Zur Steuerung der Frischgasmenge eines Kraftfahrzeugs werden üblicherweise Drosselklappenstutzen eingesetzt. Drosselklappenstutzen umfassen ein Ge- häuse mit einer Drosselöffnung und ein in der Drosselöffnung angeordnetes Drosselorgan. Das Drosselorgan umfaßt üblicherweise eine auf einer Drossel- klappenwelle angeordnete Drosselklappe, die schwenkbar in dem Gehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet ist. Die Drosselklappe nimmt für den Durchlaß einer bestimmten Frischgasmenge eine bestimmte Stellung in der Drosselöffnung ein. Hierzu ist die Drosselklappenwelle mechanisch oder elek- tromechanisch ansteuerbar.

Bei einer elektromechanischen Ansteuerung der Drosselklappenwelle weist üb- licherweise der Drosselklappenstutzen eine Positionserfassungseinrichtung auf, über die die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle erfaßbar ist. In Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Position der Drosselklappenwelle wird dann entweder innerhalb oder außerhalb des Drosselklappenstutzens ein Si- gnal erzeugt, mit dem die Drosselklappenwelle über den in dem Drosselklap- penstutzen angeordneten Stellantrieb ansteuerbar ist. Je nach Stellung der Drosselklappenwelle und damit der Drosselklappe ist dabei die Drosselöffnung von der Drosselklappe teilweise verschlossen, was einer Offenstellung der Drosselklappe entspricht, oder aber auch vollständig verschlossen, was einer Schließstellung der Drosselklappe entspricht.

Verstellt nun der Stellantrieb die Drosselklappe von einer Offenstellung in eine Schließstellung, so wird der Stellantrieb erst dann stromlos geschaltet, nach- dem die Drosselklappenwelle mit der auf ihr angeordneten Drosselklappe eine Stellung einnimmt, bei der die Drosselklappe die Drosselöffnung annähernd vollständig verschließt. Nach dem Abstellen oder Stromlos-Schalten des Stel- antriebs dreht sich dieser jedoch aufgrund der Schwungenergie seines Rotors noch ein wenig weiter und überträgt damit Schwungenergie auf das Getriebe.

Das Getriebe sollte diese Schwungenergie abfangen, ohne dabei Schaden zu nehmen. Befindet sich jedoch die Drosselklappenwelle in einer Position, die der Schließstellung der Drosselklappe entspricht und liegt die Drosselklappe me- chanisch in der Schließstellung an einem Absatz in der Drosselöffnung an, so wird das Getriebe aufgrund der auf das Getriebe übertragenen Schwungenergie versuchen, die Drosselklappe über den Absatz in der Drosselöffnung hinaus zu verdrehen. Da üblicherweise der Anschlag härter ist als die Zahnräder des Ge- triebes kommt es hierbei häufig zu einem Bruch einzelner Zähne der Zahnräder des Getriebes, ohne daß die Drosselklappe durch die Drosselklappenwelle ver- schwenkt wird. Dieser vorhersehbare Getriebeschaden verkürzt die Lebens- dauer derartiger Getriebe erheblich, wodurch deren Einsatz insbesondere in Drosselklappenstutzen unwirtschaftlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe, eine Antriebseinrichtung der oben ge- nannten Art anzugeben, deren Getriebe eine besonders lange Lebensdauer aufweist und die besonders einfach zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zwischenrad ein Ritzel und ein Zahnrad umfaßt, wobei das Ritzel und das Zahnrad über eine Ratsche so verbunden sind, daß das drehstarr mit der Ratsche verbundene Ritzel gegen das Zahnrad rastklinkenartig verdrehbar ist. Das Zwischenrad überträgt also drehrichtungsabhängig unterschiedliche Momente auf das bewegliche Element.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß ein Getriebe einer An- triebseinrichtung dann eine besonders lange Lebensdauer aufweist, wenn zu- verlässig vermieden ist, daß vorhersehbare Getriebeschäden auftreten. Hierzu müßte beim Anliegen der Drosselklappe an dem Absatz in der Drosselöffnung die Schwungenergie des Stellantriebs beim Abstellen oder Stromlos-Schalten des Stellantriebs zuverlässig abgefangen werden. Ein Abfangen der Schwung- energie könnte durch ein Ausschwingen der Getriebeelemente realisiert wer- den. Für ein Ausschwingen der Getriebeelemente ist jedoch Raum im Gehäuse der Antriebseinrichtung erforderlich. Dieser Raum kann nicht bereitgestellt wer- den, da die Antriebseinrichtung zum Einbau in einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und daher einen besonders geringen Raumbe- darf aufweisen soll. Ein Ausschwingen der bewegten Komponenten des Getrie- bes der Antriebseinrichtung sollte daher nicht über einen Schwungweg, sondern mit Komponenten realisierbar sein, die ohnehin in der Antriebseinrichtung vor- handen sind. Werden nun der Stellantrieb und das bewegliche Element über das Getriebe mechanisch entkoppelt, so kann die überschüssige Schwunge- nergie mittels dieser Entkopplungseinrichtung abgefangen werden. Dabei sollte jedoch zuverlässig gewährleistet sein, daß das bewegliche Element weiterhin besonders zuverlässig ansteuerbar ist. Als Entkopplungseinrichtung für das Getriebe eignet sich ein Zahnkranz mit Rastklinken zum Feststellen eines Ge- triebeelements. Hierzu weist das Getriebe ein Zwischenrad auf, bei dem das Ritzel und der Zahnkranz als separate Bauteile ausgeführt und über eine Rat- sche verbunden sind.

Vorteilhafterweise, sind das Zahnrad und das Ritzel auf Kunststoff und die Rat- sche aus Metall gefertigt, wobei die Ratsche auf das Ritzel aufgeclipst ist. Dann weist das Getriebe der Antriebseinrichtung ein besonders geringes Gewicht auf, wobei das Zahnrad und das Ritzel besonders einfach miteinander zu verbinden sind.

Vorteilhafterweise ist das bewegliche Element eine in einem Drosselklappen- stutzen angeordnete Drosselklappenwelle, auf der eine Drosselklappe schwenkbar angeordnet ist. Drosselklappenstutzen mit einer deratigen An- triebseinrichtung weisen einen besonders geringen Platzbedarf auf und sind daher besonders vielseitig einsetzbar.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Antriebseinrichtung einerseits einen besonders geringen Raumbedarf erfordert und daß über das Getriebe der Antriebseinrichtung zuverlässig Schwungener- gie des Stellantriebs auch dann abfangbar ist, wenn die Drosselklappenwelle über die an einem Anschlag in der Drosselöffnung anliegende Drosselklappe in einer festen Position fixiert ist.

Ein erstes Ausführungsbeispiel und ein zweites Ausführungsbeispiel werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen : Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen Drosselklappen- stutzen mit einer Antriebseinrichtung zur Verschwenkung einer auf einer Drosseklappenwelle angeordneten Drosseklappe, Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch die Drosselöffnung des Drosselklappenstutzens gemäß Figur 1, Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf die Antriebseinrichtung des Drosseklappenstutzens gemäß Figur 1, Fig. 4 schematisch die Einzelteile des Zwischenrads des Getriebes und Fig. 5 schematisch das Zwischenrad in verschiedenen Ansichten.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen.

Der Drosselklappenstutzen 10 gemäß Figur 1 dient dazu, einem nicht darge- stellten Verbraucher beispielsweise einer Einspritzeinrichtung eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, ein Luft-oder ein Kraftstoff-Luftgemisch zu- zuführen, wobei mittels des Drosselklappenstutzens 10 die dem Verbraucher zuzuführende Frischgasmenge steuerbar ist. Hierzu weist der Drosselklappen- stutzen 10 ein Gehäuse 16 auf, das überwiegend aus Metall 18, insbesondere Aluminium, gefertigt ist und im Spritzgußverfahren hergestellt worden ist. Alter- nativ kann das Gehäuse 16 jedoch auch vollständig aus Kunststoff gefertigt sein. Das Gehäuse 16 weist eine Drosselöffnung 20 auf, über die dem nicht dargestellten Verbraucher Luft-bzw. ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführbar ist.

Zur Einstellung des zuzuführenden Volumens des Frischgases ist auf einer Drosselklappenwelle 22 eine Drosselklappe 23 angeordnet. Die Drosselklap- pe 23 ist aufgrund der Schnittdarstellung nicht zu sehen, jedoch in Figur 2 dar- gestellt. Zu sehen sind jedoch die Befestigungspunkte 24, an denen die Dros- selklappe 23 auf der Drosselklappenwelle 22 befestigt ist. Eine Drehung der Drosselklappenwelle 22 um ihre Drehachse 26 bewirkt gleichzeitig eine Ver- schwenkung der auf der Drosselklappenwelle 22 angeordneten Drosselklap- pe 23, wodurch der aktive Querschnitt der Drosselöffnung 20 vergrößert oder verkleinert wird. Mittels einer Vergrößerung oder Verkleinerung des aktiven Querschnitts der Drosselöffnung 120 durch die Drosselklappe 23 erfolgt eine Regulierung des Durchsatzes des Luft-bzw. Kraftstoff-Luftgemischs durch die Drosselöffnung 20 des Drosselklappenstutzen 10.

Die Drosselklappenwelle 20 kann mit einer nicht näher dargestellten Seilschei- be verbunden sein, die wiederum über einen Bowdenzug mit einer Einstellvor- richtung für eine Leistungsanforderung verbunden ist. Die Einstellvorrichtung kann hierbei als Gaspedal eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, so daß eine Betätigung dieser Einstellvorrichtung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs die Drosselklappe 23 von einer Stellung minimaler Öffnung, insbesondere einer Schließstellung bis in eine Stellung maximaler Öffnung, insbesondere einer Of- fenstellung, gebracht werden kann, um hierdurch die Leistungsabgabe des Fahrzeugs zu steuern.

Die in Figur 1 gezeigte Drosselklappenwelle 22 des Drosselklappenstutzens 10 ist im Gegensatz dazu entweder in einem Teilbereich von einem Stellantrieb und ansonsten über das Gaspedal einstellbar oder aber die Drosselklappe 23 ist über den gesamten Verstellbereich von einem Stellantrieb einstellbar. Bei diesen sogenannten E-Gas oder Drive-by-wire-Systemen wird die mechanische Leistungssteuerung, beispielsweise Niederdrücken eines Gaspedals, in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses Signal wird wiederum einer Steuereinheit zugeführt, die ein Ansteuersignal für den Stellantrieb erzeugt. Es gibt bei diesen Systemen im Normalbetrieb keine mechanische Kopplung zwischen dem Gas- pedal und der Drosselklappe.

Zur Verstellung der Drosselklappenwelle 22 und damit der Drosselklappe 23 weist daher der Drosselklappenstutzen 10 eine Antriebseinrichtung 30 auf, die in dem Gehäuse 16 des Drosseklappenstutzens 10 angeordnet ist. Die An- triebseinrichtung 30 zeigt Figur 1 im Schnitt.

Die Antriebseinrichtung 30 ist in dem Gehäuse 16 des Drosselklappenstut- zens 10 angeordnet und umfaßt einen als Elektromotor ausgebildeten Stellan- trieb 32. Der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb 32 bewegt über ein als Untersetzungsgetriebe ausgebildetes Getriebe 34 die Drosselklappenwelle 22.

Das Getriebe 34 gehört auch zu der Antriebseinrichtung 30. Der Stellantrieb 32 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einer außerhalb des Drosselklappen- stutzens 10 angeordneten Stromquelle und mit einer Steuereinheit verbunden.

Die Steuereinheit übermittelt dem Stellantrieb 32 ein Signal, mittels dessen der Stellantrieb 32 eine bestimmte Stellung der Drosselklappenwelle 22 über das als Untersetzungsgetriebe ausgebildete Getriebe 34 herbeiführt. Die tatsächli- che Position der Drosselklappenwelle 22 ist über eine als Potentiometer ausge- bildete Positionserfassungseinrichtung 36 erfaßbar, bei der der Schleifer der als Potentiometer ausgebildeten Positionserfassungseinrichtung 36 in nicht näher dargestellter Weise mit der Drosselklappenwelle 22 verbunden ist.

Zum Übertragen einer Drehbewegung von dem als Elektromotor ausgebildeten Stellantrieb 32 auf die Drosselklappenwelle 22 umfaßt das als Untersetzungs- getriebe ausgebildete Getriebe 34 ein Motorritzel 38, das drehstarr mit der An- triebswelle, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist, des als Elektromotor ausgebildeten Stellantriebs 32 verbunden ist. Das Motorritzel 38 kämmt mit ei- nem ebenfalls dem Getriebe 34 zugehörigen Zwischenrad 40, das auf einer Achse 42 drehbar in dem Gehäuse 16 des Drosselklappenstutzens 10 ange- ordnet ist.

Das Zwischenrad 40 umfaßt ein Ritzei 44 und ein Zahnrad 46. Das Ritzel 44 und das Zahnrad 46 sind aus Kunststoff 48 gefertigt. Das Ritzel 44 und das Zahnrad 46 sind über eine Ratsche 50 rastklinkenartig miteinander verbunden.

Die Ratsche 50 ist dabei federartig aus Metall 52 gefertigt. Die Ratsche 50 greift einerseits in Unterschnitte 54 des Ritzels 44 in der Weise, daß die Ratsche 50 und das Ritzel 44 drehstarr miteinander verbunden sind. Andererseits greift die Ratsche 50 in eine Ratschanordnung 56, die auf dem Zahnkranz 46 angeordnet ist. Die Ratschanordnung 56 ist so ausgelegt, daß bei dem Überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle das Zahnrad 46 sich relativ zu dem Ritzel 44 ver- dreht. Dabei bewegt sich die Ratsche 50 in der Ratschenanordnung 56 in Ab- hängigkeit von der auf das Zahnrad ausgeübten Kraft eine oder mehrere Ein- heiten entlang der Ratschanordnung 56. Unterhalb einer bestimmten Kraft- schwelle sind das Zahnrad 46 und das Ritzel 44 also drehstarr miteinander ver- bunden, wohingegen oberhalb einer bestimmten Kraftschwelle das Zahnrad 46 relativ zu dem Ritzel 44 verdrehbar ist.

Das Ritzel 44 kämmt mit einem Teilzahnkranz 58, der ebenfalls dem Getrie- be 34 zugeordnet ist. Der Teilzahnkranz 58 ist auf einem Hebel 60 angeordnet, der drehstarr mit der Drosselklappenwelle 22 verbunden ist. Der Teilzahn- kranz 58 und der Hebel 60 sind ebenfalls dem Getriebe 34 zugeordnet. Weiter- hin ist die Drosselklappenwelle 22 mit einem ersten Ende einer Spiralfeder 62 verbunden, deren zweites Ende fest mit dem Gehäuse 16 verbunden ist.

Die Drosselöffnung 20 weist eine Kontur 64 auf, was in Figur 2 im Detail zu se- hen ist. Diese Kontur bewirkt, daß bei einer Verstellung der Drosselklappe 23 mittels der Antriebseinrichtung 30 in Richtung Schließstellung die Drosselklap- pe 23 an der Kontur 64 zum Anliegen kommt und durch den Stellantrieb 32 über diese Anschlagposition hinaus nicht bewegbar ist. Figur 3 zeigt die Antriebseinrichtung 30 des Drosselklappenstutzens 10 in einer Draufsicht. Das drehstarr mit der Antriebswelle des Stellantriebs 32 verbundene Motorritzel 38 kämmt mit dem Zahnrad 46 des Zwischenrads 40. Das Zahn- rad 46 ist über die Ratsche 50 mit dem Ritzel 44 verbunden. Diese Verbindung ist auf der dem Betrachter von Figur 3 abgewandten Seite angeordnet und da- her in der Figur 3 nicht zu sehen. Zu sehen ist jedoch das Ritzel 44, das mit dem Teilzahnkranz 58 kämmt. Der Teilzahnkranz 58 ist dabei auf dem fest mit der Drosselklappenwelle 22 verbundenen Hebel 60 angeordnet.

Figur 4 zeigt die Einzelteile Ritzel 44, Zahnkranz 46 und Ratsche 50. Das Rit- zel 44 des Zwischenrads 40 weist auf seiner einen Seite eine Zahnkranzstruk- tur 70 und auf seiner anderen Seite einen Unterschnitt 54 auf, in den die Rat- sche 50 für eine drehstarre Verbindung mit dem Ritzel 44 einrastbar ist. Mit ei- nem umlaufenden Steg 72 ist dabei das Ritzel 44 in dem Zahnrad 46 des Zwi- schenrads 40 anzuordnen.

Der Zahnkranz 46 weist eine äußere umlaufende Zahnkranzstruktur 74 sowie eine innere Ratschanordnung 56 auf. Die Ratschanordnung 56 umfaßt eine An- zahl von regelmäßigen schiefen Ebenen oder Ratschanordnungen 76, die kreisförmig aneinandergereiht sind. In drei dieser Ebenen oder Ratschanord- nungen 76 greift die Ratsche 50 mit Ratschgeometrien 78, vorzugsweise ku- gelförmig, die an den Enden der drei Beine 80 der Ratsche 50 angeordnet sind.

Figur 5 zeigt das Zwischenrad in Figur 5a von vorn, in Figur 5b von der Seite und in Figur 5c von hinten.

Wirkt nun auf das Zahnrad 46 eine Kraft, die eine bestimmte Kraftschwelle überschreitet, so wandern die Kugeln oder Ratschgeometrien 78 der Rat- sche 50 auf den jeweiligen schiefen Ebenen oder Ratschanordnungen 76 hin- auf, um dann in die nächste, angrenzende schiefe Ebene oder Ratschanord- nung 78 einzurasten. In Abhängigkeit von der auf das Zahnrad einwirkenden Kraft bewegen sich dabei die Kugeln oder Ratschgeometrien 78 der Ratsche 50 eine oder mehrere schiefe Ebenen oder Ratschanordnungen 76 weiter.

Beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 10 wird die auf der Drosselklappen- welle 22 angeordnete Drosselklappe 23 über die Antriebseinrichtung 30 geöff- net und geschlossen. Dabei wird der Stellantrieb 32 von einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Steuereinrichtung angesteuert. Bewegt nun der Stel- antrieb 32 oder die Spiralfeder 62 über das Getriebe 34 die Drosselklappe 23 in die Schließposition, so können hohe Kräfte auf das Getriebe 34 in der Schließ- position wirken. Schließposition ist dabei die Position, in der die Drosselklap- pe 23 die Drosselöffnung 20 annähernd vollständig verschließt. Nach dem Er- reichen der Schließposition des Stellantriebs 32 bewegt sich jedoch dessen Antriebswelle noch weiter aufgrund der Schwungenergie, die noch im Elektro- motor vorhanden ist. Dieser Rest an Schwungenergie wird von der Antriebs- welle des Stellantriebs 32 über das Motorritzel 38 auf das Zahnrad 46 des Zwi- schenrads 40 übertragen. Da die Drosselklappe 32 aber nun an der Kontur 64 anliegt, folgt das Ritzel 44 nicht der Drehbewegung des Zahnrads 46. Die hier- bei auf das Zahnrad 46 einwirkenden Kräfte sind so groß, daß das Zahnrad 46 sich mittels der Ratsche 50 relativ zu dem Ritzel 44 verdreht. Die Ratschanord- nung 56 des Zahnrads 46 ist dabei so angeordnet, daß die Drehbewegung des Zahnrads 46 relativ zu dem Ritzel 44 der Vorzugsdrehrichtung des Ratschen- eingriffs zwischen dem Ritzel 44 und dem Zahnrad 46 entspricht. Ohne den Ratscheneingriff zwischen dem Ritzel 44 und dem Zahnrad 46 bestünde die Gefahr, daß beim Erreichen der Schließposition durch die Drosselklappe 23 einzelne Zähne des Getriebes, insbesondere des Ritzels 44, brechen könnten, wodurch der Drosselklappenstutzen 10 im Extremfall funktionsunfähig werden würde. Durch die Verbindung des Ritzels 44 mit dem Zahnrad 46 über die Ratsche 50 ist zuverlässig gewährleistet, daß überschüssige Schwungenergie des Stellan- triebs 32 auch dann abfangbar ist, wenn die Drosselklappe 23 beispielsweise in einer Schließpositon in der Drosselöffnung 20 des Drosselklappenstutzens 10 fixiert ist.