einem anderen
vergleichbaren Material hergestellt sein können, z. B. einem Verbundwerkstoff
mit gleichwertiger Ausdauer und Funktion.
-
Das Zahnsegment 44 ist vorzugsweise
mit einem Ende 37 der Drosselklappenwelle 36 vergossen.
Zu diesem Zweck sind Aussparungen oder Nuten in dem Ende 37 der
Welle vorgesehen, um so eine feste Gußverbindung des Zahnsegments
mit der Welle zu ermöglichen,
so daß es
dauerhaft mit dieser verbunden ist.
-
Eine Schraubenfeder 80 ist
im Getriebeabschnitt 18 des Gehäuses 12 angeordnet.
Eine Ausführungsform
der Feder 80, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, ist in 7 dargestellt.
Die Feder 80 hat ein Ende 82, das fest an dem
Deckelteil
14 fixiert ist, während das andere Ende 84 der
Feder in der Öffnung 86 im
Zahnsegment 44 gelagert ist. Bei der in den Figuren dargestellten
Ausführungsform
ist die Feder 80 um das Ende 37 der Drosselklappenwelle
herum gewickelt zwischen dem Zahnsegment 44 und dem Deckelteil 14 angeordnet
(siehe 3).
-
Der unter Federspannung stehende
Stößelmechanismus,
der vorzugsweise in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, ist in 8 dargestellt
und allgemein mit der Bezugszahl 90 bezeichnet. Der Stößel 90 hat
einen länglichen hohlen
Körper
bzw. Gehäuse 92,
der/das mit einem Gewinde versehen ist, so daß er/es in die Gewindeöffnung 94 im
Getriebeteil 18 des Gehäuses 12 paßt. Ein
gleitbeweglicher Stößel 96 ist
an einem Ende des Stößelteils 90 angeordnet
und wird von einer im Gehäuse 92 positionierten
Feder 98 vorgespannt. Ein Verschlußstopfen 100 hält die Feder
und den Stößel 96 in
ihrer Position. Das Gewinde 93 an der Außenseite
des Gehäuses 92 des
Stößelmechanismus 90 paßt in das
Gegengewinde in der Öffnung 94 im
Gehäuse 12,
so daß der
Stößelmechanismus
so verstellt werden kann, daß die
richtige und optimale Positionierung und Funktion der Drosselventilklappe und
des Notbetriebsmechanismus leichter erzielt werden kann.
-
Der unter Federspannung stehende
Stößelmechanismus 90 wirkt
zusammen mit dem Zahnsegment 44 und der Feder 80 derart,
daß sie
den Betrieb der Drosselklappe 34 im Notbetriebsmechanismus begrenzen
und steuern. Diesbezüglich
ist die allgemeine Funktion des Getriebezuges, des Zahnsegmentes,
Stößelteils
und der anderen Komponenten im einzelnen in der gleichlaufenden
Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben, die am 11. November
1999 unter der laufenden Nummer 09/438,122 angemeldet wurde und
den Titel trägt: "Electronic Throttle
Control System With Two-Spring Failsafe Mechanism (Steuersystem
für eine
elektronische Drosselklappe mit Zwei-Feder-Notbetriebsvorrichtung)
(FGT 199-0418)".
-
Der Betrieb der elektronischen Drosselklappeneinheit
ist allgemein in dem schematischen Diagramm der 13 dargestellt. Im allgemeinen wird die
von einem Fahrzeugführer 112 am
Fahrpedal 110 angelegte Kraft von einem Sensor 114 gemessen und
der elektronischen Steuereinheit (ECU) 116 des Fahrzeuges
zugeführt.
Das Fahrpedal 110 wird typischerweise von einem federartigen
Spannglied 118 so vorgespannt, daß es dem Fahrer ein Gefühl für die Kraft
zurückvermittelt.
Die ECU 116 des Fahrzeuges erhält außerdem einen Eingang von mehreren
anderen Sensoren 120, die mit anderen Mechanismen und Systemen
des Fahrzeuges verbunden sind.
-
Um die Drosselventilklappe 34 zu
betätigen, wird
nun ein Signal von der ECU 116 an den Motor 50 abgegeben.
Der Motor dreht das Stirnzahnrad 54, das wiederum den Getriebemechanismus 40 betätigt. Im
einzelnen versetzt das Stirnrad 54 das Zwischenrad oder
Umlenkrad 42 in Drehung, das seinerseits das Zahnsegment 44 verschwenkt.
Dies wiederum bewirkt, daß die
Drosselklappenwelle 36 bewegt wird, die fest mit dem Zahnsegment 44 verbunden
ist, und diese Welle verschwenkt wird. Die Drehung der Welle 36 positioniert
die Drosselklappen-Ventilplatte 34 in einer genau definierten
Stellung im Durchgang 32 und erlaubt den erforderlichen und
notwendigen Luftstrom in den Motor hinein in Reaktion auf eine Bewegung
des Fahrpedals 110.
-
Das Deckelteil 14 kann am
Körper
bzw. Gehäuse 12 in
jeder beliebigen herkömmlichen
Art und Weise befestigt sein, wird jedoch vorzugsweise durch mehrere
Befestigungsteile wie z. B. Schrauben oder Bolzen festgehalten.
Desgleichen kann eine geeignete Flachdichtung oder ein anderes Dichtungselement
zwischen dem Deckel und dem Gehäuse
angeordnet werden, um das Getriebe 40 und andere Komponenten
vor Schmutz, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu
schützen.
Wenn die elektronische Drosselklappeneinheit 10 benutzt
wird, wird sie im Motorraum des Fahrzeuges angeordnet und mit dem
Fahrzeug verschraubt oder auf andere Weise sicher darin befestigt.
Hierzu kann eine Reihe von Öffnungen
im Gehäuse
vorgesehen werden, wie z. B. die in der 1 gezeigten Öffnungen 13.
-
Der Drosselklappen-Stellungsgeber
(TPS) 28 ist am Gehäuse 12 befestigt.
Der Stellungsgeber TPS ist herkömmlich
konstruiert und hat einen Rotor, der an dem unteren Ende 39 der
Drosselklappenwelle 36 angeschlossen ist. Zusammen mit
der zugehörigen
Elektronik "liest" oder erfaßt der TPS-Geber 28 die
Stellung der Drosselklappe 34 und überträgt sie an die Zentraleinheit
ECU 116 des Fahrzeuges. Ein Elektroverbinder 31 verbindet
den TPS mit der ECU. Der Verbinder 31 weist vorzugsweise
vier Kontakte auf und regelt über
die ECU die Tätigkeit
des Stellmotors 50 und damit die Stellung der Drosselklappe.
-
Der Verbinder 30 am Deckelteil 14 verbindet den
Motor 50 mit der ECU. Die Öffnung 33 im Deckelteil
ermöglicht
den Zugang zum oberen Ende 37 der Drosselklappenwelle bei
der Montage der Drosselklappeneinheit sowie die Ausrichtung/Kalibrierung von
Drosselklappenwelle und Drosselklappe.
-
Das Deckelteil 14 ist vorzugsweise
aus einem Kunststoff Verbundwerkstoff hergestellt, wie z. B. mit
Glasfaser verstärktes
Polyphenylsulfid (PES) oder Polyetherimid (PEI). Zur Verstärkung des
Deckelteils kann eine (nicht dargestellte) Metallplatte bei der
Herstellung des Deckels in diesem eingegossen werden. Die Metallplatte
versteift den Deckelteil, hält
den Motor sicher in seiner Lage und kann den Achsabstand der Zahnradteile
und Wellen gewährleisten.
Auch sind die verschiedenen Komponenten der elektronischen Drosselklappeneinheit 10 vorzugsweise
in der in den 1–4 dargestellten Weise gepackt
und angeordnet, um die Positionierung und den Gebrauch im Fahrzeug
zu erleichtern, jedoch sind auch andere Ausgestaltungen möglich. So
kann der TPS z. B. auf dem Deckelteil 14 angeordnet und mit
dem oberen Ende der Drosselklappenwelle verbunden sein, und der
Verbinder 30 kann die elektrischen Anschlüsse sowohl
des Motors als auch des TPS enthalten.
-
Das Gehäuse 12 kann aus Metall
hergestellt sein, z. B. aus Aluminium, es kann aber ebenso gut aus
einem Kunststoff Verbundmaterial sein. Außerdem sind Deckel, Motor,
Getriebe, Federglied, Drosselklappenwelle und Zahnradwelle 58 vorzugsweise zu
einer Baugruppe vormontiert, bevor sie mit dem Gehäuse zusammengefügt werden.
-
Bei der Montage des elektronischen
Drosselklappen-Steuermechanismus 10 drängt das Federglied 80 die
Drosselklappenplatte 34 in ihre Schließstellung. In diesem Bezug
sind bei vielen heute bekannten Motoren die Drosselklappen so hergestellt und
montiert, daß sie
eine geringfügige
Neigung im Bereich von 7°–10° in der voll
geschlossenen Stellung aufweisen. Dies dient dazu, den sicheren
Betrieb der Drosselklappe in allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten
und zu verhindern, daß sie
sich in der geschlossenen Stellung verklemmt oder hängen bleibt.
Diesbezüglich
hat der Luftstromdurchgang 32 im typischen Falle eine kreisrunde
Querschnittsform und Gestalt, während
die Drosselklappenplatte 34 eine leicht elliptische Form
aufweist.
-
Durch die Vorspannung der Feder 80
am Zahnsegment 44 und damit am Drosselklappenteil 34 wirkt
die Feder 80 so, daß sie
die Drosselklappe 34 in bzw. in Richtung auf die Schließstellung
zurückstellt,
wenn der elektronische Drosselklappen-Steuermechanismus 10 oder
das Fahrzeug selbst ausfallen sollte. Diesbezüglich sei angemerkt, daß die Drosselklappe 34 und
das Zahnsegment 44 vom Motor 50 und dem Getriebemechanismus 40 bis
in die voll geöffnete
Stellung der Drosselklappe 34 verschwenkt werden können. In
der offenen Stellung ist die Drosselklappe 34 in etwa parallel
zur Achse des Luftstromdurchganges 32 positioniert, so
daß der volle
Luftzustrom in den Motor einströmen
kann. 9 veranschaulicht
die Stellung des Zahnsegmentes und des Stößehnechanismus, wenn sich die Drosselklappe 34 in
ihrer weit offenen Stellung befindet. Ein Anschlag 19 im
Gehäuse 18 begrenzt
die Drosselklappe, so daß sie
sich nicht über
die voll geöffnete
Stellung hinaus öffnen
kann.
-
Der Stößelmechanismus 90 wirkt
als Notbetriebsmechanismus, der verhindert, daß sich die Drosselklappe im
Falle eines Elektronikausfalls völlig schließt. Der
Stößelmechanismus 90 wirkt
so, daß er die
Drosselklappe 34 in einer leicht geöffneten Stellung positioniert,
so daß das
Fahrzeug mit verringerter Geschwindigkeit betrieben werden kann
bzw. "heimhinken" kann. In dieser
Hinsicht ist zu vermerken, daß,
da Drosselklappeneinheiten in Motoren, wie sie heute bekannt sind,
eine leichte Neigung von 7°–10° in der voll
geschlossenen Stellung haben, die normale "Heimhinkstellung" der Drosselklappenplatte in solchen
Motoren bei etwa 12°–20° liegt, ausgehend
von einer zur Achse des Luftstromdurchlasses quer liegenden Stellung.
-
Der Stößelmechanismus 90 ist
so im Gehäuse 12 angeordnet,
daß das
unter Federspannung stehende Stößelteil 96 an
einer Schulter oder Fläche 45 am
Zahnsegment 44 anliegt. Der Stößelmechanismus 90 ist
so positioniert, daß die
Schulter 45 am Stößelteil 96 zur
Anlage kommt, bevor die Drosselklappe 34 ihre voll geschlossene
Stellung erreicht. Die Kraft oder Spannung der Feder 98 im
Stößelmechanismus 90 ist
größer als
die Kraft oder Spannung der Dreh-Schraubenfeder 80, und
damit stoppt der Stößehnechanismus 90 das
Zahnsegment 44 und hindert es daran, noch weiter verschwenkt
zu werden. Die Position des Zahnsegmentes und des Stößelmechanismus
zu diesem Zeitpunkt des Betriebes ist in 11 dargestellt.
-
Zur Überwindung der Kraft der Feder 98,
so daß die
Drosselklappe 34 in ihre voll geschlossene Stellung bewegt
werden kann, wird der Motor 50 betrieben. Durch den Getriebemechanismus 40 verschwenkt
oder dreht der Motor das Zahnsegment 44, das dann seinerseits
die Drosselklappenwelle verschwenkt und die Drosselklappe 34 schließt. Der
Motor drückt
die Anschlagschulter 45 gegen den Stößel 96 und verschiebt
den Stößel in eine
niedergedrückte Stellung
gegen die Kraft der Feder 98. 10 zeigt die Position der Komponenten,
wenn sich die Drosselklappe in ihrer geschlossenen Stellung befindet.
-
Im Falle einer elektronischen Störung in
der Drosselklappeneinheit 10, während die Drosselklappe geschlossen
oder fast geschlossen ist, wirkt der Notbetriebsmechanismus automatisch
derart, daß er die
Drosselklappenplatte in die Not- oder "Heimhinkstellung" bewegt. Die Kraft des elastisch vorspannenden
Federteils 98 am Stößelteil
drängt
den Stößel zurück in seine
ungespannte Stellung und zwingt damit das Zahnsegment 44 (und
damit die Drosselklappenwelle 36), die Drosselklappenplatte 34 leicht
zu verschwenken und so zu öffnen
(siehe 11). Durch den
Einsatz zweier Federn 80 und 98 ist die Drosselklappenwelle 36 (und damit
die Drosselklappenplatte 34) in allen Betriebsrichtungen
des Drosselklappensteuersystems in Richtung auf die Not- bzw. "Heimhinkstellung" vorgespannt.
-
Durch eine angemessene Wahl der Position des
Zahnsegments 44 und des Stößelmechanismus 90 können die
Reibung und Spannungen im Getriebemechanismus 40 minimiert
werden. Die Verringerung der Spannungen und Kraftkonzentrationen
verringert auch die Ablenkung der Getriebekomponenten, womit die
Standzeit und die Nutzungsdauer der elektronischen Drosselklappeneinheit 10 erhöht wird.
-
Sobald die Anschlagschulter 45 des
Zahnsegmentes 44 und der Stößel 96 aneinander
anliegen, wie das in den 10–12A dargestellt ist, wird eine
Kraft X an der Anschlagschulter 45 des Zahnsegments angelegt.
Zusätzlich übt die Feder 80 eine Kraft
Y auf das Zahnsegment 44 aus, und zwar in einer Richtung
entgegen der Kraft des Stößels. Diese Kräfte sind
in 12A dargestellt.
-
Der vorliegenden Erfindung zufolge
werden die Kräfte
X und Y strategisch so angelegt, daß die Spannungen und Normalkräfte am Zahnsegment deutlich
reduziert werden. In diesem Zusammenhang liegen dann der Punkt A,
welcher der Berührungspunkt
zwischen dem Stößel 96 und
der Anschlagschulter 45 des Zahnsegmentes ist, der Punkt
B, welcher den Anlagepunkt vom Ende 84 der Feder 80 in der Öffnung 86 des
Zahnsegmentes darstellt, und Punkt C, welcher der Drehpunkt des
Zahnsegments 44 ist, in einer Linie. Die Punkte A, B und
C sind vorzugsweise entlang einer Linie 99 ausgerichtet,
die parallel zur Längsachse 95 des
Stößelmechanismus 90 verläuft, wenn
sich der Stößel in etwa
auf halber Strecke des Schwenkweges des Zahnsegmentes und des Stößels 96 im
Notbetriebsbereich befindet (siehe 12A).
Wie die Zeichnungen zeigen, bedeutet dies, daß das Zahnsegment 44 und
der Stößel 96 in
der in 12 dargestellten
Position sind, die auf halbem Wege zwischen den Stellungen des Zahnsegmentes
und des Stößels liegen,
wie sie jeweils in den 10 und 11 dargestellt sind. Dadurch, daß diese
Flächen
auf halber Strecke des Verschwenkweges des Notbetriebsbereiches
senkrecht zueinander stehen, statt an dem einen oder anderen Ende
des Verschwenkweges, wird der Gleitkontakt und die Gleitreibung
zwischen dem Stößelteil 96 und der
Oberfläche 45 des
Zahnsegmentes minimiert. Dadurch wird die Reibung im Betrieb der
elektronischen Drosselklappeneinheit 10 reduziert und die Leistung
der Einheit erhöht.
Ebenso wird damit der Verschleiß am
Zahnsegment reduziert, das vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff
hergestellt ist.
-
Zwar ist die Erfindung mit Bezug
auf eine oder mehrere besondere Ausführungsformen beschrieben worden,
es versteht sich aber von selbst, daß die hier beschriebenen besonderen
Mechanismen und Techniken rein zur Veranschaulichung des erfinderischen
Grundgedankens dienen. Zahlreiche Änderungen können an den beschriebenen Verfahren
und Vorrichtungen vorgenommen werden, ohne damit den Rahmen der
Erfindung zu sprengen, wie ihn die beigefügten Patentansprüche definieren.