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Title:
THROTTLE VALVE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1995/035440
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a throttle valve device consisting of: a housing (4; 54; 54'; 98), a throttle valve spindle (3; 53; 53'; 99) on which a throttle valve (2; 52; 52'; 100) movable in the housing (4; 54; 54'; 98) between a first air passage chamber (62; 62'; 92) and a second such chamber (63; 63'; 103) leading to the vehicle engine is held in at least one closed position (DS), an idling position (MS) and a full-throttle position (VS); and: a control unit (11; 61; 61'; 107) comprising at least one control motor unit (5; 55; 55'; 91) and connected to the throttle valve spindle (3; 53; 53'; 99). The second air passage chamber (63; 63'; 103) is connected to a back-up air control device (2, 3, 8, 9, 10, LHP1; 52, 55, 58, LHP2; 52', 55', 58', LHP3; 95, 102) by means of which enough air can be fed to the engine in the event of the breakdown of the control motor unit (5; 55; 55'; 91) to allow vehicle movement.

Inventors:
Apel
Peter, Wilczek
Klaus, Wüstenbecker
Dirk, Habel
Georg, Kappes
Ottmar, Cruz
Sergio, Hector Rangel
Application Number:
PCT/EP1995/002334
Publication Date:
December 28, 1995
Filing Date:
June 16, 1995
Export Citation:
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Assignee:
AB ELEKTRONIK GMBH BOCAR, S
Apel, Peter Wilczek Klaus Wüstenbecker Dirk Habel Georg Kappes Ottmar Cruz Sergio Hector Rangel
International Classes:
F02D9/02; F02D9/10; F02D11/10; (IPC1-7): F02D9/02; F02D11/10
Foreign References:
US4947815A1990-08-14
EP0525376A11993-02-03
EP0651147A11995-05-03
US5146887A1992-09-15
GB2252641A1992-08-12
EP0488016A21992-06-03
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Claims:
Patentansprüche:
1. Drosselklappenvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuseelement (4; 54; 54'; 98), einem Drosselklappenwellenelement (3; 53; 53'; 99), an dem ein im Gehäuseelement (4; 54; 54'; 98) zwischen einem ersten Luftdurchsatzholraum (62; 62'; 92) und einem zweiten zu einem FahrzeugMotor führende Luftdurchsatzhohlraum (63, 63'; 103) angeordnetes Drosselklappenelement (2; 52; 52'; 100) verstellbar in wenigstens einer Schließstellung (DS), einer Leerlaufstellung (MS) und einer Vollgasstellung (VS) gehalten ist, und einer Verstelleinheit (11; 61; 61'; 107), die wenigstens eine Stellmotoreinheit (5; 55; 55'; 91) enthält und die mit dem Drosselklappenwellenele¬ ment (3; 53; 53'; 99) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Luftdurchsatz¬ hohlraum (63; 63'; 103) mit einer NotlaufLuftsteuer¬ einrichtung (2, 3, 8, 9, 10, LHPl; 52, 55, 58, LHP2; 52', 55', 58', LHP3; 95, 102) verbunden ist, mit der so viel Luft zuführbar ist, daß bei Ausfall der Stellmotoreinheit (5; 55; 55'; 91) ein Fahrzeug bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die NotlaufLuftsteuereinrichtung derart ausge¬ bildet ist, daß in der Verstelleinheit (11) ein Rückstellfeder¬ element (8) und ein aber entgegengesetzt wirken¬ des, Öffnerfederelement (9) kraftschlüssig mit dem Drosselklappenwellenelement (3) verbunden sind, daß das Rückstellfederelement (8) an einem An¬ schlagelement (10) anschlägt und gespannt ist, wenn das Drosselklappenwellenelement (3) durch die Stellmotoreinheit (5) in Richtung der Vollgas¬ stellung (VL) gedreht ist und daß die Öffnungsfeder (9) an das Anschlagelement (11) anschlägt und gespannt ist, wenn das Drossel¬ klappenwellenelement (3) durch die Stellmotorein¬ heit (5) in der LeerlaufStellung (MS) gehalten ist, so daß das Drosselklappenelement (2) bei Ausfall der Stellraotoreinheit (5) eine Position (LHPl) ein¬ nimmt, die einen solchen Luftdurchsatz (L) gewähr¬ leistet, daß das Fahrzeug bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die NotlaufLuftsteuereinrichtung derart ausge¬ bildet ist, daß eine am Gehäuseelement (98) angeordnete Ventil¬ einheit (95) mit einer durch das Gehäuseelement (98) führenden Kraftstoffdunstausnehmung (102) mit dem zweiten Luftdurchsatzhohlraum (103) verbunden ist und daß die Ventiieinheit (95) bei Ausfall der Stell¬ motoreinheit (91) derart ansteuerbar ist, daß von einem Tank bzw. über eine Tankentlüftung der Luft¬ durchsatz (L) für ein Bewegen des Fahrzeugs ge¬ währleistet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die NotlaufLuftsteuereinrichtung derart ausge¬ bildet ist, daß in der Verstelleinheit (61; 61') wenigstens eine Rückstellfedereinheit (58; 58') angeordnet ist und daß die Stellmotoreinheit als ein Einrichtungs Motor (55, 55') ausgebildet ist, dessen Motorbewegung (M) einer Federbewegung der Rückstellfedereinheit (58; 58') entgegengesetzt ist, so daß das Drosselklappenelement (52; 52') bei Aus¬ fall des EinrichtungsMotors (55; 55') den Luftdurchsatz (L) gewährleistet, daß das Fahrzeug bewegbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 1 oder 3 oder 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselklap¬ penelement (2; 52; 52') in folgenden Positionen, die den Luftdurchsatz bei Ausfall der Stellmotoreinheit bzw. des EinrichtungMotors sichern, haltbar ist: a) oberhalb der LeerlaufStellung (MS) in einem ersten Li pHomePunkt (LHPl), b) unterhalb der Drosselklappenschließstellung (DS) in einem zweiten LimpHomePunkt (LHP2), c) oberhalb der Vollgasstellung (VL) in einem drit¬ ten LimpHomePunkt (LHP3).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Federmoment des Rück¬ stellfederelements (8) größer ist als das des Öff¬ nungsfederelements (9).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß der TorqueMotor (55; 55') eine Drehrichtung bezogen auf das Drosselklappenele¬ ment (52; 52') von der Vollgasstellung (VL) zur Drosselklappenschließstellung (DS) oder von der Drosselklappenschließstellung (DS) zur Vollgasstel¬ lung (VL) hat.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Rückstell und das Öffnerfederelement (8, 9) und die Rückstellfederein¬ heit(en) (58; 58') als Spiralfedern ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (95) ein elektromagnetisch betätigbares Ventil, das eine im wesentlichen ringförmige Magnetspule umfaßt, die einen in axialer Richtung hin und her bewegbaren Magnetanker aus metallischem Werkstoff umschließt, wobei der Magnetanker auf der dem Ventilsitz zuge¬ wandten Stirnseite mit einem Dichtkörper aus elasto¬ merem Werkstoff verschlossen ist und wobei der Mag¬ netanker und der Dichtkörper formschlüssig mitein¬ ander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (66; 106) im Gehäusedeckelelement (65) oder im Gehäuse¬ element (98) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Luftdurchsatz (L) 20 bis 80 kg Luft/h, vorzugsweise 40 kg Luft/h beträgt.
Description:
Drosselklappenvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenvorrichtung, bestehend aus

- einem Gehäuseelement,

- einem Drosselklappenwellenelement, an dem ein im Ge- häuseelement zwischen einem ersten Luftdurchsatz¬ hohlraum und einem zweiten zu einem Fahrzeug-Motor führenden Luftdurchsatzhohlraum angeordnetes Drosselklappenelement verstellbar in wenigstens einer Schließstellung, einer LeerlaufStellung und einer Vollgasstellung gehalten ist, und

- einer Verstelleinheit, die wenigstens eine Stellmotor¬ einheit enthält und die mit dem Drosselklappenwellen- element verbunden ist.

In modernen Drosselklappenvorrichtungen wird die Dros¬ selklappe mit einem Stellmotor verstellt. Diese Art der Drosselklappenverstellung ist unter dem Fachbegriff Drive-by-wire bekannt. Der Stellmotor ist mit einer Drosselklappenwelle verbunden, die im Gehäuse drehbar gelagert ist.

Kommt es allerdings zu einem Ausfall des Stellmotors, ist nicht sichergestellt, daß die Drosselklappe eine solche Stellung innehat, die es dem Fahrer ermöglicht, sein Fahrzeug zu einer Werkstatt zu fahren bzw. es aus

einer Gefahrenzone zu bewegen.

Demnach stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Drosselklappenvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß ein Fahren eines Fahrzeuges zu einer Werkstatt bzw. aus einer Gefahrenzone bei Ausfall der Stellmotoreinheit möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Luftdurchsatzhohlraum mit einer Notlauf-Luft¬ steuereinrichtung verbunden ist, mit der so viel Luft zuführbar ist, daß bei Ausfall der Stellmotoreinheit ein Fahrzeug bewegbar ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe¬ sondere darin, daß bei Ausfall der Stellmotoreinheit eine solche Luftmenge zur Verfügung gestellt wird, daß der Luftstrom den Kraftstoff mitreißt und feinstzer- stäubt der Luft beimischt, jedoch nicht vergast. Hier¬ durch entsteht ein zündfähiges Gemisch, das in bekannter Art und Weise seiner Verwendung zugeführt wird. Ge¬ sichert wird damit, daß der Fahrer sein Fahrzeug, wenn auch mit verminderter Geschwindigkeit bewegen kann.

Die Notlauf-Steuereinrichtung läßt sich in drei Ausfüh¬ rungsformen realisieren: die erste Realisierungsform ist dadurch gekennzeichnet,

- daß in der Verstelleinheit ein Rückstellfederelement und ein aber entgegengesetzt wirkendes, Öffnerfeder¬ element kraftschlüssig mit dem Drosselklappenwellen- element verbunden sind,

- daß das Rückstellfederelement an einem Anschlagelement anschlägt und gespannt ist, wenn das Drosselklappenwel- lenelement durch die Stellmotoreinheit in Richtung der Vollgasstellung gedreht ist und

- daß die Öffnungsfeder an das Anschlagelement anschlägt und gespannt ist, wenn das Drosselklappenwellenelement

durch die Stellmotoreinheit in der Leerlaufstellung gehalten ist,

- so daß das Drosselklappenelement bei Ausfall der Stellmotoreinheit eine Position einnimmt, die einen solchen Luftdurchsatz gewährleistet, daß das Fahrzeug bewegbar ist.

Hierdurch wird gewährleistet, daß die Drosselklappe durch beide Federelemente bei Ausfall der Stellmotor¬ einheit in eine solche geöffnete Stellung gebracht wird, die insbesondere ein Herausbewegen des Fahrzeuges aus einer Gefahrenzone 'ermöglicht. Darüberhinaus ist ge¬ sichert, daß der Fahrer mit dieser Drosselklappenstel¬ lung das Fahrzeug in eine Werkstatt fahren kann. Von Vorteil ist darüber hinaus, daß die Federn so wirken, daß sie den normalen Drive-by-wire-Betrieb nicht behin¬ dern. Die Stellmotoreinheit ist bei Funktionsfähigkeit mühelos in der Lage, beide Federkräfte zu überwinden und so den Motor in Richtung Vollgasstellung, d. h. Vollast oder LeerlaufStellung zu fahren.

Die zweite Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, daß die Notlauf-Luftsteuereinrichtung derart ausge¬ bildet ist,

- daß eine am Gehäuseelement angeordnete Ventileinheit mit einer durch das Gehäuseelement führenden Kraft¬ stoffdunstausnehmung mit dem zweiten Luftdurchsatzhohl¬ raum verbunden ist und

- daß die Ventileinheit bei Ausfall der Stellmotorein¬ heit derart ansteuerbar ist, daß von einem Tank bzw. über eine Tankentlüftung der Luftdurchsatz für ein Bewegen des Fahrzeugs gewährleistet ist.

Die Ventileinheit hat an sich die Aufgabe, vom Tank ab¬ gegebene Kraftstoffdämpfe gezielt einer weiteren Ver¬ wendung zuzuführen. Durch eine gezielte Ansteuerung der Ventileinheit übernimmt diese bei Ausfall der Stellmotor¬ einheit die Aufgabe, dem Luftdurchsatzhohlraum so viel

Luft zur Verfügung zu stellen, daß ein ausreichendes zündfähiges Gemisch zur Verfügung steht, die dem Fahrer ermöglicht, ganz gezielt sein Fahrzeug aus der Gefahrenzone bzw. an einen anderen Ort zu bewegen.

Die dritte Lösungsvariante zeichnet sich dadurch aus, daß die Notlauf-Luftsteuereinrichtung derart ausgebildet ist,

- daß in der Verstelleinheit wenigstens eine Rückstell¬ federeinheit angeordnet ist und

- daß die Stellmot'oreinheit als ein Einrichtungs-Motor ausgebildet ist, dessen Motorbewegung einer Feder¬ bewegung der Rückstellfedereinheit entgegengesetzt ist,

- so daß das Drosselklappenelement bei Ausfall des Einrichtungs-Motors den Luftdurchsatz gewährleistet, daß das Fahrzeug bewegbar ist. Unter einem Einrichtungs-Motor wird ganz allgemein ein Motor vestanden, dessen Drehmoment vorzugsweise nur in einer Drehrichtung, d.h. im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn wirkt.

Ein gegen eine Rückstellfedereinheit arbeitender, als Torque-Motor ausgebildeter Einrichtungs-Motor sorgt dafür, daß nur bei funktionierender Stelleinheit das Drosselklappenelement entsprechend verstellt werden kann. Fällt hingegen die Stellmotoreinheit aus, drückt die Rückstellfedereinheit die Drosselklappe in eine solche Stellung, daß ein ausreichender Luftdurchsatz gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist es, wenn das Drosselklappenelement dannin folgenden Positionen haltbar ist: a) oberhalb der LeerlaufStellung in einem ersten Limp- Home-Point , b) unterhalb der Drosselklappenschließstellung in einem zweiten Limp-Home-Point,

ERSATZBLAH(REGEL26)

c) oberhalb der Vollgasstelluny in einem dritten Limp-

Home-Point. Hierdurch wird z. B. erreicht, daß der Fahrzeug-Motor eine Drehzahl zwischen 1000 und 2000 U/min erreicht und so ein solches Kraftmoment ausübt, daß das Fahrzeug betreibbar ist.

Vorteilhaft ist es, wenn das Federmoment des Rückstell¬ federelements größer ist als das des Öffnungsfederele¬ ments. Dadurch, daß das Rückstellfederelement ein größe¬ res Moment als das Öffnungsfederelement besitzt, ist sichergestellt, daß die Drosselklappe bei ausgefallener Stellmotoreinheit immer auf die Stellung sich hinbewegt, in der sich der Federanschlag befindet. Das Erreichen eines definierten Öffnungswinkels, der durch die Limp- Home-Points definiert ist, ist damit aus jeder Lage ge¬ währleistet. Ein erneutes Starten des Motors ist somit auch möglich. Beide Federn können auch eine gleiche Kraft aufweisen.

Um den zweiten und den dritten Limp-Home-Point reali¬ sieren zu können, kann der Torque-Motor eine Drehrich¬ tung bezogen auf das Drosselklappenelement haben, die von der Vollgasstellung zur Drosselklappenschließstel¬ lung oder von der Drosselklappenschließstellung zur Vollgasstellung aufweist.

Vorteilhaft ist es, wenn das Rückstell- und das Öffner¬ federelement und die Rückstellfedereinheit(en) als Spiralfedern ausgebildet sind. Hierdurch wird eine Drehbewegung des Wellenelements erreicht. Selbstver¬ ständlich sind auch andere kraftspeichernde Elemente einsetzbar, die eine rückfedernde Wirkung hervorrufen, z. B. Fluid-, Gasspeicher oder dergleichen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinheit im Gehäuse¬ deckelelement oder im Gehäuseelement angeordnet ist.

ERSATZBLATT (REGEL 26}

Hierdurch wird erreicht, daß die entsprechenden Steuer¬ signale unmittelbar übertragen werden können.

Die Ventileinheit kann ein elektromagneitsch betätigba¬ res Ventil sein, das eine im wesentlichen ringförmige Magnetspule umfaßt, die einen in axialer Richtung hin und her bewegbaren Magnetanker aus metallischem Werk¬ stoff umschließt, wobei der Magnetanker auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite mit einem Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff verschlossen ist und wobei der Magnetanker und der Dichtkörper formschlüssig miteinan¬ der verbunden sind.

Im Ergebnis langwieriger Versuche wurde festgestellt, daß für die Realisierung einer Notlaufstellung der Luft¬ durchsatz zwischen 20 bis 80 kg Luft/h, vorzugsweise 40 kg Luft/h beträgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei werden die Vorteile der erfin¬ dungsgemäßen Lösung durch weitere Ausführungen ergänzt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Drosselklappenvorrichtung mit einer Not¬ lauf- Luftsteuereinrichtung in einer schemati¬ schen geschnittenen Darstellung,

Fig. 2 eine Notlauf-Luftsteuereinrichtung mit einem An¬ schlaghebelelement in einer Vollgasstellung in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 3 eine Notlauf-Luftsteuereinrichtung in einer Leer¬ laufstellung in einer schematischen Seitenan¬ sicht,

Fig. 4 eine Notlauf-Luftsteuereinrichtung in einer

Limp-Home-Point-Stellung in einer schematischen

Seitenansicht,

Fig. 5 und 6 eine Drosselklappenvorrichtung mit einer anderen Notlauf-Luftsteuereinrichtung in unter¬ schiedlichen Lösungsvarianten,

Fig. 7a und 7b eine Unterbringungsvariante einer Steuer¬ einrichtung,

Fig. 8a und Fig. 8b eine funktionelle Darstellung des Luftdurchsatzes in Abhängigkeit vom Drossel¬ klappenanstellwinkel,

Fig. 9 eine Drosselklappenvorrichtung mit einer weite¬ ren Notlauf-Luftsteuereinrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung und

Fig. 10 eine Drosselklappenvorrichtung gemäß Fig. 9 in einer weiteren Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Drive-by-wire-Syste s dar¬ gestellt.

Es besteht aus

- einer Drosselklappeneinheit 1 und

- einer Verstelleinheit 11.

Die Drosselklappeneinheit 1 und die Verstelleinheit 11 befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuseelement 4. Im Gehäuseelement 4 ist durchgängig ein Drosselklappenwel- lenelement 3 drehverstellbar angeordnet. Mit ihm verbun¬ den ist ein Drosselklappenelement 2 der Drosselklappen¬ einheit 1.

Die Verstelleinheit 11 umfaßt folgende Teile:

- eine Motoreinheit 5, die kraftschlüssig mit dem Dros- selklappenwellenelement 3 verbunden sind und

- ein Rückstellfederelement 8 und

- ein Öffnerfederelement 9.

Wie weiterhin die Fig. 2 bis 4 zeigen, ist das Rückstell¬ federelement 8 und das Öffnerfederelement 9 ebenfalls kraftschlüssig an dem Drosselklappenwellenelement 3 ange¬ ordnet. Bei beiden Federelementen 8 und 9 handelt es sich um Spiralfedern, die entgegengesetzt wirken. Gleich¬ falls mit dem Drosselklappenwellenelement 3 ist ein Anschlaghebelelement 6 verbunden. Es schlägt einseitig an ein Verstellschraubenelement 7 an, mit dem eine Leer¬ laufstellung MS einjustierbar ist.

Die Arbeitsweise der Notlauf-Luftsteuereinrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 sei erläutert:

Wird das Gaspedal voll durchgetreten, wird durch die Stellmotoreinheit 5 das Drosselklappenwellenelement 2 in eine Vollgasstellung VL, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, bewegt. Das Drosselklappenelement 2 ist dabei weit geöffnet. Ein Äquivalent für seinen Öffnungswinkel ist dabei die Stellung des Anschlaghebelelements 6, das den Öffnungswinkel des Drosselklappenelements 2 wiedergibt. Das Rückstellfederelement 8 ist dabei voll ausgelenkt und gespannt. Es liegt mit seinem abgebogenen Ende an einem Anschlaghebelelement 6 an. Die der Vollgasstellung VL entgegengesetzte Stellung des Drosselklappenelements ist die LeerlaufStellung MS. Hierbei fährt die Stellmo¬ toreinheit 5 das Drosselklappenelement 2 in eine solche Position, daß der Motor im Leerlauf bewegbar ist. In diesem Fall schlägt das Öffnerfederelement 9 mit seinem Ende an dem Anschlaghebelelement 6 an und ist gespannt.

Da das Fahrzeug in der Leerlaufstellung MS nicht mehr zu bewegen ist, muß sichergestellt werden, daß bei Ausfall der Motoreinheit 5 dem Fahrer noch eine ausreichende Lei¬ stung zur Verfügung steht, die es ihm ermöglicht, eine

Werkstatt zu erreichen bzw. das Fahrzeug aus einer Gefah¬ renzone zu bewegen. Das Drosselklappenelement wird dabei durch das Rückstellfederelement 8 aus der Vollaststel¬ lung VL und aus der LeerlaufStellung durch das weitere, aber entgegengesetzt wirkende Öffnerfederelement in Rich¬ tung eines Anschlagelements 10 gebracht. Hierdurch wird ein Li p-Home-Point LHPl erreicht. Dadurch, daß das Rück¬ stellfederelement 8 ein größeres Moment besitzt als das Öffnerfederelement 9 ist nun sichergestellt, daß die Drosselklappe im stromlosen Zustand immer auf die Winkel¬ stellung bewegt wird, in der sich das Anschlagelement 10 befindet. Hierdurch wird das Drosselklappenelement in eine Position gebracht, die den Motor auf eine solche Drehzahl oberhalb der LeerlaufStellung MS bringt. Hier¬ durch wird gesichert, daß bei einem Ausfall der Motor¬ einheit 5 immer der Limp-Home-Point erreicht wird. Da¬ durch, daß das Anschlaghebelelement 6 im Limp-Home-Point nicht an einem festen Anschlag anliegt, wird außerdem sichergestellt, daß dieser Punkt aus jeder Lage des Dros¬ selklappenelements 5 erreicht wird. Erreicht wird dar¬ über hinaus, daß durch das Vorsehen eines definierten Limp-Home-Points LHPl, der durch den Punkt des Anschlag¬ elements 10 definiert ist, ein einwandfreies Zusammen¬ wirken der Drosselklappeneinheit 1 und der Stellmotor¬ einheit 5 bei Normalbetrieb gewährleistet wird.

Im Limp-Home-Point LHPl findet an dem Drosselklappen¬ wellenelement motorseitig eine Lastumkehrung statt. Diese Lastumlenkung hat auf die Dynamik des Motors jedoch nur sehr geringen Einfluß, da die als Schritt-, Gleichstrommotor oder dergleichen ausgebildete Stell¬ motoreinheit 5 nicht lastabhängig, sondern winkel¬ abhängig gesteuert wird.

In Fig. 5 ist ein weiterer Teil eines Drive-by-wire- Systems dargestellt.

ERSATZBUTT (REGEL 26)

Es besteht aus

- einer Drosselklappeneinheit 51 und

- einer Verstelleinheit 61.

Die Drosselklappeneinheit 51 und die Verstelleinheit 61 befinden sich auch hier in einem gemeinsamen Gehäuse¬ element 54. Im Gehäuseelement ist ein Drosselklappen¬ wellenelement 53 angeordnet, das ein Drosselklappenele¬ ment 52 hält.

Die Verstelleinheit 51 besteht aus folgenden Teilen:

- einem Torque-Motor (Einrichtungs-Motor) 55, der kraftschlüssig mit dem Drosselklappenelement 52 verbunden ist und

- einer Rückstellfedereinheit(en) 58.

Wie Fig. 5 zeigt, führt das Drosselklappenelement durch die Rückstellfedereinheit(en) eine kreisförmige Federbe¬ wegung F durch, die im Uhrzeigersinn gerichtet ist. Der Torque-Motor 55 als Einrichtungsmotor dreht sich mit seiner Motorbewegung M entgegen dem Uhrzeigersinn und wirkt damit der Federbewegung M entgegen. Wird der Torque-Motor 55 bis in seine Endstellung gefahren, nimmt das Drosselklappenelement 52 eine Drosselklappenschlu߬ stellung DS ein. In diesem Fall entsteht oberhalb des Drosselklappenelements ein Luftdurchsatzthohlraum 62 und unterhalb des Drosselklappenelements ein fahrzeugmotor- seitiger Luftdurchsatzhohlraum 63. Läßt die vom Torque-Motor 55 ausgeübte Kraft entsprechend dem Fahrerwunsch (Vollaststellung) nach, ist die Federbewegung F größer als die Motorbewegung M und das Drosselklappenelement 52 bewegt sich um 90° in eine senkrechte Stellung, d. h. in eine Vollgasstellung VL.

In Fig. 6 ist ein Drive-by-wire-Syste dargestellt, das ähnlich dem der Fig. 5 aufgebaut ist.

Es besteht aus

- einer Drosselklappeneinheit 51'und

- einer Verstelleinheit 61'.

In einem Gehäuseelement 54' befinden sich die Drossel¬ klappeneinheit 51' und die Verstelleinheit 61'. Im Ge¬ häuseelement 54' ist durchgängig ein Drosselklappenwel¬ lenelement 53' drehverstellbar angeordnet, mit dem ein Drosselklappenelement 2 verbunden ist.

Die Verstelleinheit 61' umfaßt folgende Teile:

- einen Torque-Motor 55', der kraftschlüssig mit dem Drosselklappenwellenelement 53' verbunden ist, und

- eine Rückstellfedereinheit(en) 58'.

Der Torque-Motor 55' als Einrichtungs-Motor führt eine Motorbewegung M durch, die in Uhrzeigersinn gerichtet ist. Die Rückstellfedereinheit(en) 58' hat demgegenüber eine Federbewegung F, die im Uhrzeigersinn entgegen¬ gerichtet ist. Durch ein Zusammenwirken des Torque-Motors 55' ist gleichfalls eine Verstellung des Drosselklappenelements von der Drosselklappenschlie߬ stellung DS bis hin zur Vollaststellung VL möglich. In der Drosselklappenschließstellung ist oberhalb des Drosselklappenelements ein Luftdurchsatzhohlraum 62' und unterhalb ein fahrzeugmotorseitiger Luftdurchsatzhohl¬ raum 63' vorhanden. Bei Vollgasstellung VL werden beide Hohlräume 62' und 63' gleichfalls miteinander verbunden.

Die Arbeitsweise der Notlauf-Luftsteuereinrichtung gemäß den Fig. 5 und 6 sei erläutert:

Der Torque-Motor 55 bewegt, wie die Fig. 5 zeigt, das Drosselklappenelement während des normalen Betriebs im Bereich von der Drosselklappenschließstellung DS (mini¬ maler Luftdurchsatz) bis zur Vollgasstellung VL ( axi-

aier Luftdurchsatz) . Bei dieser Bewegung wird durch eine Veränderung der Stromzuführung die Drehkraft des Torque-Motors 55 so erhöht oder vermindert, daß sie die Federkraft der Rückstellfedereinheit(en) 58 vollkommen überwindet, neutralisiert oder kleiner ist. Bei Ausfall der Stromversorgung des Torque-Motors 55 oder wenn der Torque-Motor ausgeschaltet wird, dreht die Rückstellfe¬ dereinheit(en) 58 das Drosselklappenelement 52 so weit, daß es über die Vollgasstellung VL hinaus auf einen Limp-Home-Point LHP2 gedreht wird und dort entsprechend anschlägt. Hierbei schließt das Drosselklappenelement 52 gegenüber der Drosselklappenschließstellung DS einen Winkel <_+ ein.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante bewegt sich das Drosselklappenelement während des normalen Betriebs im Bereich von der Drosselklappenschließstellung DS (mini¬ maler Luftdurchsatz) bis hin zur Vollgasstellung VL (maximaler Luftdurchsatz). Bei Ausfall der Stromversor¬ gung des Torque-Motors bzw. dann, wenn der Motor ausge¬ schaltet wird, dreht die Rückstellfedereinheit(en) 58' das Drosselklappenelement über die Drosselklappenschlie߬ stellung DS hinaus auf einen Limp-Home-Point LHP3 und schließt gegenüber der Drosselklappenschließstellung damit einen Winkel - ein.

In Fig. 8a und 8b ist der Luftdurchsatz in Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel α dargestellt.

Die Meßkurven wurden unter folgenden Versuchsbedingungen aufgenommen:

Drosselklappenstutzen zylindrisch: 40 mm Durchmesser Drosselklappe: 40 mm Durchmesser bei 0° (zylindrische Drosselklappe)

Unterdruck bei geschlossener Drosselklappe: 364 mm/Hg Luftmasse im Limp-Home-Point: 40 kg Luft/h.

Die aufgenommene Meßkurve zeigt eine umgekehrt glocken¬ förmige Form. Der tiefste Punkt liegt bei 0° und etwa 0 kg Luft/h und der höchste Luftdurchsatz bei 90° mit etwa 480 kg Luft/h.

Im Ergebnis der durchgeführten Versuche und Meßreihen wurde überraschend festgestellt, daß zur Realisierung eines Notlaufverhaltens eines Motors die Notlaufstellung des Drosselklappenelements 52 bzw. 52' so gestellt sein muß, daß ein Luftdurchsatz von etwa 40 kg Luft/h vom Luftdurchsatzhohlraum 62 bzw. 62' zum Luftdurchsatz¬ hohlraum 63 bzw. 63' gegeben sein muß. Bei einer Drosselklappenschließstellung DS von etwa 0° liegt, wie Fig. 8a zeigt, der Drosselklappenanstellwinkel + bei dem Limp-Home-Point LHP2 eines Systems gemäß Fig. 5 bei etwa 158°. Ist die Drosselklappe um etwa 4° vorgeneigt, liegt der Limp-Home-Point LHP2 bei etwa 157° Drossel¬ klappenanstellwinkel und bei einer Drosselklappen- vorneigung von etwa 8° bei etwa 149° Drosselklappenan¬ stellwinkel. Damit ist sichergestellt, daß sich das Drosselklappenelement nicht in der Drosselklappen¬ schließstellung DS verklemmen bzw. verbeißen kann.

Bei einem System gemäß Fig. 6 liegt der Limp-Home-Point LHP3 gemäß Fig. 8b bei einem Drosselklappenwinkel - von etwa -21° Drosselklappenanstellwinkel.

Der Zusammenhang zwischen einem erforderlichen Luft¬ durchsatz im Limp-Home-Point von etwa 40 kg Luft/h und dem Drosselklappenwinkel gilt in analoger Weise für das in den Fig. 1 bis 4 beschriebene System. Die Federele¬ mente 8 und 9 sind dabei so einzustellen, daß sie das Drosselklappenelement 2 in einen Drosselklappenwinkel von etwa 21° ziehen, damit der notwendige Luftdurchsatz gegeben ist.

In den Fig. 9 und 10 ist ein weiterer Teil eines Drive- by-wire-Systems dargestellt.

Es setzt sich aus

- einer Drosselklappeneinheit 90 und

- einer Verstelleinheit 107 zusammen.

Die Drosselklappeneinheit 90 und die Verstelleinheit 107 befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuseelement 98. Im Gehäuseelement 98 ist ein Drosselklappenwellenelement 99 angeordnet. Am Drosselklappenwellenelement 99 befindet sich ein Drosselklappenelement 100, das in einer Drosselklappenschließstellung DS einen Luftdurchsatzhohl¬ raum 91 von einem Luftdurchsatzhohlraum 103 trennt. Mit der Drosselklappenwellenelement 99 ist die Verstell¬ einheit 107 verbunden. Sie besteht aus einer Stell¬ motoreinheit 91, die über eine Rotoreinheit 97 mit dem Drosselklappenwellenelement 99 verbunden ist. In die Verstelleinheit 107 ist ein Rückstellmechanismus integriert, der dafür sorgt, daß das Drosselklappen¬ element nach einer Verstellung in einen Drosselklappen¬ winkel immer in die Drosselklappenschließstellung DS zurückkehrt. Einsetzbar hierfür wäre z. B. eine Rückstellfeder. An der gegenüberliegenden Seite des Drosselklappenwellenelements 99 ist eine Winkel¬ sensoreinheit 93 befestigt. Sie besteht aus einer stationären Einheit 93.1 und einer rotierenden Einheit 93.2. Die rotierende Einheit 93.2 ist mit dem Drossel¬ klappenwellenelement verbunden, während die stationäre Einheit im Drosselklappengehäuseelement 98 gehalten ist. Das Drosselklappengehäuseelement 98 umschließt darüber hinaus, wie Fig. 10 zeigt, eine Ventileinheit 95. Die Ventileinheit 95 weist einen Anschlußstutzen 95.1 für einen Gummischlauch auf. Sie ist durch eine Kraftdunst- ausnehmung 102 mit dem Inneren des Gasgemischhohlraums 103 verbunden. Die Ventileinheit 95 hat an sich die Auf-

gäbe, insbesondere die vom Tank bzw. Aktivkohlefilter der Tankentlüftung kommenden Benzindämpfe entsprechend zu steuern. Sie ist ein elektromagnetisch betätigbares Ventil (AKF-Ventil) , umfassend eine ringförmig ausge¬ bildete Magnetspule, die einen in axialer Richtung der Magnetspule hin und her bewegbare Magnetanker aus metal¬ lischem Werkstoff umschließt, wobei der Magnetanker auf der dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite mit einem Dichtkörper aus elastomerem Werkstoff versehen ist. Der Magnetanker und der Dichtkörper sind formschlüssig mit¬ einander verbunden. Bei dem elektromagnetisch betätig¬ baren Ventil handelt es sich um ein Komplett-Bauteil das insbesondere in der EP 06 23 772 A2 ausführlich beschrieben ist.

Der Ventileinheit 95 gegenüberliegend ist eine Zentral¬ steckereinheit 96 angeordnet. Im Gehäuseelement ist ein Leitungskanal 101 vorgesehen. Das Gehäuseelement 98 um¬ schließt dabei darüber hinaus eine Drosselklappensteuer¬ einheit 106. Sie ist gemäß Fig. 9 unmittelbar hinter der Stellmotoreinheit 91 positioniert.

Eine andere Möglichkeit der Unterbringung einer Steuer¬ einheit ist in den Fig. 7a und 7b gezeigt. Hier wird eine Drosselklappensteuereinheit im Inneren eines Ge¬ häusedeckelelements 65 angeordnet. Wesentlich ist, daß in beiden Fällen die Steuereinheit 66 bzw. 106 vor äußeren Einflüssen geschützt direkter Bestandteil der Drosselklappeneinheit ist. Innerhalb des Gehäuseelements zu verlegende Steuerleitungen können geschützt in den Leitungskanal 101 geführt werden und zentral über die Zentralsteckereinheit 96 nach außen geleitet werden. Um eine Temperatursensoreinheit 94 gleichfalls vor äußeren Einflüssen geschützt zu positionieren, ist diese im Inneren der Zentralsteckereinheit 96 angeordnet.

Die Arbeitsweise der Notlauf-Luftsteuereinrichtung, wie

sie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, sei erläutert:

Wird das Gaspedal betätigt, wird dessen Stellungssignal auf die Drosselklappensteuereinheit 106 übertragen. Die Stellmotoreinheit 91 mit der Rotoreinheit 97 sorgt dabei dafür, daß der Drosselklappenwinkel von der Dros¬ selklappenschließstellung DS bis hin zur Vollgasstellung VL entsprechend verstellt wird. Hierdurch wird ein Luft¬ durchsatz gewährleistet, der für die Bereitstellung eines entsprechenden Gemisches erforderlich ist. Mit Hilfe der Winkelsensoreinheit 93 wird der entsprechende Drosselklappenwinkel gemessen und für eine weitere Ver¬ arbeitung bereitgestellt.

Fällt die Stellmotoreinheit 91 aus, wird durch entspre¬ chende Rückstellelemente das Drosselklappenelement 100 in die Drosselklappenschließstellung DS zurückgefahren. Danach wird die Ventileinheit mit einem Notlaufstellungs- signal angesteuert. Das NotlaufStellungssignal führt zu einem dauerhaften Öffnen der Ventileinheit 95, und zwar wird die Öffnung so weit gestellt, daß ein Luftdurchsatz von etwa 40 kg Luft/h gewährleistet ist. Diese Luft wird aus dem Tank bzw. über den Aktivkohlefilter der Tankent¬ lüftung dem Luftdurchsatzhohlraum 103 zugeführt. Die so zugeführte Luftmenge reicht, wie bereits beschrieben, aus, um das Fahrzeug aus einer Gefahrenzone heraus zu bewegen bzw. es zu einer Werkstatt zur Behebung des Schadens zu fahren. Die Ansteuerung der Ventileinheit 95 sollte dabei so vorgenommen werden, daß sie von den üblicherweise verwendeten Steuersignalen unabhängig ist. Es ist zu gewährleisten, daß selbst bei Ausfall der Steuereinheit bzw. der Stromversorgung zur Drosselklappeneinheit 90 ein separates Ansteuern der Ventileinheit 95 gegeben ist.