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Dokumentenidentifikation DE4021691A1 09.01.1992
Titel Potentiometer
Anmelder VDO Adolf Schindling AG, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Ganser, Otmar, 6230 Frankfurt, DE
DE-Anmeldedatum 07.07.1990
DE-Aktenzeichen 4021691
Offenlegungstag 09.01.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.01.1992
IPC-Hauptklasse F02D 9/00
IPC-Nebenklasse F02D 9/10   H01C 10/14   
IPC additional class // B60R 16/02  
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Potentiometer (23) für eine Lastverstelleinrichtung einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe (9), die mit einer im Drosselklappengehäuse (30) gelagerten Drosselklappenwelle (32) drehfest verbunden ist, wobei der Potentiometer (23) zum Rückmelden der jeweiligen Position der Drosselklappenwelle (32) mit einer elektronischen Regeleinrichtung (17) zusammenwirkt und ein mit dem Schleifer (22) zusammenwirkendes Übertragungsglied (24) aufweist, das über ein auf der Drosselklappenwelle (32) angeordnetes Mitnehmerelement (25) verstellbar ist. Das mit dem Potentiometer (23) zusammenwirkende Übertragungsglied (24) wird über ein sich in Axialrichtung druckbeaufschlagbares Kupplungsteil (19) mit dem Mitnehmerelement (25) formschlüssig verbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Potentiometer für eine Lastverstelleinrichtung einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe, die mit einer im Drosselklappengehäuse gelagerten Drosselklappenwelle drehfest verbunden ist, wobei der Potentiometer zum Rückmelden der jeweiligen Position der Drosselklappenwelle mit einer elektronischen Regeleinrichtung zusammenwirkt und ein mit dem Schleifer zusammenwirkendes Übertragungsglied aufweist, das über ein auf der Drosselklappenwelle angeordnetes Mitnehmerelement verstellbar ist.

Bei einem Potentiometer dieser Art ist es bereits bekannt, einen auf einem Schleifkontakt bewegbaren Schleifer zum Abgreifen von Teilwiderständen über ein mit dem Schleifer zusammenwirkendes Übertragungsglied zu verstellen, das hierzu mit einem auf der Drosselklappenwelle vorgesehenen Kupplungsglied verbindbar ist. Bei dieser bekannten Anordnung wirken die miteinander gekuppelten Teile nur in Drehrichtung, wobei vermieden worden ist, daß zwischen den zu kuppelnden Teilen axiale Kräfte auftreten. Dies macht es erforderlich, daß die Einbautoleranzen aller Teile sehr genau eingehalten werden müssen, um das Spiel zwischen den zu kuppelnden Teilen klein zu halten und somit Übertragungsfehler zwischen Drosselklappenwelle und Potentiometer klein zu halten. Da das zur Drosselklappenwelle gehörende Stellglied weitgehend vormontiert wird und der Potentiometer erst am Schluß eingebaut werden kann, ist die Einhaltung der gewünschten Toleranzen sehr aufwendig und dadurch auch teuer.

Da bei der bekannten Anordnung die Mitnehmerkräfte lediglich radial bzw. in Umlaufrichtung wirken und die Federkräfte zwischen den einzelnen Kupplungsteilen ebenfalls nur in Umlaufrichtung wirken, wird bei Verstellung der Drosselklappe der Potentiometer nicht sofort mitverstellt, da zu Beginn der Bewegung der Drosselklappe ein Federstellweg zurückgelegt werden muß bis dann der Potentiometer verstellt wird. Hierdurch ergeben sich auch bei der Montage Probleme, da wegen des fehlenden Axialausgleichs zwischen Potentiometer und dem Kupplungsteil der Drosselklappenwelle die Toleranzen sehr genau eingehalten werden müssen, um sicherzustellen, daß der richtige Abstand zwischen Potentiometer und Kupplungsteil eingehalten wird. Dies ist jedoch mit einem erhebliche Montageaufwand verbunden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die einzelnen Kupplungsglieder zwischen dem Stellglied bzw. einem Antriebselement und dem Potentiometer derart auszubilden und anzuordnen, daß die Stellkräfte spielfrei übertragen werden können. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das mit dem Potentiometer zusammenwirkende Übertragungsglied über ein in Axialrichtung druckbeaufschlagbares Kupplungsteil mit dem Mitnehmerelement formschlüssig verbindbar ist. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, das Stellglied fast vollständig vorzumontieren und anschließend den Potentiometer auf die Drosselklappenwelle axial aufzuschieben bis das mit dem Potentiometer zusammenwirkende Übertragungsglied formschlüssig mit dem Mitnehmerelement verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß das mit dem Potentiometer zusammenwirkende Übertragungsglied über ein sich in Axialrichtung erweiterndes Kupplungsteil mit dem Mitnehmerelement verbunden ist. Durch das sich in Axialrichtung erweiternde Kupplungsteil erhält man auch dann eine spielfreie Verbindung, wenn die Herstellungstoleranzen nicht genau eingehalten werden, da durch die Formschlußverbindung und die axiale Erweiterung des Kupplungsteils sichergestellt wird, daß die beiden miteinander gekuppelten Teile fest gegeneinander anliegen. Dies wird dadurch erleichtert, daß der Potentiometer lediglich so weit auf die Drosselklappenwelle aufgeschoben zu werden braucht, bis das sich axial erweiternde Kupplungsteil gegen das Mitnehmerelement anliegt.

Von besonderer Bedeutung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß sich das Kupplungsteil in Axialrichtung trichterförmig erweitert und das Mitnehmerelement beidseitig umgreift.

Eine zusätzliche Einbaumöglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß das Mitnehmerelement und/oder Kupplungsteil in Axialrichtung gegen die Wirkung einer Federkraft verstellbar sind, wobei zumindest das Mitnehmerelement selbsttätig nachstellbar ist. Hierdurch erhält man auf einfache Weise stets eine spielfreie Verbindung, so daß die Fertigungstoleranzen nicht ganz genau eingehalten zu werden brauchen, um eine exakte Istwert- bzw. Sollwerterfassung mittels des Potentiometers durchzuführen.

Eine zusätzliche Einbaumöglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß das Mitnehmerelement und/oder Kupplungsteil an einem federelastisch ausgebildeten Tragteil angeordnet sind.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß das Mitnehmerelement als Mitnehmerkegel ausgebildet ist, der sich in eine am Gehäuse des Potentiometers vorgesehene Öffnung erstreckt, wobei die im Gehäuse des Potentiometers vorgesehene Öffnung konisch ausgebildet ist. Hierdurch erhält man ebenfalls eine spielfreie Verbindung zwischen dem Übertragungsglied des Potentiometers und dem auf der Drosselklappenwelle angeordneten Mitnehmerelement. Außerdem wird die Montage sehr erleichtert und eine spielfreie Mitnahme des Potentiometers gewährleistet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.

In den Figuren ist die Erfindung an einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der prinzipiellen Funktion der erfindungsgemäßen Lastverstelleinrichtung,

Fig. 2 einen Längsquerschnitt des Stellglieds mit der zugehörigen Drosselklappenwelle,

Fig. 3 einen auf der Drosselklappenwelle angeordneten Potentiometer mit einem Übertragungsglied und einen ebenfalls auf der Drosselklappenwelle angeordneten Mitnehmer,

Fig. 4 das erfindungsgemäße Kupplungselement mit dem von dem Kupplungselement aufgenommenen Übertragungsglied in der Ansicht von oben,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kupplungselements.

Die in dem Rahmen 18 dargestellten Teile gemäß Fig. 1 bilden ein Stellglied bzw. eine Lastverstelleinrichtung 10, wobei die Teile in einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Zu der Lastverstelleinrichtung 10 gehört ein Stellmotor bzw. Elektromotor 14, der über ein nur schematisch angedeutetes Getriebe 4 mit einer Drosselklappe 9 antriebsmäßig verbunden ist. Über das Getriebe 4 werden die Stellkräfte des Elektromotors 14 zur Drosselklappe 9 übertragen und dadurch wird eine Verstellung in die gewünschte Position herbeigeführt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kann die Lastverstelleinrichtung 10 über ein Fahrpedal 1 verstellt werden, wobei durch Betätigung des Fahrpedals 1 ein Hebel 3 verstellt und über eine Rückzugfeder 2 in Leerlaufrichtung LL vorgespannt wird. Das Fahrpedal 1 ist mittels eines Gaszugs 5 an einen Mitnehmer 6 angeschlossen, so daß bei Betätigung des Fahrpedals 1 der Mitnehmer 6 in Richtung des Vollastanschlags VL verschoben wird. An den Mitnehmer 6 sind Rückstellfedern 7 angeschlossen, die diesen in Leerlaufrichtung LL vorspannen. Solange der Gaszug 5 nicht beaufschlagt wird, liegt der Mitnehmer 6 an dem ihm zugeordneten Leerlaufanschlag LL an. Durch die ortsfeste Anordnung der Feder 42 wird eine direkte Rückstellung der Drosselklappe 9 erreicht. Die Funktion der Feder ist nachstehend näher beschrieben und in Fig. 2 veranschaulicht.

Die Lastverstelleinrichtung weist neben einem ersten Steuerelementteil 8 ein zweites Steuerelementteil 16 auf, das mit dem Elektromotor 14 verbindbar ist. Das Steuerelementteil 16 ist in Fig. 1 ebenfalls nur schematisch angedeutet und kann einem in der Zeichnung nicht dargestellten Getriebe entsprechen. Die beiden Steuerelementteile 8 und 16 sind nicht fest miteinander verbunden, sondern nur in eine Bewegungsrichtung und zwar in Aufregelrichtung kuppelbar.

In Fig. 1 ist eine elektronische Regeleinrichtung 17, die Aufbereitungs-, Logik- und Regelschaltungen enthält, schematisch angedeutet. In ihrem Digitalteil speichert die Regeleinrichtung 17 Werte für die Fahrzeuganpassung und verarbeitet die digitalen oder digitalisierten Werte verschiedener Eingangsgrößen, die dann die gewünschte Stellung der Drosselklappe 9 über ein Analogteil regeln. Mit der elektronischen Regeleinrichtung 17 wirkt eine zu dem Steuerelementteil 8 gehörende in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellte Istwerterfassungseinrichtung zusammen.

Die Istwerterfassungseinrichtung gemäß Fig. 1 entspricht einem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Potentiometer 23.

Die Regeleinrichtung 17 hat die Aufgabe, alle eingegebenen Signale, z. B. die Motordrehzahl, mittels des Potentiometers 23, (Fig. 2) zu erfassen und miteinander zu vergleichen. Weicht beispielsweise die Istwertdrehzahl von der Sollwertdrehzahl ab, so wird das Stellglied so lange angesteuert, bis sich die vorgegebene Drehzahl eingestellt hat.

Von der elektronischen Regeleinrichtung 17 werden darüberhinaus über einen Leerlaufkontakt 29, der von dem Mitnehmer 6 aktiviert wird, Signale erfaßt, wenn dieser an dem ihm zugeordneten Leerlaufanschlag LL zur Anlage kommt.

Die elektronische Regeleinrichtung 17 dient im Zusammenwirken mit der Istwerterfassungseinrichtung und den externen Bezugsgrößen dem Zweck, eine Sicherheitslogik betreffend der Steuerung des ersten und zweiten Steuerelementteils 8, 16 aufzubauen. Sobald die elektronische Regeleinrichtung 17 oder der Elektromotor 14 nicht mehr einwandfrei funktionieren, wird die Drosselklappe 9 durch eine in Richtung der maximalen Leerlaufstellung vorgespannte Feder 43 in die Leerlaufnot Stellung LLnot bewegt.

In den Fig. 2 bis 5 ist das in Fig. 1 nur schematisch in dem Rahmen 18 dargestellte Stellglied 10 im Detail dargestellt. Es besteht aus einem Drosselklappengehäuse 30, in dem eine Drosselklappenwelle 32 mit einer Drosselklappe 9 angeordnet ist. Auf der fahrpedalseitigen, mechanischen Anlenkseite ist auf dem Ende der Drosselklappenwelle 32 ein Sollwerthebel 39 mittels eines Wälzlagers 51 in einem definierten Bereich frei drehbar gelagert.

Die von dem Fahrpedal 1 ausgehenden Stellkräfte werden über den Sollwerthebel 39 auf die Drosselklappenwelle 32 übertragen.

Auf der zur Drosselklappe 9 gerichteten Oberfläche eines Drosselklappenhebels 24 befindet sich ein Schleifer 22, der mit dem ersten Potentiometer 23 in Kontakt steht. Die Drosselklappe 9 kann sich frei bewegen, wenn der Sollwerthebel 39 gegen einen in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten Anschlag bzw. Leerlaufanschlag anliegt. Der Potentiometer 23 und der Schleifer 22 entsprechen der Istwerterfassungseinrichtung, die in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist und die die Istwertposition der Drosselklappenwelle 32 als Signal an die Regeleinrichtung 17 weiterleitet.

Ein Mitnehmerelement 25 weist einen Anschlag 46 auf, gegen den der Drosselklappenhebel 24 mittels einer Rückzugfeder 42 gezogen wird, so daß der Elektromotor 14 über das Mitnehmerelement 25 und den Drosselklappenhebel 24 die Drosselklappe 9 für den Leerlaufregelbereich verstellen kann. Wird das Fahrzeugpedal 1 betätigt, wird der Elektromotor 14 deaktiviert, so daß sich in dem in der Zeichnung nicht dargestellten Freilaufsegment ein Mitnehmer 27 des Drosselklappenhebels 24 frei bewegen kann. Die Drosselklappe 9 wird nun mittels des Sollwerthebels 39 verstellt.

Der Potentiometer 23, das Mitnehmerelement 25, die Drosselklappenwelle 32 sowie der Schleifer 22 befinden sich in einem geschlossenen Gehäuse 36, so daß diese Teile vor Schmutz und Beschädigungen geschützt sind.

Das Mitnehmerelement 25 ist mit einem zylindrischen Ansatz 54 zur Aufnahme eines Antriebsrads 59 ausgestattet, das über ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes Getriebe 4 mit dem Elektromotor 14 antriebsverbindbar ist. Bei Betätigung des Elektromotors 14 wird das Mitnehmerelement 25 verstellt.

Der Potentiometer 23, der zum Rückmelden der jeweiligen Position der Drosselklappenwelle 32 dient, wirkt mit der elektronischen Regeleinrichtung 17 zusammen und weist hierzu ein mit dem Schleifer 22 zusammenwirkendes Übertragungsglied 24 auf, das über das auf der Drosselklappenwelle 32 fest angeordnete Mitnehmerelement 25 verstellbar ist.

Das mit dem Potentiometer 23 zusammenwirkende Übertragungsglied 24 steht über ein sich in Axialrichtung druckbeaufschlagbares Kupplungsteil 19 mit dem Mitnehmerelement 25 formschlüssig in Verbindung. Das Kupplungsteil 19 besteht aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Laschen 37 die sich in Axialrichtung der Drosselklappenwelle 32 erstrecken und in montiertem Zustand des Potentiometers 23 das Übertragungsglied 24 umgreifen. Dabei liegen die Außenkanten des Übertragungsglieds 24 gegen die Innenseiten der Laschen 37 des Kupplungsteils 19 an.

Die beiden Laschen 37 können entweder am Mitnehmerelement 25 gemäß Fig. 3 oder am Übertragungsglied 24 angeordnet sein.

Das Mitnehmerelement 25 oder das Übertragungsglied 24 ist in Axialrichtung gegen die Wirkung einer Federkraft verstellbar, wobei zumindest das Mitnehmerelement 25 selbstätig nachstellbar ist. Hierzu ist entweder das Mitnehmerelement 25 oder das Übertragungsglied 24 in Axialrichtung federelastisch ausgebildet oder an einem federelastischen Tragteil 20 angeordnet, so daß das Mitnehmerelement 25 in eingebautem Zustand stets fest gegen das Kupplungsteil 19 anliegt und dadurch den Schleifer 22 des Potentiometers 23 spielfrei mitnimmt. Das hat außerdem den Vorteil, daß das Stellglied fast vollständig vormontiert und anschließend der Potentiometer lediglich auf die Drosselklappenwelle axial aufgeschoben werden kann, bis das mit dem Potentiometer 23 zusammenwirkende Übertragungsglied 24 formschlüssig mit dem Mitnehmerelement 25 verbunden ist.

Es ist jedoch gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel möglich, daß das Mitnehmerelement 25 als Mitnehmerkegel 61 ausgebildet ist bzw. ein Mitnehmerkegel 61 am äußeren Ende des Mitnehmerelements 25 angeordnet ist, der sich in eine an einer Scheibe 45 des Potentiometers 23 vorgesehene Öffnung 60 erstreckt.

Bezugszeichenliste

1 Fahrpedal

2 Rückzugfeder

3 Hebel

4 Getriebe

5 Gaszug

6 Mitnehmer

7 Rückstellfeder

8 Steuerelementteil

9 Drosselklappe

10 Lastverstelleinrichtung/Stellglied

12 Feder

14 Elektromotor

16 Steuerelementteil

17 Regeleinrichtung

18 Rahmen

19 Kupplungsteil = Übertragungsglied

20 Tragteil

22 Schleifer

23 Potentiometer

24 Drosselklappenhebel = Übertragungsglied

25 Mitnehmerelement

27 Mitnehmer

29 Leerlaufkontakt

30 Drosselklappengehäuse

32 Drosselklappenwelle

36 Gehäuse

37 Lasche

39 Sollwerthebel

42 Rückzugfeder

43 Feder

45 Scheibe

46 Anschlag

51 Wälzlager

54 zylindrischer Ansatz

59 Antriebsrad

60 Öffnung

61 Mitnehmer


Anspruch[de]
  1. 1. Potentiometer (23) für eine Lastverstelleinrichtung einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe (9), die mit einer im Drosselklappengehäuse (30) gelagerten Drosselklappenwelle (32) drehfest verbunden ist, wobei der Potentiometer (23) zum Rückmelden der jeweiligen Position der Drosselklappenwelle (32) mit einer elektronischen Regeleinrichtung (17) zusammenwirkt und ein mit dem Schleifer (22) zusammenwirkendes Übertragungsglied (24) aufweist, das über ein auf der Drosselklappenwelle (32) angeordnetes Mitnehmerelement (25) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Potentiometer (23) zusammenwirkende Übertragungsglied (24) über ein sich in Axialrichtung druckbeaufschlagbares Kupplungsteil (19) mit dem Mitnehmerelement (25) formschlüssig verbindbar ist.
  2. 2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Potentiometer (23) zusammenwirkende Übertragungsglied (24) über ein sich in Axialrichtung erweiterndes Kupplungsteil (19) mit dem Mitnehmerelement (25) verbunden ist.
  3. 3. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kupplungsteil (19) in Axialrichtung trichterförmig erweitert und das Mitnehmerelement (25) beidseitig umgreift.
  4. 4. Potentiometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsteil (19) aus zwei sich in Axialrichtung erstreckenden, V-förmigen Schenkeln besteht, die mit ihren Innenseiten gegen die Außenseiten des Mitnehmerelements (25) andrückbar sind.
  5. 5. Potentiometer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) und/oder Kupplungsteil (19) in Axialrichtung gegen die Wirkung einer Federkraft verstellbar sind, wobei zumindest das Mitnehmerelement selbsttätig nachstellbar ist.
  6. 6. Potentiometer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) und/oder Kupplungsteil (19) an einem federelastisch ausgebildeten Tragteil (20) angeordnet sind.
  7. 7. Potentiometer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) als Mitnehmerkegel ausgebildet ist, der sich in eine am Gehäuse des Potentiometers (23) vorgesehene Öffnung (60) erstreckt.
  8. 8. Potentiometer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse des Potentiometers (23) vorgesehene Öffnung (60) konisch ausgebildet ist.






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