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DE602004006038T2 - Elektronische Drosselklappensteuereinrichtung - Google Patents

Elektronische Drosselklappensteuereinrichtung Download PDF

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DE602004006038T2
DE602004006038T2 DE602004006038T DE602004006038T DE602004006038T2 DE 602004006038 T2 DE602004006038 T2 DE 602004006038T2 DE 602004006038 T DE602004006038 T DE 602004006038T DE 602004006038 T DE602004006038 T DE 602004006038T DE 602004006038 T2 DE602004006038 T2 DE 602004006038T2
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throttle
section
spring
gear
inner guide
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Hiroshi Kariya-city Aichi-pref. Tanimura
Motoki Kariya-city Aichi-pref. Uehama
Akihiro Kariya-city Aichi-pref. Kamiya
Masato Kariya-city Aichi-pref. Arai
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Original Assignee
Denso Corp
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Drosselklappensteuervorrichtung zum Steuern der in eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung zu saugende Luftmenge durch Regulieren der Drosselklappenstellung mittels eines Motors.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bei herkömmlichen elektronischen Drosselklappensteuervorrichtungen wird im Falle einer Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor des Drosselventils die Drosselklappe durch unterschiedlich vorgespannte Federn mechanisch in eine vorbestimmte Zwischenstellung zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen gebracht und in dieser Stellung gehalten, damit die Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung nicht sofort stehen bleibt und das Fahrzeug aus dem Verkehrsbereich gefahren werden kann (siehe US-Dokument 5,492,097 , Seiten 1–9, 1–9).
  • Herkömmliche elektronische Drosselklappensteuervorrichtungen werden zwar so gesteuert, daß im Falle einer Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor des Drosselventils aus irgendeinem Grund die Drosselklappe in eine Zwischenstellung zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen gebracht und in dieser Stellung gehalten wird, sind aber wegen der erforderlichen zahlreichen Einzelteile, zu welchen ein Drosselklappenbetätigungselement, ein Anschlagelement zum Halten der Drosselklappenzwischenstellung, eine Feder zum Öffnen der Drosselklappe und eine Feder zum Zurückdrehen der Drosselklappe in die Zwischenstellung gehören, sehr teuer. Da das Betätigungselement die Drosselklappe gegen den am Drosselventilkörper angeordneten Zwischenstellungsanschlag zieht, kann durch die Toleranzen dieser Teile die Zwischenstellung variieren.
  • Um die Einstellgenauigkeit der Zwischenstellung (auch Unterbrechungs-Stellung genannt) zu verbessern und die Konstruktion des Betätigungsmechanismus zu vereinfachen, wurde die in den 12 bis 15B dargestellte Einzelfederanordnung (Schraubenfeder 100) vorgeschlagen, wobei der erste Abschnitt 101 dieser Feder das Zurückdrehen der Drosselklappe in die Zwischenstellung und der zweite Abschnitt 102 dieser Feder das Öffnen der Drosselklappe bewirkt, die beiden Abschnitte 101 und 102 in entgegengesetzte Richtung zueinander gewickelt sind und der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt zu einem U-förmigen Haken 103 gebogen ist, welcher sich gegen den am Drosselventilkörper 114 angeordneten Zwischenstellungsanschlag legt ( japanisches Dokument 2002-256894 , Seiten 1–10, 1–7). Von den anderen in den 12 bis 15A verwendeten Bezugszeichen kennzeichnet das Bezugszeichen 121 einen am Drosselventilkörper angeordneten Haken, das Bezugszeichen 122 einen am Zahnradantrieb angeordneten Haken, das Bezugszeichen 123 seitliche Führungen, das Bezugszeichen 124 eine am Betätigungselement 106 geformte Aufnahme und das Bezugszeichen 125 eine Innenführung für die Feder 100.
  • Wenn bei der im japanischen Dokument 2002-256894 beschriebenen elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung die Drosselklappenwelle 105 und die an dieser befestigte Drosselklappe 104 aus der Zwischenstellung in die Schließstellung gedreht werden, wird ein Bewegen des U-förmigen Hakens 103 an der Einzelfeder 100 vom Zwischenstellungsanschlag 115 verhindert. Das Betätigungselement 106 ist integraler Bestandteil einer Seitenfläche des zum Antriebsmechanismus gehörenden verzahnten Segments 111, welches von einem Antriebsmotor 110 mit daran befestigtem Antriebsritzel 113 über ein Drehzahlreduzierzahnrad 112 geschwenkt wird und dabei die Drosselklappenwelle 105 mit daran befestigter Drosselklappe 104 dreht. Mit dem Drehen der Drosselklappenwelle 105 wird vom Betätigungselement 106 über das hakenförmige Ende 107 des zweiten Federabschnitts 102 die Feder in Drosselklappenrückstellrichtung gespannt, wobei eine große Relativbewegung bezüglich des Abschnitts 108 der Innenführung 125 der Einzelfeder 100 stattfindet.
  • Daraus ergibt sich aber ein Problem dahingehend, daß beim Drehen der Drosselklappenwelle 105 und somit der Drosselklappe 104 aus der Unterbrechungsstellung in die Schließstellung ein großer Gleitwiderstand zwischen der Außenperipherie der Innenführung 108 und der Innenperipherie des zweiten Federabschnitts 102 sowie zwischen dem hakenförmigen Ende 107 des zweiten Federabschnitts 102 und dem Betätigungselement 106 vorhanden ist. Das kann zum Fehlfunktionieren der Drosselklappenwelle 105 mit der an dieser befestigten Drosselklappe 104 führen und den Antriebsmotor 110 stärker belasten.
  • Wenn bei der im japanischen Dokument 2002-256894 beschriebenen elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung die Drosselklappe aus der Zwischenstellung in die Schließstellung gedreht wird, legt der U-förmige Haken der Schraubenfeder 100 sich gegen den Anschlag 115, so daß das Betätigungselement 106 den zweiten Federabschnitt 102 spannt und somit die Kraft zum Zurückdrehen der Drosselklappe in die Zwischenstellung erzeugt, wobei aber zwischen dem Federabschnitt 102 und der Innenführung 108 eine große Relativbewegung zu verzeichnen ist.
  • Diese Relativbewegung und der dabei auftretende Gleitwiderstand zwischen dem zweiten Federabschnitt und der Führung führt zu Fehlfunktionieren der Drosselklappe und zur Erzeugung von Abrieb in Form von Staub. Dieser Staub kann zwischen die Außenperipherie der Innenführung und die Innenperipherie des zweiten Federabschnitts gelangen, dadurch den Gleitwiderstand weiter vergrößern und das Fehlfunktionieren der Drosselklappe verstärken.
  • Wenn der durch die Relativbewegung erzeugte Staub zwischen die ineinander greifenden Zähne der zum Antriebskraftübertragungsmechanismus gehörenden Zahnräder gelangt, wird das Fehlfunktionieren noch weiter verstärkt.
  • Im Dokument EP 1 219 803 A ist eine elektronische Drosselklappensteuervorrichtung beschrieben, welche die im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Merkmale aufweist.
  • Im Dokument US 6,349,701 B sind eine auf Resistoren gleitende Drehwinkel-Sensoreinheit und eine außerhalb der Resitoren vorhandene Entlüftungsöffnung offenbart.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung, bei welcher fehlerhaftes Übertragen der Antriebskraft auf das Betätigungselement und von diesem auf die Drosselklappe verhindert wird.
  • Diese Aufgabe erfüllt die im Anspruch 1 definierte elektronische Drosselklappensteuervorrichtung.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Der Vorteil der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besteht im Beseitigen des aus dem Reibwiderstand zwischen der Feder und dem Führungselement oder/und des aus dem Reibwiderstand zwischen dem Betätigungselement und der Feder erzeugten Abriebs in Form von Staub, so daß ein Fehlfunktionieren der Drosselklappe verhindert werden kann.
  • Bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung wird eine einzige Schraubenfeder verwendet, welche im Mittelabschnitt einen den Zwischenstellungsanschlag berührenden U-förmig gebogenen Haken aufweist und deren beide ab dem Haken sich erstreckenden Abschnitte entgegengesetzt zueinander gewunden sind. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus weist eine Innenführung für die Feder auf. Bei dieser erfindungsgemäßen elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung wird die in die Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung zu saugende Luftmenge durch Regulieren des Drosselventilöffnungsgrades mittels eines Motors gesteuert.
  • Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist die Antriebskraftübertragungseinheit (Drehelement wie z.B. eine Drosselklappenwelle und ein Zahnrad) zum Übertragen der Antriebskraft von einem Stellglied auf die Drosselklappe mit einer Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung versehen. Diese Vorrichtung macht ein Beseitigen des bei der Gleitberührung zwischen einem Gleitberührungselement und einer Schraubenfeder erzeugten, vom Gleitberührungselement oder von der Schraubenfeder selbst stammenden Abriebstaubs wenigstens vom Gleitberührungsabschnitt zwischen der Antriebskraftübertra gungseinheit und der Schraubenfeder möglich. Dadurch bleibt der erzeugte Abriebstaub kaum auf den Berührungsflächen liegen und vergrößert somit den bei der Relativbewegung zwischen der Antriebskraftübertragungseinheit und der Schraubenfeder auftretenden Gleitwiderstand nicht. Dadurch wird Fehlfunktionieren der Drosselklappe verhindert.
  • Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Drosselklappenwelle mit daran befestigter Drosselklappe drehbar im Drosselventilkörper gelagert. Die Antriebskraftübertragungseinheit ist mit einem Drehelement zum Drehen der Drosselklappenwelle und somit der Drosselklappe ausgerüstet.
  • Unter einem dritten Aspekt der Erfindung weist das Drehelement in/auf der Peripherie mehrere als Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung dienende konkave oder konvexe Abschnitte auf. Diese Abschnitte sind in einem vorbestimmten Abstand zueinander über die gesamte Peripherie des Drehelements oder in einem vorbestimmten Abstand zueinander nur im Berührungsbereich mit der Schraubenfeder angeordnet, so daß der durch Reibung zwischen der Feder und der Federinnenführung erzeugte Abriebstaub in die konkaven Abschnitte oder zwischen zwei benachbarte konvexe Abschnitte gebildete Vertiefung geschoben (gefegt) wird. Dadurch ist es möglich, den erzeugten Staub wenigstens vom Gleitkontaktabschnitt zwischen der Antriebskraftübertragungseinheit und der Schraubenfeder zu entfernen.
  • Unter einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in/auf der Peripherie der am Drehelement angeordneten Innenführung mehrere als Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung dienende konkave oder konvexe Abschnitte vorhanden. Diese Abschnitte sind in einem bestimmten Abstand zueinander über die gesamte Peripherie der Innenführung oder in einem be stimmten Abstand zueinander nur auf deren Gleitberührungsabschnitt mit der Feder angeordnet, wobei die konkaven Abschnitte oder zwei benachbarte den bei der Gleitberührung erzeugten Abriebstaub aufzunehmen und beseitigen. Dadurch ist es möglich, den erzeugten Staub wenigstens vom Gleitkontaktabschnitt zwischen der am Drehelement angeordneten Innenführung und der Innenfläche der Schraubenfeder effektiv zu entfernen.
  • Unter einem fünften Aspekt der Erfindung ist das Drehelement mit einem Betätigungselement als integraler Bestandteil versehen, welches zusammen mit der Drosselklappenwelle gedreht wird. Der erste Abschnitt der Schraubenfeder hat Rückholfunktion und dreht über das Betätigungselement die Drosselklappe aus jeder Stellung zwischen der Offenstellung und der Zwischenstellung in die Zwischenstellung. Der zweite Abschnitt der Schraubenfeder hat Öffnungsfunktion und dreht über das Betätigungselement die Drosselklappe aus der Schließstellung in die Zwischenstellung.
  • Unter einem sechsten Aspekt der Erfindung ist die Schraubenfeder eine Einzelfeder, bei welcher der Übergang vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt zu einem als Kuppelabschnitt dienenden Haken in Form eines umgekehrten U gebogen ist und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt entgegengesetzt zueinander gewunden sind. Dadurch kann die Anzahl an Einzelteilen verringert und eine Kostensenkung erzielt werden. Unter einem siebenten Aspekt der Erfindung ist der Drosselventilkörper mit einem Anschlag, gegen welchen der U-förmige Haken gedrückt wird und welcher bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Stellglied (Antriebsmotor) die Drosselklappe in der Zwischenstellung hält, und einem ersten Arretierabschnitt zum Arretieren des freien Endes des ersten Federabschnitts versehen. Das Betätigungselement weist einen Ab schnitt zum lösbaren Aufnehmen des U-förmigen Hakens und eine zweiten Arretierabschnitt zum Arretieren des freien Endes des zweiten Federabschnitts auf. Dadurch wird die Drosselklappe sicher in einer vorbestimmten Stellung (Zwischenstellung) zwischen der Offenstellung und der Schließstellung gehalten. Selbst wenn aus irgendeinem Grund die Stromzufuhr zum Stellglied unterbrochen wird, kann der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung wenigsten die minimal erforderliche Luftmenge zugeführt werden, damit diese nicht sofort stoppt und ein Weiterfahren des Fahrzeugs gewährleistet ist.
  • Unter einem achten Aspekt der Erfindung sind als Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung mehrere konkave oder konvexe Abschnitte in/auf der Peripherie der am Drosselzahnrad (Drehelement) angeordneten Innenführung der Feder vorhanden. Die konkaven oder konvexen Abschnitte sind in einem bestimmten Abstand zueinander auf der gesamten Peripherie der Federinnenführung oder in bestimmten Abstand zueinander nur auf dem Gleitberührungsabschnitt der Federinnenführung mit dem zweiten Federabschnitt vorhanden, so daß der bei der Gleitberührung zwischen der Federinnenführung und der Schraubenfeder erzeugte, von der Federinnenführung oder der Schraubenfeder selbst stammende Abriebstaub in die konkaven Abschnitte oder zwischen zwei benachbarte konvexe Abschnitte geschoben wird und von diesen beseitigt werden kann.
  • Unter einem neunten Aspekt der Erfindung sind als Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung mehrere konkave oder konvexe Abschnitte in/auf der Außenperipherie der Antriebskraftübertragungseinheit, der Federinnenführung des Drehelements und der Federinnenführung des Drosselklappenzahnrades vorhanden. Die konkaven oder konvexen Abschnitte sind mit Kanten versehen, welche den an der Schraubenfeder haftenden Abriebstaub von dieser abkratzen und in die konkaven Abschnitte oder in zwei benachbarte konvexe Abschnitte schieben. Auf diese Weise kann wenigstens der aus der Gleitberührung des Berührungsabschnitts mit der Schraubenfeder erzeugte, vom Berührungsabschnitt oder von der Schraubenfeder selbst stammende Abriebstaub effektiv beseitigt werden kann.
  • Dadurch kann das Eindringen des erzeugten Abriebstaubs in den Spalt zwischen der Federinnenführung und der Schraubenfeder und somit eine Vergrößerung des Gleitwiderstandes zwischen beiden verhindert werden, so daß ein Fehlfunktionieren der Drosselklappe nicht zu erwarten ist.
  • Unter einem zehnten Aspekt der Erfindung ist die Antriebskraftübertragungseinheit zum Übertragen der Antriebskraft von einem Stellglied auf die Drosselklappe mit einer Vorrichtung ausgerüstet, welche den ringförmigen Gleitberührungsabschnitt zwischen der Antriebskraftübertragungseinheit und einer Schraubenfeder abdeckt und ein Verschmutzen dieses Abschnitts durch Abriebstaub verhindert. Dadurch kann der aus der Gleitberührung zwischen der Federinnenführung und der Schraubenfeder erzeugte, von der Federinnenführung oder der Schraubenfeder selbst stammende Abriebstaub nicht in die ineinander greifenden Zahnräder der Antriebskraftübertragungseinheit gelangen und Fehlfunktionieren der Antriebskraftübertragungseinheit zum Übertragen der Antriebskraft des Stellgliedes auf die Drosselklappe verhindert werden.
  • Unter einem elften Aspekt der Erfindung kann der von einem Gleitberührungselement stammende, bei der Gleitberührung dieses Elements mit der Schraubenfeder erzeugte Abriebstaub effektiv in die konkaven Abschnitte oder zwischen zwei benachbarte konvexe Abschnitte in/auf der Peripherie der am Drehelement in Form des Drosselklappenzahnrades als Teil der Antriebskraftübertragungseinheit angeordneten Federinnenfüh rung geschoben werden. Dadurch wird ein Wegschleudern wenigstens des bei der Gleitberührung zwischen dem Gleitberührungselement und der Schraubenfeder erzeugten, vom Gleitberührungselement oder von der Schraubenfeder selbst stammenden Abriebstaubs und Eindringen des Abriebstaubs in das Reduziergetriebe verhindert, so daß ein Fehlfunktionieren der Antriebskraftübertragungseinheit und der Drosselklappe sowie der Drosselklappenwelle kaum zu erwarten ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegende Erfindung ist die Bereitstellung einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung, bei welcher der Gleitwiderstand zwischen dem Stellglied der Antriebskraftübertragungseinheit und der Schraubenfeder in Form einer Einzelfeder und somit die Belastung des Stellgliedes in Form eines Antriebsmotors wesentlich verringert und dadurch ein Fehlfunktionieren der Drosselklappe verhindert werden kann.
  • (Vorteile dieser Erfindung)
  • Die größten Vorteile dieser Erfindung bestehen darin, durch wesentliche Verringerung des Gleitwiderstandes zwischen dem Drehelement der Antriebskraftübertragungseinheit und der Einzelfeder die Drehbelastung des Stellgliedes in Form eines Antriebsmotors zu verringern und ein Fehlfunktionieren der Drosselklappe zu verhindern.
  • Die Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu erkennen. Die detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränken den Schutzbereich der Erfindung jedoch nicht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
  • Die 1A und 1B zeigen schematisch den Aufbau einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt die Vorderansicht einzelner Komponenten der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, d.h. die Vorderansicht des Antriebsmotors und des Reduziergetriebes.
  • 4 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung den Aufbau einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach dem Stand der Technik.
  • Die 5A, 5B und 5C zeigen die Vorderansicht eines Drosselventilzahnrades, die Seitenansicht dieses Zahnrades bzw. die Vorderansicht eines vergrößert dargestellten Abschnitts dieses Zahnrades nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 6A und 6B zeigen schematisch den Aufbau einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach einem nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallenden Beispiel.
  • Die 7A und 7B zeigen Seitenansichten einer in der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach den 6A bis 6C verwendeten Einzelfeder.
  • 8A zeigt ein Beispiel einer Einzelfeder.
  • 8B zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung.
  • 9 zeigt in perspektivischer Darstellung den allgemeinen Aufbau einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach einem nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallenden zweiten Beispiel.
  • 10 zeigt die Seitenansicht der Einzelfeder und des Drosselklappenzahnrades nach dem zweiten Beispiel.
  • 11 zeigt die Längsschnittansicht der Einzelfeder nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt in perspektivischer Darstellung den allgemeinen Aufbau einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach dem Stand der Technik.
  • Die 13A und 13B zeigen schematisch den Aufbau der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach dem Stand der Technik.
  • Die 14A und 14B zeigen Seitenansichten der Einzelfeder nach dem Stand der Technik.
  • 15S zeigt die Vorderansicht der Einzelfeder und 15B schematisch den wesentlichen Aufbau der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung nach dem Stand der Technik.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die 1A bis 1B zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 1A und 1B zeigen die Hauptteile der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt den allgemeinen Aufbau der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt einzelne Teile, wie zum Beispiel einen Antriebsmotor und Zahnräder, welche in einem aus der Wand des Drosselventilkörpers sich erstreckenden Gehäuses untergebracht sind. 4 zeigt schematisch den Aufbau der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung.
  • Die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung dieser Ausführungsform ist eine Ansaugsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung und weist folgende Elemente auf: einen Drosselventilkörper 1 mit einem zu jedem Zylinder der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung (nachfolgend nur Maschine genannt) führenden Kanal, eine Drosselklappe 3, welche in der zylindrischen Bohrung des Gehäuses 1 schwenkbar untergebracht ist und die in die Maschine zu saugende Luftmenge reguliert, eine Welle 4, welche in der Wand 2 des Drosselventilgehäuses 1 drehbar gelagert und auf welcher die Drosselklappe 3 befestigt ist, einen Antriebsmotor 5, welcher die Welle 4 dreht und dabei die Drosselklappe in Öffnungs- und Schließrichtung schwenkt, ein Reduziergetriebe (Antriebsübertragungseinheit) zum Übertragen der Antriebskraft vom Motor 5 auf die Welle 4 mit daran befestigter Drosselklappe 3 und eine Steuereinheit (Maschinensteuereinheit, nachfolgend ECU genannt) zum elektronischen Steuern des Antriebsmotors 5.
  • Wie aus den 1A bis 4 hervor geht, weist die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung dieser Ausführungs form außerdem eine Schraubenfeder (Spannelement) 6 auf, welche in einen ersten Abschnitt (Rückholabschnitt) 61 und einen zweiten Abschnitt (Unterbrechungsabschnitt) 62 mit Öffnungsfunktion unterteilt ist, wobei der Abschnitt 61 beim Öffnen der Drosselklappe, der Abschnitt 62 beim Schließen der Drosselklappe gespannt wird. Die Schraubenfeder 6 ist zwischen der Außenfläche der Wand 2, d.h. der zylindrischen Ausnehmung des Getriebegehäuses 7 und dem linken Ende des Zahnrades 9 im Reduziergetriebe angeordnet. Der Mittelabschnitt dieser Feder ist zu einem Haken 63 in Form eines umgekehrten U gebogen, welcher sich gegen den Zwischenstellungsanschlag 25 legt, und die von diesem Haken 63 aus sich erstreckenden Abschnitte 61 und 62 sind entgegengesetzt zueinander gewunden.
  • Mit dieser elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung wird auf der Grundlage des Bestätigungswegs des Gaspedals (nicht dargestellt) die Luftansaugmenge reguliert und somit Maschinendrehzahl gesteuert. An die ECU ist ein Sensor (nicht dargestellt) angeschlossen, welcher ein dem Betätigungsweg des Gaspedals entsprechendes Signal sendet.
  • Die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung weist auch einen Drosselklappenstellungssensor auf, welcher ein der Stellung der Drosselklappe 3 entsprechendes elektrisches Signal an die ECU sendet. Dieser Sensor ist zusammengesetzt aus einem am rechten Ende der Drosselklappenwelle 4 befestigten (z.B. durch Verstemmen) Rotor 10, geschlitzten Permanentmagneten 11 (im allgemeinen in Rechteckform) als Magnetfelderzeugungsquelle, geschlitzten Jochen (magnetische Körper) 12, welche von den Magneten 11 magnetisiert werden, einem auf die Permanentmagnete 11 gerichtetes Hall-Element 13 als integraler Bestandteil des Getriebedeckels 8, Anschlußklemmen (nicht dargestellt) aus leitendem Metallblech zum elektrischen Verbinden des Hall-Elements 13 mit der externen ECU und einem aus Eisenmetall (magnetisches Material) gefertigter Stator 14 zum Fokussieren des Magnetflusses auf das Hall-Element 13.
  • Die Permanentmagnete 11 und die Joche 12 werden z.B. durch Kleben an der Innenfläche des im Zahnrad 9 des Reduziergetriebes eingegossenen Rotors 10 befestigt. Die Permanentmagnete 11 nach dieser Ausführungsform sind so zwischen zwei benachbarten Jochen 12 angeordnete, daß die in vertikaler Richtung (3) polarisierten gleichen Pole (N-Pole nach oben, S-Pole nach unten) auf die gleiche Seite gerichtet sind. Das einem berührungslosen Erfassungselement entsprechende Hall-Element 13 ist auf die Innenseite der Permanentmagnete 11 gerichtet so angeordnet, daß es als Reaktion auf die von den N-Polen und S-Polen erzeugten, auf dessen Erfassungsebene wirkenden Magnetfelder eine elektromotorische Kraft entwickelt (positives Potential aus den Magnetfeldern der N-Pole, negatives Potential aus den Magnetfeldern der S-Pole).
  • Der Drosselventilkörper 1 ist aus metallischem Material wie Aluminiumspritzguß gefertigt und zum Beispiel mit Fixierzapfen und Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) am Ansaugverteiler der Maschine befestigt. In der Wand 2 des Drosselventilkörper 1 ist die Drosselklappe 3 drehbar gelagert und kann im Ansaugkanal mit im allgemeinen kreisförmigem Querschnitt über den gesamten Bereich von vollständig geschlossen bis vollständig offen geschwenkt werden. Der Drosselventilkörper 1 ist unterteilt in einen zylindrischen Abschnitt 16 zum Stützen eines Endes (rechtes Ende) der Drosselklappenwelle 4 über ein Wälzlager 15, einen zylindrischen Abschnitt 18 zum Stützen des anderen Endes (linkes Ende) der Drosselklappenwelle 4 über ein Trockenlager 17 und einen ge häuseähnlichen Abschnitt als Aufnahme für den Antriebsmotor 15 und das Reduziergetriebe.
  • Das genannte Gehäuse ist aus dem Körper 7 als integraler Bestanteil der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 und aus einem Deckel 8 mit daran befestigtem Drosselklappenstellungs-Sensor zusammengesetzt. Der Deckel 8 ist aus einem Duroplast-Werkstoff gefertigt, dient als Isolation für die einzelnen elektrischen Anschlüsse am Drosselklappenstellungs-Sensor und ist über eine Passung mit Nieten und Schrauben (nicht dargestellt) am Gehäusekörper 7 befestigt.
  • Wie aus den 2 und 3 hervor geht, ist der Abschnitt 61 der Feder 6 im Abschnitt 16 als integraler Bestandteil der Drosselventilgehäusewand 2 befestigt. Der Flansch des Drosselventilkörpers 1 ist mit mehreren Durchgangsbohrungen 19 für Befestigungsschrauben versehen.
  • Der Motoraufnahmeabschnitt des Gehäusekörpers 7 hat eine größere Tiefe als der Getriebeaufnahmeabschnitt. Die Schließstellung der Drosselklappe 3 wird von einem im Getriebeaufnahmeabschnitt oben angeordneten, nach unten ragenden zapfenförmigen Anschlag 21 definiert. Der Anaschlag 21 ist mit einem Gewinde zur Aufnahme des Anschlagelements 23 versehen. Gegen dieses Anschlagelement 23 legt sich der am Zahnrad 9 vorhandene Anschlagabschnitt 22.
  • Die Zwischenstellung der Drosselklappe wird von einem links im Getriebeaufnahmeabschnitt angeordneten zapfenförmigen Anschlag 24 (auch Gehäusehaken oder Unterbrechungsanschlag bezeichnet) definiert. In den Zwischenstellungsanschlag 24 wird ein Justierelement 25 geschraubt, welches bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 die von den Ab schnitten 61 und 62 der Schraubenfeder 6 mechanisch bewegte Drosselklappe 3 in der Zwischenstellung hält.
  • Im Getriebeaufnahmeabschnitt 7 ist dem Zwischenstellungsanschlag 24 gegenüber ein die Offenstellung der Drosselklappe 3 definierender zapfenförmiger Anschlag 29 angeordnet. Gegen diesen Anschlag wird der Abschnitt 26 des Zahnrades 9 gedrückt und dadurch das Drosselventil voll geöffnet. Im Getriebeaufnahmeabschnitt 7 des Drosselventilkörpers 1 ist ein erstes Halteelement 27 als Aufnahme für das Ende des Federabschnitts 61 angeordnet.
  • Die Drosselklappe 3 in Form einer Scheibe ist aus Metall oder Kunstharz gefertigt und dient zur Regulierung der in die Maschine zu saugenden Luftmenge. Zuerst wird die Drosselklappe 3 in den Ansaugkanal, dann die Drosselklappenwelle 4 durch diese geschoben. Durch die in beiden vorhandenen Bohrungen werden Schrauben 28 gedreht, um die Drosselklappe 3 an der Drosselklappenwelle 4 zu befestigen. Nun kann die Drosselklappenwelle 4 gedreht und somit die Drosselklappe 3 geschwenkt werden.
  • Die Drosselklappenwelle 4 ist aus einem runden metallischen Material gefertigt und drehbar sowie gleitfähig in den Lagerstützabschnitten 16 und 18 gelagert. Der im Zahnrad 9 als ein Element des Reduziergetriebes verankerte, zum Drosselstellungs-Sensor gehörende Rotor 10 ist zum Beispiel durch Verstemmen an der rechten Stirnseite der Drosselklappenwelle 4 befestigt.
  • Der Antriebsmotor (Antriebsquelle) 5 ist ein Elektromotor und an die im Getriebeaufnahmeabschnitt 7 und im Deckel 8 eingebetteten Klemmleisten angeschlossen. Der Motoranker 36 kann vorwärts und rückwärts in Drehung gesetzt werden. Zum Antriebsmotor 5 gehören ein aus einem Eisenmaterial (magnetisch) gefertigtes Joch 31, an dessen Innenperipherie mehrere Permanentmagnete 30 angeordnet sind, ein am rechten Ende des Jochs 31 zum Beispiel durch Verstemmen befestigtes Lagergehäuse 32, der im Joch 31 und im Lagergehäuse 32 drehbar gelagerte Motoranker und Bürsten 33 zum Versorgen des Ankers mit elektrischem Strom.
  • Zum Motoranker (Rotor) gehören die Welle 36, welche links über ein Drucklager 34 im Joch 31 und rechts über ein Kugellager 35 im Lagergehäuse 32 gelagert ist, der auf der Welle 36 befestigte Ankerkern 38 mit einer Wicklung 37 und der an die Wicklung 37 elektrisch angeschlossene Kommutator 39. Die Bürsten 33 sind in den am Lagergehäuse 32 befestigten Bürstenhaltern gleitend untergebracht und werden von Schraubenfedern (nicht dargestellt) ständig gegen den Kommutator 39 gepreßt.
  • Das an der Motorwelle 36 befestigte Ritzel 41 greift in das Zahnrad 42 und dieses wiederum in das Zahnrad 9 des Reduziergetriebes, so daß die Motordrehzahl in einem bestimmten Verhältnis reduziert und mit dieser reduzierten Drehzahl die Drosselklappenwelle 4 mit der daran befestigten Drosselklappe 3 gedreht wird. Das auf der Motorwelle 36 befestigte Ritzel 41 ist aus Metall gefertigt.
  • Das aus Kunstharz gefertigte Umlenkzahnrad 42 hat eine bestimmte Form und ist auf einer Achse 44 drehbar gelagert. Das Zahnrad 42 ist ein Doppelzahnrad, wobei das Zahnrad 45 mit dem großen Durchmesser in das Ritzel 41, das Zahnrad 46 mit dem kleinen Durchmesser in das Zahnrad 9 greift. Vom Ritzel 41 wird über das Doppelzahnrad 42 das Drehmoment des Antriebsmotors 5 auf das an der Drosselklappenwelle 4 befestigte Zahnrad 9 übertragen. Ein Ende (rechtes Ende) der Stützachse 44 ist in einer am Deckel 8 vorhandenen Bohrung, deren anderes Ende (linkes Ende) in einer in der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 vorhandenen Bohrung befestigt.
  • Das im allgemeinen ringförmige Zahnrad 9 ist aus Kunstharz gegossen. Der Zahnkranz 51 des Zahnrades 9 greift in das am Zahnrad 42 angeordnete Zahnrad 46 mit dem kleinen Durchmesser. Das Zahnrad 9 hat als integralen Bestandteil den Anschlag 22, welcher gegen das Anschlagelement 23 gedrückt wird, um die Drosselklappe 3 in der Schließstellung zu halten, und als integralen Bestandteil auch den Anschlag 26, welcher gegen den Anschlag 29 gedrückt wird, um die Drosselklappe 3 in der Offenstellung zu halten.
  • Aus dem Zahnrad 9 (aus deren linken Seite in den Figuren) ragen eine zylindrische Innenführung 53 für den Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 und ein Betätigungselement 52, über welches die Drosselklappenwelle 4 mit daran befestigter Drosselklappe 3 gedreht wird. Der aus einem Eisenmetall (magnetisches Material) gefertigte Rotor 10 ist in der Innenführung 53 eingegossen.
  • Das Betätigungselement 52 ist in mehrere Abschnitte unterteilt, in einen Abschnitt 54 als Aufnahme für das Ende des Federabschnitts 62, einen Abschnitt 55 zum Betätigen des zwischen den beiden Federabschnitten 61 und 62 erzeugten U-förmigen Hakens 63 und in mehrere seitliche Abschnitte 56, welche Bewegungen des U-förmigen Hakens 63 an der Feder 6 in axialer Richtung (horizontal) einschränken.
  • Die Achse der Innenführung 53 für den Federabschnitt 62 und jene des Stützabschnitts 16 als Innenführung für den Federabschnitt 61 stimmen im allgemeinen überein und beide Innenführungen haben im wesentlichen den gleichen Durchmesser.
  • Die Innenführung 53 für den Federabschnitt 62 erstreckt sich über den U-förmigen Haken 63 hinaus bis in den Federabschnitt 61.
  • Die Innenführung 53 für den Federabschnitt 62 ist an der Peripherie mit mehreren Nuten (bei diesem Beispiel fünf bis neun) 57 zum Beseitigen wenigstens des bei der Gleitberührung zwischen der Außenseite der Innenführung 53 und der Innenseite des Federabschnitts 62 durch Abrieb an der Innenführung 53 erzeugten Kunstharzstaubs oder durch Abrieb an der Feder 6 selbst erzeugten Metallstaubs versehen.
  • Die über eine vorbestimmte axiale Länge über die Peripherie der Innenführung 53 angeordneten Nuten 57 haben eine vorbestimmte Breite (a), eine vorbestimmte Tiefe (d) und einen vorbestimmten gleichmäßigen Abstand (b) zueinander (der Berührungsabschnitt zwischen der Innenführung 53 und dem Federabschnitt 62 ist kürzer als der Abschnitt, auf welchem die Nuten 57 angeordnet sind). Die Nuten 57 haben jedoch an beiden Seiten Kanten, welche bei der Gleitbewegung des Federabschnitts 62 Materialpartikel von diesem schaben. Größe und Anzahl der Nuten 57 sind frei wählbar, werden jedoch in Abhängigkeit von der Menge des bei der Relativbewegung zwischen dem Federabschnitt 62 und der Innenführung 53 erzeugten Abriebs (Kunstharz- und Metallstaub) bestimmt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Schraubenfeder 6 eine Einzelfeder mit einem Rückholabschnitt 61 und einem Unterbrechungsabschnitt 62, welche entgegengesetzt zueinander gewunden sind. Der Übergang vom Abschnitt 61 zum Abschnitt 62 ist ein U-förmiger Haken 63, welcher bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 aus irgendeinem Grund gegen den Zwischenstellungsanschlag 25 gedrückt wird.
  • Der Rückholabschnitt 61 in Form einer aus rundem Federstahldraht gewickelten Feder hat Rückholfunktion und drückt über das Betätigungselement 52 die Drosselklappe 3 aus der Offenstellung in die Zwischenstellung. Der Unterbrechungsabschnitt 62 in Form einer aus rundem Federstahldraht gewickelten Feder hat Öffnungsfunktion und drückt über das Betätigungselement 52 die Drosselklappe 3 aus der Schließstellung in die Zwischenstellung.
  • Das Ende des Rückholabschnitts 61 ist als Haken 64 gebogen, welcher von einem aus der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 ragenden Zapfen 27 als integraler Bestandteil der Wand arretiert oder gehalten wird. Das Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 ist als Haken 65 gebogen, welcher vom Abschnitt 54 des Betätigungselements 52 arretiert oder gehalten wird.
  • (Wirkungsweise)
  • Nachfolgend wird anhand der 1A bis 1B die Wirkungsweise der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung dieser Ausführungsform kurz beschrieben.
  • Zuerst wird das Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Offenstellung beschrieben, wenn die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung normal arbeitet. Wenn der Fahrzeugführer das Gaspedal betätigt, wird vom Betätigungssensor ein Signal an die ECU gesendet. Daraufhin wird von der ECU der Antriebsmotor 5 erregt. Das Drehmoment des Antriebsmotors 5 wird von dem an diesem befestigten Ritzel 41 auf das Zahnrad 42 des Reduziergetriebes übertragen.
  • Vom Abtriebszahnrad 9 des Reduziergetriebes wird das an diesem angeordnete Betätigungselement 52 geschwenkt, so daß dessen Abschnitt 55 den U-förmigen Haken 63 am Übergang vom Rückholabschnitt 61 zum Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 62 vom Anschlag 25 weg drückt. Da das als Haken 64 gebogene Ende des Rückholabschnitts 61 von dem aus der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 ragenden Zapfen 27 arretiert wird, spannt der Abschnitt 55 des Betätigungselements 52 den Rückholabschnitt 61 der Schraubenfeder 6.
  • Vom drehenden Zahnrad 9 wird die an diesem befestigte Drosselklappenwelle 4 und somit die an dieser befestigte Drosselklappe 3 um einen vorbestimmten Drehwinkel in Richtung Öffnen gedreht. An dieser Drehbewegung ist der Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 nicht beteiligt, da das Betätigungselement 52 in dem zwischen dem Kuppelabschnitt und dem Haken 65 des Unterbrechungsabschnitts 62 gebildeten Raum verbleibt.
  • Jetzt wird das Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Schließstellung beschrieben, wenn die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung normal arbeitet. Wenn der Fahrzeugführer den Fuß vom Gaspedal nimmt, dreht der Antriebsmotor 5 rückwärts, so daß das Zahnrad 9 in die andere Richtung dreht und die Drosselklappenwelle 4 mit der daran befestigten Drosselklappe 3 in die andere Richtung gedreht werden. Dabei drückt der Abschnitt 54 des Betätigungselements 52 gegen den Haken 65 und spannt den Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6.
  • Mit anderen Worten, die Drosselklappenwelle 4 wird um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht und dabei die Drosselklappe 3 in die Schließstellung gebracht (Schließrichtung ist der Öffnungsrichtung entgegengesetzt). Die Schließstellung ist erreicht, wenn der am Zahnrad 9 vorhandene Anschlag 22 das Anschlagelement 23 berührt. An dieser Drehbewegung der Drosselklappe 3 ist der Rückholabschnitt 61 der Feder 6 nicht beteiligt. Nebenbei bemerkt, beim Überschreiten der Zwi schenstellung passiert der Strom den Motor 5 in entgegengesetzter Richtung.
  • Nachfolgend wird die Wirkungsweise der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 beschrieben. In einem solchen Fall drückt der Haken 65 am Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 das Betätigungselement 52 aus der momentanen Stellung, so daß dessen Abschnitt 55 den vom Rückholabschnitt 62 gegen den Anschlag 24 gedrückten Haken 63 berührt. Auf diese Weise wird bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 aus irgendeinem Grund die Drosselklappe 3 zuverlässig in der Zwischenstellung gehalten.
  • (Merkmale dieser Ausführungsform)
  • Um die Anzahl an Einzelteilen zu verringern, dadurch den Öffnungsmechanismus zu vereinfachen und die Stellungsgenauigkeit der Drosselklappe 3 in der Zwischenstellung zu verbessern, wurde bei dieser Ausführungsform die Einzelfederkonstruktion gewählt, bei welcher der Übergang vom Rückholabschnitt 61 zum Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 zu einem gegen den Zwischenstellungsanschlag 24 (Zwischenstellungsanschlagelement 25) am Drosselventilkörper 1 sich legenden Haken 63 in Form eines umgekehrten U gebogen ist und die beiden Abschnitte 61, 62 entgegengesetzt zueinander gewunden sind.
  • Beim Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Offenstellung wird der am Rückholabschnitt 61 der Feder vorhandene Haken 64 von dem aus der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 ragenden Zapfen 27 arretiert, der U-förmige Haken 63 zusammen mit dem Haken 65 in Öffnungsrichtung gedreht und vom Betätigungselement 52 der Rückholabschnitt 61 gespannt, wobei aber zwischen diesem Abschnitt und der eben falls aus der Wand 2 des Drosselklappebnkörpers 1 sich erstreckenden Innenführung 16 keine große Relativbewegung zu verzeichnen ist. Da der U-förmige Haken 63 an der Feder 6, der Abschnitt 55 und die Führungsabschnitte 56 des aus dem Zahnrad 9 ragenden Betätigungselements 52 zusammen wirken, ist auch keine Relativbewegung zwischen dem U-förmigen Haken 63 und dem Betätigungselement 52 zu verzeichnen.
  • Wenn nun die Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Schließstellung gebracht wird, bleibt der Haken 63 in Berührung mit dem am Drosselventilkörper 1 angeordneten Zwischenstellungsanschlag 25, während das Betätigungselement 52, den Haken 65 berührend, den Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 spannt, wobei aber zwischen diesem Abschnitt und der Innenführung 53 eine ziemlich große Relativbewegung zu verzeichnen ist.
  • Der bei dieser Relativbewegung zwischen der Außenfläche der Innenführung 53 und der Innenperipherie des Unterbrechungsabschnitts 62 auftretende große Gleitwiderstand kann zum Fehlfunktionieren der Drosselklappe 3 führen. Durch die Gleitreibung zwischen der Außenfläche der Innenführung 53 und der Innenperipherie des Unterbrechungsabschnitts 62 wird Abrieb an der Innenführung (in Form von Kunstharzstaub), aber auch Abrieb am Federabschnitt 62 selbst (in Form von Metallstaub) erzeugt.
  • Dieser Abrieb in Form von Staub kann zwischen der Außenfläche der Innenführung und der Innenperipherie des Unterbrechungsabschnitts 62 verbleiben und diese aufrauhen, so daß der Gleitwiderstand noch größer wird und eine noch größere Gefahr des Fehlfunktionieren der Drosselklappe 3 besteht.
  • Deshalb ist bei der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung dieser Ausführungsform die Außenfläche der Innen führung 53 mit mehreren Nuten 57 zum Auffangen wenigstens des aus der Gleitberührung zwischen dieser und der Innenperipherie des Unterbrechungsabschnitts 62 erzeugten Abriebs in Form von Staub versehen (wobei z.B. der Gleitbereich enger ist als der mit den Nuten 57 versehene Bereich). Durch die Gleitreibung bei der Relativbewegung zwischen der Außenfläche der Innenführung 53 und der Innenperipherie des Federabschnitts 62 schaben die Kanten der Nuten 57 den am Federabschnitt 62 haftenden Abriebstaub ab.
  • Der auf diese Weise durch Reibung zwischen der Außenfläche der Innenführung 53 und der Innenseite des Federabschnitts 62 an beiden erzeugte Abrieb in Form von Staub kann von den Nuten 57 effektiv aufgenommen und beseitigt werden, so daß dieser nicht zwischen den beiden Flächen liegen bleibt und eine noch größere Reibung verursacht.
  • Dadurch wird bei der Übertragung der Antriebskraft vom Zahnrad 9 auf die Drosselklappenwelle 4 zum Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Schließstellung ein Fehlfunktionieren der Drosselklappe 3 verhindert. Das Beseitigen des Abriebs führt auch zu einer längeren Lebensdauer der Innenführung 53 und des Federabschnitts 62 und somit der gesamten Feder 6. Durch die verringerte Anzahl an Einzelteilen ist ein genaueres Positionieren der Drosselklappe 3 in der Zwischenstellung möglich.
  • Da der erzeugte Abriebstaub von den Nuten 57 beseitigt wird, kann dieser nicht auf die drehenden Teile des Reduziergetriebes gelangen und somit von diesen nicht in das Getriebegehäuse gezogen werden. Dadurch wird die Antriebskraft des Motors 5 fehlerfrei auf die Drosselklappe 3 übertragen.
  • (Konfiguration eines nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallenden Beispiels)
  • Die 2, 3, 4, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B zeigen ein nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallendes Beispiel. Die 6A und 6B zeigen den Aufbau dieser elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung. 2 zeigt den Gesamtaufbau der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung. 3 zeigt einzelne Komponenten, wie zum Beispiel einen Antriebsmotor und ein Reduziergetriebe, welche in einem an der Außenwand des Drosselventilkörpers angeordneten Gehäuses als integraler Bestandteil des Drosselventilkörpers untergebracht sind. 4 zeigt den allgemeinen Aufbau der Drosselklappensteuervorrichtung.
  • Die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung dieses Beispiels ist eine Ansaugsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung und weist folgende Elemente auf: ein Drosselventilkörper 1 mit einem zu jedem Zylinder der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung (nachfolgend nur Maschine genannt) führenden Kanal, eine Drosselklappe 3, welche in der zylindrischen Bohrung des Gehäuses 1 schwenkbar untergebracht ist und die in die Maschine zu saugende Luftmenge reguliert, eine Welle 4, welche in der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 drehbar gelagert und auf welcher die Drosselklappe 3 befestigt ist, einen Antriebsmotor (Stellglied, Klappenbewegungselement) 5, welcher die Welle 4 und somit die Drosselklappe 3 in Öffnungs- und Schließrichtung dreht, ein Reduziergetriebe (Antriebsübertragungseinheit) zum Übertragen der Antriebskraft vom Motor 5 auf die Welle 4 mit daran befestigter Drosselklappe 3 und eine Steuereinheit (Maschinensteuereinheit, nachfolgend ECU genannt) zum elektronischen Steuern des Antriebsmotors 5 auf der Grundlage der Gaspedalbetätigung.
  • Wie aus den 2, 3, 4, 6A und 6B hervor geht, weist die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung dieses Beispiels ebenfalls eine Schraubenfeder (Spannelement) 6 auf, welche in einen ersten Abschnitt (Rückholabschnitt) 61 mit Rückholfunktion und einen zweiten Abschnitt (Unterbrechungsabschnitt) 62 mit Öffnungsfunktion unterteilt ist, wobei der Abschnitt 61 beim Öffnen der Drosselklappe, der Abschnitt 62 beim Schließen der Drosselklappe gespannt wird. Die Schraubenfeder 6 ist zwischen der Außenfläche der Wand 2, d.h. der zylindrischen Ausnehmung des Getriebegehäuses 7 und dem linken Ende des Zahnrades 9 im Reduziergetriebe angeordnet. Der Mittelabschnitt dieser Feder ist zu einem Haken 63 in Form eines umgekehrten U gebogen, welcher gegen den Zwischenstellungsanschlag 25 gedrückt wird, und die von diesem Haken 63 aus sich erstreckenden Abschnitte 61 und 62 sind entgegengesetzt zueinander gewunden.
  • Mit dieser elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung wird auf der Grundlage des Bestätigungswegs des Gaspedals (nicht dargestellt) die Luftansaugmenge reguliert und somit Maschinendrehzahl gesteuert. An die ECU ist ein Sensor (nicht dargestellt) angeschlossen, welcher ein dem Betätigungsweg des Gaspedals entsprechendes Signal sendet.
  • Die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung weist auch einen Drosselstellungssensor auf, welcher ein der Stellung der Drosselklappe 3 entsprechendes elektrisches Signal an die ECU sendet. Dieser Sensor ist zusammengesetzt aus einem am rechten Ende der Drosselklappenwelle 4 befestigten (z.B. durch Verstemmen) Rotor 10, geschlitzten Permanentmagneten 11 (im allgemeinen in Rechteckform) als Magnetfelderzeugungsquelle, geschlitzten Jochen 12 (magnetische Körper im allgemeinen in Bogenform), welche von den Magneten 11 magnetisiert werden, einem auf die Permanentmagnete 11 gerichte tes Hall-Element 13 als integraler Bestandteil des Getriebedeckels 8, Anschlußklemmen (nicht dargestellt) aus leitendem Metallblech zum elektrischen Verbinden des Hall-Elements 13 mit der externen ECU und einem aus Eisenmetall (magnetisches Material) gefertigter Stator 14 zum Fokussieren des Magnetflusses auf das Hall-Element 13.
  • Die Permanentmagnete 11 und die Joche 12 werden z.B. durch Kleben an der Innenfläche des im Zahnrad 9 des Reduziergetriebes eingegossenen Rotors 10 befestigt. Die Permanentmagnete 11 nach diesem Beispiel sind so zwischen zwei benachbarten Jochen 12 angeordnete, daß die in vertikaler Richtung (3) polarisierten gleichen Pole (N-Pole nach oben, S-Pole nach unten) auf die gleiche Seite gerichtet sind. Das einem berührungslosen Erfassungselement entsprechende Hall-Element 13 ist, auf die Innenseite der Permanentmagnete 11 gerichtet, so angeordnet, daß es als Reaktion auf die von den N-Polen und S-Polen erzeugten, auf dessen Erfassungsebene wirkenden Magnetfelder eine elektromotorische Kraft entwickelt (positives Potential aus den Magnetfeldern der N-Pole, negatives Potential aus den Magnetfeldern der S-Pole).
  • Der Drosselventilkörper 1 ist aus metallischem Material wie Aluminiumspritzguß gefertigt und zum Beispiel mit Fixierzapfen und Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) am Ansaugverteiler der Maschine befestigt. In der Wand 2 des Drosselventilkörper 1 ist die Drosselklappe 3 drehbar gelagert und kann im Ansaugkanal mit im allgemeinen kreisförmigem Querschnitt über den gesamten Bereich von vollständig geschlossen bis vollständig offen gedreht werden. Der Drosselventilkörper 1 ist unterteilt in einen zylindrischen Abschnitt 16 zum Stützen eines Endes (rechtes Ende) der Drosselklappenwelle 4 über ein Wälzlager 15, einen zylindrischen Abschnitt 18 zum Stützen des anderen Endes (linkes Ende) der Drossel klappenwelle 4 über ein Trockenlager 17 und einen gehäuseähnlichen Abschnitt als Aufnahme für den Antriebsmotor 15 und das Reduziergetriebe.
  • Das genannte Gehäuse ist aus dem Körper 7 als integraler Bestanteil der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 und aus einem Deckel 8 mit daran befestigtem Drosselklappenstellungs-Sensor zusammengesetzt. Der Deckel 8 ist aus einem Duroplast gefertigt, dient als Isolation für die einzelnen elektrischen Anschlüsse am Drosselklappenstellungs-Sensor und ist über eine Passung mit Nieten und Schrauben (nicht dargestellt) am Gehäusekörper 7 befestigt.
  • Wie aus den 2 und 3 hervor geht, ist der Abschnitt 61 der Feder 6 im Abschnitt 16 als integraler Bestandteil der Drosselventilgehäusewand 2 befestigt. Der Flansch des Drosselventilgehäuses 1 ist mit mehreren Durchgangsbohrungen 19 für Befestigungsschrauben versehen.
  • Der Motoraufnahmeabschnitt des Gehäusekörpers 7 hat eine größere Tiefe als der Getriebeaufnahmeabschnitt. Die Schließstellung der Drosselklappe 3 wird von einem im Getriebeaufnahmeabschnitt oben angeordneten, nach unten ragenden zapfenförmigen Anschlag 21 definiert. Der Anaschlag 21 ist mit einem Gewinde zur Aufnahme des Anschlagelements 23 versehen. Gegen dieses Anschlagelement 23 legt sich der am Zahnrad 9 vorhandene Anschlagabschnitt 22.
  • Die Zwischenstellung der Drosselklappe wird von einem links im Getriebeaufnahmeabschnitt angeordneten zapfenförmigen Anschlag 24 (auch Gehäusehaken oder Unterbrechungsanschlag bezeichnet) definiert. In den Zwischenstellungsanschlag 24 wird ein Justierelement 25 geschraubt, welches bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 die von den Ab schnitten 61 und 62 der Schraubenfeder 6 mechanisch bewegte Drosselklappe 3 in der Zwischenstellung hält.
  • Im Getriebeaufnahmeabschnitt 7 ist dem Zwischenstellungsanschlag 24 gegenüber ein die Offenstellung der Drosselklappe 3 definierender zapfenförmiger Anschlag 29 angeordnet. Gegen diesen Anschlag wird der Abschnitt 26 des Zahnrades 9 gedrückt, so daß das Drosselventil voll geöffnet bleibt. Im Getriebeaufnahmeabschnitt 7 des Drosselventilkörpers 1 ist ein erstes Halteelement 27 als Aufnahme für das Ende des Federabschnitts 61 angeordnet.
  • Die Drosselklappe 3 in Form einer Scheibe ist aus Metall oder Kunstharz gefertigt und dient zur Regulierung der in die Maschine zu saugenden Luftmenge. Zuerst wird die Drosselklappe 3 in den Ansaugkanal, dann die Drosselklappenwelle 4 durch diese geschoben. Durch die in beiden vorhandenen Bohrungen werden Schrauben 28 gedreht, um die Drosselklappe 3 an der Drosselklappenwelle 4 zu befestigen. Nun kann die Drosselklappenwelle 4 mit der daran befestigten Drosselklappe 3 gedreht werden.
  • Die Drosselklappenwelle 4 ist aus einem runden metallischen Material gefertigt und drehbar sowie gleitfähig in den Lagerstützabschnitten 16 und 18 gelagert. Der im Zahnrad 9 als ein Element des Reduziergetriebes verankerte, zum Drosselstellungs-Sensor gehörende Rotor 10 ist zum Beispiel durch Verstemmen an der rechten Stirnseite der Drosselklappenwelle 4 befestigt.
  • Der Antriebsmotor 5 ist ein elektrisches Stellglied (Antriebsquelle) und an die im Getriebeaufnahmeabschnitt 7 und im Deckel 8 eingebetteten Klemmleisten angeschlossen. Der Motoranker 36 kann vorwärts und rückwärts in Drehung gesetzt werden. Zum Antriebsmotor 5 gehören ein aus einem Eisenmaterial (magnetisch) gefertigtes Joch 31, an dessen Innenperipherie mehrere Permanentmagnete 30 angeordnet sind, ein am rechten Ende des Jochs 31 zum Beispiel durch Verstemmen befestigtes Lagergehäuse 32, der im Joch 31 und im Lagergehäuse 32 drehbar gelagerte Motoranker und Bürsten 33 zum Versorgen des Ankers mit elektrischem Strom.
  • Zum Motoranker (Rotor) gehören die Welle 36, welche links über ein Drucklager 34 im Joch 31 und rechts über ein Kugellager 35 im Lagergehäuse 32 gelagert ist, der auf der Welle 36 befestigte Ankerkern 38 mit einer Wicklung 37 und der an die Wicklung 37 elektrisch angeschlossene Kommutator 39. Die Bürsten 33 sind in den am Lagergehäuse 32 befestigten Bürstenhaltern gleitend untergebracht und werden von Schraubenfedern (nicht dargestellt) ständig gegen den Kommutator 39 gepreßt.
  • Das an der Motorwelle 36 befestigte Ritzel 41 greift in das Zahnrad 42 und dieses wiederum in das Zahnrad 9 des Reduziergetriebes, so daß die Motordrehzahl in einem bestimmten Verhältnis reduziert und mit dieser reduzierten Drehzahl die Drosselklappenwelle 4 mit der daran befestigten Drosselklappe 3 gedreht wird. Das auf der Motorwelle 36 befestigte Ritzel 41 ist aus Metall gefertigt.
  • Das aus Kunstharz gefertigte Umlenkzahnrad 42 hat eine bestimmte Form und ist auf einer Achse 44 drehbar gelagert. Das Zahnrad 42 ist ein Doppelzahnrad, wobei das Zahnrad 45 mit dem großen Durchmesser in das Ritzel 41, das Zahnrad 46 mit dem kleinen Durchmesser in das Zahnrad 9 greift. Vom Ritzel 41 wird über das Doppelzahnrad 42 das Drehmoment des Antriebsmotors 5 auf das an der Drosselklappenwelle 4 befestigte Zahnrad 9 übertragen. Ein Ende (rechtes Ende) der Stützachse 44 ist in einer am Deckel 8 vorhandenen Bohrung, deren anderes Ende (linkes Ende) in einer in der Wand 2 des Drosselventilgehäuses 1 vorhandenen Bohrung befestigt.
  • Bei diesem Beispiel ist das im allgemeinen ringförmige Zahnrad 9 aus Kunstharz gegossen. Der Zahnkranz 51 des Zahnrades 9 greift in das am Zahnrad 42 angeordnete Zahnrad 46 mit dem kleinen Durchmesser. Das Zahnrad 9 hat als integralen Bestandteil den Anschlag 22, welcher gegen das Anschlagelement 23 gedrückt wird, um die Drosselklappe 3 in der Schließstellung zu halten, und als integralen Bestandteil auch den Anschlag 26, welcher gegen den Anschlag 29 gedrückt wird, um die Drosselklappe 3 in der Offenstellung zu halten.
  • Das Betätigungselement 52, welches den Abschnitt 62 der Feder 6 spannt, um die Drosselklappenwelle 4 mit der an dieser befestigten Drosselklappe 3 aus der Schließstellung in die Zwischenstellung zurück zu drehen, und die Innenführung 53 des Abschnitts 62 erstrecken sich aus einer Seitenfläche (linke Seite in diesen Figuren) des Zahnrades 9.
  • Der aus einem Eisenmetall (magnetisches Material) gefertigte Rotor 10 ist in der Innenführung 53 eingegossen.
  • Das Betätigungselement 52 ist in mehrere Abschnitte unterteilt, in einen Abschnitt 54 als Aufnahme für das Ende des Federabschnitts 62, einen Abschnitt 55 zum Betätigen des zwischen den beiden Federabschnitten 61 und 62 erzeugten U-förmigen Hakens 63 und in mehrere seitliche Abschnitte 56, welche Bewegungen des U-förmigen Hakens 63 an der Feder 6 in axialer Richtung (horizontal) einschränken.
  • Die Achse der Innenführung 53 für den Federabschnitt 62 und jene des Stützabschnitts 16 als Innenführung für den Feder abschnitt 61 stimmen im allgemeinen überein und beide Innenführungen haben im wesentlichen den gleichen Durchmesser. Die Innenführung 53 für den Federabschnitt 62 erstreckt sich über den U-förmigen Haken 63 hinaus bis in den Federabschnitt 61.
  • Wie aus den 2, 3, 4, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B hervor geht, ist bei diesem Beispiel die Einzelfeder 6 eine Schraubenfeder, welche sich zwischen der Außenwand 2 des Drosselventilkörpers 1 und der dieser gegenüber liegenden Seitenfläche des Zahnrades 9 erstreckt. Der Übergang vom Abschnitt 61 als Rückholabschnitt zum Abschnitt 62 als Unterbrechungsabschnitt ist als U-förmiger Haken 63 gebogen, welcher bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 aus irgendeinem Grund gegen den Zwischenstellungsanschlag 25 gedrückt wird. Die beiden Federabschnitte 61 und 62 sind entgegengesetzt zueinander gewunden.
  • Der aus rundem Federstahldraht gewickelte Rückholabschnitt 61 dient als erste Feder, welche über das Betätigungselement 52 die Drosselklappe 3 aus der Offenstellung in die Zwischenstellung (auch Unterbrechungsstellung genannt) dreht, der ebenfalls aus rundem Federstahldraht gewickelte zweite Abschnitt dient als zweite Feder, welche über das Betätigungselement 52 die Drosselklappe aus der Schließstellung in die Zwischenstellung dreht.
  • Das Ende der Feder 61 ist zu einem Haken (erster Arretierhaken) 64 gebogen, welcher den aus der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 sich erstreckenden Zapfen 27 berührt und von diesem gehalten wird. Das Ende der Feder 62 ist zu einem Haken (zweiter Arretierhaken) 65 gebogen, welcher vom Abschnitt 54 des Betätigungselements 52 gehalten wird.
  • Wie aus den 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B hervor geht, ist im Fertigungszustand der Feder 6 die Mittelachse des Unterbrechungsabschnitts 62 zu jener des Rückholabschnitts 61 dezentriert (versetzt) und wird durch Drehverformen beim Ziehen des Hakens 64 über den Zapfen 27 und des Hakens 56 über den Abschnitt 54 des Betätigungselements 52 während der Federmontage zu jener ausgerichtet.
  • Der Unterbrechungsabschnitt 62 und der Rückholabschnitt 61 sind entgegengesetzt zueinander gewunden, wobei die Windungsanzahl (Federlänge) des Abschnitts 62 kleiner ist als jene des Abschnitts 61. Beide Abschnitte haben über die Lange im allgemeinen einen konstanten Außendurchmesser und eine konstante Steigung. Der Drahtdurchmesser und der Außendurchmesser sind bei beiden Abschnitten gleich.
  • (Wirkungsweise dieses Beispiels)
  • Nachfolgend wird anhand der 2, 3, 4, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B die Wirkungsweise der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung dieses Beispiels kurz beschrieben.
  • Zuerst wird das Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Offenstellung beschrieben, wenn die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung normal arbeitet. Wenn der Fahrzeugführer das Gaspedal betätigt, wird vom Betätigungssensor ein Signal an die ECU gesendet. Daraufhin wird von der ECU der Antriebsmotor 5 erregt. Das Drehmoment des Antriebsmotors 5 wird von dem an diesem befestigten Ritzel 41 auf das Zahnrad 42 des Reduziergetriebes übertragen.
  • Vom Abtriebszahnrad 9 des Reduziergetriebes wird das an diesem angeordnete Betätigungselement 52 geschwenkt, so daß dessen Abschnitt 55 den U-förmigen Haken 63 am Übergang vom Rückholabschnitt 61 zum Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 vom Anschlag 25 weg drückt. Da das als Haken 64 gebogene Ende des Rückholabschnitts 61 von dem aus der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 ragenden Zapfen 27 arretiert wird, spannt der Abschnitt 55 den Rückholabschnitt 61.
  • Vom drehenden Zahnrad 9 wird die an diesem befestigte Drosselklappenwelle 3 und somit die an dieser befestigte Drosselklappe 3 um einen vorbestimmten Drehwinkel in Richtung Öffnen gedreht. An dieser Drehbewegung ist der Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 nicht beteiligt, da das Betätigungselement 52 in dem zwischen dem Kuppelabschnitt und dem Haken 65 des Unterbrechungsabschnitts 62 gebildeten Raum verbleibt.
  • Jetzt wird das Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Schließstellung beschrieben, wenn die elektronische Drosselklappensteuervorrichtung normal arbeitet. Wenn der Fahrzeugführer den Fuß vom Gaspedal nimmt, dreht der Antriebsmotor 5 rückwärts, so daß das Zahnrad 9 in die andere Richtung dreht und die Drosselklappenwelle 4 mit der daran befestigten Drosselklappe 3 in die andere Richtung gedreht werden. Dabei drückt der Abschnitt 54 des Betätigungselements 52 gegen den Haken 65 und spannt den Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6.
  • Mit anderen Worten, die Drosselklappenwelle 4 wird um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht und dabei die Drosselklappe 3 in die Schließstellung gebracht (Schließrichtung ist der Öffnungsrichtung entgegengesetzt). Die Schließstellung ist erreicht, wenn der am Zahnrad 9 vorhandene Anschlag 22 das Anschlagelement 23 berührt. An dieser Drehbewegung der Drosselklappe 3 ist der Rückholabschnitt 61 der Feder 6 nicht beteiligt. Nebenbei bemerkt, wenn die Zwischenstellung durchlaufen wird, passiert der Strom den Motor 5 in entgegengesetzter Richtung.
  • Nachfolgend wird die Wirkungsweise der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 beschrieben. In einem solchen Fall drückt der Haken 65 am Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 das Betätigungselement 52 aus der momentanen Stellung, so daß dessen Abschnitt 55 den vom Rückholabschnitt 62 gegen den Anschlag 24 gedrückten Haken 63 berührt. Auf diese Weise wird bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Antriebsmotor 5 aus irgendeinem Grund die Drosselklappe 3 zuverlässig in die Zwischenstellung gedreht und in dieser Stellung gehalten.
  • (Merkmale dieses Beispiels)
  • Um die Anzahl an Einzelteilen zu verringern, dadurch den Öffnungsmechanismus zu vereinfachen und die Stellungsgenauigkeit der Drosselklappe 3 in der Zwischenstellung zu verbessern, wurde bei diesem Beispiel die Einzelfederkonstruktion gewählt, bei welcher der Übergang vom Rückholabschnitt 61 zum Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 zu einem gegen den Zwischenstellungsanschlag 24 (Zwischenstellungsanschlagelement 25) am Drosselventilkörper 1 sich legenden Haken 63 in Form eines umgekehrten U gebogen ist und die beiden Abschnitte 61, 62 entgegengesetzt zueinander gewunden sind.
  • Beim Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Offenstellung wird der am Rückholabschnitt 61 der Feder vorhandene Haken 64 von dem aus der Wand 2 des Drosselventilkörpers 1 ragenden Zapfen 27 arretiert, der U-förmige Haken 63 zusammen mit dem Haken 65 in Öffnungsrichtung gedreht und vom Betätigungselement 52 der Rückholabschnitt 61 gespannt, wobei aber zwischen diesem Abschnitt und der ebenfalls aus der Wand 2 des Drosselklappebnkörpers 1 sich erstreckenden Innenführung 16 keine große Relativbewegung zu verzeichnen ist. Da der U-förmige Haken 63 an der Feder 6, der Abschnitt 55 und die Führungsabschnitte 56 des aus dem Zahnrad 9 ragenden Betätigungselements 52 zusammen wirken, ist auch keine Relativbewegung zwischen dem U-förmigen Haken 63 und dem Betätigungselement 52 zu verzeichnen.
  • Wenn nun die Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung in die Schließstellung gebracht wird, bleibt der Haken 63 in Berührung mit dem am Drosselventilkörper 1 angeordneten Zwischenstellungsanschlag 25, während das Betätigungselement 52 den Haken 65 berührend den Unterbrechungsabschnitt 62 der Feder 6 spannt, wobei aber zwischen diesem Abschnitt und der Innenführung 53 eine ziemlich große Relativbewegung zu verzeichnen ist.
  • Wenn bei einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung (herkömmliche Art), welche mit einer Einzelfeder 100 nach den 12 bis 15B bestückt ist, die Drosselklappe 104 aus der Zwischenstellung (Unterbrechungsstellung) in die Schließstellung gebracht wird, kann zwischen der Innenseite des zweiten Abschnitts (Unterbrechungsabschnitt) 102 der Einzelfeder 100 und der Außenfläche der am Zahnrad 111 angeordneten Innenführung 108 eine große Relativbewegung eintreten, so daß durch den großen Gleitwiderstand zwischen beiden mit einem Fehlfunktionieren der Drosselklappe zu rechnen ist.
  • Da beim Drehen der Drosselklappe 104 aus der Zwischenstellung (Unterbrechungsstellung) in die Schließstellung der am Ende des zweiten Federabschnitts 102 vorhandene Haken mit dem Abschnitt 122 des am Zahnrad 111 angeordneten Betätigungselements 106 und der U-förmige Haken 103 mit dem Abschnitt 124 des Betätigungselements 106 in Berührung ge bracht wird, kommt es zu einer Drehverformung der Feder 100, besonders aber zu einer Drehverformung des zweiten Federabschnitts 102. Dadurch wird der zweite Federabschnitt 102 mit der Innenführung 108 in Berührung gebracht, dargestellt in den 13A, 13B, 15A und 15B, so daß während der Relativbewegung zwischen beiden ein Gleitwiderstand vorhanden ist.
  • Wenn durch die Gleitreibung zwischen der Außenfläche der Innenführung 108 und der Innenfläche des zweiten Federabschnitts 102 Abrieb (Metall- oder Kunstharzstaub) erzeugt wird und dieser zwischen den beiden Flächen verbleibt, steigt der Gleitreibungswiderstand, so daß eine der beiden Flächen rauher und dadurch ein Fehlfunktionieren der Drosselklappe 104 verursacht wird.
  • Deshalb wird bei der elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung dieses Beispiels eine Einzelfeder 6 verwendet, bei welcher die Mittelachse des Unterbrechungsabschnitts 62 ursprünglich in einer Richtung dezentriert ist, welche der Richtung entgegengesetzt ist, in der eine Drehverformung auftritt, wenn das Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 mit dem Abschnitt 54 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52 und der U-förmige Haken 63 mit dem Abschnitt 55 des Betätigungselements 52 in Berührung gebracht wird.
  • Das heißt, daß die in die Drosselklappensteuervorrichtung eingesetzte Einzelfeder 6 vorgespannt und entsprechend verformt ist, um die Verformungsgröße des Unterbrechungsabschnitts 62 zu egalisieren.
  • Wenn, wie in den 6A, 6B, 7A, 7B, 8A und 8B dargestellt, die Einzelfeder 6 in der Drosselklappensteuervorrichtung eingesetzt ist, bilden die Innenfläche des Unter brechungsabschnitts 62 und die Außenfläche der am Zahnrad 9 angeordneten Innenführung 53 im allgemeinen konzentrische Kreise, so daß zwischen diesen beiden Flächen ein im wesentlichen zylindrischer Spalt erzeugt wird. Mit anderen Worten, gegenüber herkömmlichen Drosselklappensteuervorrichtungen gibt es beim Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung (Unterbrechungsstellung) in die Schließstellung keinen Gleitabschnitt zwischen diesen beiden Flächen, so daß der Gleitwiderstand während der Relativbewegung wesentlich gesenkt werden kann.
  • Demzufolge können die Drosselklappe 3, die Drosselklappenwelle 4 und das Zahnrad 9 problemlos betätigt werden, so daß der Antriebsmotor 5 weniger belastet und somit kleiner ausgeführt werden kann. Dadurch kann ein Fehlfunktionierens der Drosselklappe 3, der Drosselklappenwelle 4 und des Zahnrades 9 weitgehend ausgeschlossen, die Anzahl an Einzelteilen verringert und die Drosselklappe 3 genauer in der Zwischenstellung positioniert werden.
  • Selbst wenn an anderen Abschnitten des Zahnrades 9 (verzahnter Abschnitt 51, Schließstellungsanschlag 22 und Offenstellungsanschlag) Abrieb in Form von Staub entsteht, wird durch diesen der Reibwiderstand nicht verschlechtert, da im Gegensatz zu herkömmlichen Vorrichtungen keine Berührungsreibung zu verzeichnen ist.
  • Aus den genannten Gründen kann der beim Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung (Unterbrechungsstellung) in die Schließstellung aus der Relativbewegung resultierende Gleitwiderstand verringert und dadurch die Hysterese der Federbelastung (Einzelfeder 6) verkleinert werden. Das ermöglicht ein besseres Steuern der Drosselklappe 3, der Drosselklappenwelle 4 und des Zahnrades 9 bei niedrigen Maschinen drehzahlen einschließlich Leerlauf eines Fahrzeugs, besonders eines Automobils. Da außerdem das Verschleißen des Gleitabschnitts zwischen der Außenfläche der Innenführung 53 und der Innenfläche des Unterbrechungsabschnitts 62 der Feder 6 so perfekt wie möglich verhindert werden kann, ist eine säkulare Verschlechterung des Gleitwiderstandes kaum zu verzeichnen. Das heißt, daß die Lebensdauer des Unterbrechungsabschnitts 62 und somit der Einzelfeder 6 sowie die der Innenführung 53 wesentlich verlängert werden kann und somit eine sehr zuverlässige elektronische Drosselklappensteuervorrichtung bereitgestellt wird, deren Eigenschaften sich säkular nur unwesentlich ändern.
  • (zweites, nicht in den Schutzbereich der Erfindung fallendes Beispiel)
  • 9 zeigt ein zweites Beispiel einer elektronischen Drosselklappensteuervorrichtung.
  • Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird auch bei diesem Beispiel eine Einzelfeder 6 verwendet, bei welcher die Mittelachse des Unterbrechungsabschnitts 62 ursprünglich in einer Richtung dezentriert ist, welche der Richtung entgegengesetzt ist, in der eine Drehverformung auftritt, wenn das Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 mit dem Abschnitt 54 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52 und der U-förmige Haken 63 mit dem Abschnitt 55 des Betätigungselements 52 in Berührung gebracht wird.
  • Danach wird der am Ende des Rückholabschnitts 61 vorhandene Haken 64 mit dem am Drosselventilkörper 1 angeordneten ersten Zapfen 27 und der am Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 vorhandene Haken 65 mit dem Abschnitt 54 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52 in Berührung gebracht.
  • Dabei legt der U-förmige Haken 63 an der Einzelfeder 6 sich gegen den zwischen den seitlichen Begrenzungsführungen 56 am Betätigungselement 52 vorhandenen Abschnitt 55. Der zweite Arretierabschnitt 54 und der Berührungsabschnitt 55 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52, d.h. der Haken 65 und der U-förmige Haken 63 an der Einzelfeder 6 sind in axialer Richtung der Innenführung 53 in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die 10 und 11 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 10 sind eine Einzelfeder und ein Zahnrad dargestellt, während in 11 nur die Einzelfeder dargestellt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform hat das Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 der Feder 6 S-Form und bildet den Haken 65, welcher sich dem U-förmigen Haken 63 nähert. Das als Haken 64 geformte Ende des Rückholabschnitts 61 der Feder 6 wird von dem am Drosselventilkörper 1 angeordneten ersten Zapfen 27 arretiert. Der bereits erwähnte Haken 65 am Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 wird vom zweiten Abschnitt 54 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52 arretiert. Der U-förmige Haken 63 an der Einzelfeder 6 legt sich gegen den zwischen den seitlichen Begrenzungsführungen 56 am Betätigungselement 52 gebildeten Berührungsabschnitt 55.
  • Bei dieser Ausführungsform sind der zweite Arretierabschnitt 54 und der Berührungsabschnitt 55 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52, d.h. der Haken 65 und der U-förmige Haken 63 an der Einzelfeder 6, in axialer Richtung der Innenführung 53 in einem bestimmten Abstand zueinander (im allgemeinen auf dem gleichen Umfang) angeordnet.
  • Der zweite Arretierabschnitt 54 ist an dem aus der Wand 58 des Zahnrades 9 sich erstreckenden Betätigungselement 51a vorhanden und ragt in den Bereich des ringförmigen Abschnitts (nicht dargestellt) zur Aufnahme des Unterbrechungsabschnitts 62 der Einzelfeder 6. Am Boden des Betätigungselements 51a ist eine Ausnehmung 59 vorhanden, welche das Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 der Einzelfeder 6 aufnimmt. Ein mit dieser Ausnehmung 59 versehenes Fenster 60 ermöglicht das Durchfädeln des Hakens 65, um die Einzelfeder 6 am Zahnrad 9 zu befestigen. Die Betätigungselemente 52 und 51a sind integrale Bestandteile der Wand 58.
  • Wenn beim ersten und beim zweiten Beispiel die Einzelfeder 6 an das Zahnrad 9 montiert wird, d.h. der U-förmige Haken 63 mit dem Abschnitt 55 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52 in Berührung gebracht und der Haken 65 am Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 der Feder vom Arretierabschnitt 54 des Betätigungselements 52 arretiert wird, dreht der Unterbrechungsabschnitt 62 um den Arretierabschnitt 54, so daß zwischen der Innenfläche des Unterbrechungsabschnitts 62 und der Außenfläche der Innenführung 53 am Zahnrad 9 Gleiten auftreten kann. Da der Unterbrechungsabschnitt 62 weniger Windungen hat als der Rückholabschnitt 61, ist dessen Federkonstante höher (dieser Abschnitt steifer), so daß eine größere Kraft zur Herstellung der Gleitberührung mit der Außenfläche der Innenführung 53 beim Drehen ausgeübt wird.
  • Bei dieser Ausführungsform sind der Arretierabschnitt 54 und der Berührungsabschnitt 55 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 51a, d.h. der Haken 65 als ein Ende, der U-förmige Haken 63 als das andere Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 der Einzelfeder 6 in Umfangsrichtung des Zahnrades 9 und der Innenführung 53 in einem bestimmten Abstand zueinander (z.B. im allgemeinen auf dem gleichen Umfang) angeordnet und werden zwischen dem Arretierabschnitt 54 und dem Aufnahmeabschnitt 55 des Zahnrades 9 gehalten. Wenn die Einzelfeder 6 an das Zahnrad 9 montiert wird, d.h. der U-förmige Haken 63 in den Aufnahmeabschnitt 55 und dann der Haken 65 auf den Arretierabschnitt 54 des Betätigungselements 51a gedrückt wird, erfolgt weder eine Drehbewegung um den Arretierabschnitt 54 noch eine Gleitbewegung zwischen der Innenfläche des Unterbrechungsabschnitts 62 der Einzelfeder 6 und der Außenfläche der am Zahnrad 9 angeordneten Innenführung 53.
  • Demzufolge kann die Einzelfeder 6 so am Drosselventilkörper 1 und am Zahnrad 9 befestigt werden, daß ein im allgemeinen zylindrischer Spalt zwischen der am Zahnrad 9 angeordneten Innenführung 53 und der Innenfläche des Unterbrechungsabschnitts 62 entsteht und der beim Drehen der Drosselklappe 3 aus der Zwischenstellung (Unterbrechungsstellung) in die Schließstellung aus der Relativbewegung resultierende Gleitwiderstand im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung wesentlich verringert werden kann. Dadurch können die gleichen Effekte wie beim ersten Beispiel erzielt werden.
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine Einzelfeder 6 verwendet, bei welcher die Mittelachse des Unterbrechungsabschnitts 62 ursprünglich in einer Richtung dezentriert ist, welche der Richtung entgegengesetzt ist, in der eine Drehverformung auftritt, wenn das Ende des Unterbrechungsabschnitts 62 vom Abschnitt 54 des am Zahnrad 9 angeordneten Betätigungselements 52 und der U-förmige Haken 63 vom Abschnitt 55 des Betätigungselements 52 aufgenommen wird.
  • (Modifizierte Beispiele)
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird das Hall-Element 13 als berührungsloses Erfassungselement verwendet, doch es besteht auch die Möglichkeit, als berührungsloses Erfassungselement eine integrierte Hall-Schaltung, einen Magnetverstärker oder ein ähnliches Element zu verwenden. Bei den beschriebenen Ausführungsformen werden als Magnetfelderzeuger geschlitzte Permanentmagnete 11 verwendet, doch es besteht auch die Möglichkeit, als Magnetfelderzeuger einen zylinderförmigen Permanentmagnet zu verwenden.
  • Die Einzelfeder 6, d.h. deren Rückholabschnitt (erster Abschnitt) 61, deren Unterbrechungsabschnitt (zweiter Abschnitt) 62, besonders aber der letztgenannte Abschnitt kann in Richtung der Mittelachse einen im allgemeinen konstanten Außendurchmesser und unterschiedliche Steigungen haben, kann aber auch eine nicht-lineare Feder (Sanduhrform, Tonnenform, Kegelstumpfform) sein, deren Außendurchmesser in Richtung Mittelachse variiert.
  • Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erstrecken das Betätigungselement 52 und die Innenführung 53 sich aus einer Seitenfläche des als Antriebskraftübertragungselement vom Antriebsmotor 5 auf die Drosselklappe 3 dienenden Zahnrades 9 und sind integrale Bestandteile desselben.
  • Das Betätigungselement und die Innenführung können aber auch integrale Bestandteile der Drosselklappenwelle 4 sein, welche in diesem Fall das Antriebselement darstellt.
  • (Weitere Ausführungsformen)
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Innenführung 53 mit wenigstens einer oder mit mehreren konkaven Nut 57 zum Besei tigen des aus der Gleitberührung zwischen der Außenfläche der Innenführung 53 und der Innenfläche der Einzelfeder 6 erzeugten Abriebstaubs versehen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Außenfläche der Innenführung mit wenigstens zwei oder mehr konvexen Erhebungen zu versehen, so daß der erzeugte Abriebstaub zwischen zwei benachbarte konvexe Abschnitte gelangt und von diesen beseitigt wird. Es kann aber auch ein z.B. auf der Innenführung 53 angeordnetes Gleitberührungselement verwendet werden, welches außen abwechselnd konkave und konvexe Abschnitte aufweist.
  • Die konkaven oder konvexen Abschnitte können kreisförmigen, elliptischen, ovalen, halbkreisförmigen, halbelliptischen, halbovalen, dreieckigen oder polygonalen Querschnitt haben. Mehrere konkave oder konvexe Abschnitte können aber auch nur in Achsrichtung angeordnet werden. Von den konkaven oder konvexen Abschnitten müssen nicht alle die gleiche Tiefe, die gleiche Breite, den gleichen Querschnitt usw. haben. Die Konfiguration der konvexen oder konkaven Abschnitte kann willkürlich gewählt werden. Die konkaven oder konvexen Abschnitte können aber auch unregelmäßig, d.h. nicht in einem gleichen Abstand zueinander (willkürlich oder versetzt) angeordnet werden. Die konkaven oder konvexen Abschnitte können auch unter einem bestimmten Neigungswinkel zur Achsrichtung angeordnet werden.
  • Die Außenfläche der Innenführung 53 kann mit mehreren Nuten (konkave Abschnitte) mit kugelförmigem, flachen oder polygonalem Grund oder Erhebungen (konkave Abschnitte) mit kugelförmigem, flachem oder polygonalem Querschnitt, unregelmäßig (willkürlich oder versetzt) angeordnet, versehen werden. Die konkaven oder konvexen Abschnitte können in Gitter- oder Netzform angeordnet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, zwei konkave oder konvexe Abschnitte anzuordnen, welche in Umfangsrichtung teilweise miteinander verbunden sind. Wenn die konkaven Abschnitte Nutform haben, kann deren Öffnung enger oder breiter sein als deren Boden oder der Breite des Bodens entsprechen.
  • Wenn ein Gleitelement verwendet wird, können über dessen Gesamtumfang wenigstens zwei oder mehr konkave oder konvexe Abschnitte angeordnet werden, um den bei der Gleitbewegung zwischen der Innenführung 53 und dem Unterbrechungsabschnitt 62 der Einzelfeder 6 erzeugten Abriebstaub zu entfernen. Diese konkaven oder konvexen Abschnitte sind auf einem Gleitelement einfacher zu erzeugen als auf der Außenfläche der Innenführung 53.
  • Bei dieser Ausführungsform sind Nuten (konkaven Abschnitte) 57 auf der Außenfläche der Innenführung 53 als integraler Bestandteil des zur Antriebskraftübertragungseinheit gehörenden Zahnrades 9 vorhanden.
  • Wenn die Feder 6 auf der Drosselklappenwelle 4 angeordnet wird, dient diese Welle auch als Innenführung für die Feder und ist deshalb auch mit Nuten zur Beseitigung von Abriebstaub versehen. In diesem Fall dient die Drosselklappenwelle 4 als Rotor.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als berührungsloses Erfassungselement das Hall-Element 13 verwendet, doch es besteht auch die Möglichkeit, eine Hall-Schaltung, einen Magnetverstärker oder ein ähnliches Element als berührungsloses Erfassungselement zu verwenden.
  • Bei dieser Ausführungsform werden als Magnetfelderzeugungsquelle geschlitzte Permanentmagnete 11 verwendet, doch es können auch zylindrische Permanentmagnete verwendet werden.
  • Über dem frei liegenden Teil der Drosselklappenwelle 4 zum Übertragen der Antriebskraft vom Motor 5 auf die Drosselklappe 3 oder über dem Reduziergetriebe kann eine Abdeckung angeordnet werden, welche das Ablagern von Abriebstaub auf diesen und das Eindringen von Abriebstaub in die ineinander greifenden Teile verhindert.

Claims (10)

  1. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung, welche aufweist: einen Drosselventilkörper (1) mit Ansaugkanal, eine im Ansaugkanal angeordnete Drosselklappe (3), eine Schraubenfeder (6) zum Drehen der Drosselklappe (3) in die Schließstellung und die Offenstellung und eine Antriebskraftübertragungseinheit (5) zum Übertragen der Antriebskraft von einem Stellglied auf die Drosselklappe (3) und Drehen der Drosselklappe (3) in die Schließstellung oder die Offenstellung, wobei die Antriebskraftübertragungseinheit (5) mit einer Vorrichtung zum Beseitigen des durch Gleitberührung zwischen einem Gleitelement und der Schraubenfeder (6) erzeugten, vom Gleitelement oder wenigstens von dessen Berührungsabschnitt mit der Schraubenfeder (6) oder von der Schraubenfeder (6) selbst stammenden Abriebstaubs versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung von mehreren auf der Außenfläche des Rotors (9) angeordneten konkaven oder konvexen Abschnitten gebildet wird und die konkaven oder konvexen Abschnitte in vorbestimmten Abständen über die gesamte Peripherie des Rotors (9) oder in vorbestimmten Abständen nur auf dessen mit der Feder (6) in Berührung kommenden Abschnitt angeordnet sind.
  2. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drosselklappe (3) auf einer im Drosselventilkörper (1) gelagerten Drosselklappenwelle (4) befestigt ist und die Antriebskraftübertragungseinheit (5) einen Rotor (9) zum Drehen der Drosselklappenwelle (4) mit der an dieser befestigten Drosselklappe (3) aufweist.
  3. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Rotor (9) eine Innenführung (53) für die Schraubenfeder (6) zum Vorspannen der Federinnenseite aufweist, die Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung von mehreren, auf der Peripherie der Innenführung (53) erzeugten konkaven oder konvexen Abschnitten gebildet wird und die konkaven oder konvexen Abschnitte in vorbestimmten Abständen auf der gesamten Peripherie der Innenführung (53) oder in vorbestimmten Abständen nur auf deren mit der Feder (6) in Berührung kommenden Abschnitt angeordnet sind.
  4. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Rotor (9) ein Betätigungselement (52) als integralen Bestandteil aufweist und das Betätigungselement (52) zusammen mit der Drosselklappenwelle (4) dreht und die Schraubenfeder (6) in Form einer Einzelfeder in einen ersten Abschnitt (61) mit Rückholfunktion zum Zurückdrehen der Drosselklappe (3) über das Betätigungselement (52) aus der Offenstellung in eine Zwischenstellung und einen zweiten Abschnitt (62) mit Öffnungsfunktion zum Zurückdrehen der Drosselklappe (3) über das Betätigungselement (52) aus der Schließstellung in die Zwischenstellung unterteilt ist.
  5. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der zwischen dem ersten Abschnitt (61) und dem zweiten Abschnitt (62) Mittelabschnitt der Schraubenfeder (6) liegende Mittelabschnitt zu einem Haken 63 in Form eines umgekehrten U gebogen ist und als Kuppelabschnitt dient und die beiden Abschnitten (61) und (62) entgegengesetzt zueinander gewunden sind.
  6. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Drosselventilkörper 1 einen Anschlag für den U-förmigen Haken 3 zum Halten der Drosselklappe (3) in der Zwischenstellung bei Unterbrechung der Stromzufuhr zur Antriebskraftübertragungseinheit (5) und ein erstes Arretierelement zum Arretieren des Endes des ersten Federabschnitts (61) aufweist und das Betätigungselement (52) einen den U-förmigen Haken 63 lösbar berührenden Abschnitt und einen zweiten Arretierabschnitt (54) zum Arretieren des Endes des Federabschnitts (62) aufweist.
  7. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Rotor (9) als Zahnrad mit integrierter Drosselklappenwelle (4) ausgeführt ist und eine Innenführung (53) für den zweiten Federabschnitt (62) aufweist, die Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung von mehreren auf der Peripherie der Innenführung (53) erzeugten konkaven oder konvexen Abschnitten gebildet wird und die konkaven oder konvexen Abschnitte in einem vorbestimmten Abstand zueinander auf der gesamten Peripherie der Innenführung (53) oder in einem vorbestimmten Abstand zueinander nur auf dem mit dem Federabschnitt (62) in Berührung kommenden Abschnitt der Innenführung (53) angeordnet sind.
  8. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abriebstaubbeseitigungsvorrichtung (57) von mehreren konvexen oder konkaven Abschnitten gebildet wird und die konvexen oder konkaven Abschnitte (57) Kanten zum Abschaben des an der Schraubenfeder (6) haftenden Abriebstaubs aufweisen.
  9. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebskraftübertragungseinheit (5) außerdem Elemente aufweist, welche das Streuen wenigstens des zwischen dem Gleitberührungsabschnitt und der Schraubenfeder (6) erzeugten Abriebstaubs verhindern.
  10. Elektronische Drosselklappensteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Stellglied (5) ein Antriebsmotor ist, dessen Anker bei Erregung dreht, die Antriebsübertragungsvorrichtung ein Reduziergetriebe mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis ist und zu welcher ein auf der Motorwelle befestigtes Antriebsritzel (41), ein in das Antriebsritzel (41) greifendes Umlenkzahnrad (42) und ein in das Umlenkzahnrad (42) greifender Rotor (9) gehören, die Schraubenfeder (6) zwischen der Außenwand des Drosselventilkörpers (1) und der dieser gegenüber liegenden Fläche des Rotors (9) montiert ist und am ersten Ende vom Drosselventilkörper (1) und am zweiten Ende vom Rotor (9) arretiert wird und die einzelnen Zahnräder des Reduziergetriebes im Gehäuse für das Stellglied (5) drehbar gelagert sind.
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