EP1156200A2 - Klappenstelleinheit - Google Patents

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EP1156200A2
EP1156200A2 EP01109256A EP01109256A EP1156200A2 EP 1156200 A2 EP1156200 A2 EP 1156200A2 EP 01109256 A EP01109256 A EP 01109256A EP 01109256 A EP01109256 A EP 01109256A EP 1156200 A2 EP1156200 A2 EP 1156200A2
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cover
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servomotor
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Mirko Arsic
Isao Fukumoto
Michael Jäger
Detlev Oellrich
Günter Preuss
Edward Wieczorek
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0404—Throttle position

Definitions

  • the invention relates to a valve actuating unit, in particular for internal combustion engines, with a flap attached to a valve shaft, the valve shaft is rotatably mounted in a valve neck, with one with the valve shaft via a gear coupled servomotor arranged in the flap neck for adjusting the valve shaft, with a sensor unit for detecting a Position of the valve shaft, with one to be attached to the valve neck Cover and with an electrical coupling element arranged on the cover.
  • Flap actuators are used, for example, as flap valve actuators in the Exhaust gas recirculation line, or as throttle valve control units in the intake line the internal combustion engine used.
  • a flap actuator is for example known from DE-A1-195 25 510.
  • the damper actuator are the servomotor and the servomotor with the valve shaft and the one on it fixed gear connecting gearbox arranged in the throttle neck.
  • the adjusting wheel located on the valve shaft has grinder elements that interact with a potentiometer.
  • the potentiometer as well electrical lines, an electrical coupling element and the electrical Coupling element with the motor connecting motor plug contact are on Lid arranged.
  • the arrangement of the electrical motor coupling is constructive complex and also susceptible to contamination and vibration, resulting in a Interruption of the electrical contact can result.
  • the invention is therefore based on the object of a valve actuating unit to create, which avoids the disadvantages mentioned above.
  • This object is achieved in that a cover-side bearing for a motor shaft of the servomotor and functional parts of the servomotor on the cover are arranged that the servomotor by placing the cover on the valve neck is finished.
  • the flap actuator unit according to the invention is particularly simple and inexpensive Way to manufacture.
  • the fact that the cover-side bearing as well essential functional parts of the servomotor can be arranged on the cover the complete electrical motor coupling is eliminated.
  • the engine is simple Put the lid on assembled. Another advantage of this arrangement is that the delivery of the engine power via the gearbox now between the two bearing points takes place, which causes the force transmission into the motor shaft done much cheaper.
  • FIG. 1 shows a valve actuating unit 1 according to the invention, which is used as a throttle valve actuating unit is executed in an exploded view.
  • the throttle valve control unit 1 has a throttle valve connector 2, in which a throttle valve shaft 3 is rotatably mounted. On this throttle valve shaft 3 is by means of screws 4 a throttle valve 5 is attached.
  • the Throttle valve actuating unit 1 has a servomotor 6 which is in the throttle valve connector 2 is arranged.
  • the servomotor 6 is in the present case via a gear transmission 7 connected to the throttle valve shaft 3.
  • the gear transmission 7 consists of an arranged on a motor shaft 8 Pinion 9, a gear 10 and one arranged on the throttle valve shaft 3 Adjustment wheel 11.
  • a sensor unit 12 for detecting the position of the Throttle valve shaft 3 in the present exemplary embodiment consists of potentiometer tracks 13, which in a known manner with grinder elements shown in Figure 2 14 cooperate.
  • the potentiometer tracks 13 are in one Cover 15 arranged, which is attached to the throttle valve 2. Via electrical lines, not shown, which are arranged in the cover 15, is the potentiometer 12 with an electric arranged on the cover 15 Coupling element 16 connected.
  • the electrical coupling element 16 is furthermore via electrical cables directly to the functional parts of the electrical Connected motor, which are arranged in the cover 15 and has an output for power supply and onboard electronics.
  • the lid 15 has Furthermore, centering elements 17, which fit the cover with a precise fit Allow 15 on the throttle valve assembly 2. Next are on the lid 15 and on the throttle valve assembly in a known manner snap connection elements 18 provided by which the lid 15 is fixed. Tamper-evident device 25 acts as a lock to indicate unauthorized opening.
  • FIG. 2 shows the cover 15 and the servomotor 6 and the gear transmission 7 the throttle valve control unit 1 according to the invention in section.
  • the in the embodiment The servomotor shown is a DC motor with a pole ring 19, a Armature 20 and a collector 21, the brush elements 22 in connection stands.
  • the cover 15 In the preassembled state, the cover 15 has a bearing 23 for the cover-side Bearing of the motor shaft 8 and the brush elements 22 through which the Actuator is energized on.
  • the gear transmission is made in a known manner from that on the motor shaft 8 arranged pinion 9, the gear 10 and the adjusting wheel 11 together.
  • the sensor unit 12 consists of wiper elements 14, which cooperate with potentiometer tracks 13 in a known manner. It should be clear that of course other sensor units, such as non-contact sensor units that act capacitive, magnetoresistive or act on the Hall principle in the present throttle valve actuating unit can be.
  • the assembly of the throttle valve actuating unit according to the invention can now be carried out as follows as described.
  • the potentiometer tracks 13 with the intermediate element can also be inserted into the lid be, with guide elements a precisely fitting arrangement in the lid provide.
  • the intermediate element is provided by spring elements provided on the cover brought under tension and there is an electrical contact automatically to the coupling element 16 created.

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Abstract

Klappenstelleinheit, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer auf einer Klappenwelle befestigte Klappe, wobei die Klappenwelle in einem Klappenstutzen drehbar gelagert ist, mit einem mit der Klappenwelle über ein Getriebe gekoppelten, im Klappenstutzen angeordneten Stellmotor zum Verstellen der Klappenwelle, mit einer Sensoreinheit zum Erfassen einer Stellposition der Klappenwelle, mit einem auf den Klappenstutzen zu befestigenden Deckel und mit einem am Deckel angeordneten elektrischen Kupplungselement, wobei ein deckelseitiges Lager für eine Motorwelle des Stellmotors sowie funktionelle Teile des Stellmotors am Dekkel derart angeordnet sind, daß der Stellmotor durch Aufsetzen des Deckels auf den Klappenstutzen fertiggestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenstelleinheit, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer auf einer Klappenwelle befestigte Klappe, wobei die Klappenwelle in einem Klappenstutzen drehbar gelagert ist, mit einem mit der Klappenwelle über ein Getriebe gekoppelten, im Klappenstutzen angeordneten Stellmotor zum Verstellen der Klappenwelle, mit einer Sensoreinheit zum Erfassen einer Stellposition der Klappenwelle, mit einem auf den Klappenstutzen zu befestigenden Deckel und mit einem am Deckel angeordneten elektrischen Kupplungselement.
Klappenstelleinheiten werden beispielsweise als Klappenventilstelleinheiten in der Abgasrückführleitung, oder als Drosselklappenstelleinheiten in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine eingesetzt. Eine derartige Klappenstelleinheit ist beispielsweise aus der DE-A1-195 25 510 bekannt. Bei dieser Klappenstelleinheit sind der Stellmotor sowie ein den Stellmotor mit der Klappenwelle und der darauf befestigten Klappe verbindendes Zahnradgetriebe im Drosselstutzen angeordnet. Desweiteren weist das auf der Klappenwelle befindliche Verstellrad Schleiferelemente auf, die mit einem Potentiometer zusammenwirken. Das Potentiometer sowie elektrische Leitungen, ein elektrische Kupplungselement und ein das elektrische Kupplungselement mit dem Motor verbindender Motorsteckkontakt sind am Deckel angeordnet. Die Anordnung der elektrischen Motorkupplung ist konstruktiv aufwendig und darüber hinaus verschmutzungs- und vibrationsanfällig, was zu einer Unterbrechung des elektrischen Kontaktes führen kann.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Klappenstelleinheit zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein deckelseitiges Lager für eine Motorwelle des Stellmotors sowie funktionelle Teile des Stellmotors am Deckel derart angeordnet sind, daß der Stellmotor durch Aufsetzen des Deckels auf den Klappenstutzen fertiggestellt ist.
Die erfindungsgemäße Klappenstelleinheit ist auf besonders einfache und kostengünstige Weise herzustellen. Dadurch, daß das deckelseitige Lager sowie wesentliche funktionelle Teile des Stellmotors am Deckel angeordnet sind, kann die komplette elektrische Motorkupplung entfallen. Der Motor wird durch einfaches Aufsetzen des Deckels zusammengebaut. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Abgabe der Motorleistung über das Getriebe nun zwischen den beiden Lagerstellen stattfindet, wodurch die Krafteinleitung in die Motorwelle wesentlich günstiger erfolgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1
eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Klappenstelleinheit, und
Figur 2
der Deckel mit fertig montiertem Stellmotor im Schnitt.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Klappenstelleinheit 1, die als Drosselklappenstelleinheit ausgeführt ist, in einer Explosionsansicht. Die Drosselklappenstelleinheit 1 weist einen Drosselklappenstutzen 2 auf, in dem eine Drosselklappenwelle 3 drehbar gelagert ist. Auf dieser Drosselklappenwelle 3 ist mittels Schrauben 4 eine Drosselklappe 5 befestigt. Zur Drosselklappenverstellung weist die Drosselklappenstelleinheit 1 einen Stellmotor 6 auf, der im Drosselklappenstutzen 2 angeordnet ist. Der Stellmotor 6 ist im vorliegenden Fall über ein Zahnradgetriebe 7 mit der Drosselklappenwelle 3 verbunden. Wie in Figur 2 näher dargestellt, besteht das Zahnradgetriebe 7 aus einem auf einer Motorwelle 8 angeordneten Ritzel 9, einem Zahnrad 10 und einem auf der Drosselklappenwelle 3 angeordneten Verstellrad 11. Eine Sensoreinheit 12 zum Erfassen der Stellposition der Drosselklappenwelle 3 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Potentiometerbahnen 13, die auf bekannte Weise mit in Figur 2 dargestellten Schleiferelementen 14 zusammenwirken. Die Potentiometerbahnen 13 sind in einem Deckel 15 angeordnet, der auf den Drosselklappenstutzen 2 aufgesteckt wird. Über nicht dargestellte elektrische Leitungen, die im Deckel 15 angeordnet sind, ist das Potentiometer 12 mit einem am Deckel 15 angeordneten elektrischen Kupplungselement 16 verbunden. Das elektrische Kupplungselement 16 ist desweiteren über elektrische Leitungen direkt mit den funktionellen Teilen des elektrischen Motors verbunden, die im Deckel 15 angeordnet sind und weist einen Ausgang zur Stromversorgung und zur Onboard-Elekronik auf. Der Deckel 15 weist desweiteren Zentrierelemente 17 auf, die ein paßgenaues Montieren des Deckels 15 auf den Drosselklappenstutzen 2 ermöglichen. Weiter sind am Deckel 15 und am Drosselklappenstutzen auf bekannte Weise Schnappverbindungselemente 18 vorgesehen, durch die der Deckel 15 festgesetzt wird. Eine Eingriffssicherung 25 wirkt als Verriegelung, um ein unbefugtes Öffnen zu kennzeichnen.
Figur 2 zeigt den Deckel 15 sowie den Stellmotor 6 und das Zahnradgetriebe 7 der erfindungsgemäßen Drosselklappenstelleinheit 1 im Schnitt. Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Stellmotor ist ein DC-Motor mit einem Polring 19, einem Anker 20 sowie einem Kollektor 21, der mit Bürstenelementen 22 in Verbindung steht. Im vormontierten Zustand weist der Deckel 15 ein Lager 23 für die deckelseitige Lagerung der Motorwelle 8 sowie die Bürstenelemente 22, durch die der Stellmotor bestromt wird, auf.
Das Zahnradgetriebe setzt sich auf bekannte Weise aus dem auf der Motorwelle 8 angeordneten Ritzel 9, dem Zahnrad 10 sowie dem Verstellrad 11 zusammen. Dadurch, daß das Ritzel 9 zwischen den Lagern 8, 24 der Motorwelle angeordnet ist, ergibt sich eine günstige Krafteinleitung in die Motorwelle 8. Wie bereits erwähnt, besteht die Sensoreinheit 12 im vorliegenden Fall aus Schleiferelementen 14, die auf bekannte Weise mit Potentiometerbahnen 13 zusammenwirken. Es sollte deutlich sein, daß natürlich auch andere Sensoreinheiten, wie zum Beispiel berührungslose Sensoreinheiten, die kapazitiv wirken, magnetoresistiv oder die nach dem Hall-Prinzip wirken in der vorliegenden Drosselklappenstelleinheit eingesetzt werden können.
Die Montage der erfindungsgemäßen Drosselklappenstelleinheit kann nun wie folgt beschrieben ablaufen. In den Deckel werden die Potentiometerbahnen 13 eingefügt. Diese können direkt auf den Deckel aufgetragen werden oder wie dargestellt mittels eines Zwischenelementes eingesetzt werden. Die Potentiometerbahnen 13 mit dem Zwischenelement können jedoch auch in den Deckel eingeschoben werden, wobei Führungselemente eine paßgenaue Anordnung im Deckel vorsehen. Durch am Deckel vorgesehene Federelemente wird das Zwischenelement unter Vorspannung gebracht und es wird automatisch eine elektrische Kontaktierung zum Kupplungselement 16 geschaffen. Auch kann am Deckel 15 ein nicht dargestellter umlaufender Dichtungsring vorgesehen werden. Dann wird das deckelseitige Lager 23 in den Deckel 15 eingefügt. Danach werden die Bürstenelemente 22 im Deckel 15 fixiert und die Motorwelle 8 mit dem Kollektor 21, mit dem die Bürstenelmente 22 in Eingriff stehen sollen, in das Lager 23 eingefügt, wobei auch das mit dem Ritzel 9 in Eingriff stehende Zahnrad 10 im Deckel 15 angeordnet wird.
Im Drosselklappenstutzen 2 werden nun auf bekannte Weise das Verstellrad 11, Drosselklappenwelle 3, Drosselklappe 5, Koppelfeder 26, Motorlager 27 und der Polring 19 eingesetzt.
Nun können der Deckel 15 und der Drosselklappenstutzen 2 zusammengefügt werden, wobei die Schnappverbindungselemente 18 und die Eingriffssicherung 25 einrasten und die Drosselklappenstelleinheit 1 verriegeln.

Claims (8)

  1. Klappenstelleinheit, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer auf einer Klappenwelle befestigte Klappe, wobei die Klappenwelle in einem Klappenstutzen drehbar gelagert ist, mit einem mit der Klappenwelle über ein Getriebe gekoppelten, im Klappenstutzen angeordneten Stellmotor zum Verstellen der Klappenwelle, mit einer Sensoreinheit zum Erfassen einer Stellposition der Klappenwelle, mit einem auf den Klappenstutzen zu befestigenden Deckel und mit einem am Deckel angeordneten elektrischen Kupplungselement, dadurch gekennzeichnet, daß ein deckelseitiges Lager (23) für eine Motorwelle (8) des Stellmotors (6) sowie funktionelle Teile des Stellmotors (6) am Deckel (15) derart angeordnet sind, daß der Stellmotor (6) durch Aufsetzen des Deckels (15) auf den Klappenstutzen (2) fertiggestellt ist.
  2. Klappenstelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (6) ein DC-Motor ist.
  3. Klappenstelleinheit nach Anspruch der 2, dadurch gekennzeichnet, daß als funktionelle Teile zumindest Bürstenelemente (22) des Stellmotors (6) am Deckel (16) fixiert ist.
  4. Klappenstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (12) aus auf dem Deckel (16) angeordneten Potentiometerbahnen (13) und an der Klappenwelle (3) angeordneten Schleiferelementen (12) besteht.
  5. Klappenstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (12) aus einer berührungslos arbeitenden Hall-Sensoreinheit besteht.
  6. Klappenstelleinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Zahnradgetriebe (7) mit einem auf der Motorwelle (8) zwischen den deckelseitigen Lager (23) und einem Kollektor (21) angeordneten Ritzel (9) einem Zahnrad (10) und einem auf der Klappenwelle (3) angeordneten Verstellrad (11) ist.
  7. Klappenstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenstutzen (2) Zentrierelement (17) aufweist.
  8. Klappenstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (16) durch Schnappverbindungselementen (18) mit dem Klappenstutzen verbunden ist.
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