EP1466085B1 - Aktuator - Google Patents

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EP1466085B1
EP1466085B1 EP02792683A EP02792683A EP1466085B1 EP 1466085 B1 EP1466085 B1 EP 1466085B1 EP 02792683 A EP02792683 A EP 02792683A EP 02792683 A EP02792683 A EP 02792683A EP 1466085 B1 EP1466085 B1 EP 1466085B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator according
shaft
hub part
spring
annular gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02792683A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1466085A1 (de
Inventor
Lothar Schröder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1466085A1 publication Critical patent/EP1466085A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1466085B1 publication Critical patent/EP1466085B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to an actuator with a electromotive drive, of which via a gear transmission, in particular a reduction gear, one on a shaft rotatably arranged toothed segment of a, by a first Stop limited first position in one, by one second stop limited second position pivotally is drivable.
  • a gear transmission in particular a reduction gear
  • Such actuators are widely applicable. That's the way they can be be used for facilities where a rotary actuator in which a pivoting direction is electromotive, while in the other direction a return spring the shaft moved back to its starting position. This is e.g. at a Throttle body of the case in which the shaft the Throttle shaft is the one that carries the throttle and electric motor from a closed position to an open position is movable while the return movement in the Closed position is effected by a return spring.
  • actuators are known that implicate over one Intelligence recognizing the striking of the stops and store these end positions, so that in another Reaching the end positions no more striking occurs.
  • Actuators of the type mentioned are from EP 1 170th 484 A and EP 0 828 067 A known.
  • the toothed segment is fixedly arranged on the shaft.
  • the object of the invention is an actuator of the type to create, with a simple structure and avoiding damage by overloading and avoiding malfunctions a minimized design of gearbox and drive allows.
  • This object is achieved in that between the first and the second position the toothed segment and the shaft play in a defined position assignment with each other are connected and that the toothed segment by a limited Swivel angle against a spring force in the one and / or in the other pivoting direction of the toothed segment relative to Wave is pivotable.
  • a simple structure is achieved in that the toothed segment a toothed ring portion is in its radially encircling Circumferential direction on a rigidly connected to the shaft Hub part is arranged displaceably guided, wherein the toothed ring portion of the spring force in the one and / or is acted upon in the other pivoting direction.
  • the displaceability of the toothed ring section from the rest position in one and / or in the other pivoting direction preferably limited by pivot stops.
  • the staple spring is a V-shaped leaf spring, which in the Connecting portion of their legs forming the spring arms is pivotally mounted on the hub part.
  • the legs can start from the Hub part to their free thighs down a reducing Own width.
  • the staple spring is made a CuBe alloy.
  • the clamp spring in its deflection free of tension remains on its holder and the holder to simple Way, the leaf spring can with the inside of the Connecting portion of their legs pivotally on the hub part be supported and have a continuous recess, through which a radial arm of the hub part protrudes, wherein the leaf spring with the outside of its connection area supported on a support connected to the radial arm is.
  • the hub part a fixed Have the shaft can be arranged hub, from which radially a sector-like management area with a peripheral, circular arc-like guideway extends, on which the toothed ring section with a guide embracing the guideway slidably guided.
  • the hub part is a flat stamped sheet metal part, then it can this can be made particularly simple and inexpensive. Is the pivot angle of the toothed ring section relative to the shaft by firmly connected to the toothed ring section pivot stops limited, against the hub part in its trajectory trained counter attacks are malleable, so will achieved a structurally low construction.
  • toothed ring section is a plastic part, then arise only minimized friction losses during its displacement the guideway.
  • a component also as injection molding easy and cheap to produce.
  • the shaft is a throttle shaft of a Throttle body for an internal combustion engine, wherein on the throttle shaft is attached to a throttle valve that in a flow opening of the throttle body between a closed position and an open position is arranged pivotally.
  • the return spring, the radial arm of the hub part in the closing direction of the throttle shaft apply.
  • the illustrated in Figure 1 drive range of a throttle body shows the motor shaft 1 of the DC motor an electromotive drive, on which one through another Component concealed drive pinion is arranged.
  • the drive pinion is connected via a reduction gear 2, whose last gear is covered by the gear 3, a Toothed ring section 4 pivotally drivable, in the last Gear of the reduction gear 2 engages.
  • the toothed ring section 4 is in its radially circumferential direction 5 on one with the end portion of a throttle shaft 11 rigidly connected hub part 6 slidably guided arranged and of the spring arms 7 and 8 as a Staple spring formed V-shaped leaf spring 9 in his Rest position held on the hub part 6.
  • a trained as a helical torsion spring, preloaded Return spring 10 encloses the throttle shaft 11 and acts in the counterclockwise direction in their illustrated closed position. With her one, not shown free end, the return spring 10 is fixed to the Housing 12 of the throttle body fastened while the other free end 13 of the return spring 10 is formed like a hook is and in a receiving groove 14 at a diametrically the toothed ring section 4 opposite radially extending Radial arm 15 of the hub part 6 engages and is supported.
  • the throttle valve shaft 11 extends through a flow opening the throttle body, which is not visible in the housing 12 is formed and extending transversely through the throttle shaft 11 extends.
  • an opening 16 of the to recognize vertically extending flow opening In the upper part of the housing 12 is an opening 16 of the to recognize vertically extending flow opening.
  • the pivotal movement of the throttle shaft 11 and thus the Throttle is in the illustrated closed position by a first stop 17 and in the open position limited to a second stop 18, where the hub part. 6 comes to the plant.
  • the hub part 6 is formed as a flat sheet metal stamping and has a fixedly arranged on the throttle shaft 11 annular hub 19, from which radially a sector-like Guide portion 20 extends.
  • This management area 20 has peripherally a circular arc-like guideway 21st
  • the toothed ring section 4 has at its radially inwardly directed Side a circumferential groove about the same width as the thickness of the hub part 6, which forms a guide 22. With the groove of the toothed ring section 4 is on the guideway 21 put them all around and on this guideway 21 slidably guided in the radial direction.
  • existing Game may be the toothed ring section 4 relative to the hub part 6 and thus also relative to the throttle shaft 11 against the Forces of the spring arms 7 and 8 of the leaf spring 9 pivot.
  • the extension angle in the circumferential direction 5 of the toothed ring section 4 and guide track 21 is the same, wherein the spring arms 7 and 8 of the leaf spring 9 with their free ends in the illustrated Rest position on the directed in the circumferential direction 5 End faces 28 and 29 of the toothed ring section 4 and also on the stops 30 and 31 forming ends of the hub part 6 with Preload applied.
  • the toothed ring section 4 in held a center position in which the stop arms 24 and 25 each about the same distance from their assigned Ends 26 and 27 of the arcuate recess 23 have.
  • the radial arm 15 of the hub part 6 extends through a in Direction of the leaf spring 9 extending, continuous Slot 32 in the connection region of the spring arms 7 and 8 of the Leaf spring 9, which is approximately the same cross-section as the radial arm 15 owns.
  • With the inside of the connecting area of her Spring arms 7 and 8 is the leaf spring on the outer periphery of annular hub 19 pivotally supported while with its outside of the connection area on a bolt 33 is supported, which is axially to the longitudinal axis of the throttle shaft 11 extends and at the radial arm 15 this transversely is arranged outstanding.
  • FIG. 5 the leaf spring related in FIGS. 1 and 2 is shown 9, which also in the embodiment of the FIGS. 6 to 8 can be used and their spring arms 7 and 8 from their connection area to their free one Ends have a tapered width, so that their Spring characteristic is approximately linearly increasing.
  • Toothed ring section 4 designed as a plastic part, the direct sprayed onto the metal hub part 6 or 6 ' where none is the required displaceability the Zahnringsabitess 4 obstructive positive connection between hub part 6 or 6 'and toothed ring section 4th arises.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Gears, Cams (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aktuator mit einem elektromotorischen Antrieb, von dem über ein Zahnradgetriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe, ein auf einer Welle drehfest angeordnetes Zahnsegment aus einer, durch einen ersten Anschlag begrenzten ersten Stellung in eine, durch einen zweiten Anschlag begrenzten zweiten Stellung schwenkbar antreibbar ist.
Derartige Aktuatoren sind vielfältig anwendbar. So können sie für Einrichtungen verwandt werden, bei denen ein Schwenkantrieb in die eine Schwenkrichtung elektromotorisch erfolgt, während in die andere Richtung eine Rückstellfeder die Welle wieder in ihre Ausgangsposition bewegt. Dies ist z.B. bei einem Drosselklappenstutzen der Fall, bei dem die Welle die Drosselklappenwelle ist, die die Drosselklappe trägt und elektromotorisch von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, während die Rückbewegung in die Schließstellung durch eine Rückstellfeder erfolgt.
Dabei kommt es beim Erreichen der Schließstellung zu einem Anschlagen an den die Schließstellung definierenden Anschlag.
Bei Aktuatoren bei denen ein Schwenkantrieb in beide Schwenkrichtungen erfolgt, wird das Erreichen der Endstellungen nach dem Anschlagen an den die Endstellungen definierenden Anschlägen z.B. durch die dann erhöhte Stromaufnahme des elektromotorischen Stellantriebs erkannt und die Bestromung des Antriebs beendet oder die Antriebsrichtung umgekehrt.
Darüber hinaus sind Aktuatoren bekannt, die über eine impletiere Intelligenz das Anschlagen an den Anschlägen erkennen und diese Endstellungen speichern, so daß bei einem weiteren Erreichen der Endstellungen kein Anschlagen mehr erfolgt.
Dieser Lernprozeß wird aber bei jeder erneuten Inbetriebnahme des Aktuators neu durchgeführt.
Bei all diesen Aktuatoren besteht das Problem, daß es zu einem wiederholten harten Anschlagen an den die erste und die zweite Stellung begrenzenden, starren Anschlägen kommt, so daß sich hohe Stoßkräfte ergeben, die auf das Getriebe und den elektromotorischen Antrieb einwirken.
Bei Aktuatoren mit einer Schneckenstufe in dem Getriebe besteht aufgrund der Stoßkräfte eine erhöhte Gefahr des Verklemmens. Der Aktuator hängt dann in dieser Anschlagstellung fest und kann im Falle eines Gleichstrommotors als Antrieb nicht mehr entklemmt werden. Darüber hinaus treten an der Schnecke erhöhte Axialkräfte auf, deren Aufnahme durch zusätzlichen Aufwand sichergestellt werden muß.
Diese genannten Probleme erfordern eine entsprechend stärkere Auslegung von Getriebe und Antrieb.
Aktuatoren der eingangs genannten Art sind aus der EP 1 170 484 A und der EP 0 828 067 A bekannt. Bei diesen Aktuatoren ist das Zahnsegment fest auf der Welle angeordnet.
Aus der EP 0 810 359 A ist ein Drosselklappenstutzen mit einem Aktuator der eingangs genannten Art bekannt. Außer dem fest auf der Welle angeordneten Zahnsegment, das von dem elektromotorischen Antrieb über ein Zahnradgetriebe antreibbar ist, treibt der elektromotorische Antrieb über ein Zahnradgetriebe anderer Übersetzung ein weiteres Zahnsegment schwenkbar an, das um die gleiche Achse wie das erste Zahnsegment frei schwenkbar gelagert ist. Ein Ende einer Drehfeder ist an dem weiteren Zahnsegment und das andere Ende der Drehfeder ist an der Welle angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Aktuator der eingangs Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und Vermeidung von Beschädigungen durch Überlastung und Vermeidung von Betriebsstörungen eine minimierte Auslegung von Getriebe und Antrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der ersten und der zweiten Stellung das Zahnsegment und die Welle spielfrei in definierter Lagezuordnung miteinander verbunden sind und daß das Zahnsegment um einen begrenzten Schwenkwinkel entgegen einer Federkraft in die eine und/oder in die andere Schwenkrichtung des Zahnsegments relativ zur Welle verschwenkbar ist.
Durch diese Ausbildung kommt es nicht mehr zu einem harten Anschlagen an den die erste und zweite Stellung begrenzenden Anschlägen, sondern zu einem Anstieg einer Gegenkraft, ehe ein Überlastanschlag die relative Verschwenkbarkeit beendet. Damit sind die Belastungen der Bauteile des Getriebes und des Antriebs erheblich reduziert, so daß sie für geringere Kraftaufnahmen ausgelegt werden können, wodurch auch Ihre Baugröße reduziert wird.
Beschädigungen und Betriebsstörungen werden vermieden.
Im Betrieb zwischen der ersten und zweiten Stellung und nach einem Anfahren einer dieser Stellungen sind Zahnsegment und Welle spielfrei in definierter Lagezuordnung miteinander verbunden.
Ein einfacher Aufbau wird dadurch erreicht, daß das Zahnsegment ein Zahnringabschnitt ist, der in seiner radial umlaufenden Umfangsrichtung auf einem mit der Welle starr verbundenen Nabenteil verschiebbar geführt angeordnet ist, wobei der Zahnringabschnitt von der Federkraft in die eine und/oder in die andere Schwenkrichtung beaufschlagt ist.
Ist der Zahnringabschnitt von den Federarmen einer Klammerfeder mit einander entgegengesetzter Vorspannung in eine Ruhestellung beaufschlagbar, in der jeder Federarm sowohl den Zahnringabschnitt beaufschlagt als auch jeweils an einem Anschlag des Nabenteils in Anlage ist, so wird eine Reduzierung der erforderlichen Bauteile erreicht. Gleichzeitig erfolgt auf einfache Weise in dem Betrieb zwischen der ersten und zweiten Stellung und nach einem Anfahren einer dieser Stellungen die spielfreie definierte Lagezuordnung von Zahnsegment und Welle zueinander.
Die Verschiebbarkeit des Zahnringabschnitts aus der Ruhestellung in die eine und/oder in die andere Schwenkrichtung ist vorzugsweise von Schwenkanschlägen begrenzt.
Eine einfache Ausgestaltung der Klammerfeder besteht darin, daß die Klammerfeder eine V-förmige Blattfeder ist, die im Verbindungsbereich ihrer die Federarme bildenden Schenkel schwenkbar am Nabenteil angeordnet ist. Zur Bestimmung einer ansteigenden Federkennlinie können die Schenkel ausgehend vom Nabenteil zu ihren freien Schenkeln hin eine sich reduzierende Breite besitzen. Vorzugsweise besteht die Klammerfeder aus einer CuBe-Legierung.
Sind durch die Endbereiche der Schenkel der V-förmigen Blattfeder die in Umfangsrichtung gerichteten Stirnseiten des Zahnringabschnitts beaufschlagbar, so ergibt sich ein flacher, bauraumsparender Aufbau und es sind keine besonderen Abstützelemente am Zahnringabschnitt für die Klammerfeder erforderlich.
Damit die Klammerfeder bei ihrer Auslenkung frei von Verspannungen an ihrer Halterung bleibt und die Halterung auf einfache Weise erfolgt, kann die Blattfeder mit der Innenseite des Verbindungsbereichs ihrer Schenkel an dem Nabenteil schwenkbar abgestützt sein und eine durchgehende Ausnehmung aufweisen, durch die ein Radialarm des Nabenteils hindurchragt, wobei die Blattfeder mit der Außenseite ihres Verbindungsbereichs an einer mit dem Radialarm verbundenen Abstützung abgestützt ist.
Dabei werden besonders wenige Bauteile zur Haltung und Führung der Klammerfeder benötigt, wenn die durchgehende Ausnehmung ein sich in Richtung der Längserstreckung der Blattfeder erstreckender Schlitz ist, den der Radialarm etwa gleichen Querschnitts durchragt und wenn die Abstützung ein sich axial zur Längsachse erstreckender Bolzen ist.
Auf zusätzliche Elemente kann verzichtet werden, wenn die Anschläge des Nabenteils die in Umfangsrichtung gerichteten Enden des Nabenteils sind.
In einfacher Ausgestaltung kann das Nabenteil eine fest auf der Welle anordenbare Nabe aufweisen, von der aus sich radial ein sektorartiger Führungsbereich mit einer peripheren, kreisbogenartigen Führungsbahn erstreckt, auf der der Zahnringabschnitt mit einer die Führungsbahn umgreifenden Führung verschiebbar geführt ist.
Ist dabei das Nabenteil ein ebenes Blechstanzteil, so kann dies besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Ist der Schwenkwinkel des Zahnringabschnitts relativ zur Welle durch fest mit dem Zahnringabschnitt verbundene Schwenkanschläge begrenzt, die gegen am Nabenteil in ihrer Bewegungsbahn ausgebildete Gegenanschläge anschlagbar sind, so wird ein bauteilarmer Aufbau erreicht.
Dazu kann das Nabenteil in seinem Bereich radial zwischen seiner Nabe und seiner Führungsbahn eine bogenförmige Ausnehmung besitzen, in die die Schwenkanschläge bildende Anschlagarme des Zahnringabschnitts hineinragen und an die die in Umfangsrichtung gerichteten, die Gegenanschläge bildenden Enden der bogenförmigen Ausnehmung anschlagbar sind.
Sind die Anschlagarme axial zur Längsachse der Welle federnd und in die bogenförmige Ausnehmung einrastbar ausgebildet, so kann der Zahnringabschnitt durch Aufstecken auf die Führungsbahn und Einrasten der Anschlagarme in die bogenförmige Ausnehmung einfach montiert werden.
Ist der Zahnringabschnitt ein Kunststoffteil, so entstehen nur minimierte Reibungsverluste bei dessen Verschiebung auf der Führungsbahn. Darüber hinaus ist ein derartiges Bauteil auch als Spritzgußteil einfach und billig herstellbar.
Vorzugsweise ist die Welle eine Drosselklappenwelle eines Drosselklappenstutzens für einen Verbrennungsmotor, wobei auf der Drosselklappenwelle eine Drosselklappe befestigt ist, die in einer Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung schwenkbar angeordnet ist.
Ist dabei die Drosselklappenwelle entgegen der Kraft einer Rückstellfeder aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung schwenkbar antreibbar, so kann die Kraft der Rückstellfeder nicht mehr zu einem harten Anschlagen des Zahnsegments an einem die Schließstellung definierenden starren Anschlag führen.
Zur Reduzierung der Bauteile kann die Rückstellfeder den Radialarm des Nabenteils in Schließrichtung der Drosselklappenwelle beaufschlagen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1
eine Seitenansicht des Antriebsbereichs eines Drosselklappenstutzens
Figur 2
eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit aus Nabenteil, Zahnringabschnitt und Klammerfeder
Figur 3
eine perspektivische Ansicht des Nabenteils des Drosselklappenstutzens nach Figur 1
Figur 4
eine perspektivische Ansicht des Zahnringabschnitts des Drosselklappenstutzens nach Figur 1und der Baueinheit nach Figur 2
Figur 5
eine perspektivische Ansicht der Klammerfeder der Baueinheit nach Figur 2
Figur 6
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Baueinheit aus Nabenteil und Zahnringabschnitt
Figur 7
eine perspektivische Ansicht des Nabenteils der Baueinheit nach Figur 6
Figur 8
eine perspektivische Ansicht des Zahnringabschnitts der Baueinheit nach Figur 6.
Der in Figur 1 dargestellte Antriebsbereich eines Drosselklappenstutzens zeigt die Motorwelle 1 des Gleichstrommotors eines elektromotorischen Antriebs, auf dem ein durch ein anderes Bauteil verdecktes Antriebsritzel angeordnet ist. Durch das Antriebsritzel ist über ein Untersetzungsgetriebe 2, dessen letztes Zahnrad durch das Zahnrad 3 verdeckt ist, ein Zahnringabschnitt 4 schwenkbar antreibbar, in den das letzte Zahnrad des Untersetzungsgetriebes 2 eingreift.
Der Zahnringabschnitt 4 ist in seiner radial umlaufenden Umfangsrichtung 5 auf einem mit dem Endbereich einer Drosselklappenwelle 11 starr verbundenen Nabenteil 6 verschiebbar geführt angeordnet und von den Federarmen 7 und 8 einer als Klammerfeder ausgebildeten V-förmigen Blattfeder 9 in seiner Ruhestellung auf dem Nabenteil 6 gehalten.
Eine als wendelförmige Torsionsfeder ausgebildete, vorgespannte Rückstellfeder 10 umschließt die Drosselklappenwelle 11 und beaufschlagt diese entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre dargestellte Schließstellung. Mit ihrem einen, nicht dargestellten freien Ende ist die Rückstellfeder 10 fest an dem Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens befestigt, während das andere freie Ende 13 der Rückstellfeder 10 hakenartig ausgebildet ist und in eine Aufnahmenut 14 an einem sich diametral dem Zahnringabschnitt 4 gegenüberliegend radial erstreckenden Radialarm 15 des Nabenteils 6 eingreift und sich daran abstützt.
Die Drosselklappenwelle 11 durchragt eine Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens, die nicht sichtbar in dem Gehäuse 12 ausgebildet ist und sich quer durch die sich Drosselklappenwelle 11 erstreckt.
In der Durchströmöffnung ist auf der Drosselklappenwelle 11 eine Drosselklappe fest angeordnet. Durch Verschwenken der Drosselklappenwelle 11 zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung verschwenkt ebenfalls die Drosselklappe zwischen ihrer die Durchströmöffnung absperrenden Schließstellung und ihrer die Durchströmöffnung zumindest weitgehend öffnenden Öffnungsstellung.
Im oberen Bereich des Gehäuses 12 ist eine Mündung 16 der sich senkrecht erstreckenden Durchströmöffnung zu erkennen.
Die Schwenkbewegung der Drosselklappenwelle 11 und damit der Drosselklappe wird in der dargestellten Schließstellung durch einen ersten Anschlag 17 und in der Öffnungsstellung durch einen zweiten Anschlag 18 begrenzt, an denen das Nabenteil 6 zur Anlage gelangt.
Das Nabenteil 6 ist als ebenes Blechstanzteil ausgebildet und besitzt eine fest auf der Drosselklappenwelle 11 angeordnete ringförmige Nabe 19, von der aus sich radial ein sektorartiger Führungsbereich 20 erstreckt. Dieser Führungsbereich 20 besitzt peripher eine kreisbogenartige Führungsbahn 21.
Der Zahnringabschnitt 4 weist an seiner radial nach innen gerichteten Seite eine umlaufende Nut etwa gleicher Breite wie die Dicke des Nabenteils 6 auf, die eine Führung 22 bildet. Mit der Nut ist der Zahnringabschnitt 4 auf die Führungsbahn 21 diese umgreifend aufgesetzt und so auf dieser Führungsbahn 21 in radial umlaufender Richtung verschiebbar geführt.
Radial zwischen Führungsbahn 21 und Nabe 19 besitzt das Nabenteil 6 eine bogenförmige Ausnehmung 23, in die radial nach innen gerichtete Anschlagarme 24 und 25 des Zahnringabschnitts 4 hineinragen und mit in ihren in Umfangsrichtung 5 äußeren Flächen Schwenkanschläge bilden, die an den Gegenanschlägen bildenden Enden 26 und 27 der bogenförmigen Ausnehmung 23 anschlagbar sind. Um das zwischen den in Umfangsrichtung 5 äußeren Flächen der Anschlagarme 24 und 25 und den Enden 26 und 27 der bogenförmigen Ausnehmung 23 vorhandene Spiel kann sich der Zahnringabschnitt 4 relativ zum Nabenteil 6 und damit auch relativ zur Drosselklappenwelle 11 gegen die Kräfte der Federarme 7 und 8 der Blattfeder 9 verschwenken.
Der Erstreckungswinkel in Umfangsrichtung 5 von Zahnringabschnitt 4 und Führungsbahn 21 ist gleich, wobei die Federarme 7 und 8 der Blattfeder 9 mit ihren freien Enden in der dargestellte Ruhestellung an den in Umfangsrichtung 5 gerichteten Stirnseiten 28 und 29 des Zahnringabschnitts 4 sowie auch an den Anschläge 30 und 31 bildenden Enden des Nabenteils 6 mit Vorspannung anliegen. Dabei wird der Zahnringabschnitt 4 in einer Mittelstellung gehalten, in der die Anschlagarme 24 und 25 jeweils etwa gleichen Abstand zu den ihnen zugeordneten Enden 26 und 27 der bogenförmigen Ausnehmung 23 haben.
Der Radialarm 15 des Nabenteils 6 durchragt einen sich in Richtung der Blattfeder 9 erstreckenden, durchgehenden Schlitz 32 im Verbindungsbereich der Federarme 7 und 8 der Blattfeder 9, der etwa gleichen Querschnitt wie der Radialarm 15 besitzt. Mit der Innenseite des Verbindungsbereichs ihrer Federarme 7 und 8 ist die Blattfeder an dem Außenumfang der ringförmigen Nabe 19 schwenkbar abgestützt, während sie mit ihrer Außenseite des Verbindungsbereichs an einem Bolzen 33 abgestützt ist, der sich axial zur Längsachse der Drosselklappenwelle 11 erstreckt und an dem Radialarm 15 diesen quer durchragend angeordnet ist.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 und 3 dargestellten Nabenteil 6, dessen bogenförmige Ausnehmung 23 durch einen mittigen Radialsteg 34 getrennt ist, ist bei dem Nabenteil 6' der in Figur 2 dargestellten Baueinheit die bogenförmige Ausnehmung 23 durchgängig. Der weitere Aufbau der Baueinheit in Figur 2 entspricht dem in Figur 1 gezeigten Aufbau.
In Figur 5 ist die in den Figuren 1 und 2 verwandte Blattfeder 9 dargestellt, die auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 bis 8 verwendet werden kann und deren Federarme 7 und 8 von ihrem Verbindungsbereich ausgehend zu ihren freien Enden hin eine sich verjüngende Breite besitzen, so daß ihre Federkennlinie etwa linear ansteigend ist.
Bei dem in den Figuren 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, das ebenfalls bei einem Drosselklappenstutzen entsprechend Figur 1 angewandt werden kann, sind gleiche Teile zu den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Beispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 5 verläuft bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 bis 8 die Führungsbahn 21' des Nabenteils 6'' in ihren beiden Endbereichen mit einem größeren Radius als in ihrem Mittelbereich. Entsprechend ist auch die Führung 22' des Zahnringabschnitts 4' stufig ausgebildet.
Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 ist der Zahnringabschnitt 4 als Kunststoffteil ausgebildet, das direkt auf das aus Metall bestehende Nabenteil 6 bzw. 6' aufgespritzt ist, wobei keine die erforderliche Verschiebbarkeit des Zahnringsabschnitts 4 behindernde formschlüssige Verbindung zwischen Nabenteil 6 bzw. 6' und Zahnringabschnitt 4 entsteht.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist der Zahnringabschnitt 4' als separates Kunststoffteil hergestellt und anschließend auf das aus Metall bestehende Nabenteil 6'' aufgesteckt, bis die freien Enden der Anschlagarme 24 und 25 axial zur Längsachse der Drosselklappenwelle 11 federnd in die bogenförmige Ausnehmung einrasten.

Claims (19)

  1. Aktuator mit einem elektromotorischen Antrieb, von dem über ein Zahnradgetriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe, ein auf einer Welle (11) drehfest angeordnetes Zahnsegment (4) aus einer, durch einen ersten Anschlag (17) begrenzten ersten Stellung in eine, durch einen zweiten Anschlag (18) begrenzten zweiten Stellung schwenkbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Stellung das Zahnsegment (4) und die Welle (11) spielfrei in definierter Lagezuordnung miteinander verbunden sind und daß das Zahnsegment um einen begrenzten Schwenkwinkel entgegen einer Federkraft (9) in die eine und/oder in die andere Schwenkrichtung des Zahnsegments (4) relativ zur Welle (11) verschwenkbar ist.
  2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment ein Zahnringabschnitt (4, 4') ist, der in seiner radial umlaufenden Umfangsrichtung (5) auf einem mit der Welle starr verbundenen Nabenteil (6, 6', 6'') verschiebbar geführt angeordnet ist, wobei der Zahnringabschnitt (4, 4') von der Federkraft in die eine und/oder in die andere Schwenkrichtung beaufschlagt ist.
  3. Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnringabschnitt (4, 4') von den Federarmen (7, 8) einer Klammerfeder mit einander entgegengesetzter Vorspannung in eine Ruhestellung beaufschlagbar ist, in der jeder Federarm (7, 8) sowohl den Zahnringabschnitt (4, 4') beaufschlagt als auch jeweils an einem Anschlag (30, 31) des Nabenteils (6, 6', 6'') in Anlage ist.
  4. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebbarkeit des Zahnringabschnitts (4, 4') aus der Ruhestellung in die eine und/oder in die andere Schwenkrichtung von Schwenkanschlägen begrenzt ist.
  5. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammerfeder eine V-förmige Blattfeder (9) ist, die im Verbindungsbereich ihrer die Federarme (7, 8) bildenden Schenkel schwenkbar am Nabenteil (4, 4') angeordnet ist.
  6. Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Endbereiche der Schenkel der V-förmigen Blattfeder (9) die in Umfangsrichtung (5) gerichteten Stirnseiten (28, 29) des Zahnringabschnitts (4, 4') beaufschlagbar sind.
  7. Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (9) mit der Innenseite des Verbindungsbereichs ihrer Schenkel an dem Nabenteil (6, 6', 6'') schwenkbar abgestützt ist und eine durchgehende Ausnehmung aufweist, durch die ein Radialarm (15) des Nabenteils (6, 6', 6'') hindurchragt, wobei die Blattfeder (9) mit der Außenseite ihres Verbindungsbereichs an einer mit dem Radialarm (15) verbundenen Abstützung abgestützt ist.
  8. Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Ausnehmung ein sich in Richtung der Längserstreckung der Blattfeder (9) erstreckender Schlitz (32) ist, den der Radialarm (15) etwa gleichen Querschnitts durchragt.
  9. Aktuator nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung ein sich axial zur Längsachse der Welle erstreckender Bolzen (33) ist.
  10. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge des Nabenteils (6, 6', 6'') die in Umfangsrichtung (5) gerichteten Enden des Nabenteils (6, 6', 6") sind.
  11. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (6, 6', 6'') eine fest auf der Welle anordenbare Nabe (19) aufweist, von der aus sich radial ein sektorartiger Führungsbereich (20) mit einer peripheren, kreisbogenartigen Führungsbahn (21, 21') erstreckt, auf der der Zahnringabschnitt (4, 4') mit einer die Führungsbahn (21, 21') umgreifenden Führung (22, 22') verschiebbar geführt ist.
  12. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (6, 6', 6'') ein ebenes Blechstanzteil ist.
  13. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel des Zahnringabschnitts (4, 4') relativ zur Welle durch fest mit dem Zahnringabschnitt (4, 4') verbundene Schwenkanschläge begrenzt ist, die gegen am Nabenteil (6, 6', 6'') in ihrer Bewegungsbahn ausgebildete Gegenanschläge anschlagbar sind.
  14. Aktuator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (6, 6', 6'') in seinem Bereich radial zwischen seiner Nabe (19) und seiner Führungsbahn (21, 21') eine bogenförmige Ausnehmung (23) besitzt, in die die Schwenkanschläge bildende Anschlagarme (24, 25) des Zahnringabschnitts (4, 4') hineinragen und an die in Umfangsrichtung (5) gerichteten, die Gegenanschläge bildenden Enden (26, 27) der bogenförmigen Ausnehmung (23) anschlagbar sind.
  15. Aktuator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagarme (24, 25) axial zur Längsachse der Welle federnd und in die bogenförmige Ausnehmung (23) einrastbar ausgebildet sind.
  16. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnringabschnitt (4, 4') ein Kunststoffteil ist.
  17. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine Drosselklappenwelle (11) eines Drosselklappenstutzens für einen Verbrennungsmotor ist, wobei auf der Drosselklappenwelle (11) eine Drosselklappe befestigt ist, die in einer Durchströmöffnung des Drosselklappenstutzens zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung schwenkbar angeordnet ist.
  18. Aktuator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenwelle (11) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (10) aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung schwenkbar antreibbar ist.
  19. Aktuator nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (10) den Radialarm (15) des Nabenteils (6, 6', 6'') in Schließrichtung der Drosselklappenwelle (11) beaufschlagt.
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