EP0989293B1 - Lastverstellvorrichtung - Google Patents

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EP0989293B1
EP0989293B1 EP99118628A EP99118628A EP0989293B1 EP 0989293 B1 EP0989293 B1 EP 0989293B1 EP 99118628 A EP99118628 A EP 99118628A EP 99118628 A EP99118628 A EP 99118628A EP 0989293 B1 EP0989293 B1 EP 0989293B1
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EP
European Patent Office
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emergency
spring
load
return spring
actuating
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Günther BENDER
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/107—Safety-related aspects

Definitions

  • the invention relates to a load adjustment device according to the preamble of claim 1 for the performance of a Internal combustion engine determining, in particular designed as a throttle valve, actuator arranged on an actuating shaft, the actuating shaft via a non-rotatable actuator connected to it by means of a reversible Actuator between a minimum load position and a full load position is pivotally driven, with a preloaded return spring, which Actuating shaft loaded in the minimum load direction, and an emergency running spring which the control shaft can be moved in the full load direction up to an emergency running position is.
  • a Internal combustion engine determining, in particular designed as a throttle valve, actuator arranged on an actuating shaft, the actuating shaft via a non-rotatable actuator connected to it by means of a reversible Actuator between a minimum load position and a full load position is pivotally driven, with a preloaded return spring, which Actuating shaft loaded in the minimum load direction, and an emergency running spring which the control shaft can be moved in the full load direction up
  • US-A-5 735 243 shows one such Contraption.
  • a similar load adjustment device is known from EP 0 378 737 B1 known.
  • This load adjustment device has to drive the actuating gear an accelerator cable attached to an accelerator pedal and an electric motor.
  • the throttle cable pivots a first control element part connected to the actuating shaft, while the electric motor one with the first control element part coupled second control element part pivoted.
  • the dimensions of the Control element parts form the transmission ratio of the actuating gear.
  • the return spring moves the first control element part to the minimum load position, while the emergency running spring is arranged on the second control element part and the control shaft in the emergency running position when the electric motor is de-energized biases.
  • the return spring and the emergency spring are here as tension or Designed compression springs.
  • the emergency running position enables the motor vehicle drive out of a danger area when the load adjustment device due to a failure of the control electronics or the actuator can be adjusted by pressing the accelerator pedal.
  • the internal combustion engine has a sufficiently large torque to to move the motor vehicle at low speed.
  • a disadvantage of the known load adjustment device is that it is very requires large installation space. In particular by attacking the return spring and the run-flat spring on the control element parts are designed in radial direction of the control shaft very wide.
  • the invention is based on the problem of a load adjustment device type mentioned so that they are particularly inexpensive is to be assembled and requires particularly small radial dimensions.
  • the run-flat spring and the return spring are each designed as torsion springs and on the Actuator arranged opposite side of the actuating shaft.
  • the actuator does not need any vacancies for the Attack points of the two springs.
  • the actuator can be particularly make compact.
  • the design of the emergency running spring and the return spring each as torsion springs also leads to a reduction in Dimensions of the load adjustment device according to the invention in radial Direction of the control shaft.
  • the separation of the two springs from the actuator also leads to a particularly simple assembly of the invention Load adjusting.
  • the type of actuator drive is irrelevant here.
  • the actuating gear can, for example, also exclusively are driven by an electric motor.
  • the emergency running spring and the return spring could each be used, for example Spiral spring can be designed.
  • Spiral spring can be designed.
  • Load adjustment device carries an adjusting lever for the transmission of forces the return spring and the emergency running spring on the adjusting shaft.
  • the control lever can be positively connected to the actuating shaft, so that it at assembly can simply be plugged onto it.
  • a second control element part as in the known load adjustment device can be according to another advantageous development of the invention Simply avoid it if the emergency running spring is in the emergency running position on a house-fixed Stop and is at an angle of the control lever
  • a release of the return spring from the steep lever can be according to another simply avoid advantageous development of the invention if a Leg of the return spring is positively connected to the actuating lever. This reliably prevents the drive from failing of the actuating gear, the actuating shaft remains in the full load position.
  • the load adjustment device requires particularly little Actuating forces when the actuating lever is in an emergency position from the return spring has a bend biased against one leg of the emergency running spring. Because the return spring and the emergency spring for counter-tensioning the control shaft are arranged, is thereby between the emergency running position and the full load only the return spring in engagement with the Lever. Act between the emergency running position and the minimum load position the two springs opposed, so that here, too, particularly small Actuating forces for pivoting the actuating shaft are required.
  • Load adjustment device in the radial direction of the control shaft contributes when the emergency running spring and the return spring concentrically around a storage of the Control shaft are arranged.
  • Contamination of the end of the actuating shaft facing the springs can easy according to another advantageous development of the invention avoid if the emergency running spring and the return spring are in one of one Lid lockable shaft-like housing are arranged.
  • the emergency running spring could be arranged on the actuating lever in such a way that it when the control shaft is pivoted from the emergency running position in the direction the minimum load position is tensioned more than the return spring.
  • FIG. 1 shows a throttle valve connector 1 with an inventive one Load adjustment device 2 in longitudinal section.
  • a control shaft 4 penetrating a channel 3 is pivotably mounted.
  • On the control shaft 4 is a for controlling a free cross-sectional area of the Channel serving throttle valve 5 attached.
  • the control shaft 4 is one arranged in a pot-shaped housing 6 of the throttle valve connector 1 Actuator 7 pivoted.
  • Control electronics 8 for controlling an electric motor shown in Figure 2 9 arranged. With the electric motor 9, the actuating gear 7 can be drive and thus pivot the control shaft 4. Alternatively, it can Actuator 7 of course also in addition to the electric motor 9 or instead of being adjusted by a throttle cable, not shown.
  • the throttle valve connector 1 has two bearings 10 for the actuating shaft 4, 11 on. At the opposite end of the actuating gear 7 of the actuating shaft 4, an adjusting lever 12 is attached. To the storage 11 of this end of the Actuating shaft 4, an emergency running spring 13 and a return spring 14 are concentric arranged. The return spring 14 and the emergency running spring 13 are each designed as leg springs and arranged in a shaft-like housing 15. The housing 15 is closed by a cover 16.
  • FIG. 2 shows the throttle valve connector 1 from FIG. 1 in a sectional illustration along the line II - II.
  • the adjusting lever 12 is made as a sheet metal part and has bends 17, 18.
  • Each a leg 19, 20 of the emergency spring 13 and the return spring 14 are in the throttle body 1 attached.
  • One of the bends 18 is from behind a leg 21 of the return spring 14.
  • the other angle 17 bears against a second leg 22 of the emergency running spring 13.
  • the return spring 14 counteracts the actuating shaft 4 pivoted clockwise, while the emergency running spring 13 only in Clockwise acting forces can exert on the control shaft 4.
  • the Emergency running spring 13 Since the Emergency running spring 13 has a larger spring constant than the return spring 14, can the control shaft 4 of the return spring 14 only up to the drawn Be pivoted position in which one of the bends 17 of the control lever 12 rests on the emergency running spring 13. In this position the control shaft 4 the second leg 22 of the emergency running spring 13 is also at a stop 23 of the throttle valve connector 1, so that the actuating shaft 4 by the emergency running spring 13 cannot be adjusted further clockwise.
  • This position indicates the emergency running position of the load adjustment device 2, the is inevitably achieved when no actuating forces above that shown in Figure 1 Actuate actuator 7 on the actuating shaft 4. A deflection of the Actuator shaft 4 from the drawn emergency position is therefore only about Actuator 7 shown in Figure 1 possible.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Lastverstellvorrichtung gemäß Oberbegriff vom Anspruch 1 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 vorgespannten Rückstellfeder, die die Stellwelle in Minimallastrichtung beaufschlagt, und einer Notlauffeder, durch die die Stellwelle in Vollast-richtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist.
Die US-A-5 735 243 zeigt beispielsweise eine solche Vorrichtung.
Eine ähnliche Lastverstellvornchtung ist aus der EP 0 378 737 B1 bekannt. Diese Lastverstellvorrichtung hat zum Antrieb des Stellgetriebes einen an einem Fahrpedal befestigten Gaszug sowie einen Elektromotor. Der Gaszug verschwenkt ein mit der Stellwelle verbundenes erstes Steuerelementteil, während der Elektromotor ein mit dem ersten Steuerelementteil gekoppeltes zweites Steuerelementteil verschwenkt. Die Abmessungen der Steuerelementteile bilden das Übersetzungsverhältnis des Stellgetriebes. Die Rückstellfeder bewegt das erste Steuerelementteil in die Minimallaststellung, während die Notlauffeder an dem zweiten Steuerelementteil angeordnet ist und die Stellwelle bei stromlosem Elektromotor in die Notlaufstellung vorspannt. Die Rückstellfeder und die Notlauffeder sind hierbei als Zugoder Druckfedern gestaltet. Die Notlaufstellung ermöglicht es, das Kraftfahrzeug aus einem Gefahrenbereich zu fahren, wenn die Lastverstellvorrichtung infolge eines Ausfalls der Steuerelektronik oder des Stellgetriebes nicht mehr durch Betätigung des Fahrpedals verstellt werden kann. In der Notlaufstellung hat die Brennkraftmaschine ein ausreichend großes Drehmoment, um das Kraftfahrzeug mit geringer Geschwindigkeit zu bewegen.
Nachteilig bei der bekannten Lastverstellvorrichtung ist, daß sie einen sehr großen Bauraum erfordert. Insbesondere durch den Angriff der Rückstellfeder und der Notlauffeder an den Steuerelementteilen gestalten sich diese in radialer Richtung der Stellwelle sehr ausladend.
Man hat bereits daran gedacht, anstelle der Rückstellfeder und der Notlauffeder eine einzige Drehfeder vorzusehen. Dies erfordert jedoch einen hohen konstruktiven Aufwand und eine kostenintensive Montage der Lastverstellvorrichtung.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Lastverstellvorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie besonders kostengünstig zu montieren ist und besonders geringe radiale Abmessungen erfordert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnende Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Notlauffeder und die Rückstellfeder sind jeweils als Drehfedern gestaltet und auf der dem Stellgetriebe gegenuberliegenden Seite der Stellwelle angeordnet.
Durch diese Gestaltung benötigt das Stellgetriebe keine freien Stellen für die Angriffspunkte der beiden Federn. Hierdurch läßt sich das Stellgetriebe besonders kompakt gestalten. Die Gestaltung der Notlauffeder und der Rückstellfeder jeweils als Drehfedern führt ebenfalls zu einer Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung in radialer Richtung der Stellwelle. Die Trennung der beiden Federn von dem Stellgetriebe führt zudem zu einer besonders einfachen Montage der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung. Die Art des Antriebs des Stellgetriebes ist hierbei belanglos. Das Stellgetriebe kann damit beispielsweise auch ausschließlich über einen Elektromotor angetrieben werden.
Die Notlauffeder und die Rückstellfeder könnten beispielsweise jeweils als Spiralfeder gestaltet sein. Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung in radialer Richtung der Stellwelle trägt es jedoch bei, wenn die Notlauffeder und die Rückstellfeder als zwei einander umschließende, die Stellwelle gegensinnig vorspannende Schenkelfedern gestaltet sind.
Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung trägt ein Stellhebel zur Übertragung von Kräften der Rückstellfeder und der Notlauffeder auf die Stellwelle bei. Der Stellhebel kann hierbei formschlussig mit der Stellwelle verbunden sein, so daß er bei der Montage einfach auf diese aufgesteckt werden kann.
Ein zweites Steuerelementteil wie bei der bekannten Lastverstellvorrichtung läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Notlauffeder in Notlaufstellung an einem gehausefesten Anschlag und an einer Abwinklung des Stellhebels anliegt
Hierdurch wirken zwischen der Notlaufstellung und der Vollaststellung nur Kräfte des Stellgetriebes und der Rückstellfeder auf die Stellwelle. Zwischen der Minimallaststellung und der Notlaufstellung wirken die Notlauffeder und die Rückstellfeder einander entgegengesetzt.
Ein Lösen der Rückstellfeder von dem Steilhebel läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn ein Schenkel der Rückstellfeder formschlüssig mit dem Stellhebel verbunden ist. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, daß bei einem Ausfall des Antriebs des Stellgetriebes die Stellwelle in der Vollaststellung verharrt.
Die erfindungsgemäße Lastverstellvorrichtung erfordert besonders geringe Stellkräfte, wenn der Stellhebel eine in Notlaufstellung von der Rückstellfeder gegen einen Schenkel der Notlauffeder vorgespannte Abwinklung aufweist. Da die Rückstellfeder und die Notlauffeder zur gegensinnigen Vorspannung der Stellwelle angeordnet sind, ist hierdurch zwischen der Notlaufstellung und der Vollaststellung nur die Rückstellfeder im Eingriff mit dem Stellhebel. Zwischen der Notlaufstellung und der Minimallaststellung wirken die beiden Federn entgegengesetzt, so daß auch hier besonders geringe Stellkräfte zum Verschwenken der Stellwelle erforderlich sind.
Zur weiteren Verringerung der Abmessungen der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung in radialer Richtung der Stellwelle trägt es bei, wenn die Notlauffeder und die Ruckstellfeder konzentrisch um eine Lagerung der Stellwelle angeordnet sind.
Eine Verschmutzung des den Federn zugewandten Endes der Stellwelle läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Notlauffeder und die Rückstellfeder in einem von einem Deckel verschließbaren schachtartigen Gehäuse angeordnet sind.
Die Notlauffeder könnte derart an dem Stellhebel angeordnet sein, daß sie bei einem Verschwenken der Stellwelle von der Notlaufstellung in Richtung der Minimallaststellung stärker gespannt wird als die Rückstellfeder. Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus der erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung trägt es jedoch bei, wenn die Notlauffeder eine größere Federkonstante hat als die Rückstellfeder.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Figur1:
einen Längsschnitt durch einen Drosselklappenstutzen mit einer erfindungsgemaßen Lastverstellvorrichtung,
Figur2:
eine Schnittdarstellung durch den Drosselklappenstutzen aus Figur 1 entlang der Linie II - II.
Die Figur 1 zeigt einen Drosselklappenstutzen 1 mit einer erfindungsgemäßen Lastverstellvorrichtung 2 im Längsschnitt. In dem Drosselklappenstutzen 1 ist eine einen Kanal 3 durchdringende Stellwelle 4 schwenkbar gelagert. Auf der Stellwelle 4 ist eine zur Regelung einer freien Querschnittsfläche des Kanals dienende Drosselklappe 5 befestigt. Die Stellwelle 4 wird von einem in einem topfformigen Gehäuse 6 des Drosselklappenstutzens 1 angeordneten Stellgetriebe 7 verschwenkt. Weiterhin ist in dem Gehäuse 6 eine Steuerelektronik 8 zur Ansteuerung eines in Figur 2 dargestellten Elektromotors 9 angeordnet. Mit dem Elektromotor 9 läßt sich das Stellgetriebe 7 antreiben und damit die Stellwelle 4 verschwenken. Alternativ dazu kann das Stellgetriebe 7 selbstverständlich auch zusätzlich zum Elektromotor 9 oder anstelle dazu von einem nicht dargestellten Gaszug verstellt werden.
Der Drosselklappenstutzen 1 weist für die Stellwelle 4 zwei Lagerungen 10, 11 auf. An dem dem Stellgetriebe 7 gegenüberliegendem Ende der Stellwelle 4 ist ein Stellhebel 12 befestigt. Um die Lagerung 11 dieses Endes der Stellwelle 4 sind eine Notlauffeder 13 und eine Rückstellfeder 14 konzentrisch angeordnet. Die Rückstellfeder 14 und die Notlauffeder 13 sind jeweils als Schenkelfedern gestaltet und in einem schachtartigen Gehäuse 15 angeordnet. Das Gehäuse 15 ist von einem Deckel 16 verschlossen.
Die Figur 2 zeigt den Drosselklappenstutzen 1 aus Figur 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie II - II. Hierbei ist zu erkennen, daß der Stellhebel 12 als Blechteil gefertigt ist und Abwinklungen 17, 18 aufweist. Jeweils ein Schenkel 19, 20 der Notlauffeder 13 und der Rückstellfeder 14 sind in dem Drosselklappenstutzen 1 befestigt. Eine der Abwinklungen 18 wird von einem Schenkel 21 der Rückstellfeder 14 hintergriffen. Die andere Abwinklung 17 liegt an einem zweiten Schenkel 22 der Notlauffeder 13 an. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Ruckstellfeder 14 die Stellwelle 4 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, während die Notlauffeder 13 nur in Uhrzeigersinn wirkende Stellkräfte auf die Stellwelle 4 ausüben kann. Da die Notlauffeder 13 eine größere Federkonstante als die Rückstellfeder 14 hat, kann die Stellwelle 4 von der Rückstellfeder 14 nur bis in die eingezeichnete Stellung verschwenkt werden, in der eine der Abwinklungen 17 des Stellhebels 12 an der Notlauffeder 13 anliegt. In dieser Stellung der Stellwelle 4 liegt der zweite Schenkel 22 der Notlauffeder 13 zudem an einem Anschlag 23 des Drosselklappenstutzens 1 an, so daß die Stellwelle 4 durch die Notlauffeder 13 nicht weiter in Uhrzeigersinn verstellt werden kann. Diese Stellung kennzeichnet die Notlaufstellung der Lastverstellvorrichtung 2, die zwangsläufig erreicht wird, wenn keine Stellkräfte über das in Figur 1 dargestellte Stellgetriebe 7 auf die Stellwelle 4 einwirken. Eine Auslenkung der Stellwelle 4 aus der eingezeichneten Notlaufstellung ist daher nur über das in Figur 1 dargestellte Stellgetriebe 7 möglich.
Bezugszeichenliste:
1.
Drosselklappenstutzen
2.
Lastverstellvorrichtung
3.
Kanal
4.
Stellwelle
5.
Drosselklappe
6.
topfförmiges Gehäuse
7.
Stellgetriebe
8.
Steuerelektronik
9.
Elektromotor
10.
Lagerung
11.
Lagerung
12.
Stellhebel
13.
Notlauffeder
14.
Rückstellfeder
15.
schachtartiges Gehäuse
16.
Deckel
17.
Abwinkelung
18
Abwinkelung
19.
Schenkel
20.
Schenkel
21.
Schenkel
22.
Schenkel
23.
Anschlag

Claims (8)

  1. Lastverstellvorrichtung für ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes, insbesondere als Drosselklappe (5) ausgebildetes, auf einer Stellwelle (4) angeordnetes Stellglied, wobei die Stellwelle (4) über ein drehfest mit ihr verbundenes Stellteil mittels eines reversierbaren Stellgetriebes (7) zwischen einer Minimallaststellung und einer Volllaststellung schwenkbar antreibbar ist, mit einer vorgespannten Rückstellfeder (14), die die Stellwelle (4) in Minimallastrichtung beaufschlagt, und einer Notlauffeder (13), durch die die Stellwelle (4) in Volllastrichtung bis zu einer Notlaufstellung bewegbar ist, wobei die Notlauffeder (13) und die Rückstellfeder (14) jeweils als Drehfedern gestaltet und auf der dem Stellgetriebe (7) gegenüberliegenden Seite der Stellwelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlauffeder (13) und die Rückstellfeder (14) mit einem Ende feststehend gehalten sind und mit dem anderen Ende zwischen der Minimallaststellung und der Notlaufstellung an einem gemeinsamen, mit der Stellwelle (4) verbundenen Stellhebel (17) angelenkt sind, und dass zwischen der Minimallast stellung und der Volllaststellung ausschließlich die Rückstellfeder (14) an dem Stellhebel (12) angelenkt ist.
  2. Lastverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauffeder (13) und die Rückstellfeder (14) als zwei einander umschließende, die Stellwelle (4) gegensinnig vorspannende Schenkelfedern gestaltet sind
  3. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauffeder (13) in Notlaufstellung an einem gehäusefesten Anschlag (23) und an einer Abwinklung (17) des Stellhebels (12) anliegt.
  4. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel (21) der Rückstellfeder (14) formschlüssig mit dem Stellhebel (12) verbunden ist.
  5. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellhebel eine in Notlaufstellung von der Rückstellfeder gegen einen Schenkel der Notlauffeder vorgespannte Abwinklung aufweist.
  6. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauffeder (13) und die Rückstellfeder (14) konzentrisch um eine Lagerung (11) der Stellwelle (4) angeordnet sind.
  7. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauffeder (13) und die Rückstellfeder (14) in einem von einem Deckel (16) verschließbaren schachtartigen Gehäuse (15) angeordnet sind.
  8. Lastverstellvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Notlauffeder (13) eine größere Federkonstante hat als die Rückstellfeder (14).
EP99118628A 1998-09-24 1999-09-21 Lastverstellvorrichtung Expired - Lifetime EP0989293B1 (de)

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