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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft ein elektronisches Ventil-Steuersystem,
und spezieller ein elektronisches Drosselklappen-Steuersystem für einen
Verbrennungsmotor.
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Hintergrund
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Ventilaufbauten für Motoren und damit zusammenhängende Systeme
verwenden typischerweise drehbare Ventilglieder in Fluidstrom-Durchgängen, um
dabei zu helfen den Fluidstrom durch sie hindurch zu steuern. Zum
Beispiel sind Drosselklappen-Bauglieder
in den Luft-Ansaugdurchgängen
in Verbrennungsmotoren hinein positioniert. Die Ventilaufbauten
sind entweder mechanisch oder elektronisch gesteuert, und verwenden
einen Mechanismus welcher das Ventilglied direkt betätigt.
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Für
elektronische Drosselklappen-Steuersysteme ist es wünschenswert
einen Ausfallsicherungs-Mechanismus oder ein Ausfallsicherungs-System
zu besitzen, welches die Drosselklappe für den Fall aktiviert daß die elektronische
Steuerung oder das elektronische System des Fahrzeugs versagt. Es gibt
bekannte elektronische Drosselklappen-Steuersysteme, welche Ausfallsicherungs-Mechanismen besitzen
um die Drosselklappe – im
Falle eines elektronischen Versagens im Fahrzeug – zu schließen oder
um es in eine geringfügig
offene Stellung zu bewegen, wie zum Beispiel in
EP 0 828 067 A2 offenbart.
Manche dieser Mechanismen verwenden eines, zwei oder mehrere Federglieder
um das Ausfallsicherungs-System zu aktivieren.
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Es wäre wünschenswert ein elektronisches Ventil-Steuersystem
mit einem verbesserten Ausfallsicherungs- oder Notbetriebs-Mechanismus
zu besitzen, und welches einen verbesserten Aufbau und ein verbessertes
System mit verminderten Kosten und verbesserter Verläßlichkeit
bereitstellt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der Erfindung wird ein Ventilaufbau bereitgestellt
der umfaßt:
ein
Gehäuse;
einen
Fluid-Durchgang in diesem Gehäuse;
ein drehbar in diesem Gehäuse
positioniertes und sich durch diesen Fluid-Durchgang (72)
hindurch erstreckendes Wellenglied;
ein in diesem Fluid-Durchgang
positioniertes Ventilglied, wobei dieses Ventilglied an diesem Wellenglied befestigt
und damit drehbar ist;
einen Getriebemechanismus, einschließlich eines Zahnbogens,
um dieses Wellenglied zwischen einer ersten Stellung, in welcher
dieses Ventilglied ausgerichtet ist um einen vollständigen Durchgang
von Fluid in diesem Durchgangsweg zu erlauben, und einer zweiten
Stellung zu drehen, in welcher dieses Ventilglied ausgerichtet ist
um einen Durchgang von Fluid in diesem Durchgangsweg zu vermeiden;
ein
Motorglied, das arbeitsfähig
an diesem Getriebemechanismus angeschlossen ist, um diesen Getriebemechanismus
dazu zu bringen dieses Wellenglied zu drehen; ein Hauptfederglied,
um diesen Getriebemechanismus und das Wellenglied in einer Richtung von
dieser ersten Stellung weg und zu dieser zweiten Stellung hin vorzuspannen;
und
einen federgespannten Mechanismus, welcher diesen Zahnbogen
und dieses Wellenglied in einer Richtung von dieser zweiten Stellung
weg und zu einer dritten Vorgabestellung zwischen diesen ersten
und zweiten Stellungen hin vorspannt, und welcher im Falle des Nichtbetriebs
dieses Motorgliedes wirkt um dieses Wellenglied in dieser dritten
Stellung zu positionieren;
dadurch gekennzeichnet, daß der federgespannte Mechanismus
eine Getriebespiel-Überwachung
des Zahnbogens bereitstellt.
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen elektronischen Drosselklappen-Steueraufbau bereit der ein
Gehäuse
mit einem Motor, einen Getriebezug und eine Drosselklappe aufweist.
Eine Drosselplatte ist auf einer Drosselwelle angeordnet, und die
Platte und Welle sind in einem Motor- oder Luftansaug-Durchgang
derart positioniert, daß die
Drosselplatte den Luftstrom in den Motor hinein reguliert.
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Der Betrieb der Drosselklappe wird
durch einen von einem umsteuerbaren Gleichstrommotor angetriebenen
Getriebezug-Aufbau erreicht. Der Motor wird durch die elektronische
Steuereinheit des Fahrzeuges reguliert, welche wiederum auf die
Eingabe des Fahrzeugbedieners oder -führers reagiert. Ein Drosselklappen-Stellungssensor ist
in einer Gehäuseabdeckung
eingeschlossen und speist die Stellung der Drosselplatte an die
elektronische Steuereinheit zurück.
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Im Betrieb der Drosselklappe betätigt ein
an den Motor angeschlossenes Getriebe ein Zwischengetriebe, welches
wiederum einen zweiteiligen Zahnbogen betätigt, welcher mit der Drosselkörper-Welle verbunden
ist. Die beiden Abschnitte des Zahnbogens sind durch Zahnbogen-Federglieder
derart vorgespannt, daß die
Getriebezähne
auf den beiden Abschnitte zu nicht ineinandergreifenden oder ineinandergreifenden
Stellungen hin vorgespannt sind. Ein schraubenförmiges Hauptfederglied spannt
den Zahnbogen und die daran befestigte Drosselwelle und das Ventil
zur geschlossenen Stellung der Drosselklappe hin vor. Im Fall eines
elektronischen Versagens während
des Betriebs des Fahrzeugs mit geöffneter Drosselklappe wird
das Hauptfederglied die Drosselklappe zur geschlossenen Stellung
hin zurückstellen.
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Befindet sich die Drosselklappe in
ihrer geschlossener Stellung wenn ein elektronisches Versagen auftritt,
so wirken die Zahnbogen-Federglieder auf die beiden Zahnbogen-Abschnitte um einen
Abschnitt relativ zu dem anderen geringfügig zu drehen, und um wiederum
die Drosselklappe dazu zu bringen sich geringfügig zu einer Ausfallsicherungs-Stellung hin
zu bewegen. Die Kräfte
der Zahnbogen-Federglieder in dem Zahnbogen sind größer als
die des Hauptfedergliedes. In der Ausfallsicherungs-Stellung kann das
Fahrzeug noch immer betrieben werden, wenn auch mit verminderter
Kapazität.
Dies erlaubt es dem Fahrer im "Notbetrieb" nach Hause zu gelangen.
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Andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der
Erfindung offensichtlich werden, besonders wenn sie entsprechend
der beigefügten
Zeichnungen und angefügten
Patentansprüche
betrachtet wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 veranschaulicht
einen elektronischen Drosselklappen-Steueraufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Explosionsansicht des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus von 1;
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3 ist
eine Querschnittsansicht des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus von 1, wobei der Querschnitt
entlang der Linie 3-3 in 1 und
in Richtung der Pfeile aufgenommen ist;
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4 zeigt
ein Zwischengetriebeglied, welches mit der vorliegenden Erfindung
benutzt werden kann;
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5 zeigt
ein zweiteiliges Zahnbogen-Bauglied, welches mit der vorliegenden
Erfindung benutzt werden kann;
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6 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines Hauptfedergliedes, welches mit der vorliegenden Erfindung
benutzt werden kann;
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7, 8 und 9 veranschaulichen den Betriebsbereich
des Getriebezuges gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7A, 8A und 9A veranschaulichen verschiedene Stellungen
der Drosselklappen-Platte während
des Betriebsbereiches der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine schematische Darstellung, die eine repräsentative Schaltung zeigt,
welche mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann; und
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11 und 12 veranschaulichen Merkmale des
zweiteiligen Zahnbogens gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wobei 11 eine
entlang der Linie 11-11 in 7 aufgenommene
teilweise Querschnittsansicht ist.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
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1-3 veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform
eines elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung, während 4-12 verschiedene Bauteile des Aufbaus
und den Betrieb davon veranschaulichen. Was die 1-3 betrifft,
so veranschaulicht 1 den
Aufbau 20 in seiner montierten Form (mit zur Klarheit entfernter
Frontabdeckung), 2 veranschaulicht
die Bauteile des Aufbaus in einem explodierten Zustand, und 3 ist eine Querschnittsansicht
des Aufbaus 20, wie er in 1 gezeigt
ist.
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Der elektronische Drosselklappen-Steueraufbau 20 schließt ein Gehäuse- oder
Körperbauglied 22 und
ein Abdeckungsbauglied 24 ein. Das Gehäuse 22 schließt einen
Motorabschnitt 26, einen Drosselklappenabschnitt 28 und
einen Getriebezugabschnitt 30 ein. Das Abdeckungsbauglied 24 schließt den Drosselklappen-Stellungssensor
(TPS, Throttle Position Sensor; Drosselklappen-Stellungssensor) 32 zusammen
mit zugehörigen
Elektroniken ein, welcher die Stellung der Drosselklappe abliest oder „abtastet" und sie zu der elektronischen
Steuereinheit 200 (ECU, Electronic Control Unit; elektronische
Steuereinheit) des Fahrzeugs übermittelt
(siehe 10). Um die ECU
mit dem TPS zu verbinden ist ein elektrisches Steckerglied 25 auf
dem Abdeckungsbauglied 24 angeordnet. Das Steckerglied weist
bevorzugt sechs Kontakte auf zwei zu dem Motor 40, welcher
die Stellung der Drosselklappe reguliert; und vier zu dem TPS und
zugehörigen
Elektroniken.
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Wenn der Fahrer oder Bediener des
Fahrzeugs das Gaspedal des Fahrzeugs niederdrückt sendet die elektronische
Steuereinheit (ECU) ein Signal zu dem Motor 40, welcher
wiederum den Getriebezug 100 betätigt und die Stellung der Drosselklappe 60 einstellt.
Die Drosselklappe ist im Haupt-Luftdurchgang 72 vom Lufteinlaß innerhalb
des Motorraums zu dem Verbrennungsmotor positioniert. Die genaue
Position der Drosselklappe in dem Luftstrom-Durchgang wird durch
den TPS abgetastet und zu der ECU weitergeleitet oder zurückgespeist, um
die gewünschte
Drosselklappen- Einstellung
zu bestätigen
oder abzugleichen. Die Drosselklappe reguliert folglich den Luftstrom
zu dem Verbrennungsmotor und damit wiederum die Drehzahl des Motors und
Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Das Abdeckungsbauglied kann an dem
Körperbauglied 22 in
jeder herkömmlichen
Art und Weise befestigt werden, ist bevorzugt aber durch eine Mehrzahl
von Befestigungsgliedern angeschlossen, wie etwa Schrauben oder
Bolzen 31. Zu diesem Zweck sind in dem Abdeckungsbauglied
eine Reihe von Öffnungen 120 bereitgestellt,
um mit einer Reihe von Fassungen 122 auf dem Getriebeabschnitt 30 des
Gehäuses 22 zusammenzupassen.
Die Fassungen 122 können
mit Gewinde versehen sein um die Abdeckung sicher am Platz zu halten,
oder es könnten
mit Gewinde versehene Schraubenmuttern benutzt werden. Außerdem kann
ein geeignetes Dichtungs- oder Siegelbauglied 208 zwischen
dem Abdeckungsbauglied und dem Gehäuse positioniert werden, um
den Getriebezug und den TPS vor Schmutz, Feuchtigkeit und anderen
Umweltbedingungen zu schützen
(siehe 3). Wird der
elektronische Drosselklappen-Steueraufbau 20 benutzt, so
ist er im Motorraum des Fahrzeuges positioniert und am Fahrzeug
angeschraubt oder anderweitig sicher befestigt. Zu diesem Zweck
sind in dem Gehäuse
eine Mehrzahl von Löchern 21 bereitgestellt.
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Der Motor 40, wie er am
besten in 3 gezeigt
ist, ist bevorzugt ein umsteuerbarer Dreizehn-Volt-Gleichstrommotor,
obwohl andere herkömmliche,
vergleichbare Motoren verwendet werden können. Der Motor 40 ist
mit einer Montageplatte 42 verbunden, welche an dem Körperbauglied 22 durch
eine Mehrzahl von Bolzen, Schrauben oder andere Befestigungen 44 angeschraubt
oder anderweitig sicher befestigt ist. Die Platte weist auch ein
Paar von Kontakten 43 auf, wie in 2 gezeigt, welche die Elektroniken im
Abdeckungsbauglied 24 elektrisch an dem Motor 40 anschließen.
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Der Motor 40 besitzt eine
Welle 46, auf welcher ein kleines Geradstirnrad 48 positioniert
ist. Das Zahnrad weist eine Mehrzahl von Zähnen 47 auf, welche
in angrenzende Zahnräder
eingreifen und sich mit ihnen drehen, wie es unten beschrieben ist. Die
Drosselklappe oder -platte 60 ist an einer Drosselkörper-Welle 62 befestigt,
welche wiederum im Drosselklappenabschnitt 28 des Körperbauglieds oder
Gehäuses 22 positioniert
ist. Die Drosselplatte 60 ist an der Drosselkörper-Welle
durch eine Mehrzahl kleiner Befestigungen oder Plattenschrauben 64 befestigt.
Die Drosselwelle
62 ist in einer Bohrung oder einem Kanal 70 im
Drosselklappenabschnitt des Körperbauglieds 22 positioniert.
Die Bohrung 70 ist quer zur Achse des Luftstrom-Durchgangs 72.
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Drosselwelle 62 weist einen
O-Ring-Kanal oder eine Nut 74 auf, ein Paar von Abflachungen oder
Aussparungen 76 am oberen Ende zum Anschluß an einem der Zahnräder (wie
unten beschrieben); ein Paar von Öffnungen zur Positionierung
der Plattenschrauben dort hindurch; einen sich axial oder längs erstreckenden
Schlitz 80 zur Positionierung der Drosselplatte 60 dann;
und ein Paar von Abflachungen oder Aussparungen 82 am unteren
Ende zum Gebrauch bei Montage und Positionierung der Drosselklappe.
Die Abflachungen 82 werden verwendet um die Drosselwelle 62 während der
Montage der Drosselplatte zu drehen, und auch zur Ausrichtung des
Zahnbogens während
des Formgebungs- oder Befestigungsvorgangs.
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Ein O-Ring 84 ist in dem
Kanal 74 auf der Drosselwelle positioniert. Der O-Ring 84 stellt
eine Dichtung zwischen der Luft in dem Luftstrom-Durchgang 72 und
den Getriebezug-Bauteilen und Elektroniken in der Abdeckung bereit.
Zur Montage der Drosselkörper-Welle
und der Drosselplatte in dem Aufbau 20 wird die Drosselkörper-Welle 62 zuerst
in der Bohrung 70 positioniert und gedreht, um es der Platte 60 zu
gestatten in Schlitz 80 positioniert zu werden. Die Drosselkörper-Welle 62 wird
dann ungefähr
90 Grad gedreht, um es den Drosselplattenschrauben 64 zu
gestatten durch die Welle und Platte hindurch befestigt zu werden,
wodurch die Platte sicher an der Welle befestigt wird.
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Wenn die Drosselkörper-Welle 62 in dem Gehäuse 22 positioniert
ist wird ein Paar Lager 86 und 88 bereitgestellt,
um es der Drosselkörper-Welle zu
erlauben sich frei in dem Gehäuse
zu drehen. Die Lager 86 und 88 sind herkömmliche
Kugellager-Bauglieder
mit durch kleine Kugeln getrennten Paaren von Laufringen.
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Wie in 3 gezeigt
wird ein axiales Sicherungsbügel-Bauglied 90,
bevorzugt aus Federstahlmaterial hergestellt, an dem unteren Ende
der Welle befestigt, wenn die Drosselkörper-Welle 62 einmal
in dem Körperbauglied 22 positioniert
ist (und bevor die Drosselplatte 60 an ihr befestigt ist).
Das Sicherungsbügel-Bauglied 90 hält die Drosselkörper-Welle 62 sicher
in ihrer Position in dem Drosselklappen-Abschnitt 28 des
Körper-
oder Gehäusebauglieds 22, und
minimiert eine axiale oder längsgerichtete Bewegung
(oder „Spiel") der Welle 62 in
dem Gehäuse.
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Während
der Montage wird das Bügelglied 90 auf
die Welle 62 gedrückt
oder gezwängt,
bis es den inneren Laufring von Lager 88 berührt. Die
Drosselkörper-Welle,
die im Durchmesser abgestuft ist, ist dann axial an dem inneren
Laufring des Lagers fixiert. Ein Federbügel-Bauglied könnte auch
benutzt werden um die Lager vorzubelasten, um eine radiale Bewegung
der Welle zu minimieren, und auch um eine axiale Bewegung der Welle
in dem Aufbau 22 zu minimieren.
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Ist das Sicherungsbügel-Bauglied 90 einmal in
Position eingebaut und ist die Drosselplatte angebracht, so wird
ein den Hohlraum 94 umschließendes Endkappen-Bauglied oder Stopfen-Bauglied 92 positioniert.
Dies schützt
das untere Ende der Welle vor Feuchtigkeit, Schmutz und anderen
Umweltbedingungen, welche den Betrieb der Drosselklappe nachteilig
beeinflussen könnten.
Dieser Schritt ist typischerweise der letzte Schritt in dem Montagevorgang,
weil das Ende der Welle 62 ungeschützt gelassen wird bis alle
Montage-Endprüfungen
abgeschlossen wurden.
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Wie in 3 gezeigt
besitzt das Abdeckungsbauglied 24 bevorzugt ein auf einer
an die äußere Kante 204 angrenzenden
Seite positioniertes Stegbauglied 202. Das Stegbauglied
wird angenommen um das Dichtungs- oder Siegelbauglied 208 an Ort
und Stelle zu halten und um mit der oberen Kante 206 des
Gehäuses 22 zusammenzupassen.
Außerdem
kann eine steife Buchse in einer oder mehrerer der passenden Öffnungen 120 in
dem Abdeckungsbauglied 24 und/oder den Fassungen 122 in
dem Gehäuse 22 positioniert
werden. Das Buchsenbauglied wird ein übermäßiges Anziehen der Befestigungen 31 verhindern
und helfen um sicherzustellen daß der TPS 32 in dem
Abdeckungsbauglied sich in genauem Abstand relativ zu dem Magneten 116 im
zentralen Bauglied 114 des Zahnbogens 104 befindet.
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Auf den mit dem elektronischen Steueraufbau 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendeten Getriebeaufbau oder Getriebezug-Mechanismus
wird allgemein durch die Bezugsnummer 100 Bezug genommen.
Der Getriebezug-Mechanismus 100 schließt das an Motor 40 angebrachte
Geradestirnrad 48, ein Zwischengetriebe-Bauglied 102 (4) und ein zweiteiliges
oder aus zwei Abschnitten bestehendes Zahnbogen-Bauglied 104 (5) ein. Das Zwischengetriebe-Bauglied 102 ist
auf einem Wellenglied 106 montiert, welches an dem Gehäuse- oder
Körper-Bauglied 22 (siehe
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1-3) befestigt ist. Das Zwischengetriebe-Bauglied 102 dreht
sich frei auf Welle 106.
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Das Zwischengetriebe-Bauglied 102 besitzt eine
erste Reihe von Getriebezähnen 108 auf
einem ersten Abschnitt 109, und eine zweite Reihe von Getriebezähnen 110 auf
einem zweiten Abschnitt 111. Die Getriebezähne 108 auf
Zahnrad 102 sind positioniert um mit den Getriebezähnen 47 auf
dem motorgetriebenen Zahnrad 48 zu verzahnen, während die Getriebezähne 110 positioniert
und angepaßt
sind um mit den Getriebezähnen 112 auf
dem Zahnbogen 104 zusammenzupassen. Wie in den Zeichnungen gezeigt
werden die Zähne 112 auf
Zahnrad 104 nur auf einem Abschnitt oder Kreissektor des äußeren Umfangs
des Getriebe-Bauglieds bereitgestellt.
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Alle der Getriebebauglieder 48, 102 und 104 sind
bevorzugt aus Plastikmaterial wie etwa Nylon hergestellt, obwohl
sie aus jedem anderen vergleichbaren Material oder Metall hergestellt
werden können,
welches eine gleichwertige Haltbarkeit und Funktion aufweist.
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Der Zahnbogen 104 besteht
aus zwei Abschnitten 104A und 104B, welche durch
eines oder mehrere L-förmige
Halteglieder 105 auf Abschnitt 104B miteinander
verbunden sind, welche innerhalb passender Schlitze 107 in
Abschnitt 104A sitzen und durch kleine Schraubenfeder-Bauglieder 101 vorgespannt
sind. Eine relative Drehbewegung der Zahnbogen-Abschnitte 104A und 104B ist
durch die Kraft der Feder-Bauglieder 101 vorgespannt und
beeinflußt.
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Der Zahnbogen-Abschnitt 104B ist
bevorzugt auf dem Ende 63 der Drosselkörper-Welle 62 angeformt. Zu diesem
Zweck sind auf der Welle 62 Aussparungen 76 bereitgestellt,
um es dem Zahnbogen-Abschnitt 104B zu erlauben integral
an der Welle angeformt und dauerhaft daran befestigt zu werden. Außerdem kann
das untere Ende 105 des Zahnbogen-Abschnitts 104B auch
verlängert
werden, um den inneren Laufring von Lager 86 zu berühren, und um
somit dabei zu helfen die Drosselkörper-Welle axial in Position
zu halten.
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Der Zahnbogen-Abschnitt 104B besitzt
einen zentralen Abschnitt oder ein zentrales Bauglied 114,
welches sich zur Kommunikation mit dem Drosselklappen-Stellungssensor-Mechanismus
(TPS) 32 in dem Abdeckungs-Bauglied 24 über den Getriebezug 100 hinaus
erstreckt. Der zentrale Abschnitt 114 erstreckt sich frei
durch Öffnung 115 in
Zahnbogen-Abschnitt 104A hindurch. Damit der TPS die Stellung
der Drosselklappen-Platte 60 ablesen kann, muß der TPS
in der Lage sein die Bewegung und Drehung der Drosselkörper-Welle 62 richtig
abzutasten oder zu lesen.
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Zu diesem Zweck sind zwei einander
gegenüberliegende
Abflachungen auf dem oberen Ende des zentralen Bauglieds 114 positioniert.
Die Nabe des TPS ist auf diese Abflachungen aufgepreßt, und somit
kann die Stellung der Drosselwelle ohne relative Bewegung zwischen
dem TPS und der Welle genau abgelesen werden.
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Im Betrieb des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus
wird die durch den Bediener des Fahrzeugs 122 auf das Gaspedal 120 angewandte Kraft
durch einen Sensor 124 abgelesen und zu der ECU 200 übertragen
(siehe 10). Das Gaspedal 120 ist
typischerweise durch ein federartiges Spannglied 126 vorgespannt,
um eine fühlbare
Rückmeldung
zu dem Bediener bereitzustellen. Die ECU des Fahrzeugs empfängt außerdem Eingaben
von einer Mehrzahl anderer Sensoren 128, die in anderen
Mechanismen und Systemen im Fahrzeug angeschlossen sind.
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Um die Drosselklappen-Platte 62 zu
betätigen
wird ein Signal von der ECU 200 zu dem Motor 40 gesendet.
Der Motor dreht das Geradestirnrad 48, welches dann den
Getriebezug-Mechanismus 100 betätigt. Spezieller dreht das
Zahnrad-Bauglied 48 das Zwischengetriebe-Bauglied 102,
welches wiederum das Zahnbogen-Bauglied 104 dreht. Dies bringt
wiederum die Drosselkörper-Welle 62 zum
drehen, welche fest an dem Zahnbogen-Abschnitt 104B befestigt
ist. Die Drehung von Welle 62 positioniert Ventilplatte 62 in
dem Durchgang 72 genau, und läßt in Reaktion auf Bewegung
des Gaspedals 120 den erforderlichen und notwendigen Luftstrom
in den Motor hinein zu.
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Die vorliegende Erfindung weist außerdem einen
Voreinstellungs- oder Ausfallsicherungs-Mechanismus auf (auch als „Notbetriebs"-Mechanismus bekannt),
welcher zuläßt daß die Drosselplatte
im Falle eines Versagens des Elektroniksystems in dem Drosselklappen-Steuermechanismus
oder in dem gesamten Fahrzeug teilweise geöffnet bleibt. Für den „Ausfallsicherungs"-Mechanismus des
vorliegenden Drosselklappen-Steueraufbaus 20 wird der zweiteilige
Zahnbogen 104 mit einem Getriebespiel-Mechanismus 130 bereitgestellt.
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Die beiden Zahnbogen-Abschnitte 104A und 104B werden
durch die L-förmigen
Halteglieder 105 und Spiralfeder-Bauglieder 101 zusammengehalten. Jeder
der beiden Abschnitte 104A und 104B besitzt darauf
entsprechend Getriebezahn-Abschnitte 112A und 112B,
welche zusammenwirken um Getriebezähne 112 auf Zahnbogen-Aufbau 104 zu
bilden. Wenn die Getriebezähne 112 durch
die Getriebezähne 110 auf
Zwischengetriebe-Bauglied 102 angetrieben werden, so befinden
sich die beiden Getriebezahn-Abschnitte 112A und 112B in
axialer Ausrichtung und wirken zusammen um die Zahnbogen-Abschnitte 104A und 104B zusammen
zu drehen.
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Der federgespannte, zweiteilige Getriebespiel-Mechanismus 130 wirkt
zusammen mit den Zahnbogen-Abschnitten 104A und 104B und
dem Hauptfederglied 150 (unten beschrieben) gemeinsam um
den Betrieb des Ventilplatten-Bauglieds 60 und des Ausfallsicherungs-Mechanismus
zu begrenzen und zu steuern.
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Ein schraubenförmiges Drehfeder-Bauglied 150 und
ist in Aussparung oder Tasche 152 in dem Gehäuse 22 positioniert.
Das Hauptfederglied 150 ist wie in 3 gezeigt um das Ventilwellen-Bauglied 62 positioniert,
und wirkt um den Zahnbogen 104 (und folglich das Ventil-
oder Drosselplatten-Bauglied 60) relativ zu dem Gehäuse 22 vorzuspannen.
Zu diesem Zweck ist eine Ende 154 des Hauptfedergliedes
fest in Schlitz 156 in dem Gehäuse positioniert (oder gegründet), und
das andere Ende 158 des Federgliedes ist gebogen und durch
Flansch 160 auf der Unterseite von Zahnbogen-Abschnitt 104B gehalten
(siehe 3).
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Wenn eingebaut und montiert spannt
das Hauptfederglied 150 das Ventilplatten-Bauglied 60 in Richtung
auf seine geschlossene Stellung vor: Folglich ist das Hauptfederglied 150 – wenn das
Wellenglied 62 und Zahnbogen 104 durch den Motor 40 und Getriebezug-Mechanismus 100 zur
vollständig
geöffneten
Stellung der Drosselplatte 60 gedreht werden, wie es in 7 und 7A gezeigt ist – vorgespannt um das Ventil-
oder Drosselplatten-Bauglied 60 zu oder in Richtung auf
die geschlossene Stellung hin zurückzustellen: In der vollständig geöffneten
Stellung ist die Drosselplatte 60 ungefähr parallel mit der Achse des
Durchgangs 72 positioniert, und erlaubt es folglich einem
vollen Luftdurchsatz in den Motor hinein durchzutreten. Im Falle
eines elektronischen Versagens im Drosselklappen-Steueraufbau 20 wir
der Ausfallsicherungs-Mechanismus, wenn die Drosselklappe geöffnet ist
(d.h. wenn das Gaspedal niedergedrückt ist und sich das Fahrzeug
mit bedeutender Geschwindigkeit bewegt), automatisch wirken um die Drosselklappe
zu schließen,
um die Drehzahl des Motors und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
zu vermindern.
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Der Getriebespiel-Mechanismus 130 hindert die
Drosselklappe daran sich im Falle eines elektrischen Versagens vollständig zu
schließen.
Der Spiel-Mechanismus 130 wirkt um die Drosselklappe in
eine geringfügig
geöffnete
Stellung zu drehen, und erlaubt es somit dem Fahrzeug bei verminderter Drehzahl
zu arbeiten und im „Notbetrieb" nach Hause zu gelangen.
Zu diesem Zweck besitzt das Zahnbogen-Bauglied 104 darauf
eine Anschlagschulter 164, welche zu einem Anschlag-Bauglied 132 auf
dem Gehäuse 30 paßt. Die
Anschlagschulter 164 besteht aus Anschlagschulter-Abschnitt 164A auf
Zahnbogen-Abschnitt 104A und Anschlagschulter-Abschnitt 164B auf
Zahnbogen-Abschnitt 104B.
Wenn die Anschlagschulter-Abschnitte 164A und 164B auf
Anschlag-Bauglied 132 auf
dem Gehäuse
treffen befindet sich die Drosselklappe in ihrer vollständig geschlossenen
Stellung, und weder der Zahnbogen 104 noch die Drosselklappe
können
sich irgendwie weiterdrehen. An diesem Punkt wirkt die Kraft der zwischen
den Zahnbogen-Abschnitten 104A und 104B wirkenden
zwei Feder-Bauglieder 101 um
den Zahnbogen-Abschnitt 104B (und folglich die Drosselklappen-Welle und das Platten-Bauglied)
geringfügig zurück in die
Richtung der geöffneten
Stellung zu drehen – d.h.
in die Ausfallsicherungs- oder Notbetriebs-Stellung.
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Weitere Details der Konstruktion,
Struktur und des Betriebs eines zweiteiligen Getriebespiel-Mechanismus
sind in U. S.-Patent Nr. 5,056,613 genauer erklärt.
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Die Stellung des Getriebemechanismus 100 an
diesem Punkt des Betriebes ist in 8 gezeigt. Die
resultierende Voreinstellungs- oder „Notbetriebs"-Stellung des Drosselplatten-Bauglieds 60 ist in 8A gezeigt. Wenn das Ventil-
oder Drosselplatten-Bauglied sich in der Voreinstellungs-Position befindet
ist es um 5°–10° von der
geschlossenen Stellung des Ventils her geöffnet.
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In vielen heute bekannten Motoren
ist die Drosselplatte hergestellt und montiert um in der vollständig geschlossenen
Stellung eine geringfügige Neigung
in der Größenordnung
von 7°–10° zu besitzen.
Dies ist um eine richtige Funktion der Ventilplatte in allen Zuständen sicherzustellen,
und um sie daran zu hindern in der geschlossenen Stellung zu haften oder
anzubinden. Folglich wird die Drosselklappe sich in der Voreinstellungs-
oder „Notbetriebs"-Stellung etwa 12°–20° von einer
Stellung quer zur Achse des Luftstrom-Durchgangs befinden.
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Um die Kraft der Getriebespiel-Federglieder 101 zu überwinden,
und um zuzulassen daß das Drosselplatten-Bauglied 60 zu
seiner vollständig
geschlossenen Stellung hin bewegt wird, wird der Motor 40 betätigt. Der
Motor dreht oder rotiert durch den Getriebezug-Mechanismus 100 den
Zahnbogen-Abschnitt 104B, welcher wiederum die Drosselwelle dreht
und das Ventilplatten-Bauglied 60 schließt. Der Motor
zwingt die gesamte Schulter 164 (gebildet aus den Abschnitten 164A und 164B)
gegen das Anschlag-Bauglied 132. Die Stellung des Zahnbogens 104 an
diesem Punkt im Betrieb ist in 9 gezeigt. Die
entsprechende, vollständig
geschlossene Stellung des Drosselplatten-Bauglieds 60 ist
in 9A gezeigt.
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Im Falle eines elektronischen Versagens
in dem Drosselklappen-Steueraufbau 20, wenn das Drosselplatten-Bauglied
geschlossen oder beinahe geschlossen ist, wird der Ausfallsicherungs-Mechanismus
automatisch wirken um die Drosselplatte zu der Voreinstellungs-
oder „Notbetriebs"-Stellung hin zu öffnen. Die
Kraft der auf Zahnbogen-Abschnitt 104B auf dem Zahnbogen-Bauglied 104 wirkenden Federglieder 101 wird
Zahnbogen-Abschnitt 104B relativ zu Zahnbogen-Abschnitt 104A geringfügig drehen,
was wiederum die Drosselwelle und das Drosselplatten-Bauglied 60 ausreichend
drehen wird um die Drosselklappe in einem begrenzten Ausmaß (der Vorgabestellung)
zu öffnen.
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In der Ausfallsicherungs-Stellung
des Betriebs befindet sich die Drosselplatte 60 in einer
geringfügig
geöffneten
Stellung, wie in 8A gezeigt. In
einer derartigen Stellung gestattet die Drosselklappe es etwas Luft
durch den Durchgang 72 hindurch zu strömen, und läßt folglich dem Motor ausreichend Ansaugluft
zu um den Motor zu betreiben, und um das Fahrzeug im „Notbetrieb" nach Hause zu bringen.
Mit der Verwendung von zwei Federmechanismen (Haupt-Federglied 150 und
Spiel-Federglieder 101)
ist das Drosselwellen-Bauglied 62 (und folglich das Drosselklappen-Bauglied 60)
in alle Betriebsrichtungen des Drosselklappen-Steuerventil-Systems auf
die Voreinstellungs- oder Notbetriebs-Stellung hin vorgespannt.
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Während
die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen
beschrieben wurde muß klar
sein daß die
speziellen Mechanismen und Techniken, die beschrieben wurden, lediglich
veranschaulichend für
die Prinzipien der Erfindung sind.
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Zahlreiche Modifikationen können an
den beschriebenen Verfahren und dem beschriebenen Apparat vorgenommen
werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie er durch
die angefügten
Patentansprüche
definiert ist.