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Diese Erfindung betrifft elektronische
Ventil-Steuersysteme für
Verbrennungsmotoren, und spezieller elektronische Drosselklappen-Steuersysteme
mit integrierten modularen Konfigurationen.
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Hintergrund
der Erfindung
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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
mehrere bekannte elektronische Drosselklappen-Steuersysteme, welche
Ausfallsicherungs-Mechanismen verwenden um die Drosselklappe – im Falle
eines elektronischen Versagens im Fahrzeug – zu schließen oder um es in eine geringfügig offene Stellung
zu bewegen. Eines dieser Systeme ist zum Beispiel in der ebenfalls
anhängigen
Patentanmeldung des Anmelders mit Serien-Nr. 09/438,122, eingereicht
am 10. November 1999 (FGT 199-0418)
gezeigt, welche Offenlegung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen
wird.
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Es ist wünschenswert das Gehäuse, die
Abdeckung und einige interne Komponenten des elektronischen Drosselklappen-Steuermechanismus
aus Plastikmaterialien herzustellen, wie etwa einem Verbundwerkstoff,
um das Gewicht und die Kosten des Mechanismus zu vermindern, ebenso
wie um die Herstellung und Montage des Mechanismus zu verbessern.
Es ist weiterhin wünschenswert
mehrere der Komponenten in einer modularen Konfiguration und Konstruktion
zu integrieren, um auch Kosten und Gewicht zu vermindern, ebenso
wie um Verläßlichkeit
und Gesamtgröße des Mechanismus
zu verbessern.
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Es wäre wünschenswert ein elektronisches Ventil-Steuersystem
mit einem Ausfallsicherungs- oder Notbetriebs-Mechanismus zu besitzen,
und welches mehrere Plastik- und andere Bauteile zusammen in einer
modularen Konstruktion integriert, um diese Zielsetzungen zu erfüllen.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt
einen elektronischen Drosselklappen-Steueraufbau bereit, der ein Gehäuse mit
einem Getriebezug und Drosselklappen-Mechanismus aufweist. Eine Drosselplatte ist
auf einer Drosselwelle positioniert, und die Platte und Welle sind
im Motor oder Luft-Ansaugdurchgang positioniert; derart, daß die Drosselplatte
den Luftstrom in den Motor hinein reguliert. Ein den Getriebezug
umschließendes
Abdeckungs-Bauglied enthält einen
Motor mit Stirnrad.
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Der Betrieb der Drosselklappe wird
durch den Getriebezug-Aufbau erreicht, welcher durch den Motor angetrieben
wird. Der Motor wird durch die elektronische Steuereinheit des Fahrzeugs
reguliert, welche wiederum auf die Eingabe des Fahrzeugbedieners
oder -fahrers reagiert. Ein Drossel-Stellungssensor ist in dem Gehäuseabdeckungs-Bauglied
eingeschlossen und speist die Stellung der Drosselklappe zu der
elektronischen Steuereinheit zurück.
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Im Betrieb der Drosselklappe betätigt ein
am Motor angeschlossenes Zahnrad ein Zwischenzahnrad (oder Leitzahnrad),
welches wiederum einen Zahnbogen betätigt, welcher mit der Drosselkörper-Welle
verbunden ist. Der Zahnbogen ist durch ein Feder-Bauglied in Richtung auf die geschlossene Stellung
der Drosselklappe hin vorgespannt.
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Als ein Ausfallsicherungs-Mechanismus
ist ein federgespanntes Stempel-Bauglied an dem Gehäuse befestigt
und positioniert, um die Betätigung des
Zahnbogens im Falle eines elektronischen Versagens zu unterbrechen,
und um die Drosselklappe daran zu hindern vollständig zu schließen. In
dieser 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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Befindet sich die Drosselklappe in
ihrer geschlossenen Stellung, wenn ein elektronisches Versagen auftritt,
so wirkt das federgespannte Stempel-Bauglied auf den Zahnbogen,
um die Drosselklappe geringfügig
zur Ausfallsicherungs-Stellung hin zu öffnen.
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Die Gehäuse- und Abdeckungs-Bauglieder sind
aus Piastikmaterialien hergestellt, vorzugsweise Plastik-Verbundmaterialien,
welche in den gewünschten
Größen und
Gestalten spritzgeformt sind. Der Motorbürsten-Halter, elektrische Stecker
und Gehäuse
für den
Drossel-Stellungssensor (TPS, Throttle Position Sensor; Drossel-Stellungssensor) sind
alle zusammen mit dem Abdeckungs-Bauglied als ein integrierter,
modularer Aufbau geformt. Der modulare Aufbau schließt außerdem Steckeranschlüsse, einen
Rotoranschlag und ein Platinen-Stützbauglied ein. Sind die TPS-Platine,
der Rotor und andere Komponenten einmal in dem TPSßGehäuse montiert,
so wird die TPS-Abdeckung an Ort und Stelle montiert.
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Andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der
Erfindung offensichtlich werden, speziell wenn im Einklang mit den
beigefügten
Zeichnungen und angefügten
Ansprüchen
betrachtet.
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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 veranschaulicht
das Abdeckungs-Bauglied des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus
mit daran angebrachtem Getriebezug und Drosselwelle;
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3 ist
eine Aufsicht eines Gehäuses
eines elektronischen Drosselklappen-Steuerungsgehäuses, die
den Getriebemechanismus zeigt;
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4 ist
eine explodierte Schnittansicht des elektronischen Drosselklappen-Steuermechanismus
von 1, die viele der
Komponenten davon zeigt;
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5 zeigt
ein Zwischen- oder Leitzahnrad-Bauglied, welches mit der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann;
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6 veranschaulicht
ein Zahnbogen-Bauglied, welches mit der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann;
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7 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines Feder-Bauglieds, welches mit der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann;
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8 veranschaulicht
ein federgespanntes Stempel-Bauglied, welches mit der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann;
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9, 10, 11 und 12 veranschaulichen
verschiedene Stellungen des Zahnbogen- und Stempelmechanismus währen Betrieb
des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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12A ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche die bevorzugte Ausrichtung des Stempel- und Zahnradmechanismus
zeigt;
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13 ist
eine schematische Veranschaulichung, welche eine repräsentative
Schaltung zeigt welche mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann;
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4 ist
eine Aufsicht von Oben des Abdeckungs-Bauglieds, welche die integrierte
modulare Konstruktion zeigt;
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15 ist
eine Seitenansicht des Abdeckungs-Bauglieds gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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16 ist
eine andere Seitenansicht des Abdeckungs-Bauglieds gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Genaue Beschreibung
der Erfindung
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Die Zeichnungen veranschaulichen
eine bevorzugte Ausführungsform
eines elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es ist klar daß andere
Ausführungsformen
mit alternativen Konfigurationen und gleichwertigen Komponenten
und Betriebsweisen gemäß der vorliegenden
Erfindung genutzt werden können.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus
oder -mechanismus, auf welchen allgemein durch die Bezugsnummer 10 Bezug
genommen wird. Der elektronische Drosselklappen-Steueraufbau 10 schließt ein Gehäuse- oder
Körper-Bauglied 12 und
ein Abdeckungs-Bauglied 14 ein.
Sowohl das Gehäuse-
wie das Abdeckungs-Bauglied sind aus Plastikmaterial hergestellt,
und vorzugsweise aus einem Plastik-Verbundmaterial. Dies vermindert
das Gewicht und die Kosten des Aufbaus 10 und verbessert
seine Herstellung und Montage. Das Gehäuse 12 schließt einen Drosselklappen-Abschnitt 16 und
einen Getriebezug-Abschnitt 18 ein. Das Abdeckungs-Bauglied schließ einen
Motor-Abschnitt 26, einen Drossel-Stellungssensor (TPS) 28 und
ein elektrisches Stecker-Bauglied 30 ein.
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Der Drosselklappen-Abschnitt 16 schließt einen
Luftstrom-Durchgangsweg 32 ein, in welchem eine Ventilplatte 34 positioniert
ist, um den Strom von Luft dort hindurch zu regulieren. Die Drosselplatte 34 ist
an einer Drosselwelle 36 angebracht, welche quer zur Achse
des Luftstrom-Durchgangsweges 32 positioniert ist. Die
Drosselwelle ist in dem Gehäuse 12 in irgendeiner
herkömmlichen
Art und Weise positioniert und wird vorzugsweise durch ein Paar
Lager 23 getragen (von welchen eines in 4 gezeigt ist); welche ihr erlauben sich
frei zu drehen, um den Luftstrom zu dem Motor zu regulieren.
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Ein Getriebezug oder -mechanismus 40 ist
in dem Getriebezug-Abschnitt 18 des Gehäuse-Baugliedes 12 positioniert.
Der Getriebezug 40 besteht allgemein aus einem Zwischen-
oder Leitzahnrad-Bauglied 42 und einem Zahnbogen-Bauglied 44. Der
Zahnbogen 44 ist derart fest an dem oberen Ende 37 der
Drosselwelle 36 angebracht, daß die Drossolwelle und Drosselplatte
zusammen mit dem Zahnbogen drehen.
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Ein Motor 50 ist in Motor-Abschnitt 26 positioniert
und an Abdeckungs-Bauglied 14 angebracht. der
Motor 50 ist vorzugsweise ein umsteuerbarer 13-Volt-Gleichstrommotor
und ist mit einer Montageplatte 51 verbunden, welche durch
eine Mehrzahl von Befestigungen 49 an Abdeckungs-Bauglied
befestigt ist. Der Motor 50 besitzt eine Welle 52,
auf welcher ein kleines Stirnrad 54 positioniert ist. Das
Zahnrad 54 besitzt eine Mehrzahl von Zähnen 56, welche mit dem
Getriebezug verzahnen und drehen. Das Leitzahnrad-Bauglied 42 ist
auf einer Welle 58 montiert, welche in dem Gehäuse 12 oder
Abdeckungs-Bauglied 14 positioniert ist, oder in beiden. Das
Leitzahnrad dreht frei auf Welle 58. Wie in 5 gezeigt schließt das Zwischen- oder Leitzahnrad 42 ein
erstes Zahnrad-Bauglied 60 mit einer Mehrzahl von Zähnen 62 und
ein zweites Zahnrad-Bauglied 64 mit einer Mehrzahl von
Zähnen 66 ein.
Die Zahnradzähne 66 sind
positioniert um mit den Zahnradzähnen 56 auf
dem motorgetriebenen Zahnrad 54 zu verzahnen, währen die
Zahnradzähne 62 positioniert
und angepaßt
sind um zu Zahnradzähnen 70 auf
dem Zahnbogen 44 zu passen. Wie in den Zeichnungen gezeigt
werden die Zähne 70 auf
Zahnbogen 44 nur auf einem Abschnitt oder Sektor auf dem äußeren Umfang
des Zahnrad-Baugliedes bereitgestellt.
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Alle der Zahnrad-Bauglieder 54, 42 und 44 sind
bevorzugt aus einem Plastikmaterial wie etwa Nylon hergestellt,
obwohl sie aus jedem anderen vergleichbaren Material hergestellt
werden können,
wie etwa einem Verbundmaterial, welches gleichwertige Haltbarkeit
und Funktion aufweist.
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Der Zahnbogen 44 ist vorzugsweise
auf der Drosselwelle 36 angeformt. Zu diesem Zwecke sind nahe
dem Ende 37 der Welle Aussparungen oder Nuten bereitgestellt,
um dem Zahnbogen zu erlauben integral an der Welle angeformt und
dauerhaft daran befestigt zu werden. Ein flacher Teil 37' wird am Ende der
Drosselwelle zur Kommunikation mit dem TPS freigelassen.
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Ein schraubenförmiges Drehfeder-Bauglied 80 ist
in dem Getriebzug-Abschnitt 18 des Gehäuse-Baugliedes 12 positionier.
Eine Ausführungsform eines
Feder-Baugliedes 80,
welche mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist
in 7 gezeigt. Das Feder-Bauglied 80 besitzt
ein Ende 82, welches fest in einem Schlitz oder einer Nut
(nicht gezeigt) in dem Gehäuse
positioniert ist, während
das andere Ende 84 des Feder-Baugliedes gebogen und in Öffnung 86 in
dem Zahnbogen 44 positioniert ist.
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Der federgespannte Stempelmechanismus, welcher
vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist
in 8 gezeigt und allgemein
durch die Bezugsnummer 90 identifiziert. Das Stempel-Bauglied 90 weist
einen länglichen,
hohlen Körper
oder ein Gehäuse 92 auf
welcher/welches mit einem Gewinde versehen ist um zu der mit Gewinde versehenen Öffnung 94 in
dem Getriebezug-Abschnitt 18 des Gehäuses 12 zu passen.
Ein gleitfähiges
Stempel-Bauglied 96 ist an einem Ende des Stempel-Baugliedes 90 positionier
und ist durch ein innerhalb des Gehäuses 92 positioniertes
Feder-Bauglied 98 vorgespannt. Ein Stopfen-Bauglied 100 hält das Federbauglied
und Stempel-Bauglied 96 in Position. Gewinde 93 auf
der äußeren Oberfläche des
Körpers 92 des
Stempelmechanismus 90 passen mit entsprechenden Gewinden
in Öffnung 94 in Gehäuse 12 zusammen,
so daß der
Stempelmechanismus eingestellt werden kann um richtige(n) und optimale(n)
Positionierung und Betrieb des Drosselklappen- und Ausfallsicherungs-Mechanismus
zu ermöglichen.
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Der federgespannte Stempelmechanismus 90 wirkt
mit Zahnbogen 44 und Feder-Bauglied 80 zusammen,
um die Betätigung
der Ventilplatte 34 in dem Ausfallsicherungs-Mechanismus
zu begrenzen und zu steuern. In dieser Hinsicht ist der allgemeine Betrieb
des Getriebeaufbaus, Zahnbogens, Stempel-Baugliedes und der anderen
Komponenten in der ebenfalls anhängigen
Patentanmeldung des Anmelders mit Serien-Nr. 091438, 122 beschrieben,
eingereicht am 10. November 1999 und betitelt „Electronic Throttle Control
System With Two-Spring Failsaife Mechanism" (FGT 199-0418), deren Offenlegung hierin
durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
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Der Betrieb des elektronischen Drosselklappen-Aufbaus
ist allgemein durch das in 13 ausgeführte schematische
Diagramm gezeigt. Allgemein wird die durch den Führer des Fahrzeugs 112 auf
das Gaspedal 110 angewandte Kraft durch einen Sensor 114 abgelesen
und zu der elektronischen Steuereinheit (ECU, Electronic Control
Unit; elektronische Steuereinheit) 116 des Fahrzeugs befördert. Das Gaspedal 110 ist
typischerweise durch ein Vorspann-Bauglied vom Federtyp 118 vorgespannt,
um dem Führer
ein fühlbares
Feedback zu liefern. Die ECU 116 des Fahrzeugs empfängt außerdem Eingaben
von einer Mehrzahl anderer Sensoren 120, die an andere
Mechanismen und Systeme in dem Fahrzeug angeschlossen sind.
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Um die Drosselklappen-Platte 34 zu
betätigen
wird ein Signal von der ECU 116 zu Motor 50 gesendet.
Der Motor dreht das Stirnrad 54, welches dann den Getriebezug-Mechanismus 40 betätigt. Spezieller
dreht das Stirnrad 54 das Zwischen- oder Leitzahnrad-Bauglied 42,
welches wiederum das Zahnbogen-Bauglied 44 dreht. Dies
bringt wiederum die Drosselkörper-Welle 36,
welche fest an dem Zahnbogen-Bauglied 44 angebracht ist,
dazu sich zu drehen. Drehung der Weile 36 positioniert
die Ventilplatte 34 genau in dem Durchgangsweg 32 und
läßt in Reaktion
zur Bewegung von Gaspecial 110 den erforderlichen und notwendigen
Luftstrom in dem Motor hinein ein.
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Das Ende 37' der Drosselwelle 36 erstreckt sich
oberhalb des Getriebezuges 40, um mit dem Drosselklappen-Stellungssensor-Mechanismus (TPS)
in dem Abdeckungs-Bauglied 14 zu
kommunizieren. Der TPS liest die Stellung der Drosselklappen-Platte 36 ab
und sendet ein Signal zu ECU 116 zurück.
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Das Abdeckungs-Bauglied 14 kann
an dem Körper-
oder Gehäuse-Bauglied 12 in
jeder herkömmlichen
Art und Weise angebracht werden, wird aber bevorzugt durch eine
Mehrzahl von Befestigungs-Bauglieder angeschlossen, wie etwa Schrauben
oder Bolzen. Außerdem
kann ein geeignetes Dichtungs- oder Abdichtungs-Bauglied (nicht
gezeigt) zwischen dem Abdeckungs-Bauglied und dem Gehäuse positioniert
werden, um den Getriebezug 40 und andere Komponenten vor
Schmutz, Feuchtigkeit und anderen Umweltbedingungen zu schützen. Wird
der elektronische Drosselklappen-Steueraufbau 10 verwendet,
so wird er in dem Motorraum des Fahrzeugs positioniert und angeschraubt
oder anderweitig sicher an dem Fahrzeug befestigt. Zu diesem Zweck
können
in dem Gehäuse
eine Mehrzahl von Öffnungen
bereitgestellt werden, wie etwa die in 1 gezeigten Öffnungen 13.
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Mittels Rotor 61, welcher
an das Ende 37' der
Drosselwelle 36 angeschlossen ist, zusammen mit einer damit
in Zusammenhang stehenden Elektronik, liest oder „tastet" der TPS die Stellung
der Drosselklappe 34 ab und übermittelt sie zu der ECU 116 des
Fahrzeugs. Die Drosselwelle treibt den TPS an, um der ECU die Plattenstellung
anzuzeigen. Um die ECU mit dem TPS zu verbinden ist ein elektrisches
Stecker-Bauglied 30 auf
dem Abdeckungs-Bauglied 14 positioniert. Das Stecker-Bauglied
besitzt vorzugsweise eine Mehrzahl von Kontakten, von denen zwei
an den Motor 50 angeschlossen sind und ihn antreiben, welcher
die Stellung der Drosselklappe reguliert. Außerdem werden vier andere Kontakte
bereitgestellt, welche an den TPS und damit in Zusammenhang stehende
Elektroniken angeschlossen sind.
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Wie angedeutet sind Gehäuse 12 und
Abdeckungs-Bauglied 14 bevorzugt aus einem Plastik-Verbundmaterial
hergestellt, wie etwa glasfasergefülltem Polyphenylsulfid (PPS),
Polyethylimid (PEI) oder Nylon. Um den Spritzguß und die Montage des Gehäuses 12 und
des Abdeckungs-Baugliedes 14 gemäß der vorliegenden Erfindung
zu optimieren sind mehrere der Komponenten vorzugsweise zusammen
mit dem Abdeckungs-Bauglied verbunden, um einen modularen Unteraufbau
zu bilden. Dies vermindert die Anzahl einzelner Komponenten und
vermindert wiederum die Kosten und das Gewicht des elektronischen
Drosselklappen-Steueraufbaus. Die Zuverlässigkeit wird auch verbessen,
und die Gesamtgröße wird
für leichte
Montage und Einbau in dem Fahrzeug vermindert. Besonders werden
der Motorhalter 41, der elektrische Stecker 30 und
das Gehäuse 28 für den Drosselklappen-Stellungssensor (TPS)
zusammen in das Abdeckungsbauglied 14 eingeformt. Der Motor
ist in einem Metallgehäuse 26 eingeschlossen,
welches wiederum durch eine Mehrzahl von Befestigungen 49 an
dem Abdeckungs-Bauglied 14 befestigt ist. Der Modulare
Aufbau schließt außerdem Steckeranschlüsse 29,
einen Rotoranschlag 31 und ein Platinen-Stützbauglied
ein.
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Die Steckeranschlüsse 29 für den Steckermechanismus 30 sind
in das Abdeckungs-Bauglied 14 eingegossen. Wie in 14 gezeigt ragen vier der
sechs Steckeranschlüsse
in das TPS-Gehäuse 28,
wo sie an die TPS-Platine 55 (in 15 gezeigt) angelötet werden können. Die
anderen beiden Stecker-Bauglieder
sind in das Abdeckungs-Bauglied eingegossen und an die Anschlüsse des
Motors 50 angeschlossen.
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15 zeigt
eine Seitenansicht des Abdeckungs-Baugliedes 14, welches
die TPS-Unterkomponenten einschließt. (der Stecker 30 wurde
zur Klarheit gelöscht.)
Der TPS-Rotor 61, Platine 55, Widerstandselemente 59 und
Abdeckung 14 sind in ihren zusammengebauten Positionen
gezeigt. Außerdem ist
in dem TPS-Gehäuse
ein Anschlag-Bauglied 31 positioniert, um die Drehung des
Rotors (14) zu begrenzen.
Ein Lager-Bauglied 57 ist in dem Motorgehäuse-Bauglied
positioniert, um die Welle des Motors zu halten.
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Das Leitzahnrad-Wellenglied 58,
Motor 40, Motorzahnrad 54 und Motor-Wellenglied 52 sind ebenfalls
mit dem Abdeckungs-Bauglied 12 vormontiert, bevor das Abdeckungs-Bauglied
auf dem Körper-
oder Gehäuse-Bauglied 12 montiert
wird. Der Motor 50 wird während der Untermontage außerdem durch
das Gehäuse 26 und
Befestigungen 49 an Abdeckungsbauglied 14 gesichert.
Die Befestigungs-Bauglieder 49 können Schrauben, Bolzen oder
andere herkömmliche
Befestigungen sein.
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Außerdem kann eine Verstärkungsplatten-Bauglied
aus Metall 150 in das Abdeckungs-Bauglied 14 eingeformt
sein, um dabei zu helfen die dimensionelle Integrität des Abdeckungs-Baugliedes zu
bewahren und um die Abstände
zwischen Motorwelle und Welle 58 konstant zu halten. Die
Wellenmitten am Platz zu halten erlaubt ein optimales Verzahnen
und optimalen Betrieb der Zahnräder
in dem Getriebezug.
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Sind einmal alle Komponenten eingeformt und
an Abdeckungs-Bauglied 14 angebracht, so ist die TPS-Abdeckung
an ihrem Platz angebracht und das Abdeckungs-Bauglied wird auf dem Körper- oder Gehäuse-Bauglied 12 montiert.
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Das Gehäuse 12 könnte aus
einem Metallmaterial, wie etwa Aluminium, gefertigt sein.
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Wenn der elektronische Drosselklappen-Steuermechanismus 10 zusammengebaut
ist, spannt das Feder-Bauglied 80 das Ventilplatten-Bauglied 34 in
Richtung auf seine geschlossene Stellung hin vor. In dieser Hinsicht
ist die Drosselplatte in vielen heute bekannten Motoren so gefertigt
um in vollständig
geschlossener Stellung eine geringfügige Neigung in der Größenordnung
von 7°–10° aufzuweisen.
Dies ist um richtiges Funktionieren der Ventilplatte unter allen
Bedingungen sicherzustellen, und um sie am Anhaften oder Anbinden
in der geschlossenen Stellung zu hindern. In dieser Hinsicht besitzt der
Luftstrom-Durchgangsweg 34 typischerweise eine
runde Querschnittsgestalt, während
das Drosselplatten-Bauglied 34 eine geringförmig elliptische Gestalt
besitzt.
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Aufgrund der Vorspannung von Federbauglied 80 auf
dem Zahnbogen 44, und folglich Ventilplatten-Bauglied 34,
wirkt das Feder-Bauglied 80 im Falle eines elektronischen
Versagens des elektronischen Drosselklappen-Steuermechanismus 10 oder des
Fahrzeuges selbst um die Drosselplatte 34 auf oder in Richtung
zur geschlossenen Stellung hin zurückzustellen. In dieser Hinsicht
können
das Drosselplatten-Bauglied 34 und Zahnbogen 44 durch
den Motor 50 und Getriebezug-Mechanismus 40 zu der vollständig geöffneten
Stellung der Drosselplatte 34 hin gedreht werden. In der
offenen Stellung ist das Drosselplatten-Bauglied 34 ungefähr parallel
zu der Achse des Luftstrom-Durchgangsweges 32, und erlaubt
es folglich einem vollständigen
Luftdurchsatz in den Motor hinein durchzutreten. 9 veranschaulicht die Stellung des Zahnbogen-
und Stempel-Mechanismus, wenn sich das Drosselklappen-Bauglied 34 in
seiner weit geöffneten
Stellung befindet. Anschlag-Bauglied 19 in
dem Gehäuse 18 hindert
die Drosselklappe daran an der vollständig geöffneten Stellung vorbei zu
drehen.
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Der Stempelmechanismus 90 wirkt
als ein Ausfallsicherungs-Mechanismus, welcher die Drosselklappe
daran hindert im Falle eines elektronischen Versagens vollständig zu
schließen.
Der Stempelmechanismus 90 wirkt um das Drosselklappen-Bauglied 34 in
einer geringfügig
offenen Stellung zu positionieren, und erlaubt es dem Fahrzeug folglich
bei einer verminderten Drehzahl betrieben zu werden und im „Notbetrieb" nach Hause zu gelangen.
In dieser Hinsicht liegt die Vorgabe- oder „Notbetriebs"-Stellung der Drosselplatte
in diesen Motoren ungefähr 12°–20° von einer
Stellung quer zur Achse des Luftstrom-Durchgangsweges, weil Drosselplatten-Aufbauten in heute
bekannten. Motoren in der vollständig
geschlossenen Stellung eine geringfügige Neigung in der Größenordnung
7°–10° aufweisen.
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Der Stempelmechanismus 90 ist
in dem Gehäuse 12 derart
positioniert daß das
federgespannte Stempel-Bauglied 96 das Schulter-Bauglied
oder Oberfläche 45 auf
dem Zahnbogen 44 berührt.
Der Stempelmechanismus 90 ist derart positioniert daß die Schulter 45 Stempel-Bauglied 96 berührt, bevor die
Drosselplatte 34 die vollständig geschlossene Stellung
erreicht. Die Kraft oder Vorspannung des Feder-Baugliedes 98 in
dem Stempelmechanismus 90 ist stärker oder höher als die Kraft oder Vorspannung
des schraubenförmigen
Drehfeder-Baugliedes 80, und folglich hält der Stempelmechanismus 90 den
Zahnbogen 44 und hindert ihn daran sich irgendwie weiter
zu drehen. Die Stellung des Zahnbogens und Stempelmechanismus zu
diesem Zeitpunkt des Betriebes ist in 11 gezeigt.
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Um die Kraft des Feder-Baugliedes 98 zu überwinden,
und um es Drosselklappen-Bauglied 34 zu erlauben zu seiner
vollständig
geschlossenen Stellung hin bewegt zu werden, wird der Motor 50 betätigt. Der
Motor dreht oder rotiert durch den Getriebezug-Mechanismus 40 den
Zahnbogen 44, welcher wiederum die Drosselwelle dreht und
das Ventilplatten-Bauglied 34 schließt. Der Motor zwingt die Anschlagschulter 45 gegen
das Stempel-Bauglied 96 und bewegt das Stempel-Bauglied gegen
die Kraft des Feder-Baugliedes 98 in eine niedergedrückte Stellung. 10 veranschaulicht die Stellung
der Komponenten, wenn sich das Drosselklappen-Bauglied in seiner
geschlossenen Stellung befindet.
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Im Falle eines elektronischen Versagens
in einem Drosselklappen-Steueraufbau 10 – wenn das Drosselplatten-Bauglied
geschlossen oder beinahe geschlossen ist – wird der Ausfallsicherungs-Mechanismus
automatisch wirken um die Drosselplatte zu der Vorgabe- oder „Notbetriebs"-Stellung hin zu öffnen. Die
Kraft des Federvorspannungs-Baugliedes 98 auf
das Stempel-Bauglied wird das Stempel-Bauglied in seine nicht niedergedrückte Stellung
zurückstellen
und folglich das Zahnbogen-Bauglied 44 (und Drosselwellen-Bauglied 36)
dazu zwingen leicht zu drehen und das Drosselklappen-Bauglied 44 zu öffnen (siehe 11). Mit der Verwendung
von zwei Feder-Baugliedern 80 und 98 ist
das Drosselwellen-Bauglied 36 (und folglich das Drosselklappen-Bauglied 34)
in allen Betriebsrichtungen des Drosselklappen-Systems in Richtung
auf die Vorgabe- oder Notbetriebs-Stellung hin vorgespannt.
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Der Zahnbogen 44 und Stempelmechanismus 90 sind
vorzugsweise positioniert um Abnutzung, Reibung und Belastungen
in dem Getriebezug-Mechanismus 40 zu minimieren. Die Verminderung
von Belastungen und Konzentration von Kräften vermindert eine Ablenkung
des Zahnrad-Bauglieder, was die Haltbarkeit und die Nutzlebensdauer
des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus 10 steigert.
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Wann immer die Anschlagschulter 45 des Zahnbogens 44 und
das Stempel-Bauglied 96 des Stempelmechanismus 90 in
Kontakt sind, wie in 10–12a gezeigt, wird eine Kraft
X auf die Anschlagschulter-Oberfläche 45 des Zahnbogens
angewandt. zusätzlich übt das Drehfeder-Bauglied 80 eine
Kraft Y auf den Zahnbogen 44 aus, der Kraft des Stempel-Baugliedes
(siehe 12A) direkt entgegen
gerichtet.
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Vorzugsweise werden die Kräfte X und
Y derart auf den Zahnbogen und das Stempel-Bauglied angewandt daß Belastungen
und Normalkräfte
in dem Zahnbogen wesentlich vermindert werden. In dieser Hinsicht
fluchten Punkt A, welcher der Berührungspunkt zwischen dem Stempel-Bauglied 96 und Anschlagschulter 45 des
Zahnbogens ist; Punkt B, welcher der Berührungspunkt des Endes 84 des
Feder-Baugliedes 80 in
der Öffnung 86 des
Zahnbogens ist; und Punkt C, welcher das Drehzentrum oder die Achse
des Zahnbogens 44 ist. Vorzugsweise sind die Punkte A,
B und C entlang einer Linie 99 ausgerichtet, welche senkrecht
zu der Längsachse 95 des Stempelmechanismus 90 ist,
wenn das Stempel-Bauglied 96 sich ungefähr auf halbem Weg im Vorgabebereich
der Bewegung des Zahnbogens und des Stempelbauteiles 96 befindet.
Wie in den Zeichnungen gezeigt bedeutet dies daß der Zahnbogen 44 und
Stempelmechanismus 96 sich in der in 12 gezeigten Stellung befinden, welche
sich auf halbem Weg zwischen den Stellungen der in 10 und 11 gezeigten
Zahnbogen- und Stempel-Bauglieder befindet. Diese drei Oberflächen auf
halbem Weg durch den Vorgabebereich der Bewegung hindurch – statt an
einem Ende des Bewegungsbereiches – senkrecht zu haben minimiert
den Gleitkontakt und die Reibung zwischen dem Stempel-Bauglied 96 und Zahnbogen-Oberfläche 45.
Dies vermindert Reibung im Betrieb des elektronischen Drosselklappen-Steueraufbaus 10 und
verbessert seine Leistung. Dies vermindert außerdem die Abnutzung am Zahnbogen, welcher
vorzugsweise gleichfalls aus einem Verbundmaterial konstruiert ist.
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Während
die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen
beschrieben wurde hat klar zu sein daß der spezifische Mechanismus
und Techniken, welche beschrieben wurden, lediglich veranschaulichend
für die
Prinzipien der Erfindung sind. Zahlreiche Modifikationen können an
den beschriebenen Verfahren und dem Apparat vorgenommen werden,
ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angefügten Ansprüche definiert
ist.