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Title:
THROTTLE VALVE ARRANGEMENT WITH EMERGENCY AIR DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/059279
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a throttle valve arrangement with an emergency air supply, in the form of an additional flap (4), which normally closes an emergency air opening (8) in the throttle valve (3). On failure of the drive mechanism (13), said additional flap may be rotated relative to the throttle valve, in order to open the emergency air supply, such that the internal combustion engine obtains sufficient air for the journey to a garage, or similar.

Inventors:
GEYER DIRK (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/004467
Publication Date:
August 16, 2001
Filing Date:
December 14, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
GEYER DIRK (DE)
International Classes:
F02D9/02; F02D9/10; (IPC1-7): F02D9/02; F02D9/10
Foreign References:
US6003554A1999-12-21
US4827884A1989-05-09
DE19933722A12000-01-27
US2093961A1937-09-21
US2102846A1937-12-21
US5975051A1999-11-02
Other References:
ANONYMOUS: "DUAL VALVE AIR CONTROL VALVE THROTTLE BODY", RESEARCH DISCLOSURE, KENNETH MASON PUBLICATIONS, HAMPSHIRE, GB, no. 409, May 1998 (1998-05-01), pages 571, XP000824697, ISSN: 0374-4353
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 352 (M - 1631) 4 July 1994 (1994-07-04)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 163 (M - 487) 11 June 1986 (1986-06-11)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Drosselklappenanordnung mit Notlufteinrichtung für das An saugsystem einer Brennkraftmaschine, welche aufweist : eine Drosselklappe (3) und eine Zusatzklappe (4), die in ei nem Ansaugkanal (1) der Brennkraftmaschine um eine gemeinsame Achse (A) drehbar sind, und einen Antrieb (13) zum gemeinsamen Verstellen der Dros selklappe (3) und Zusatzklappe (4) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (14) in Öffnungsrichtung, wobei die Zusatzklappe (4) relativ zu der Drosselklappe (3) um einen vorgegebenen NotluftFreigabewinkel (a) drehbar ist, derart, daß die Zusatzklappe (4) bei Ausfall des Antriebes (13) aus einer NotluftSperrstellung, in der die Zusatzklappe (4) eine die Drosselklappe (3) durchdringende Notluftöffnung (8) verschließt, durch die Rückstellfeder (14) entgegen der Kraft einer zwischen den beiden Klappen wirksamen Zusatzfeder (12) in eine NotluftFreigabestellung bewegt wird, in der die Zusatzklappe (4) die Notluftöffnung (8) freigibt, so daß die Brennkraftmaschine mit ausreichend Brennluft für einen Notbe trieb versorgbar ist.
2. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Antrieb (13) und die Rückstellfeder (14) mit der Zusatzklappe (4) in Antriebsverbindung stehen und die Zusatzklappe (4) die Kraft des Antriebes (13) und der Rück stellfeder (14) auf die Drosselklappe (4) überträgt.
3. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drosselklappe (3), die Zusatzklappe (4) und die Zusatzfeder (12) so angeordnet und ausgebildet sind, daß die Übertragung der Kraft des Antriebes (13) auf die Drossel klappe (3) durch unmittelbare Anlage zwischen den beiden Klappen und die Übertragung der Kraft der Rückstellfeder (14) auf die Drosselklappe (3) über die Zusatzfeder (12) erfolgt.
4. Drosselklappenanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Rückstell feder (4) größer als die der Zusatzfeder (12) ist.
5. Drosselklappenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drosselklappe (3) bei Ausfall des Antriebes (13) durch die Rückstellfeder (14) über die Zusatzklappe (4) und die Zusatzfeder (12) gegen einen festen Anschlag andrück bar ist, worauf die Rückstellfeder (14) die Zusatzklappe (4) entgegen der Kraft der Zusatzfeder (12) in die Notluftfreiga bestellung bewegt.
6. Drosselklappenanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (3) und die Zusatzklappe (4) durch konzentrische Wellen (7,9) in einer Wand (2) des Ansaugkanales (1) drehbar gelagert sind.
7. Drosselklappenanordnung nach einem der vorhergehenden An spruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzklappe (4) als doppelarmiger Hebel ausgebildet ist, dessen einer Hebelarm (10) als die Notluftöffnung (8) verschließendes Klappenteil ausgebildet ist und dessen anderer Hebelarm (11) gegenüber dem Klappenteil um einen Winkel entsprechend dem Notluft Freigabewinkel (a) geneigt ist.
8. Drosselklappenanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (15) zum Erfassen des Drehwinkels der Drosselklappe (3).
9. Drosselklappenanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (16) zum Erfassen des Drehwinkels der Zusatzklappe (4).
10. Drosselklappenanordnung nach den Ansprüchen 8 und 9, ge kennzeichnet durch Mittel zum Erfassen des Notluft Freigabewinkels (a) durch Bilden der Differenz zwischen den Drehwinkeln der Drosselklappe (3) und der Zusatzklappe (4).
Description:
Beschreibung Drosselklappenanordnung mit Notlufteinrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosselklappenanord- nung mit Notlufteinrichtung für das Ansaugsystem einer Brenn- kraftmaschine.

Eine derartige Notlufteinrichtung hat den Zweck, bei Ausfall des Antriebes des Drosselklappenantriebes die Drosselklappe in eine Notluftstellung zu bewegen, in der die Brennkraftma- schine mit ausreichend Luft für eine Fahrt in eine Werkstatt oder zu einer anderen Stelle versorgt wird (englisch : limp ho- me). Im Stand der Technik (siehe z. B. US 5 975 051) wird eine derartige Notlufteinrichtung beispielsweise von zwei exter- nen, gegensinnig wirkenden Federn und zugehörigen Anschlägen gebildet, die dafür sorgen, daß bei Ausfall des Antriebes die Drosselklappe in eine Stellung (Notluftstellung) bewegt wird, die zwischen der Leerlauf-und Offnungsstellung liegt.

Nachteilig hierbei ist, daß der Antrieb der Drosselklappe ge- gen die Kraft dieses zusätzlichen Federsystemes arbeiten muß.

Der Antrieb muß daher größer als erforderlich ausgelegt wer- den, um eine ausreichende Verstellgeschwindigkeit zu erzie- len. Noch kritischer ist, daß sich durch die Notlaufstellung eine Unstetigkeit im Verstellweg und in der Verstellbewegung der Drosselklappe ergibt, was eine nicht lineare Vorsteuerung mit entsprechendem Regelungsaufwand erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselklappenanordnung mit Notlufteinrichtung zu schaffen, die mit einer möglichst kleinen Antriebskraft auskommt und eine lineare Vorsteuerung der Drosselklappe ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Erfin- dung gelöst.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Drosselklappenanordnung ist die Drosselklappe mit einer Notluftöffnung versehen, die von der Zusatzklappe normalerweise geschlossen wird. Fällt der Antrieb aus, so wird die Zusatzklappe von der Rückstell- feder entgegen der Kraft der zwischen den beiden Klappen wirksamen Zusatzfeder in die Notluft-Freigabestellung bewegt, in der die Zusatzklappe die Notluftöffnung freigibt. Die Not- luftöffnung ist so bemessen, daß die Brennkraftmaschine trotz geschlossener Drosselklappe mit ausreichend Luft versorgt wird, um einen Notbetrieb des Fahrzeuges zu ermöglichen.

Bei normalem Betrieb der Drosselklappenanordnung werden die Drosselklappe und die Zusatzklappe vom Antrieb gemeinsam be- wegt, ohne daß eine Kraft außer der Kraft der ohnehin vorhan- denen Rückstellfeder überwunden werden muß. Daher braucht der Antrieb nicht größer dimensioniert zu werden, als dies für den Betrieb einer Drosselklappe ohne Notlufteinrichtung er- forderlich ist. Ferner gibt es keine Unstetigkeit im Ver- stellweg der Drosselklappenanordnung, so daß eine lineare Vorsteuerung der Drosselklappenanordnung ermöglicht wird. Der der Drosselklappenanordnung zugeordnete Regler arbeitet daher deutlich unkritischer als im Stand der Technik.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen definiert.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin- dung näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer Drossel- klappenanordnung und Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Drosselklappenanordnung in Fig. 1.

In der Zeichnung ist in schematischer Weise ein Teil eines Ansaugkanales 1 dargestellt, durch den Brennluft einer Brenn-

kraftmaschine (nicht gezeigt) zugeführt wird. Der von einer Wand 2 begrenzte Ansaugkanal 1 enthält eine Drosselklappenan- ordnung in Form einer Drosselklappe 3 und einer Zusatzklappe 4.

Die aus zwei Klappenhälften 5 und 6 bestehende Drosselklappe 3 ist mittels einer Hohlwelle 7, bestehend aus zwei hohlen Wellenstummeln, in der Wand 2 des Ansaugkanals 1 um eine Ach- se A drehbar gelagert. In der Klappenhälfte 6 der Drossel- klappe 3 ist eine Notluftöffnung 8 gebildet, die normalerwei- se von der Zusatzklappe 4 verschlossen wird, wie im folgenden noch genauer erläutert wird.

Die Zusatzklappe 4 ist ebenfalls um die Achse A drehbar. Zu diesem Zweck weist sie eine Welle 9 auf, die in den Hohlwel- lenstummeln der Hohlwelle 7 der Drosselklappe 3 drehbar gela- gert ist. Die Zusatzklappe 4 ist als zweiarmiger Hebel mit einem Hebelarm 10 in Form eines Klappenteils und einem gege- nüberliegenden Hebelarm 11 ausgebildet. Der Hebelarm 10 und der Hebelarm 11 der Zusatzklappe 4 sind, wie in Fig. 1 zu se- hen ist, unter einem Winkel zueinander angeordnet, so daß die Zusatzklappe 4 relativ zu der Drosselklappe 3 um einen vorge- gebenen Notluft-Freigabewinkel a verstellbar ist. Zwischen dem Hebelarm 11 der Zusatzklappe 4 und der Klappenhälfte 5 der Drosselklappe 3 ist eine Zusatzfeder 12 angeordnet, die die Zusatzklappe 4 relativ zu der Drosselklappe 3 in eine Notluft-Sperrstellung (Fig. 1) drückt, in der das Klappenteil der Zusatzklappe 4 die Notluftöffnung 8 verschließt.

Zum Verstellen der Klappenanordnung ist ein motorischer An- trieb 13 vorgesehen, der über eine in Fig. 2 schematisch an- gedeutete Antriebsverbindung mit der Welle 9 der Zusatzklappe 4 verbunden ist. Der Antrieb 3 arbeitet entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 14, die ebenfalls mit der Zusatzklappe 4 in Antriebsverbindung steht, um die Drosselklappenanordnung in Schließrichtung vorzuspannen.

Die Funktionsweise der bisher beschriebenen Klappenanordnung ist wie folgt : Bei normal arbeitender Drosselklappenanordnung wird die von der Rückstellfeder 14 auf die Zusatzklappe 4 ausgeübte Rückstellkraft über die Zusatzfeder 12 auf die Drosselklappe 3 übertragen, wodurch die Drosselklappe 3 im Uhrzeigersinn (in Fig. 1) in ihre Leerlaufstellung gedrückt wird, welche durch den Antrieb 13 vorgegeben ist. Die Zusatz- feder 12 hält hierbei die Zusatzklappe 4 in der in Fig. 1 dargestellten Notluft-Sperrstellung, in der das Klappenteil der Zusatzklappe 4 die Notluftöffnung 8 der Drosselklappe 3 verschließt. Um die Drosselklappe 3 in Offnungsrichtung (ent- gegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 1) zu verstellen, übt der An- trieb 13 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 14 ein ent- sprechendes Drehmoment auf die Zusatzklappe 4 aus, die die Drosselklappe 3 durch unmittelbare Anlage des Hebelarmes 10 an der Klappenhälfte 6 in Offnungsrichtung mitnimmt. Hierbei wird die Zusatzklappe 4 durch die Zusatzfeder 12 weiterhin in ihrer Notluft-Sperrstellung gehalten.

Kommt es zu einem Ausfall des Antriebes 13, so arbeitet die von der Zusatzklappe 3 und der Notluftöffnung 8 gebildete Notlufteinrichtung wie folgt : Wenn der Antrieb 13 kein Dreh- moment mehr ausübt, bewegt die Rückstellfeder 14 die Drossel- klappe 3 über die Zusatzklappe 4 und die Zusatzfeder 12 in Schließrichtung (im Uhrzeigersinn der Fig. 1), bis die Dros- selklappe 3 an der Wand 2 des Ansaugkanals 1 oder einem ande- ren festen Anschlag anschlägt. Da die Kraft der Rückstellfe- der 14 größer als die Kraft der Zusatzfeder 12 ist, bewegt die Rückstellfeder 14 die Zusatzklappe 4 unter Kompression der Zusatzfeder 12 weiter, bis die Notluftöffnung 8 von der Zusatzklappe 4 freigegeben wird.

Die Zusatzöffnung 8 ist so dimensioniert, daß nun ausreichend Brennluft durch die Notluftöffnung 8 der Brennkraftmaschine zugeführt wird, um einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine für eine Fahrt zu einer Werkstatt oder dergl. zu ermöglichen.

Sobald der Antrieb 13 wieder funktionsfähig ist, kann die

Drosselklappe 3 erneut in der oben beschriebenen Weise betä- tigt werden.

Wie in Fig. 2 angedeutet, ist der Welle 9 der Zusatzklappe 3 ein Sensor 15 zum Erfassen des Drehwinkels der Zusatzklappe 3 zugeordnet. In der gleichen Weise ist der Welle 7 der Dros- selklappe 3 ein Sensor 16 zum Erfassen des Drehwinkels der Drosselklappe 3 zugeordnet. Da der Drehwinkel der Zusatzklap- pe 4 gleich dem Drehwinkel der Drosselklappe 3 plus dem Win- kel a ist, läßt sich durch Differenzbildung der Signale der beiden Sensoren 15 und 16 der Winkel a bestimmen. Dies er- laubt eine Überwachung des Notluft-Freigabewinkels.