Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, zum Verdrehen eines Drosselorgans in einem ersten Funktionszustand und in einem zweiten Funktionszustand nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einer bekannten Einrichtung in einem Fahrzeug soll das Drossel¬ organ im ersten Funktionszustand mittels elektromechanischer Über¬ tragungsmittel verdreht werden. Im zweiten Funktionszustand soll das Drosselorgan allein durch mechanische Übertragungsmittel verstellt werden.

Handelt es sich bei der Antriebsmaschine um einen Otto-M- -.or, so ist das Drosselorgan z. B. eine Drosselklappe und an einem Mitnehmer ist z. B. über einen Gaszug ein Gaspedal angelenkt. Bei der bekannten Einrichtung treibt der Stellmotor über ein Ritzel ein Antriebsrad. Mit dem Antriebsrad drehfest verbunden ist ein Elektromagnet einer elektrischen Kupplung. Der Elektromagnet muß mit Strom versorgt wer¬ den. Da der Elektromagnet bei der bekannten Einrichtung verdrehbar ist, ist die Stromversorgung des Elektromagneten nicht gerade ein¬ fach.

Bei der bekannten Einrichtung befindet sich zwischen dem Kupplungs¬ element und der elektromagnetischen Kupplung eine Druckfeder. Die Druckfeder wirkt mit einem Ende gegen das Kupplungselement und mit ihrem anderen Ende gegen die elektromagnetische Kupplung. Im zweiten Funktionszustand kann es z. B. vorkommen, daß das Antriebsrad still¬ steht und das Kupplungselement über den Mitnehmer gedreht wird. Das heißt, das Kupplungselement wird gegenüber der elektromagnetischen Kupplung verdreht und es entsteht eine Relativbewegung zwischen dem Kupplungselement und der Druckfeder und/oder zwischen der Druckfeder und der elektromagnetischen Kupplung. Dies kann zu erheblichem Ver¬ schleiß führen.

Bei der bekannten Einrichtung befinden sich entlang der Drehachse hintereinander das Kupplungselement, die elektromagnetische Kupplung und das Antriebsrad. Dies führt zu einer erheblichen Baulänge der bekannten Einrichtung.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 und/oder des Anspruchs 3 und/oder des Anspruchs 4 hat den Vorteil, daß sich eine einfache, robuste, kleinbauende, langlebige, funktionssichere und zuverlässige Bauweise ergibt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der angegebenen Ein¬ richtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein¬ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er¬ läutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Aufbau und Wirkungsweise einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ein¬ richtung mit einem Drosselorgan soll anhand eines Ausführungsbei¬ spiels und mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann verwendet werden, um die Leistung der Antriebsmaschine zu steuern. Obwohl nicht allein darauf begrenzt, wird in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels aus Ver¬ einfachungsgründen angenommen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung in einem Fahrzeug mit einem Otto-Motor als Antriebsmaschine und mit einer Drosselklappe als Drosselorgan eingebaut sei. Die erfindungs- gemäße Einrichtung kann jedoch auch bei stationär aufgestellten Maschinen Verwendung finden und auch wenn die Antriebsmaschine ein Dieselmotor, ein Elektromotor usw. ist.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt quer durch die erfindungsgemäße Einrichtung. Um Platz zu sparen, ist ein mittlerer Bereich der Ein¬ richtung zeichnerisch nicht dargestellt. Dem Fachmann ist es mög¬ lich, diese' Bereich in bekannter Weise zu ergänzen.

Die ^~ " r zeigt ein Drosselorgangehäuse 2 mit e'nem um eine Dreh- achr schwenkbar gelagerten Drosselorg?- 6. L .s Drosselorgan 6 ist in dem dargestellten führungsbeispiel ne Drosselklappe 6. Senk¬ recht zur dargestellt. Schnittebene verläuft ein Saugrohr mit einer Saugronrwandung 8. Eine Drosselklappenwelle 10 verläuft zentrisch zur Drehachse 4 quer durch das Saugrohr. An der Drosselklappenwelle 10 ist die Drosselklappe 6 angelenkt. Durch Drehen der Drossel¬ klappenwelle 10 mit der Drosselklappe 6 um die Dre ^h achse 4 kann ein freier Querschnitt des Saugrohres 8 innerhalb der Saugrohrwandung verändert werden.

Die Drosselklappenwelle 10 ragt auf zwei Seiten durch die Saugrohr¬ wandung 8 über das Saugrohr hinaus. Auf der einen Seite ragt die Drosselklappenwelle 10 mit einem ersten Wellenendstück 12 und auf der anderen Seite ragt die Drosselklappenwelle 10 mit einem zweiten Wellenendstück 14 über die Saugrohrwandung 8 hinaus. Das Wellenendstück 12 ist innerhalb des Drosselorgangehäuses im Bereich des Durchtritts durch die Saugrohrwandung 8 mit Hilfe eines Lagerelements 16 drehbar gelagert und mit Hilfe einer Dichtung 18 abgedichtet. Das Wellenendstück 14 ist innerhalb des Drosselorgangehäuses 2 im Bereich des Durchtritts durch die Saugrohrwandung mit Hilfe eines Lagerelements 17 drehbar gelagert und durch eine Dichtung 19 abgedichtet.

An dem zweiten Wellenendstuck 14 der Drosselklappenwelle 10 befindet sich ein Potentiometer 20. Das Potentiometer 20 umfaßt eine Leiter¬ platte 22 und einen Schleifer 24. Die Leiterplatte 22 ist mit dem Drosselorgangehäuse 2 fest verbunden. Der Schleifer 24 ist an dem zweiten Wellenendstück 14 der Drosselklappenwelle 10 befestigt. Mit Hilfe des Potentiometers 20 kann als Istwert ein augenblicklicher Drehwinkel der Drosselklappe 6 ermittelt werden.

Im Bereich des zweiten Wellenendstücks 14 befindet sich eine Rück¬ holfeder 26. Die Rückholfeder 26 wirkt mit einem Ende auf das Drosselorgangehäuse 2 und mit einem anderen Ende über das zweite Wellenendstuck 14 auf die Drosselklappenwelle 10 in Schließrichtung. Die Rückholfeder 26 ist eine schraubenförmig gewundene Biegefeder.

Ein abgestuft ausgebildeter, weitgehend rotationssymmetrischer Ab¬ satz 30 ist mit dem ersten Wellenendstück 12 fest verbunden. Der Ab¬ satz 30 befindet sich außerhalb der Saugrohrwandung 8. Auf der dem Saugrohr 8 abgewandten Seite des Absatzes 30 ist auf dem ersten Wellenendstück 12 ein Mitnehmer 34 mit Hilfe eines weiteren Lager¬ elements 16 oder weiterer Lagerelemente 16 drehbar gelagert.

Der Mitnehmer 34 ist weitgehend rotationssymmetrisch und ragt axial über das erste Wellenendstuck 12 hinaus. An den Mitnehmer 34 ist ein Kragen 35 angeformt. In radialer Richtung überragt der Kragen 35 den Absatz 30. Innerhalb eines über das Wellenendst ck 12 hinausragenden Teils des Mitnehmers 34 und fluchtend zu der Drosselklappenwelle 10 ist in den Mitnehmer 34 ein Wellenstummel 36 eingepreßt.

An dem Drosselorgangehäuse 2 ist ein rohrförmiges, abgestuftes Ge¬ häuseteil 38 angeformt. An der Innenseite des Gehäuseteils 38 be¬ finden sich die Lagerelemente 16 und die Dichtungen 18 zur Lagerung und Abdichtung des ersten Wellenendstücks 12 der Drosselklappenwelle 10. An einem Außenmantel des rohrf rmigen Gehäuseteils 38 sind zwei Drehlager 40 angeordnet. Die Drehlager 40 dienen dazu, ein Antriebs¬ rad 42 auf dem Gehäuseteil 38, d. h. gegenüber dem Drosselorgange¬ häuse 2 frei drehbar zu lagern. Das Antriebsrad 42 ist konzentrisch zu der Drosselklappenwelle 10 gelagert.

Das Antriebsrad 42 kann unterteilt werden in einen inneren rohr¬ f rmigen Teil 44, in einen äußeren rohrförmgen Teil 46, in einen dritten rohrformigen Teil 48 und in einen im wesentlichen radial verlaufenden Teil 50. Der Teil 50 des Antriebsrades 42 verbindet die beiden rohrf rmigen Teile 44, 46 miteinander. Die beiden rohr¬ f rmigen Teile 44, 46 sind auf der dem Saugrohr 8 zugewandten Seite des radial verlaufenden Teils 50 angeordnet. Der dritte rohrförmige Teil 48 des Antriebsrades 42 befindet sich am radial verlaufenden Teil 50 auf der dem Saugrohr 8 abgewandten Seite. In einen zylindrischen Zwischenraum zwischen dem inneren rohrf rmigen Teil 44 und dem äußeren rohrformigen Teil 46 des Antriebsrades 42 taucht ein Elektromagnet 52 ein. Der Elektromagnet 52 umfaßt eine Magnetspule 54 und ein Magnetgehäuse 56. Der Elektromagnet 52 ist über das Magnetgehäuse 56 mit dem Drosselorgangehäuse 2 fest verbunden. Das Magnetgehäuse 56 umgibt die ringförmige Magnetspule 54 auf drei

Seiten. Das Magnetgehäuse 56 besteht aus einem magnetisch leitenden Material und ist auf der dem radial verlaufenden Teil 50 des An¬ triebsrades 52 zugewandten Seite offen. Zwischen dem inneren rohr¬ f rmigen Teil 44 des Antriebsrades 42 und dem Elektromagneten 52 be¬ ziehungsweise zwischen diesem und dem äußeren rohrformigen Teil 46 vorhandene radiale Spiele sind zweckmäßigerweise ziemlich klein. Auch ein Abstand in axialer Richtung zwischen dem radial ver¬ laufenden Teil 50 des Antriebsrades 42 und dem Elektromagneten 52 ist ebenfalls vorteilhafterweise ziemlich klein. Kleine Spiele und ein kleiner Abstand begünstigen einen Übergang eines Magnetflusses zwischen dem Elektromagneten 52 und dem Antriebsrad 42.

Der Absatz 30 hat eine dem Saugrohr 8 zugewandte Stirnseite 58. In axialer Richtung betrachtet ist der radiale Teil 50 des Antriebsra¬ des 42 so angeordnet, daß sich der Teil 50 auf der Stirnseite 58 des Absatzes 30 befindet. An der dem radialen Teil 50 des Antriebsrades 42 zugewandten Stirnseite 58 des mit der Drosselklappenwelle 10 ver¬ bundenen Absatzes 30 ist eine federnde ringförmige Scheibe 60 ange¬ ordnet. Die Scheibe 60 ist in Abständen von zum Beispiel 60° an ein¬ zelnen Stellen mit der Stirnseite 58 des Absatzes 30 verbunden. Zwi¬ schen diesen Punkten ist die Scheibe 60 an weiteren Punkten mit ei¬ nem Kupplungselement 66 fest verbunden. In der Zeichnung ist ein Pfeil 68 dargestellt. Der Pfeil 68 verläuft parallel zur Drehachse 4 und weist aus der Richtung des zweiten Wellenendstückes 14 in Rich¬ tung des ersten Wellenendstückes 12 beziehungsweise darüber hinaus. Wird das Kupplungselement 66 entgegen dem Pfeil 68 weg vom Absatz 30 betätigt, so hat die Scheibe 60 die Funktion einer Spannfeder 60 und wirkt auf das Kupplungselement 66 in Richtung des Pfeiles 68.

Über die scheibenförmige Spannfeder 60 kann in vorteilhafter Weise auch ein Drehmoment zwischen dem Kupplungselement 66 und dem Absatz 30 übertragen werden. Das Kupplungselement 66 überragt den Absatz 30 in radialer Richtung. An den überragenden Teil des Kupplungselernen-

tes 66 ist ein Bund 67 angeformt. Der Bund 67 erstreckt sich in Richtung des Pfeiles 68 so weit, daß bei in Pfeilrichtung 68 betä¬ tigtem Kupplungselement 66 der Bund 67 an dem Kragen 35 des Mitneh¬ mers 34 zur Anlage kommt.

Der innere rohrförmige Teil 44 und der äußere rohrförmige Teil 46 und gegebenenf lls auch noch ein Teilabschnitt des radialen Teils 50 des Antriebsrades 42 besteht aus einem magnetisch leitfähigen Material. Mindestens ein Teilbereich 71 des radialen Teils 50 zwischen den beiden rohrformigen Teilen 44, 46 des Antriebsrades 42 besteht aus einem nicht magnetisch leitfähigen Material. Damit ist sichergestellt, daß ein Magnetfluß in den beiden rohrf rmigen Teilen 44, 46 nicht durch den radialen Teil 50 des Antriebsrades 42 kurzge¬ schlossen wird. Das Kupplungselement 66 befindet sich mindestens teilweise, vorzugsweise aber vollständig innerhalb des Antriebsrades 42 auf der dem Elektromagneten 52 abgewandten Seite des radialen Teils 50 des Antriebsrades 42.

Auch der Absatz 30 befindet sich vorteilhafterweise mindestens teil¬ weise innerhalb des Antriebsrades 42. In radialer Richtung be¬ trachtet überlappt das Kupplungselement 66 den radialen Teil 50 des Antriebsrades 42 mindestens teilweise. Bei nicht bestromtem Elektro¬ magnet 52 besteht in axialer Richtung ein Abstand zwischen dem Kupplungselement 66 und dem radialen Teil 50 des Antriebsrades 42.

Bei bestromter Magnetspule 54 des Elektromagneten 52 ergibt sich ein Magnetfluß durch einen Teil des Magnetgehäuses 56, durch die schma¬ len Spalte zwischen dem Magnetgeh use 56 und den rohrf rmigen Teilen 44, 46 des Antriebsrades 42 und durch die rohrformigen Teile 44, 46. Wegen dem nicht magnetisch leitfähigen Teilbereich 71 des radialen Teiles 50 verläuft der Magnetfluß durch das Kupplungselement 66. Dies ergibt bei bestromtem Elektromagneten 52 eine Magnetkraft auf das Kupplungselement 66 entgegen dem Pfeil 68. Mindestens ein Teil-

bereich des Kupplungselementes 66 bildet somit einen Anker für den Elektromagneten 52, und mindestens einzelne Teile 44, 46, 50 des An¬ triebsrades 42 dienen mindestens teilweise als Polschuhe für den Elektromagneten 52. Bei ausreichend bestromtem Elektromagneten 52 wird das Kupplungselement 66 gegen den radialen Teil 50 des An¬ triebsrades 42 betätigt und es kann ein Drehmoment zwischen dem ra¬ dialen Teil 50 des Antriebsrades 42 und dem Kupplungselement 66 übertragen werden. Bei nichtbestromtem Elektromagneten 52 verschiebt die Spannfeder 60 den Bund 67 des Kupplungselementes 66 gegen den Kragen 35 des Mitnehmers 34. Ist das Kupplungselement 66 in diese Verschieberichtung verschoben, dann kann ein Drehmoment zwischen dem Mitnehmer 34 und dem Kupplungselement 66 übertragen werden.

Seitlich vom Drosselorgangehäuse 2 ist ein Stellmotor 74 mit einem Rotor angeordnet. Ein Ende des Rotors ist als Riemenscheibe 76 aus¬ gebildet. Die Riemenscheibe 76 des Stellmotors 74 und der dritte rohrförmige Teil 48 des Antriebsrades 42 sind über einen Riemen 78 miteinander verbunden. Durch ein federndes Spannrad 79 kann eine notwendige Spannung in dem Riemen 78 eingestellt werden. Der Riemen 78 kann z. B. ein Keilriemen, ein Zahnriemen, eine Kette usw. sein; auch ein Gestänge oder ein Zahnradgetriebe ist möglich. Bei ausrei¬ chend bestromtem Elektromagneten 52 arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung in einem ersten Funktionszustand. Ist der Elektromagnet 52 nicht bestromt, so arbeitet die Einrichtung in einem zweiten Funktionszustand. Der erste Funktionszustand ist bei den meisten An- wendungsfallen der Normalfall. Ein Übergang in den zweiten Funk¬ tionszustand erfolgt bei Ausfall eines elektrischen Elementes. Er stellt sicher, daß auch bei Ausfall eines elektrischen Elementes die erfindungsgemäße Einrichtung nahezu ohne Einschränkungen weiterver¬ wendet werden kann.

Im ersten Funktionszustand kann über den Riemen 78 eine Schwenkbewe¬ gung der Riemenscheibe 76 des Stellmotors 74 über das Antriebsrad 42, über das Kupplungselement 66, über die Scheibe 60, über den Ab¬ satz 30, über die Drosselklappenwelle 10 auf die Drosselklappe 6 übertragen werden.

Im zweiten Funktionszustand ist das Kupplungselement 66 in Richtung des Pfeiles 68 verschoben und es kann eine Schwenkbewegung des Wellenstummels 36 über den Mitnehmer 34, über den Kragen 35 des Mit¬ nehmers 34 und über den Bund 67 des Kupplungselementes 66 auf das Kupplungselement 66 und von dort über die Scheibe 60 auf den Absatz 30 und über die Drosselklappenwelle 10 auf die Drosselklappe 6 über¬ tragen werden.

Ein Gehäuse 82 ist Bestand der erfindungsgemäßen Einrichtung, und es ragen aus dem Gehäuse 82 im wesentlichen nur ein Anschlußkabel 84 und ein Ende des Kellenstummels 36 heraus.

An dem aus dem Gehäuse 82 herausragenden Ende des Wellenstummels 36 kann ein nicht dargestelltes Gaspedal über einen nicht dargestellten Gaszug angelenkt sein. D _i.it kann im zweiten Funktionszustand jede Bewegung des Gaspedals auf die Drosselklappe 6 übertragen werden. Mit Hilfe einer nicht dargestellten elektrischen Steuereinrichtung kann über das Kabel 84 der Stellmotor 74 angesteuert werden. Über das Potentiometer 20 wird der Drehwinkel dei „osselklappe 6 kon¬ trolliert und der Steuereinrichtung mitgeteilt. Über den Stellmotor 74 kann die Drosselklappe 6 im ersten Funktionszustand so lange ver¬ stellt werden, bis der von dem Potentiometer 20 ermittelte Istwert einem gewünschten Sollwert entspricht. Die nicht dargestellte Steu¬ ereinrichtung kann sich innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 82 be¬ finden.

Die dem Kupplungselement 66 zugewandte Seite des radialen Teils 50 des Antriebsrades 42 hat z. B. eine rauhe Oberfläche und die daran zur Anlage kommende Seite des Kupplungselementes 66 hat ebenfalls eine rauhe Oberfläche, so daß jedes erforderliche Drehmoment über¬ tragen werden kann. Statt der rauhen Oberflächen können auch Zahnungen vorgesehen sein, so daß die reibkraftschlussige Verbindung z. B. durch eine formschlüssige Verbindung ersetzt wird. Die Stelle des Bunds 67 des Kupplungselementes 66 und die Stelle des Kragens 35 des Mitnehmers 34, an denen sich diese beiden Teile berühren, kann mit je einer Zahnung versehen sein, so daß das erforderliche Dreh¬ moment von dem Mitnehmer 34 auf das Kupplungselement 66 übertragen werden kann. Die Zahnung des Mitnehmers 34 und des Kupplungsele¬ mentes 66 kann so ausgebildet sein, daß, falls ein elektrisches Element ausfällt, während die Drosselklappe 6 weiter geöffnet ist als es der Stellung des Mitnehmers 34 entspricht, die Drosselklappe 6 durch die Rückholfeder 26 so weit geschlossen werden kann, bis die Stellung der Drosselklappe 6 ebenfalls der Stellung des Mitnehmers 34 entspricht und erst dann die Zahnung soweit in Eingriff kommt, daß das Drehmoment übertragen werden kann. Die Zahnung kann darüber- hinaus so ausgeführt sein, daß, auch wenn bei Ausfall eines elektrischen Elementes die Drosselklappe 6 weiter geschlossen ist, als es der Position des Mitnehmers 34 entspricht, die Zahnung des Kupplungselementes 66 trotzdem in Eingriff kommen kann mit der Z hnung des Mitnehmers 34. Damit ist ein Weiterbetreiben der nicht dargestellten Antriebsmaschine auch in diesem Fall nahezu ohne Ein¬ schränkung möglich. Ist die Zahnung z. B. schräg ausgeführt, so steht nach einer Übergangsphase wieder die gesamte Leistung der An¬ triebsmaschine zur Verfügung. Insbesondere auch die vorteilhafte Gestaltung der Stelle, an der das Kupplungselement 66 in Eingriff kommt mit dem Mitnehmer 34, ist ausführlich beschrieben in einer Anmeldung mit dem Titel "Einrichtung zum Übertragen einer Stellpo-

sition eines Bedienelementes", die am Prioritätstag (22. August 1989) vorliegender Anmeldung beim Deutschen Patentamt angemeldet worden ist und das Aktenzeichen P 39 27 655.4 erhalten hat. Der Übersichtlichkeit wegen wird in dieser Anmeldung auf das dort Geschriebene verwiesen und hier auf eine Wiederholung ver¬ zichtet. Das dort Geschriebene gilt in vollem Umfang auch bei vorliegender Anmeldung.

Der Wellenstummel 36 kann auch gegenüber dem Mitnehmer 34 um einen bestimmten Drehwinkel verdrehbar ausgeführt sein. Damit erhält man erweiterte Anwendungsmöglichkeiten, so wie es in der genannten Anmeldung mit dem Aktenzeichen P 39 27 655.4 beschrieben ist.