Drosselregelungseinrichtungen

专利摘要:
EinSensor (40) füreine Drosselregelungseinrichtung. Die Drosselregelungseinrichtung enthält einenDrosselkörper(1). Ein Drosselventil (2) ist innerhalb eines Einlassluftkanals(1a) angebracht, der innerhalb des Drosselkörpers (1) definiert ist. EinGeschwindigkeitsverringerungs- oder Übersetzungsmechanismus (35) istzwischen einem Motor (4) und dem Drosselventil (2) angeschlossen.Ein Sensor (40) erfasst die Rotationsposition, das heißt den Rotationswinkel,des Motors (4) und weist einen beweglichen Abschnitt (41) und einenfestgelegten Abtastabschnitt (54) auf. Der bewegliche Abschnitt(41) ist an einer Drehwelle (4a) des Motors (4) derart angebracht, dassder bewegliche Abschnitt (41) sich dreht, wenn sich die Drehwelle(4a) dreht. Der festgelegte Erfassungsabschnitt (54) is an dem Drosselkörper (1)montiert und innerhalb des beweglichen Abschnitts (41) angebracht.Durch Erfassen der Rotation des Motors (4) kann ein Berechnungsabschnittgenau das Maß der Öffnung desDrosselventils (2) bestimmen. Der Sensor (40) gibt den Öffnungsgraddes Drosselventils (2) aus.
公开号:DE102004025926A1
申请号:DE200410025926
申请日:2004-05-27
公开日:2004-12-23
发明作者:Tsutomu Obu Ikeda；Sunao Obu Kitamura；Koji Obu Yoshikawa
申请人:Aisan Industry Co Ltd；
IPC主号:F02D11-10

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf Drosselregelungseinrichtungen,die einen Motor und einen Übersetzungsmechanismusaufweisen, der durch den Motor betrieben wird, um ein Drosselventil zumRegeln einer Strömungsratevon Einlassluft, die einem Motor zugeführt wird, zum Beispiel einemVerbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, zu drehen.
[0002] Diejapanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 6-264777 lehrteine bekannte Drosselregelungseinrichtung. Wie es in 14 gezeigt ist, weist diebekannte Drosselregelungseinrichtung einen Motor 92 undeinen Übersetzungsmechanismus 94 auf,der durch den Motor 92 betrieben wird, um ein Drosselventil 96 zumRegeln einer Strömungsrate vonEinlassluft zu drehen. Ein beweglicher Abschnitt 102 einesDrosselsensors 100 ist koaxial auf einem Ende einer Drehwelle 92s desMotors 92 montiert. Der bewegliche Abschnitt 102 weisteine scheibenartige Konfiguration auf, die einen konkaven und einen konvexenBereich enthält.Der konkave und der konvexe Bereich sind auf dem äußeren Umfangdes beweglichen Abschnitts 102 geformt und in vorgegebenenIntervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Ein festgelegterErfassungsabschnitt 104 des Drosselsensors 100 istauf dem Drosselkörper 91 montiert unddazu angepasst, die Konkavitätoder die Konvexitätdes beweglichen Abschnitts 102 zu erfassen.
[0003] Wennsich der bewegliche Abschnitt 102 des Drosselsensors 100 zusammenmit den Drehwellen 92s des Motors 92 dreht, erfasstdaher der festgelegte Erfassungsabschnitt 104 des Drosselsensors 100 denkonkaven oder konvexen Bereich des beweglichen Abschnitts 102,um die Anzahl der konkaven oder konvexen Bereiche zu zählen, diesich am Erfassungsabschnitt vorbei bewegen, so dass der Rotationswinkeldes Motors 92 und folglich der Öffnungsgrad des Drosselventils 96 bestimmtwerden können.Da der Rotationswinkel des Drosselventils 96 basierendauf dem Rotationswinkel des Motors 92 bestimmt wird, kanndie Genauigkeit der Messung des Rotationswinkels des Drosselventils 92 imVergleich zu einer Anordnung verbessert werden, bei der der Rotationswinkeleines Drosselventils direkt erfasst wird.
[0004] Umein bestimmtes Niveau an Präzisionfür dieMessung vorzusehen, wird dabei der Außendurchmesser des beweglichenAbschnitts 102 derart festgelegt, dass er im wesentlichengleich dem Außendurchmesserdes Motors 92 ist.
[0005] DerDrosselsensor 100 der bekannten Drosselregelungseinrichtungist jedoch derart gestaltet, dass er die konkaven oder konvexenBereiche erfasst, die auf dem Außenumfang des scheibenartigenbeweglichen Abschnitts 102 geformt sind, und die Anzahlder konkaven oder konvexen Bereiche zählt, um den Rotationswinkeldes Drosselventils 92 zu ermitteln. Daher muß der Drosselsensor 100 in Durchmesserrichtungeine großeAbmessung aufweisen, um die Anzahl der konkaven und konvexen Bereiche,die fürdie Genauigkeit erforderlich sind, aufzunehmen. Aus diesem Grundmuß derRaum zum Aufnehmen des Motors 92, der den Drosselsensor 100 aufweist,in einer Durchmesserrichtung im Vergleich zu einem Raum, der zumAufnehmen von ausschließlichdem Motor 92 benötigtwird, groß sein. Daherwar ein Problem, dass der Drosselkörper 91 ebenfallsverhältnismäßig groß sein muss.
[0006] Esist entsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserteDrosselregelungseinrichtungen zu lehren, die in ihrer Größe kleinsind, wobei sie nach wie vor die Fähigkeit vorsehen, genau den Öffnungsgraddes Drosselventils basierend auf dem Rotationswinkel des Motorszu erfassen.
[0007] Gemäß einemAspekt der vorliegenden Lehren werden Drosselregelungseinrichtungengelehrt, die einen Drosselkörperenthalten. Ein Drosselventil ist innerhalb eines Einlassluftkanalsangebracht, der innerhalb des Drosselkörpers definiert ist. Ein Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus,zum Beispiel ein Übersetzungsmechanismus,ist zwischen einem Motor, zum Beispiel einem Gleichstrommotor, unddem Drosselventil derart eingebracht, dass das Drosselventil durchden Motor überden Übersetzungsmechanismusgedreht wird. Die Rotation des Drosselventils wird durchgeführt, umden Einlassluftkanal zu öffnenund zu schließen,um die Strömungsratevon Einlassluft durch den Einlassluftkanal zu regeln. Ein Sensorerfasst eine Rotationsposition, d.h. den Rotationswinkel, des Drosselventilsund enthälteinen beweglichen Abschnitt und einen festgelegten Abtastabschnitt.Der bewegliche Abschnitt ist an der Drehwelle des Motors derartangebracht, dass sich der bewegliche Abschnitt dreht, wenn sichdie Drehwelle dreht. Der festgelegten Abtastabschnitt ist innerhalbdes beweglichen Abschnitts derart angebracht, dass er nicht in Berührung mitdem beweglichen Abschnitt ist. Der festgelegte Abtastabschnitt ist andem Drosselkörper über einStützelementmontiert. Der Motor und der bewegliche Abschnitt weisen eine ersteQuerschnittsflächeund eine zweite Querschnittsflächeinnerhalb von Ebenen senkrecht zur Axialrichtung der Drehwelle auf.Die zweite Querschnittsflächeist gleich zu oder kleiner als die erste Querschnittsfläche.
[0008] Dader Sensor die Rotationsposition des Drosselventils basierend aufder Rotationsposition des Motors erfasst, kann die Genauigkeit durchJustieren des Übersetzungsverhältnisses(Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis) des Übersetzungsmechanismus(Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus)im Vergleich zu einer Anordnung, bei der ein Sensor direkt den Rotationswinkeleines Drosselventils erfasst, verbessert werden. Daher kann dieRotationsposition des Drosselventils genau erfasst werden, ohnedass die Verwendung eines Sensors mit hoher Auflösung erforderlich ist.
[0009] Diedie Querschnittsflächedes beweglichen Abschnitts gleich zu oder kleiner als die Querschnittsfläche desMotors ist, muss zusätzlichder Raum, der zum Aufnehmen von sowohl dem Motor als auch dem beweglichenAbschnitt erforderlich ist, nicht unbedingt größer im Hinblick auf eine Querschnittsfläche innerhalbeiner Ebene senkrecht zur Axialrichtung der Drosselwelle als einRaum sein, der zum Aufnehmen von ausschließlich dem Motor gestaltet ist.Wenn der Sensor angrenzend an den Motor positioniert ist, um dieRotationsposition des Drosselventils basierend auf der Rotationspositiondes Motors zu erfassen, muss daher die Größe der Drosselregelungseinrichtungnicht so groß wiebei den bekannten Konfigurationen sein.
[0010] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren enthält der Motorein Gehäuse,das die erste Querschnittsflächedefiniert. Der bewegliche Abschnitt des Sensors enthält ein röhrenförmiges Element,das die zweite Querschnittsflächedefiniert. Der bewegliche Abschnitt des Sensors enthält auch einenRaum zum Aufnehmen eines Teils des festgelegten Abtastabschnitts.Das Motorgehäuseund das röhrenförmige Elementkönnenim wesentlichen zylindrische Außenwände aufweisen.Das röhrenförmige Elementkann einen Außendurchmesserhaben, der gleich oder kleiner als der Außendurchmesser des Motorgehäuses ist.
[0011] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren weist das Motorgehäuse gegenüberliegende Endenin der Axialrichtung der Drehwelle des Motors auf, ein erstes Gehäuseendeund ein zweites Gehäuseende.Die Drehwelle erstreckt sich durch das Motorgehäuse und weist ein erstes Endeund ein zweites Ende auf, die sich von jeweiligen Enden des Motorgehäuses aus erstrecken.Der bewegliche Abschnitt des Sensors ist an dem ersten Ende derDrehwelle angebracht. Das zweite Ende der Drehwelle ist mit demGeschwindigkeitsübersetzungsmechanismusverbunden.
[0012] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren enthält der beweglicheAbschnitt des Sensors weiter ein Paar von Magneten, die an einerinneren Wand des röhrenförmigen Elementsangebracht sind. Die Magnete sind derart positioniert, dass sie einander über dieRotationsachse derart gegenüberliegen,dass sie ein magnetisches Feld erzeugen. Der festgelegte Abtastabschnittist zwischen den Magneten positioniert und dient dazu, die Änderungder Richtung des magnetischen Felds zu erfassen, das durch die Magneteerzeugt wird, wenn sich der bewegliche Abschnitt dreht. Der festgelegteAbtastabschnitt berechnet dann die Rotationsposition des Drosselventilsbasierend auf der erfassten Änderung derRichtung des magnetischen Felds. Der Sensor kann eine verhältnismäßig kompakteKonstruktion aufweisen.
[0013] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren enthält der festgelegteAbtastabschnitt einen Erfassungsabschnitt und einen Berechnungsabschnitt.Der Erfassungsabschnitt erfasst die Änderung in der Richtung desmagnetischen Felds. Wenn sich der bewegliche Abschnitt dreht, erzeugtder Erfassungsabschnitt Ausgangssignale, die die Richtung des magnetischenFelds darstellen. Der Berechnungsabschnitt berechnet die Rotationspositiondes Motors basierend auf den Erfassungsausgangssignalen, die vondem Erfassungsabschnitt empfangen werden. Der Berechnungsabschnittberechnet ferner die Rotationsposition des Drosselventils basierend aufdem inkrementellen Rotationswinkelsignal, der Anzahl der Erfassungsbereichszyklen,welche die Rotation des Motors darstellen, der maximalen Amplitudedes inkrementellen Rotationswinkelsignals und einem Referenzwert.
[0014] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren enthält das Stützelementeinen Sensorverbinder, der zumindest einen Sensoranschluss aufweist.Der festgelegte Abtastabschnitt ist mit einer ersten externen elektrischenLeitung überden zumindest einen Sensoranschluss des Sensorverbinders verbunden.Vorzugsweise ist der festgelegte Abtastabschnitt integral mit demSensorverbinder geformt.
[0015] Dadas Stützelementden Sensorverbinder enthält,ist es nicht erforderlich, einen getrennten Sensorverbinder zusätzlich zudem Stützelement vorzusehen.Daher kann die Anzahl der Bauteile der Drosselregelungseinrichtungverringert werden und die Drosselregelungsein richtung kann eineverhältnismäßig kompakteKonstruktion aufweisen.
[0016] Beieinem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren enthält das Stützelementferner einen Motorverbinder, der zumindest einen Motoranschlussaufweist. Der Motor weist zumindest einen Anschluss für eine Stromquelleauf, der mit einer zweiten externen elektrischen Leitung über denzumindest einen Motoranschluss verbunden ist. Daher ist es nichterforderlich, einen getrennten Motorverbinder zusätzlich zudem Stützelementvorzusehen.
[0017] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren enthält das Stützelementferner einen Verbinder zu einer Stromquelle, der dazu dient, denzumindest einen Motoranschluss mit dem zumindest einen Stromquellenanschlussdes Motors zu verbinden. Vorzugsweise enthält der Stromquellenverbinder eineAusnehmung, die in dem Stützelementgeformt ist. Zumindest eine Anschlussplatte kann innerhalb der Ausnehmungangebracht sein und einen Kontakt zwischen dem zumindest einen Motoranschlussund dem zumindest einen Stromquellenanschluss des Motors herstellen.
[0018] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren sind der Sensorverbinderund der Motorverbinder zu einem Mehrfachverbinder integriert, derintegral mit dem Abtastabschnitt geformt ist.
[0019] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren ist das röhrenförmige Elementdes beweglichen Sensorabschnitts aus Material gefertigt, das eineAbschirmung fürden festgelegten Abtastabschnitt gegenüber einem möglichen Rauschen, das durchden Motor erzeugt wird, vorsieht. Daher kann der festgelegte Abtastabschnittvor einer Beeinflussung durch elektrisches Rauschen geschützt werden.Beispielsweise kann das röhrenförmige Element auseinem magnetischen Material gefertigt sein.
[0020] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren werden Sensoren zurVerwendung mit einer Drosselregelungseinrichtung gelehrt. Der Sensor enthält ein Erfassungsmittelfür einenRotationswinkel, das dazu betreibbar ist, ein Sensorausgangssignaldes Motors auszugeben. Das inkrementelle Rotationswinkelsignal verändert sichlinear von einem Minimalwert zu einem Maximalwert über dengesamten Erfassungsbereich von einer Umdrehung des Motors oder wenigerals einer Umdrehung des Motors. Das inkrementelle Rotationswinkelsignalnimmt als Antwort auf eine Zunahme des Rotationswinkels des Motorszu. Das inkrementelle Rotationswinkelsignal nimmt unmittelbar voneinem Maximalwert auf einen Minimalwert ab, wenn der Rotationswinkeleinen Erfassungsbereichszyklus abschließt (zum Beispiel eine vollständige Umdrehungfür einenErfassungsbereich von 0° bis360°) undein weiterer Erfassungsbereichszyklus beginnt. Das inkrementelleRotationswinkelsignal nimmt dann linear von dem Minimalwert zu demMaximalwert als weitere Antwort auf eine Zunahme des inkrementellenRotationswinkels des neuen Rotationszyklus zu. Ein Addiermittelund ein Subtrahiermittel werden dazu verwendet, ein Sensorausgangssignalzu erzeugen, das auf der Gesamtrotation des Motors basiert. Insbesonderedient das Addiermittel dazu, einen Wert entsprechend der maximalenAmplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignals zu dem Sensorausgangssignaljedesmal dann zuzuaddieren, wenn der Motor einen neuen Erfassungsbereichszykluseiner Rotation in einer Vorwärtsrichtung,d.h. der Richtung des Öffnensdes Drosselventils, beginnt. Das Subtrahiermittel ist dazu betätigbar,einen Wert, der der maximalen Amplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignalsentspricht, der vorher am Beginn eines neuen Erfassungsbereichszyklusder Rotation zuaddiert wurde, zu subtrahieren. Der Wert wird vondem Sensorausgangssignal jedesmal dann subtrahiert, wenn das inkrementelleRotationswinkelsignal auf einen Minimalwert abnimmt und der Motorsich weiter in den vorhergehenden Erfassungsbereichszyklus der Rotation dreht,d.h. währendder Rotation des Motors in einer Rückwärtsrichtung oder der Richtung,die das Drosselventil schließt.
[0021] Mitdieser Anordnung erzeugt das Erfassungsmittel für den inkrementellen Rotationswinkel einSignal, das sich linear von einem Minimalwert zu einem Maximalwertinnerhalb eines Erfassungsbereichs von gleich zu oder weniger alseiner Umdrehung des Motors ändert,als Antwort auf eine Zunahme des Rotationswinkels des Motors. Wennbeispielsweise der Erfassungsbereich von 0° bis 360° reicht, nimmt das durch dasRotationswinkelerfassungsmittel erzeugte inkrementelle Rotationswinkelsignalproportional zur Änderungder Rotationsposition des Motors während einer vollständigen Umdrehungzu. Somit ist das inkrementelle Rotationswinkelsignal auf einemMinimalwert, wenn der Rotationswinkel des Motors 0° ist, unddas inkrementelle Rotationswinkelsignal ist auf einem Maximalwert, wennder Rotationswinkel des Motors 360° ist. Wenn der Rotationswinkeldes Motors in einer Vorwärtsrichtungweiterschreitet, so dass ein weiterer Erfassungsbereichszyklus beginnt(in diesem Fall eine weitere Umdrehung), nachdem das inkrementelle Rotationswinkelsignaleinen Maximalwert erreicht hat, wird das inkrementelle Rotationswinkelsignalauf einen Minimalwert am Beginn des neuen Erfassungsbereichszykluszurückgesetzt.Das inkrementelle Rotationswinkelsignal nimmt dann in Richtung aufden Maximalwert zu, wenn der Rotationswinkel des Motors zunimmt,auf die gleiche Weise wie währenddes vorhergehenden Zyklus. Die Amplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignals,d.h. die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwertdes inkrementellen Rotationswinkelsignals, wird dem vorhergehendenSensorausgangssignal jedesmal dann zuaddiert, wenn das inkrementelleRotationswinkelsignal von einem Maximalwert auf einen Minimalwertwährendder Rotation des Motors in einer Vorwärtsrichtung übergeht(d.h. füreinen Erfassungsbereich von 0° bis360° trittdies jedesmal dann auf, wenn der Motor eine vollständige Umdrehung abschließt und eineweitere Umdrehung während des Öffnens desDrosselventils beginnt). Daher weist das Sensorausgangssignal, dasbasierend auf dem inkrementellen Rotationswinkel erzeugt wird, eineim wesentlichen lineare Charakteristik auf, selbst wenn sich derMotor durch eine Mehrzahl von Erfassungsbereichszyklen dreht.
[0022] Wenndas inkrementelle Rotationswinkelsignal einen Minimalwert während derRotation des Motors in der Rückwärtsrichtungerreicht, wird außerdemdie Amplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignals von demSensorausgangssignal abgezogen, wenn der Motor den vorhergehendenErfassungsbereichszyklus der Rotation in der Rückwärtsrichtung beginnt, wobeidas Drosselventil geschlossen wird. Daher kann das Sensorausgangssignal nocheine im wesentlichen lineare Charakteristik während der Rückwärtsrotation des Motors aufweisen.
[0023] Esist auf diese Weise möglich,den Rotationswinkel des Drosselventils aus dem entsprechenden Rotationswinkeldes Motors durch Verwendung eines Rotationswinkelerfassungsmittelszu erhalten, das einen Erfassungsbereich von weniger als oder gleichzu einem vollständigenUmdrehungszyklus (360°)aufweist.
[0024] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren wird ein Mittel zumSpeichern eines Referenzwerts fürdas Sensorausgangssignal vorgesehen. Der Referenzwert entsprichtdem inkrementellen Rotationswinkelsignal des Rotationswinkelerfassungsmittels,das erzeugt wird, wenn das Drosselventil in einer vollständig geschlossenenPosition ist.
[0025] Daherkann der Rotationswinkel (Öffnungsgrad)des Drosselventils genau bestimmt werden, selbst wenn die vollständig geschlossenePosition des Drosselventils nicht der 0° Position des Rotationswinkelsdes Motors entspricht, wie sie durch das Rotationswinkelerfassungsmittelbestimmt ist.
[0026] DasSensorausgangssignal kann durch den Ausdruck „V = Em·N + e – e0" berechnet werden, wobei V das Sensorausgangssignalist (Spannung), e das inkrementelle Rotationswinkelsignal (Spannung) ist,das von dem Rotationswinkelerfassungsmittel ausgegeben wird, Emdie Amplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignals e ist, Nein Integer ist, der die Anzahl der Erfassungsbereichszyklen des Motorsdarstellt, und e0 dem Referenzwert entspricht, der dem inkrementellenRotationswinkelsignal entspricht, wenn das Drosselventil in einervollständiggeschlossenen Position ist.
[0027] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren enthält der Sensoreinen beweglichen Abschnitt und einen festgelegten Abtastabschnitt.Der bewegliche Abschnitt ist an der Drehwelle des Motors derartangebracht, dass sich der bewegliche Abschnitt dreht, wenn sichdie Drehwelle dreht. Der festgelegte Abtastabschnitt ist in Wechselwirkungmit dem beweglichen Abschnitt und ist am Drosselkörper montiert.Der bewegliche Abschnitt des Sensors enthält ein Paar von Magneten, diederart positioniert sind, dass sie einander über die Rotationsachse des Motorsgegenüberliegen.Der festgelegte Abtastabschnitt enthält einen Erfassungsabschnitt,einen ersten Berechnungsabschnitt und einen zweiten Berechnungsabschnitt.Der Erfassungsabschnitt und der erste Berechnungsabschnitt bildenprimärdas Rotationserfassungsmittel. Der zweite Berechnungsabschnitt bildetdas Addiermittel und das Subtrahiermittel. Der Erfassungsabschnittist zwischen den Magneten positioniert und derart angeordnet undkonstruiert, dass er ein Signal ausgibt, das der Änderung derRichtung des magnetischen Felds entspricht, wenn sich der beweglicheAbschnitt dreht. Somit erzeugt der erste Berechnungsabschnitt dasinkrementelle Rotationswinkelsignal basierend auf dem Erfassungsausgangssignalvon dem Erfassungsabschnitt. Der zweite Berechnungsabschnitt erzeugtdas Sensorausgangssignal basierend auf dem inkrementellen Rotationswinkelsignal,der Anzahl der Erfassungsbereichszyklen, welche die Rotation desMotors darstellen, der maximalen Amplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignalsund einem Referenzwert.
[0028] Beieinem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren sind der erste Berechnungsabschnittund der zweite Berechnungsabschnitt zu einem integrierten Schaltkreis(IC) kombiniert.
[0029] ZusätzlicheAufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sindunmittelbar nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammenmit den Ansprüchenund den beigefügten Zeichnungenverständlich,in denen:
[0030] 1 eine Querschnittsdraufsichtauf eine repräsentativeDrosselregelungseinrichtung ist; und
[0031] 2 eine Seitenansicht einerDrosselregelungseinrichtung betrachtet in einer Richtung, die durchPfeile II-II in 1 angegebenist, ist, wobei ein Teil weggebrochen ist; und
[0032] 3 eine vertikale Querschnittsansichteiner Drosselregelungseinrichtung ist, die entlang der Linie III-IIIin 1 genommen ist; und
[0033] 4 eine Teilvorderansichtin einer durch Pfeile IV-IV in 1 angegebenenRichtung ist, die eine Vorderansicht eines Übersetzungsmechanismus zeigt;und
[0034] 5 eine schematische vertikaleQuerschnittsansicht eines Sensors ist; und
[0035] 6 eine Querschnittsansichtentlang der Linie VI-VI in 5 ist;und
[0036] 7 eine schematische erklärende Ansicht ist,die das Prinzip der Messung des Rotationswinkels durch einen Sensordarstellt; und
[0037] 8(A) eine schematische Ansichteiner Drosselregelungseinrichtung ist; und
[0038] 8(B) eine schematische Ansichtist, die eine allgemeine Konstruktion eines festgelegten Abtastabschnittseines Sensors darstellt; und
[0039] 9 bis 11 Flussdiagramme von verschiedenen Abläufen sind,die durch einen zweiten Berechnungsabschnitt eines Sensors ausgeführt werden;und
[0040] 12 eine schematische Darstellungist, die die Ergebnisse der durch einen zweiten BerechnungsabschnittausgeführtenVerfahren darstellen; und
[0041] 13 eine vergrößerte Ansichteines Teils von 12 ist;und
[0042] 14 eine Querschnittsdraufsichtauf eine bekannte Drosselregelungseinrichtung ist.
[0043] Jedesder zusätzlichenMerkmale und der oben und unten beschriebenen Lehren kann getrennt oderin Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden,um verbesserte Drosselregelungseinrichtungen und Verfahren zum Verwenden solcherverbesserten Drosselregelungseinrichtungen vorzusehen. RepräsentativeBeispiele der vorliegenden Erfindung, wobei die Beispiele vieledieser zusätzlichenMerkmale und Lehren sowohl getrennt als auch in Verbindung miteinanderverwenden, werden nun im Einzelnen unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungenbeschrieben. Diese detaillierte Beschreibung soll lediglich einemFachmann weitere Einzelheiten zum Ausführen von bevorzugten Aspektender vorliegenden Lehren geben und soll den Rahmen der Erfindungnicht begrenzen. Lediglich die Ansprüche definieren den Rahmen derbeanspruchten Erfindung. Daher müssenKombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgendendetaillierten Beschreibung offenbart sind, die Erfindung nicht unbedingtim weitesten Sinn in die Praxis umsetzen und werden statt dessenlediglich dazu gelehrt, speziell repräsentative Beispiele der Erfindungzu beschreiben. Ferner könnenverschiedene Merkmale der repräsentativenBeispiele und abhängigenAnsprüche aufWeisen kombiniert werden, die nicht speziell im Einzelnen genanntsind, um zusätzlichenützliche Ausführungsformender vorliegenden Lehren vorzusehen.
[0044] EinerepräsentativeAusführungsformwird nun unter Verweis auf 1 bis 7 beschrieben. 1 bis 4 zeigen eine repräsentative Drosselregelungseinrichtungund 5 bis 7 zeigen einen Sensor zumErfassen eines Rotationswinkels eines Drosselventils der Drosselregelungseinrichtung.Die repräsentativeDrosselregelungseinrichtung ist dazu angepasst, die Strömung vonEinlassluft innerhalb eines Einlasssystems eines Verbrennungsmotors (nichtdargestellt) zu regeln und enthälteinen Drosselkörper 1,der aus Harz, wie zum Beispiel PPS, gefertigt sein kann.
[0045] Wiees in 1 und 3 dargestellt ist, enthält der Drosselkörper 1 einenBohrungsbereich 20 und einen Motorgehäusebereich 24, dieintegral miteinander gebildet sind. Ein im Wesentlichen zylindrischerEinlassluftkanal 1a ist in dem Bohrungsbereich 20 geformtund erstreckt sich vertikal, wie es in 3 zu erkennen ist, durch den gesamtenBohrungsbereich 20. Ein (nicht dargestellter) Luftreinigerist an dem oberen Ende des Bohrungsbereichs 20 montiert.Ein Einlassverteiler 26 (es ist in 3 nur ein oberer Verbindungsbereich gezeigt)ist mit dem unteren Ende Bohrungsbereichs 20 verbunden.Eine Drosselwelle 9, die vorzugsweise aus Metall gefertigt ist,ist an dem Bohrungsbereich 20 montiert und erstreckt sich über denEinlassluftkanal 1a in einer Durchmesserrichtung.
[0046] Wiees in 1 gezeigt ist,stütztein linker Stützbereich 21,der integral mit dem Bohrungsbereich 20 geformt ist, einlinkes Endes 9a der Drosselwelle 9 über einlinkes Lager 8. Ein rechter Stützbereich 22, derebenfalls integral mit dem Bohrungsbereich 20 geformt ist,stütztein rechtes Ende 9b der Drosselwelle 9 über einrechtes Lager 10. Vorzugsweise ist das linke Lager 8 alsein Schublager konfiguriert und das rechte Lager 10 alsein Radiallager konfiguriert, wie zum Beispiel als ein Kugellager.Die Drosselwelle 9 ist durch Presspassung in den innerenLaufring 10a des rechten Lagers 10 eingesetzt. Ein äußerer Laufring 10b desrechten Lagers 10 ist locker in den Stützbereich 22 des Drosselkörpers 1 eingesetzt.Da der Drosselkörper 1 ausHarz gefertigt sein kann und das rechte Lager 10 aus Metallgefertigt sein kann, kann der Drosselkörper 1 eine verhältnismäßig große Toleranzbei der Größe der inneren Umfangsfläche desStützbereichs 22 inBezug auf das rechte Lager 10 enthalten. Zusätzlich gibtes einen verhältnismäßig großen Unterschiedin den einzelnen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten desDrosselkörpers 1 unddes Lagers 10. Wenn daher der äußere Laufring 10b desLagers 10 durch Presspassung in den Stützbereich 22 einzusetzen wäre, würde dieMöglichkeitbestehen, dass der Stützbereich 22 während einernachfolgenden Beaufschlagung der Bauteile mit thermischen Zyklen Rissebekäme.Da der äußere Laufring 10b desrechten Lagers 10 jedoch lose in den Stützbereich des Drosselkörpers 1 beidieser repräsentativenAusführungsformeingesetzt ist, kann der Stützbereich 22 thermischeZyklen mit geringerer Wahrscheinlichkeit, dass Risse entstehen,aufnehmen. Die Toleranzen könnenexperimentell bestimmt werden oder basierend auf den jeweiligenWerten der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialienangenähert werden,die fürden Drosselkörper 1 unddas rechte Lager 10 verwendet werden.
[0047] Wiees in 1 dargestelltist, ist ein Drosselventil 2, das vorzugsweise aus Harzgefertigt ist, an der Drosselwelle 9 über Befestigungseinrichtungen,wie zum Beispiel Schrauben 3, gesichert oder befestigtund ist innerhalb des Einlassluftkanals 1a angebracht.Der Einlassluftkanal 1a kann inkrementell geöffnet undgeschlossen werden, wenn sich das Drosselventil 2 mit derDrosselwelle 9 dreht. Die Drosselwelle 9 ist miteinem Motor 4 derart verbunden, dass der Motor 4 zumJustieren des Öffnungsgradsdes Drosselventils 2 betrieben werden kann, wodurch dieStrömungsrateder Einlassluft durch den Einlassluftkanal 1a geregeltwird. Das Drosselventil 2 ist in 3 in einer vollständig geschlossenen Positiongezeigt. Das Drosselventil 2 öffnet sich, wenn es sich ineiner Richtung gegen den Uhrzeigersinn betrachtet in 3 dreht („offen"-Richtung, die in 3 bezeichnet ist).
[0048] Wiees in 1 gezeigt ist,ist ein Stöpsel 7 inden linken Stützbereich 21 eingesetzt,der das linke Ende 9a der Drosselwelle 9 stützt. DerStöpsel 7 verdecktdas linke Ende 9a innerhalb der Bohrung 20. Dasrechte Ende 9b der Drosselwelle 9 erstreckt sichdurch und überden Stützbereich 22 hinaus.Ein Drosselrad 11, das vorzugsweise aus Harz gefertigt ist,ist als Sektorrad gestaltet und an dem verlängerten rechte Ende 9b derDrosselwelle 9 montiert. Das Drosselrad 11 istderart festgelegt, dass es sich nicht relativ zu der Drosselwelle 9 dreht(siehe 1 und 4). Wie es in 1 dargestellt ist, ist eineRückstellfeder 12,die als Torsionsfeder gestaltet ist, zwischen den Drosselkörper 1 unddas Drosselrad 11 eingebracht. Die Rückstellfeder 12 belastetdas Drosselventil 2 sowie die Drosselwelle 9 inder Schließrichtungdes Drosselventils 2 vor. Ein Anschlag ist zwischen demDrosselkörper 1 unddem Drosselrad 11 vorgesehen, um zu verhindern, dass sichdas Drosselventil 2 übereine vorgegebene Schließpositionhinaus dreht, zum Beispiel überdie vollständigegeschlossene Position hinaus, wenn dies auch in den Zeichnungennicht dargestellt ist.
[0049] Gemäß der Darstellungin 1 weist der Motorgehäusebereich 24 desDrosselkörpers 1 eine imWesentlichen röhrenförmige zylindrischeGestalt mit einem geschlossenen Ende auf. Der Motorgehäusebereich 24 weisteine Längsachseauf, die parallel zu der Rotationsachse L der Drosselwelle 9 ist. EinMotoraufnahmeraum 24a ist innerhalb des Motorgehäusebereichs 24 definiertund zur rechten Seitenflächedes Drosselkörpers 1 offen.Der Motor 4 ist innerhalb des Motoraufnahmeraums 24a angebracht undderart positioniert, dass ein vorderes Ende (das rechte Ende betrachtetist 1) des Motors 4 auf deroffenen Seite des Motoraufnahmeraums 24a positioniert ist.Beispielsweise kann der Motor 4 ein Gleichstrommotor sein.Ein Befestigungsflansch 29 ist am vorderen Ende (dem rechtenEnde betrachtet in 1)eines Motorgehäuses 28,das heißtdes äußeren Gehäuses, desMotors 4 geformt. Der Befestigungsflansch 29 istan dem Motorgehäuse 24 über Befestigungseinrichtungen,vorzugsweise Schrauben 5, derart befestigt, dass der Motor 4 desMotorgehäuses 28 inseiner Position derart festgelegt ist, dass die Motorachse P sichparallel zur Rotationsachse L der Drosselwelle 9 erstreckt.
[0050] Wiees in 1 und 4 gezeigt ist, kann ein Motorritzel 32 ausHarz gefertigt sein und ist an einem vorderen Teil einer Drehwelle,oder Ausgangswelle 4a, des Motors 4 montiert.Der vordere Teil des Motorritzels 32 erstreckt nach rechtsbetrachtet in 1 vondem vorderen Ende des Motorgehäuses 28.Eine Gegenwelle 34 ist an dem Drosselkörper 1 in einer Zwischenpositionzwischen dem Bohrungsbereich 20 und dem Motorgehäusebereich 24 montiert.Die Gegenwelle 34 erstreckt sich parallel zur RotationsachseL der Drosselwelle 9. Ein Gegenrad 14 ist vorzugsweiseaus Harz gefertigt und drehbar an der Gegenwelle 34 montiert.Das Gegenrad 14 weist einen großen Zahnradbereich 14a undeinen kleinen Zahnradbereich 14b auf. Wie es in 4 zu erkennen ist, kämmt dergroßeZahnradbereich 14a mit dem Motorritzel 32 undkämmt derkleine Zahnradbereich 14b mit dem Drosselrad 11.Das Motorritzel 32, das Gegenrad 14 und das Drosselrad 11 bildenden Übersetzungsmechanismus 35 (Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus).
[0051] Wiees in 1 dargestelltist, ist eine Abdeckung 18 an der rechten Seitenfläche desDrosselkörpers 1 durchein geeignetes Verbindungsmittel, wie zum Beispiel eine Eingriffseinrichtung,oder durch Krimpen der Abdeckung 18 an den Drosselkörper 1 angebracht.Die Abdeckung 18 ist vorgesehen, um den Übersetzungsmechanismus 35 undseine zugehörigenTeile zu bedecken. Die Abdeckung 18 kann aus einer Metallplatte,wie zum Beispiel einer Eisenplatte, sein. Eine Wellenstützausnehmung 18j kannin einer Position gebildet sein, die axial der Gegenwelle 34 gegenüber liegt.Das rechte Ende der Gegenwelle 34 wird drehbar durch dieWellenstützausnehmung 18j gestützt. Beispielsweisekann ein Pressformvorgang die Abdeckung 18 und die Wellenstützausnehmung 18j bilden.
[0052] Wiees in 1, 2 und 5 gezeigtist, weist ein Sensor 40 einen beweglichen Abschnitt 41 auf,der an dem hinteren Teil der Ausgangswelle 4a des Motors 4 befestigtist, wobei der hintere Teil sich nach hinten (betrachtet in 1 nach links) von dem hinterenEnde des Motorgehäuses 28 auserstreckt. Daher weist der bewegliche Teil 41 die gleicheRotationsachse wie die Ausgangswelle 4a auf und dreht sichauch zusammen mit der Ausgangswelle 4a. Wie es in 5 gezeigt ist, enthält der beweglicheAbschnitt 41 ein im Wesentlichen zylindrisches röhrenförmiges Gehäuse 43,ein zylindrisches röhrenförmiges Joch 45 undein Paar von Magneten 47 und 48. Das Gehäuse 43 enthält einenscheibenförmigenBereich 43a, einen zylindrischen röhrenförmigen Bereich 43b undeinen inneren Flansch 43c, so dass das Gehäuse 43 eineim Wesentlichen umgekehrte C-förmigeQuerschnittsgestalt aufweist, wie es in 5 dargestellt ist. Vorzugsweise ist der äußere Durchmesserdes Gehäuses 43 derartfestgelegt, dass er beträchtlichkleiner als der äußere Durchmesserdes Motorgehäuses 28 ist(siehe 1 und 2).
[0053] DasJoch 45 ist aus magnetischem Material gefertigt und innerhalbdes Gehäuses 43 derartangebracht, dass die äußere Fläche desJochs 45 in Berührungmit der inneren Wand 43b des zylindrischen röhrenförmigen Bereichs 43 ist.Zusätzlich wirddas Joch 45 axial zwischen dem scheibenförmigen Bereich 43a unddem inneren Flansch 43c begrenzt. Die Magnete 47 und 48 sindfest an der inneren Flächedes Jochs 45 derart angebracht, dass die Magnete 47 und 48 einandergegenüberliegen. Die Rotationsachse P der Ausgangswelle 4a des Motors 4 istin einer Zwischenposition zwischen den Magneten 47 und 48 angebracht.Beide axiale Enden des Jochs 45 und beide axiale Endender Magnete 47 und 48 sind nicht wesentlich zurUmgebungsaußenseitedes Gehäuses 43 freigelegt.Nur die inneren Oberflächender Magnete 47 und 48 sind direkt zur außenseitigenUmgebung des Gehäuses 43 freigelegt.Zusätzlichsind die Magnete 47 und 48 derart magnetisiert,dass die magnetischen Linien des zwischen den Magneten 47 und 48 erzeugtenmagnetischen Felds sich im Wesentlichen parallel zueinander innerhalbdes Raums des Jochs 45 und über die Rotationsachse P erstrecken.
[0054] Wiees in 5 und 6 dargestellt ist, ist ein festgelegterAbschnitt (der Sensorkörper 54)des Sensors 40 in einer vorgegebenen festgelegten Positionzwischen den Magneten 47 und 48 des beweglichenAbschnitts 41 positioniert. Der Sensorkörper 54 ist derartgestaltet, dass er eine Änderungin der Richtung oder Ausrichtung der magnetischen Linien des magnetischenFelds erfasst. Die Änderungin der Richtung kann hervorgerufen werden, wenn sich der beweglicheAbschnitt 41 mit der Ausgangswelle 4a des Motors 4 dreht.Der Sensorkörper 54 bestimmt dannden Rotationswinkel des Motors 4 basierend auf der erfassten Änderung.Insbesondere enthält derSensorkörper 54 einenmagnetischen Erfassungsabschnitt 55, einen ersten Berechnungsabschnitt 56 undeinen zweiten Berechnungsabschnitt 57 (siehe 8(B)). Der magnetische Erfassungsabschnitt 55 dientdazu, die Veränderungin der Richtung der magnetischen Linien des magnetischen Felds zuerfassen und ein Erfassungsausgangssignal entsprechend der erfasstenRichtung zu produzieren. Der erste Berechnungsabschnitt 56 berechnetdann den inkrementellen Rotationswinkel (unter Verwendung einesErfassungsbereichs von 0° bis 360°) des Motors 4 basierendauf dem Erfassungsausgangssignal von dem magnetischen Erfassungsabschnitt 55.Der zweite Berechnungsabschnitt 57 berechnet weiter denRotationswinkel, das heißtdas Maß der Öffnung,des Drosselventils 2 basierend auf dem inkrementellen Rotationswinkeldes Motors 4, der Anzahl der Erfassungsbereichszyklen,welche die Rotation des Motors darstellen, dem Maximalwert oderder Amplitude des inkrementellen Rotationswinkels und einem Referenzwert.
[0055] Wiees in 5 und 6 gezeigt ist, ist der magnetischeErfassungsabschnitt 55 des Sensorkörpers 54 zwischenden Magneten 47 und 48 positioniert. Der magnetischeErfassungsabschnitt 55 ist auch auf der gleichen zentralenAchse wie die Magnete 47 und 48 positioniert.Zusätzlichist der magnetische Erfassungsabschnitt 55 derart ausgerichtet, dasseine Vorderfläche(Endfläche)des magnetischen Erfassungsabschnitts 55 sich im Wesentlichen senkrechtzur Rotationsachse P der Ausgangswelle 4a des Motors 4 erstreckt(siehe 5). Der magnetischeErfassungsabschnitt 55 des festgelegten Abschnitts (Sensorkörper 54)ist mit dem durch die Magnete 47 und 48 des beweglichenAbschnitts 41 erzeugten magnetischen Feld in Wechselwirkung.Beispielsweise kann der magnetische Erfassungsabschnitt 55 einmagnetoresistives Element enthalten.
[0056] Dererste Berechnungsabschnitt 56 und der zweite Berechnungsabschnitt 57 desSensorkörpers 54 sindals IC integriert. Der zweite Berechnungsabschnitt 57 istderart konfiguriert, dass er ein lineares Spannungssignal (anschließend bezeichnetals „SensorausgangssignalV") ausgibt, dasdem Maß der Öffnung (0° bis etwa84°) desDrosselventils 2 entspricht. Das Sensorausgangssignal Vdes zweiten Berechnungsabschnitts 57, das das Maß der Öffnung desDrosselventils 2 darstellt, wird in eine Regelungseinrichtung,wie zum Beispiel eine ECU (engine control unit (Motorregelungseinheit))zum Regeln eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs eingegeben(siehe 7, 8(A) und 8(B)).
[0057] DerSensorkörper 54 istan einem Stützelement 60 montiert,das an dem Motorgehäusebereich 24 desDrosselkörpers 1 festgelegtist. Das Stützelement 60 kannaus Harz gefertigt sein und weist eine duale Funktion des Vorsehenseiner Abstützungfür denSensorkörper 54 unddes Dienens als elektrischer Verbinder auf. Wie es in 2 zu erkennen ist, enthält das Stützelement 60 einenSensorstützbereich 64 undeinen Motorverbinderbereich 66, die innerhalb des Motoraufnahmeraums 24a positioniert sind.Das Stützelement 60 enthält aucheinen Mehrfachverbinderbereich 67, der außerhalbdes Motorgehäuses 24 positioniertist.
[0058] EinWellenbereich 61 ist in einer Zwischenposition des Stützelements 60 geformtund in eine Öffnung 24e eingesetzt,die in dem oberen Teil (betrachtet in 2)des Motorgehäusebereichs 24 geformtist. Ein Flansch 62 ist auf der oberen Seite der Welle 61 geformtund außerhalbdes Motorgehäuses 24 positioniert.Mit dem in die Öffnung 24e eingesetztenWellenbereich 61 ist der Flansch 62 um die Öffnung 24e ander äußeren Wanddes Motorgehäusebereichs 24 durchBefestigungselemente, wie zum Beispiel Schrauben, derart befestigt,dass das Stützelement 60 inseiner Position relativ zu dem Motorgehäusebereich 24 festgelegtist.
[0059] DerSensorstützbereich 64 desStützelements 60 weisteine Basis 64b und eine Stützplatte 64h auf.Die Basis 64b ist derart positioniert, dass sie sich senkrechtzur Rotationsachse P der Ausgangswelle 4a des Motors 4 erstreckt.Die Stützplatte 64h istan der Basis 64b montiert und erstreckt sich parallel zurRotationsachse P. Der Sensorkörper 54 ist ander Stützplatte 64h,wie es in 1 dargestelltist, montiert.
[0060] DerMotorverbinder 66 ist zwischen dem Sensorstützbereich 64 unddem Wellenbereich 61 geformt. Der Motorverbinder 66 istdazu gestaltet, einen Anschluss 4t zu einer Stromquelleaufzunehmen, der sich von dem Motor 4 aus erstreckt. DerAnschluss 4t fürdie Stromquelle ist als Plattenstreifen gestaltet und erstrecktsich parallel zur Ausgangswelle 4a des Motors 4 umeinen vorgegebenen Abstand vom oberen hinteren Ende des Motorgehäuses 28 aus.Um den Stromquellenanschluss 4t aufzunehmen, weist derMotorverbinder 66 eine Ausnehmung 66m auf, diesich parallel zur Ausgangswelle 4a des Motors 4 erstreckt.Anschlüsse 66t,die aus Federmaterial gefertigt sind, sind in die Ausnehmung 66m eingesetztund sind dazu angepasst, die obere Fläche des Stromquellenanschlusses 4t zukontaktieren, wobei der Anschluss 4t für die Stromquelle gegen dieuntere Oberflächeder inneren Wand der Ausnehmung 66m gedrückt wird.
[0061] DerMehrfachverbinder 67 des Stützelements 60 istals weiblicher Verbinder gestaltet und weist mehrere Sensoranschlüsse 68 (nurein Sensoranschluss 68 ist in 2 dargestellt) und mehrere Motoranschlüsse 69 (nurein Motoranschluss 69 ist in 2 gezeigt)auf. Jeder der Sensoranschlüsse 68 weisteinen Basisbereich auf, der in das Stützelement 60 eingebettetist, wobei der Basisbereich ein Anschlussende auf der Sensorseiteaufweist, das elektrisch mit einem entsprechenden Anschluss des zweitenBerechnungsabschnitt 57 des Sensorkörpers 54 verbundenist. Jeder der Motoranschlüsse 69 weisteinen Basisbereich auf, der in das Stützelement 60 eingebettetist. Jeder Basisbereich weist ein Anschlussende der Motorseite auf,das mit dem entsprechenden Anschluss der Anschlüsse 66t verbundenist. Ein männlicherVerbinder (nicht dargestellt) kann mit dem Mehrfachverbinder 67 verbundenwerden. Der männlicheVerbinder ist elektrisch mit der Regelungseinheit über eineelektrische Leitung (nicht dargestellt) verbunden.
[0062] DieArbeitsweise der oben stehenden repräsentativen Drosselregelungseinrichtungwird nun in Verbindung mit der Regelung von Einlassluft, die einemVerbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs zugeführt wird, beschrieben. Wennder Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Beschleunigungspedal niederdrückt, drehtsich der Motor 4 in einer Vorwärtsrichtung unter der Regelungder Regelungseinheit (ECU). Die Rotation des Motors 4 wirddann an die Drosselwelle 9 über den Übersetzungsmechanismus 35 übertragen. AlsErgebnis dreht sich die Drosselwelle 9 (und folglich dasDrosselventil 2) in der Richtung zum Öffnen, so dass der Einlassluftkanal 1a geöffnet wird,um die Strömungsrateder Einlassluft zu erhöhen,die dem Motor zugeführtwird.
[0063] Wennandererseits der Fahrer das Beschleunigungspedal freigibt, wirdder Motor 4 in einer Rückwärtsrichtungbetrieben. Folglich drehen sich die Drosselwelle 9 unddas Drosselventil 2 in einer Schließrichtung, um die Strömungsrateder dem Motor zugeführtenEinlassluft zu verringern.
[0064] Inder Zwischenzeit, wenn sich der Motor dreht, dreht sich der beweglicheAbschnitt 41 des Erfassungssensors 40 für den Rotationswinkel,der an der Ausgangswelle 4a des Motors 4 befestigtist, ebenfalls. Daher drehen sich das Joch 45 und die Magnete 47 und 48 desbeweglichen Abschnitts 41, wodurch bewirkt wird, dass sichdie Richtung oder Ausrichtung des magnetischen Felds (repräsentiert durchim Wesentlichen gleichmäßige magnetische Feldlinien) ändert. Dermagnetische Erfassungsabschnitt 55 des Sensorkörpers 54 erfasstsolche Änderungenin der Richtung des magnetischen Felds. Der magnetische Erfassungsabschnitt 55 gibtdann ein Erfassungsausgangssignal, das der Richtung des magnetischenFelds entspricht, an den ersten Berechnungsabschnitt 56 aus.Der erste Berechnungsabschnitt 56 berechnet den inkrementellenRotationswinkel des Motors 4 basierend auf dem Erfassungssignalvon dem Erfassungsabschnitt 55. Der zweite Berechnungsabschnitt 57 berechnetden Rotationswinkel (Öffnungsgrad)des Drosselventils 2 basierend auf dem erfassten Rotationswinkeldes Motors 4, der Anzahl der Erfassungsbereichszyklen, dieder Gesamtrotation des Motors entsprechen, einem Referenzwert, unddem Maximalwert des erfassten Rotationswinkels des Motors 4 für einenspeziellen Erfassungsbereich. Ein Sensorausgangssignal, das dasMaß der Öffnung desDrosselventils 2 repräsentiert,wird von dem zweiten Berechnungsabschnitt 57 an die Regelungseinheitgeliefert.
[0065] Basierendauf den Signalen, die den Öffnungsgraddes Drosselventils 2 darstellen, Signalen, die eine Fahrtgeschwindigkeitdes Kraftfahrzeugs darstellen und von einem Geschwindigkeitssensor (nichtdargestellt) ausgegeben werden, Signalen, die die Rotationsgeschwindigkeitdes Motors darstellen und von einem Kurbelwinkelsensor (nicht dargestellt) ausgegebenwerden, Signalen, die das Maß desNiederdrückenseines Beschleunigungspedals darstellen und von einem Sensor für das Beschleunigungspedalausgegeben werden, Signalen von einem O₂-Sensor(nicht dargestellt) und Signalen von einem Luftströmungsmesser(nicht dargestellt) und anderen kann die Regelungseinheit, das heißt die ECU,dazu dienen, verschiedene Parameter zu justieren und zu regeln,wie zum Beispiel bei einer Kraftstoffeinspritzregelung, einer Korrekturregelung des Öffnungsgradsdes Drosselventils 2 und der variablen Geschwindigkeitsregelungeines Automatikgetriebes.
[0066] Wieoben beschrieben, erfasst gemäß der repräsentativenDrosselregelungseinrichtung der Rotationswinkelerfassungssensor 40 denRotationswinkel (Öffnungsgrad)des Drosselventils 2 basierend auf dem Rotationswinkeldes Motors 4. Daher kann im Vergleich zur direkten Erfassungdes Rotationswinkels des Drosselventils 2 eine Justierungdes Übersetzungsverhältnissesdes Übersetzungsmechanismus 35 dieGenauigkeit und Präzisiondes messbaren Bereichs erhöhen.Folglich kann der Rotationswinkel des Drosselventils 2 genauerfasst werden, ohne dass ein Sensor mit hoher Auflösung verwendetwerden muss.
[0067] Züsätzlich bildender bewegliche Abschnitt 41 und der Sensorkörper 54 denErfassungssensor 40 fürden Rotationswinkel. Der bewegliche Abschnitt 41 ist koaxialan der Ausgangswelle 4a des Motors 4 montiert.Der Sensorkörper 54 istan dem Drosselkörper 1 über dasStützelement 60 montiert.Der Sensorkörper 54 dieserAusführungsformist innerhalb des beweglichen Abschnitts 41 derart angeordnet,dass er keinen physikalischen Kontakt mit dem beweglichen Abschnitt 41 aufweist.Zusätzlichist der äußere Durchmesserdes beweglichen Abschnitts 41 kleiner als der äußere Durchmesserdes Motors 4, das heißt der äußere Durchmesserdes Motorgehäuses 28. Daherwird es nicht erforderlich, dass der zum Aufnehmen des Motors 4 erforderlicheRaum, und der bewegliche Abschnitts 41 und der Sensorkörper 54 desRotationswinkelerfassungssensors 40, in der Durchmesserrichtungim Vergleich zu dem Raum, der zum Aufnehmen von nur dem Motor 4 erforderlich ist,vergrößert werden.Selbst wenn der Sensor 40 angrenzend an den Motor 4 angeordnetist, um den Rotationswinkel des Drosselventils 2 basierendauf dem Rotationswinkel des Motors 4 zu erfassen, kann mitanderen Worten die Größe der Drosselregelungseinrichtungverhältnismäßig kleinsein.
[0068] Fernerweist das Stützelement 60 eineduale Funktion als sowohl eine Stütze für den Sensorkörper 54 alsauch als elektrischer Verbinder auf. Daher kann die Gesamtzahl derTeile der Drosselregelungseinrichtung verringert werden, was esermöglicht, dassdie Drosselregelungseinrichtung auch in diesem Hinblick eine kompakteKonstruktion aufweist.
[0069] Fernerkann das Joch 45 des beweglichen Abschnitts 41 desRotationswinkelsensors 40 aus einem magnetischen Materialgefertigt sein. Daher kann der Sensorkörper 54, der im Innerendes beweglichen Abschnitts 41 angebracht ist, von einem Einflussdurch ein möglichesRauschen, das durch den Motor 4 erzeugt wird, abgeschirmtwerden.
[0070] DieArbeitsweisen des ersten und zweiten Berechnungsabschnitts 56 und 57 werdennun unter Verweis auf die Flussdiagramme, die in 9 bis 11 gezeigtsind, und schematische Ansichten, die in 12 und 13 gezeigtsind, beschrieben. Der zweite Berechnungsabschnitt 57 führt diein 9 bis 11 gezeigten Vorgänge aus.
[0071] Wennder Motor nicht angelassen ist (oder keine Leistung dem Motor 4 zugeführt wird),kann das Drosselventil in einer leicht geöffneten Position durch dieRückstellfeder 12 gehaltenwerden (die einen Öffnungswinkelvon weniger als 5° vorsieht). Wennder Motor in Schritt 101 des in 9 dargestellten Vorgangs gestartet wird,gibt die Regelungseinheit, das heißt die ECU, ein Regelungssignalan den Motor 4 aus, dass er sich in einer Rückwärtsrichtungdreht, wodurch das Drosselventil geschlossen wird. Daher kann dasDrosselventil 2 in eine vollständig geschlossene Positiongegen die Vorbelastungskraft der Rückstellfeder 12 gedrehtwerden. Das in 9 gezeigteVerfahren wird dann konfiguriert, um den Rotationswinkel des Drosselventils 2 zuberechnen.
[0072] Dieinkrementelle Rotationsposition (Rotationswinkel) des Motors 4 inder vollständiggeschlossenen Position des Drosselventils 2 wird durchden ersten Berechnungsabschnitt 56 basierend auf dem Erfassungssignalvon dem magnetischen Erfassungsabschnitt 55 des Sensorkörper 54 berechnet. Dererste Berechnungsabschnitt 56 gibt dann ein Erfassungssignalmit einer Spannung e0 an den zweiten Berechnungsabschnitt 57 aus.Die Spannung e0 entspricht der vollständig geschlossenen Position. Derzweite Berechnungsabschnitt 57 speichert dann die Spannunge0 als Referenzspannung des Erfassungsausgangssignals des Erfassungsabschnitts 54 (SchrittS102). Das Verfahren geht zu Schritt S103 weiter, in dem der Integer-WertN, der die Anzahl der Erfassungsbereichszyklen, die der Rotationdes Motors 4 entsprechen, darstellt, zurückgesetztwird (N=0).
[0073] Wenndas Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, geht das Verfahrenauf Schritt S104 weiter, in dem sich der Motor 4 in derVorwärtsrichtung dreht,um das Drosselventil 2 zu öffnen, wie es vorher in Verbindungmit der Arbeitsweise des Drosselventils 2 beschrieben wurde.Das Verfahren bewegt sich zu Schritt S105, um einen Regelungsvorgangfür die Öffnungsrichtungdurchzuführen,der das Erfassungsausgangssignal des ersten Berechnungsabschnitts 56 desMotors 4 (siehe Schritt S111 in 10) liest. Dabei weist das Erfassungsausgangssignaldes ersten Berechnungsabschnitts 56 eine Spannung e auf,die der Rotationsposition (Rotationswinkel) entspricht. Die Spannunge wird anschließendals „inkrementelleRotationswinkelspannung e" bezeichnet.
[0074] Dasich der Motor 4 in der Vorwärtsrichtung dreht, nimmt dieinkrementelle Rotationswinkelspannung e linear von der Referenzspannunge0 ausgehend zu, wie es in 12 und 13 gezeigt ist. In 12 und 13 geben dreieckförmige Wellenformen die inkrementelleRotationswinkelspannung e an, wenn sich der Motor durch mehrereErfassungsbereichszyklen dreht, wenn das Drosselventil 2 ineine vollständiggeöffnetePosition bewegt wird.
[0075] AmBeginn der Rotation des Motors 4 in der Vorwärtsrichtungist die inkrementelle Rotationswinkelspannung e anfänglich kleinerals die maximale Spannung Em. Daher ist am Entscheidungspunkt in SchrittS112 von 10 die Antwort „NEIN" (e ist kleiner alsEm) und das Verfahren setzt sich mit Schritt S114 fort. In SchrittS114 wird die Sensorausgangsspannung V durch den Ausdruck „V = Em·N + e – e0" berechnet. Da NNull ist (der Motor 4 hat sich durch weniger als einenvollständigenErfassungsbereichszyklus gedreht), wird die SensorausgangsspannungV durch den vereinfachten Ausdruck „V = e – e0" berechnet. Die Spannung „e – e0" wird als die SensorausgangsspannungV in Schritt S115 ausgegeben. Die resultierende Sensorausgangsspannung Vwird durch eine schrägedurchgezogene Linie zwischen 0° und360° in 12 angegeben. Dabei entspricht „Em" der Gesamtamplitudeder inkrementellen Rotationswinkelspannung e, wie es in 12 und 13 gezeigt ist. Mit anderen Worten entspricht „Em" der Differenz zwischendem Maximalwert und dem Minimalwert der Spannung e. Da der Minimalwert Nullist, ist „Em" gleich dem Maximalwert.
[0076] Wennsich der Motor 4 weiter in der Vorwärtsrichtung dreht, erreichtdas Ergebnis der Berechnung des inkrementellen Rotationswinkelsdes Motors 4, derart berechnet durch den ersten Berechnungsabschnitt 56,möglicherweise360° (dasEnde des Erfassungsbereichs). An diesem Punkt ist die inkrementelleRotationswinkelspannung e gleich dem Maximalwert „Em" und die „JA"-Verzweigung wirdin Schritt S112 gewählt.In Schritt S113 wird der Integer „1" dem Integer-Wert N zuaddiert, welcherdie Anzahl der Erfassungsbereichszyklen darstellt, die durch die Rotationdes Motors 4 abgeschlossen sind. Folglich ist der Integer-WertN gleich „1".
[0077] DieSensorausgangsspannung V (= Em·N+ e – e0)wird in Schritt S114 berechnet. Da der Integer-Wert N gleich „1" ist, kann die SensorausgangsspannungV durch den vereinfachten Ausdruck „V = Em + e – e0" berechnet werden.Die inkrementelle Rotationswinkelspannung e fällt vom Maximalwert „Em" auf einen Minimalwertvon „0", wenn sich der Motor 4 durchdas Ende des ersten Erfassungsbereichszyklus und in den Anfang deszweiten Erfassungsbereichszyklus dreht. Daher kann die anfänglicheBerechnung der Sensorausgangsspannung V des zweiten Erfassungsbereichszyklusdurch den vereinfachten Ausdruck „V = Em – e0" (N=1 und e=0) dargestellt werden.
[0078] Wennsich der Motor 4 weiter in der Vorwärtsrichtung über denAnfang des zweiten Erfassungsbereichszyklus hinaus (bei dieser Ausführungsform über 360° hinaus)dreht, wiederholt sich der Ablauf von Schritt S111 zu Schritt S115 über die SchritteS112 und S114 (wobei e<Em).Die Sensorausgangsspannung V wird als „Em + e – e0" ausgegeben (N=1 während des zweiten Erfassungsbereichszyklus,siehe schrägegestrichelte Linie zwischen 360° und720° in 12). Wenn die inkrementelleRotationswinkelspannung e den Maximalwert „Em" erreicht hat, ist die Bestimmung vonSchritt S112 wieder „JA", wodurch bewirktwird, dass „1" zusätzlich demInteger-Wert N in Schritt S113 zuaddiert wird. Der resultierendeInteger-Wert N entspricht dann dem Integer-Wert „2". Die Sensorausgangsspannung V ausgehendvon diesem Punkt wird in Schritt S114 aus dem Ausdruck „ V = N·Em + e – e0" berechnet, wobeiN=2. Wenn die Rotation des Motors 4 von dem Ende des zweitenErfassungsbereichszyklus zum Anfang des dritten Erfassungsbereichszyklus übergeht,verändertsich die den Rotationswinkel darstellende Spannung e von einem Maximalwert „Em" zu einem Minimalwertvon „0". Unmittelbar nachdem „1" dem Integer-WertN zuaddiert wurde, kann daher die Sensorausgangsspannung V durch denAusdruck „V= 2Em – e0" (N=2, e=0) dargestellt werden.Wenn sich der Motor 4 weiter in der Vorwärtsrichtungdreht, wiederholt sich der Vorgang wieder von Schritt S111 bis zuSchritt S115 überdie Schritte S112 und S114. Folglich wird die SensorausgangsspannungV als „ 2·Em + e – e0" (N=2, siehe schräge gestrichelteLinie zwischen 720° und1080° in 12) ausgegeben.
[0079] Aufdie gleiche Weise wie oben beschrieben wird „ 3·Em + e – e0" als die Sensorausgangsspannung V während desvierten Erfassungsbereichszyklus des Motors 4 ausgegeben,und „4·Em + e – e0" wird als die SensorausgangsspannungV während desfünftenErfassungsbereichszyklus des Motors 4 ausgegeben. Daherwird „(n – 1)·Em + e – e0" als die SensorausgangsspannungV währenddes n-ten Erfassungsbereichszyklus des Motors 4 ausgegeben. Selbstwenn der Motor 4 durch mehrere Erfassungsbereichszyklenlaufen muss, wenn sich das Drosselventil 2 aus der vollständig geschlossenenPosition (0°)in die vollständig geöffnete Position(84° beidieser Ausführungsform)dreht, verändernsich die Sensorausgangssignale V linear proportional zur Rotationdes Drosselventils 2 (siehe schräge gestrichelte Linie in 12 und 13). Auf diese Weise dient der zweiteBerechnungsabschnitt 57 des Sensorkörpers 54 (der dieSchritte S111, S112, S114 und S115 durchführt) als Addiermittel zum Addierendes Wertes „Em" zur SensorausgangsspannungV jedes Mal dann, wenn das inkrementelle Rotationswinkelsignal eeinen Maximalwert erreicht.
[0080] Wennwährenddes vierten Erfassungsbereichszyklus des Motors 4 (N=3),in dem „ 3·Em + e – e0" als die SensorausgangsspannungV ausgegeben wird, das Niederdrückendes Beschleunigungspedals aufgehoben wird, regelt außerdem dieRegelungseinheit, das heißtdie ECU, den Motor 4, dass er sich in der Rückwärtsrichtungdreht. Wenn sich der Motor 4 in der Rückwärtsrichtung dreht, dreht sichdas Drosselventil 2 in der Schließrichtung. Die Bestimmung inSchritt S104 ist „NEIN" und das Verfahren gehtauf Schritt S106 weiter, den Regelungsvorgang für die Schließrichtung.Der zweite Berechnungsabschnitt 57 des Sensorkörpers 54 führt dannden in 11 gezeigtenRegelungsvorgang fürdie Schließrichtungaus.
[0081] Wiees in 11 dargestelltist, wird das Erfassungsausgangssignal des ersten Berechnungsabschnitts 56,das heißtdie inkrementelle Rotationswinkelspannung e, in Schritt S121 gelesen.Der Vorgang geht auf Schritt S122 weiter, und wenn an diesem Punktdie Sensorausgangsspannung V einen Wert zwischen „ 3Em" und „4Em" aufweist, ist dieinkrementelle Rotationswinkelspannung e größer als die minimale Spannung(0 Volt) und die Bestimmung in Schritt S122 ist „NEIN". Der Vorgang schreitet dann von SchrittS122 zu Schritt S124 weiter, in dem die Sensorausgangsspannung Vaus dem Ausdruck „V= N·Em+ e – e0" berechnet wird.Da der Integer-Wert N in diesem Moment 3 ist, kann jedochdie Sensorausgangsspannung V aus dem reduzierten Ausdruck „V = 3·Em + e – e0" berechnet werden.Die berechnete Sensorausgangsspannung V wird in Schritt S125 ausgegeben.
[0082] Wennder berechnete Winkel des Motors 4 in dem ersten Berechnungsabschnitt 56 0° als Ergebnis derRotation des Motors 4 in der Rückwärtsrichtung erreicht hat, istdie Bestimmung in Schritt S121 „JA". In Schritt S123 wird der Integer „1" von dem Integer-WertN abgezogen, welcher die Anzahl der Erfassungsbereichszyklen desMotors 4 repräsentiert,so dass der resultierende Wert von N gleich 2 ist.
[0083] AlsNächsteswird die Sensorausgangsspannung V aus dem Ausdruck „V = Em·N + e – e0" berechnet. Da derInteger-Wert N in diesem Moment 2 ist, kann die SensorausgangsspannungV aus dem reduzierten Ausdruck „V = 2·Em + e – e0" berechnet werden. Wenn sich der Motor 4 ausdem vierten Erfassungsbereichszyklus in den dritten Erfassungsbereichszyklusdreht, nimmt auch die inkrementelle Rotationswinkelspannung e voneinem Minimalwert (0 Volt) auf einen Maximalwert (Em Volt) zu. Unmittelbar nachdem „1" von dem Integer-WertN subtrahiert worden ist, hat die Sensorausgangsspannung V dahereinen Wert, der durch den Ausdruck „V = 2·Em + Em – e0" (N=2, e=Em) berechnet wird. Wenn sichder Motor 4 weiter in der Rückwärtsrichtung dreht, wiederholtsich das Verfahren von Schritt S121 zu Schritt S125 über dieSchritte S122 und S124, so dass die ausgegebene SensorausgangsspannungV durch „2·Em + e – e0" berechnet wird (sieheschrägegestrichelte Linie zwischen 720° und1080°).
[0084] In ähnlicherWeise wird die Sensorausgangsspannung V durch „Em + e – e0" (N=1) dargestellt, wenn sich der Motor 4 während deszweiten Erfassungsbereichszyklus dreht. Die SensorausgangsspannungV wird durch „e – e0" (N=0) repräsentiert, wennsich der Motor 4 innerhalb des ersten Erfassungsbereichszyklusdreht. Daher verändertsich die Sensorausgangsspannung V linear proportional zur Rotationdes Drosselventils 2, selbst wenn der Motor 4 durchmehrere Erfassungsbereichszyklen in der Rückwärtsrichtung gedreht werdenmuss, um das Drosselventil 2 aus der vollständig geöffnetenPosition (ungefähr84°) indie vollständiggeschlossene Position (0°)zu drehen. Der zweite Berechnungsabschnitt 57 des Sensorkörpers 54,der Schritte S122, S123, S124 und S125 ausführt, dient als ein Subtraktionsmittelzum Subtrahieren des Wertes von „Em" von der Sensorausgangsspannung V jedesmaldann, wenn das inkrementelle Rotationswinkelsignal e zu einem Minimum(0) wird, währendsich der Motor 4 in der Rückwärtsrichtung dreht.
[0085] Derin 9 gezeigte Vorgangendet, wenn der Motor gestoppt wird, das heißt wenn die Zufuhr von Leistungan den Motor 4 gestoppt wird (siehe Schritt S107).
[0086] Wieoben beschrieben, kann der Sensor 40 dieser repräsentativenAusführungsformden Rotationswinkel des Drosselventils 2 bestimmen. DerSensor 40 bestimmt den Winkel basierend zum Teil auf demRotationswinkel des Motors 4 unter Verwendung des Erfassungsabschnitts 55,der einen Erfassungsbereich zwischen 0° und 360° aufweist. Daher kann ein Erfassungsabschnitt,der eine verhältnismäßig kleineAuflösungoder Präzisionhat, als Erfassungsabschnitt verwendet werden, wobei der Sensor nachwie vor genau den Rotationswinkel des Drosselventils 2 bestimmenkann.
[0087] Zusätzlich wirddie Ausgangsspannung e0, die durch den ersten Berechnungsabschnitt 56 erzeugtwird, wenn das Drosselventil 2 in eine vollständig geschlossenePosition zurückgekehrtist, als Referenzspannung in dem zweiten Berechnungsabschnitt 57 gespeichert.Daher kann der Rotationswinkel (Öffnungswinkel)des Drosselventils 2 genau berechnet werden, selbst wenndie vollständiggeschlossene Position des Drosselventils 2 aus der 0°-Positiondes Rotationswinkelerfassungssensors 40 des Motors 4 versetztist.
[0088] Dievorliegende Erfindung darf nicht auf die oben stehenden repräsentativeAusführungsformbegrenzt werden, sondern kann auf verschiedene Weisen modifiziertwerden. Beispielsweise könnender Drosselkörper 1 unddas Drosselventil 2, obwohl sie vorzugsweise aus Harz gefertigtsind, auch aus Metall, wie zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung, gefertigtsein. Zusätzlichkann die Abdeckung aus Harz gefertigt sein, wenngleich die Abdeckung 18 vorzugsweiseaus Metall gefertigt ist. Obwohl der magnetische Erfassungsabschnitt 55 desRotationswinkelerfassungssensors 40 vorzugsweise ein magnetoresistivesElement enthält,kann ferner das magnetoresistive Element durch jedes andere Sensorelement,wie zum Beispiel ein Hall-Element, ersetzt werden, solange solcheSensorelemente die Stärke und/oderdie Richtung des magnetischen Felds (magnetische Linien) erfassenkönnen,die zwischen den Magneten 47 und 48 erzeugt werden.
[0089] Wenngleichdie Arbeitsweise des Sensors 40 in Verbindung mit der Situationbeschrieben worden ist, in der die vollständig geschlossene Positiondes Drosselventils 2 aus der 0°-Position des Rotationswinkelsdes Motors 4 versetzt ist, kann ferner der Sensor 40 auchauf die Situation angewendet werden, in der die vollständig geschlossenePosition des Drosselventils 2 mit der 0°-Position des Rotationswinkels des Motors 4 zusammenfällt. Ineiner solchen Situation kann das Sensorausgangssignal V aus demvereinfachten Ausdruck „V= Em·N+ e" berechnet werden.
[0090] Schließlich kannauch ein Erfassungsabschnitt, der einen kleineren Erfassungsbereichaufweist, zum Beispiel einen Erfassungsbereich zwischen 0° und 180°, verwendetwerden, wenngleich der Sensor 40 der repräsentativenAusführungsform denRotationswinkel des Drosselventils 2 basierend auf demRotationswinkel des Motors 4 unter Verwendung des Erfassungsabschnitts 55 bestimmt,der einen Erfassungsbereich zwischen 0° und 360° aufweist. In Fällen, indenen ein kleinerer Erfassungsbereich verwendet wird, stellt derInteger-Wert N die Anzahl von nacheinander folgenden Erfassungsbereichszyklendar, die durch den Erfassungsbereich gemessen werden, zum Beispielfür einenErfassungsbereich zwischen 0° und180° werdenzwei Erfassungsbereichszyklen fürjede vollständigeUmdrehung des Motor gemessen.
[0091] Eswird explizit festgehalten, dass alle in der Beschreibung und/oderden Ansprüchenoffenbarten Merkmale getrennt und unabhängig voneinander zum Zweckder ursprünglichenOffenbarung sowie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindungoffenbart sein sollen, unabhängigvon den Zusammensetzungen der Merkmale in den Ausführungsformenund/oder den Ansprüchen.Es wird explizit festgehalten, dass alle Wertebereiche oder Angabenvon Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder jedeZwischeneinheit zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebensowie zum Zweck des Beschränkensder beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere in Hinblickauf Wertebereiche.

权利要求:
Claims (25)
[1] Drosselregelungseinrichtung, enthaltend: einenDrosselkörper(1), der einen Einlassluftkanal (1a) definiert; einDrosselventil (2), das innerhalb des Einlassluftkanals(1a) angebracht ist; einen Motor (4), dereine Drehwelle (4a) aufweist, die um eine Rotationsachsedrehbar ist; einen Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus (35),der zwischen dem Motor (4) und dem Drosselventil (2)derart angeschlossen ist, dass das Drosselventil (2) durchden Motor (4) überden Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus(35) gedreht wird; einen Sensor (40), derangeordnet und konstruiert ist zum Erfassen einer Rotationspositiondes Motors (4), wobei der Sensor (40) enthält: einenbeweglichen Abschnitt (41), der an der Drehwelle (4a)des Motors (4) angebracht ist, so dass sich der beweglicheAbschnitt (41) dreht, wenn sich die Drehwelle (4a)dreht, und einen festgelegten Abtastabschnitt (54),der mit dem beweglichen Abschnitt (41) in Wechselwirkungist und an dem Drosselkörper(1) montiert ist; und wobei eine Rotationspositiondes Drosselventils (2) unter Verwendung eines inkrementellenRotationswinkelsignals, einer Anzahl von Erfassungsbereichszyklen,die eine Rotation des Motors (4) darstellen, einer maximalenAmplitude des inkrementellen Rotationswinkelsignals und eines Referenzwertsbestimmt wird, und wobei ein Ausgangssignal des Sensors (40)entsprechend der Rotationsposition des Drosselventils (2) erzeugtwird.
[2] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei derMotor (4) ein Motorgehäuse(28) enthält,das eine erste Querschnittsflächesenkrecht zur Rotationsachse definiert; und der beweglicheAbschnitt (41) des Sensors (40) ein röhrenförmiges Element(43, 45) enthält,das eine zweite Querschnittsflächesenkrecht zur Rotationsachse definiert; und wobei das röhrenförmige Element(43, 45) einen Raum zum Aufnehmen von zumindesteinem Teil des festgelegten Abtastabschnitts (54) enthält, und wobeidie zweite Querschnittsflächekleiner als die erste Querschnittsfläche oder gleich zur erstenQuerschnittsflächeist.
[3] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 2, wobeisowohl die erste Querschnittsflächeals auch die zweite Querschnittsfläche einen im Wesentlichen zylindrischenAußenumfangaufweisen.
[4] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 2, wobeidas Motorgehäuse(28) weiter enthält: einerstes Gehäuseendein der Axialrichtung der Drehwelle (4a) des Motors (4);und ein zweites Gehäuseendein der Axialrichtung der Drehwelle (4a) des Motors (4),und wobei das erste Gehäuseendegegenüberdem zweiten Gehäuseendeliegt; und wobei die Drehwelle (4a) sich durch dasMotorgehäuse(28) erstreckt und weiter enthält: ein erstes Ende, dassich durch das erste Gehäuseendeerstreckt, und ein zweites Ende, das sich durch das zweiteGehäuseendeerstreckt, und wobei der bewegliche Abschnitt (41)des Sensors (40) an dem ersten Ende der Drehwelle (4a)angebracht ist, und wobei das zweite Ende der Drehwelle (4a)mit dem Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus(35) verbunden ist.
[5] Drosselregelungseinrichtung nach einem der vorhergehendenAnsprüche,wobei der bewegliche Abschnitt (41) des Sensors (40)enthält: einPaar von Magneten (47, 48), die an einer inneren Wanddes röhrenförmigen Elements(43, 45) angebracht sind, und wobei das Paarvon Magneten (47, 48) derart positioniert ist,dass sie einander überdie Rotationsachse des Motors (4) gegenüber liegen; und wobeidas Paar der Magnete (47, 48) derart positioniertist, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das durch im Wesentlichengleichmäßige magnetischeFeldlinien überden festgelegten Abtastabschnitt (54) dargestellt wird,und wobei der festgelegte Abtastabschnitt (54) zwischen denMagneten (47, 48) positioniert ist und derartangeordnet und konstruiert ist, dass er die Änderung der Richtung des magnetischenFelds erfasst, wenn sich der bewegliche Abschnitt (41)dreht, und wobei der festgelegte Abtastabschnitt (54)ein Erfassungsausgangssignal erzeugt.
[6] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 5, wobeider festgelegte Abtastabschnitt (54) enthält: einenErfassungsabschnitt (55), und einen Berechnungsabschnitt(56, 57); und wobei der Erfassungsabschnitt(55) die Änderungder Richtung des magnetischen Felds erfasst und Erfassungssignaleausgibt, welche die Richtung des magnetischen Felds darstellen,wenn sich der bewegliche Abschnitt (41) dreht, und wobeider Berechnungsabschnitt (56, 57) die inkrementelleRotationsposition des Motors (4) basierend auf den Erfassungssignalenvon dem Erfassungsabschnitt (55) berechnet und weiter dieRotationsposition des Drosselventils (2) berechnet, und wobeidie berechnete Rotationsposition des Drosselventils (2)das Sensorausgangssignal ist.
[7] Drosselregelungseinrichtung nach einem der vorhergehendenAnsprüche,weiter enthaltend: ein Stützelement(60), enthaltend: einen Sensorverbinder (67),der zumindest einen Sensoranschluss (68) aufweist, und wobeider festgelegte Abtastabschnitt (54) an dem Drosselkörper (1) über dasStützelement(60) montiert ist, und wobei der festgelegte Abtastabschnitt(54) mit einer ersten externen elektrischen Leitung über denzumindest einen Sensoranschluss (68) des Sensorverbinders(67) verbunden ist.
[8] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 7, wobeider festgelegte Abtastabschnitt (54) integral mit dem Sensorverbinder(67) geformt ist.
[9] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 7, wobeidas Stützelement(60) weiter enthält: einenMotorverbinder (67), der zumindest einen Motoranschluss(69) aufweist, und wobei der Motor (4) zumindesteinen Anschluss (4t) füreine Leistungsquelle aufweist, der mit einer zweiten externen elektrischenLeitung überden zumindest einen Motoranschluss (69) verbunden ist.
[10] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 9, wobeidas Stützelement(60) weiter enthält: einenStromquellenverbinder (66), der zum Verbinden des mindestenseinen Motoranschlusses (69) mit dem mindestens einem Anschluss(4t) füreine Leistungsquelle des Motors (4) angeordnet und konstruiertist.
[11] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 10, wobeider Stromquellenverbinder (66) enthält: eine Ausnehmung (66m),die in dem Stützelement (60)geformt ist, und zumindest eine Anschlussplatte (66t),die innerhalb der Ausnehmung (66m) angbracht ist, und wobeider Stromquellenverbinder (66) für einen Kontakt mit dem mindestenseinen Motoranschluss (69) und mit dem mindestens einenAnschluss (4t) für eineLeistungsquelle des Motors (4) angeordnet und konstruiertist.
[12] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 9, wobeider Sensorverbinder und der Motorverbinder als Mehrfachverbinder(67) integriert sind, der integral mit dem festgelegtenAbtastabschnitt (54) geformt ist.
[13] Drosselregelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis11, wobei das röhrenförmige Element(45) aus einem Material gefertigt ist, das zumindest alsTeilabschirmung wirkt, welche verhindert, dass mögliches elektrisches Rauschen,das durch den Motor (4) erzeugt wird, nachteilig den festgelegtenAbtastabschnitt (54) beeinflusst.
[14] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 13, wobeidas röhrenförmige Element(45) aus einem magnetischen Material gefertigt ist.
[15] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 1, wobeider Sensor (40) enthält: einErfassungsmittel (55, 56) für den Rotationswinkel, dasein inkrementelles Rotationswinkelsignal (e) erzeugt, das linearvon einem Minimalwert zu einem Maximalwert innerhalb eines Erfassungsbereichs gleichzu oder kleiner als einer Vorwärtsumdrehung derDrehwelle (4a) des Motors (4) zunimmt; und einAddiermittel (57) zum Erhöhen einer Anzahl von Erfassungsbereichszyklendes Motors (4) um 1 währendder Vorwärtsrotationdes Motors (4), und ein Subtrahiermittel (57)zum Erniedrigen der Anzahl der Erfassungsbereichszyklen des Motors(4) um 1 währendder Rückwärtsrotationdes Motors (4); und wobei eine fortgesetzte Vorwärtsrotationdes Motors (4) bewirkt, dass das inkrementelle Rotationswinkelsignalunmittelbar auf den Minimalwert abnimmt, nachdem es den Maximalwerterreicht hat; wobei das Addiermittel (57) dazu betätigbar ist,das Sensorausgangssignal (V) zu erzeugen, indem ein Wert, der einerAmplitude (Em) des inkrementellen Rotationswinkelsignals (e) entspricht,zum Sensorausgangssignal zuaddiert wird, wenn das inkrementelleRotationswinkelsignal dem Maximalwert während der Rotation der Drehwelle(4a) in einer Vorwärtsrichtungentspricht; und wobei das Subtrahiermittel (57) dazubetätigbarist, das Sensorausgangssignal (V) durch Subtrahieren des Werts,der der Amplitude (Em) entspricht, von dem vorherigen Sensorausgangssignal(V) zu erzeugen, wenn das inkrementelle Rotationswinkelsignal (e)dem Minimalwert währendder Rotation der Drehwelle (4a) in einer Rückwärtsrichtungentspricht.
[16] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 15, weiterenthaltend ein Mittel zum Speichern eines Referenzwert (e0) desinkrementellen Rotationswinkelsignals (V), wobei der Referenzwert(e0) dem inkrementellen Rotationswinkelsignal entspricht, das durchdas Erfassungsmittel (55, 56) erzeugt wird, wenndas Drosselventil (2) in einer vollständig geschlossenen Positionist.
[17] Drosselregelungseinrichtung nach Anspruch 16, wobeidas Sensorausgangssignal (V) entsprechend der Beziehung „V = Em·N + e – e0" erzeugt wird, wobeiN eine Integer-Zahl ist, die die Anzahl der Erfassungsbereichszyklendes Motors (4) angibt, wobei Em eine Anzahl ist, welcheden Maximalwert des inkrementellen Rotationswinkelsignals angibt, wobeie ein Wert ist, der das inkrementelle Rotationswinkelsignal darstellt,und wobei e0 ein Wert ist, der das inkrementelle Rotationswinkelsignaldarstellt, wenn das Drosselventil (2) in der vollständig geschlossenenPosition ist.
[18] Drosselregelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis17, wobei: der bewegliche Abschnitt (41) des Sensors(40) ein Paar von Magneten (47, 48) enthält, diederart positioniert sind, dass sie einander über die Rotationsachse desMotors (4) gegenüberliegen; und der festgelegte Abtastabschnitt (54) einenErfassungsabschnitt (55), einen ersten Berechnungsabschnitt(56) und einen zweiten Berechnungsabschnitt (57)enthält,und das Rotationserfassungsmittel (55, 56)durch den Erfassungsabschnitt (55) und den ersten Berechnungsabschnitt(56) gebildet wird, und das Addiermittel und das Subtrahiermitteldurch den zweiten Berechnungsabschnitt (57) gebildet werden, und derErfassungsabschnitt (55) zwischen den Magneten (47, 48)positioniert ist und derart angeordnet und konstruiert ist, dasser ein Erfassungssignal ausgibt, das einer Änderung der Richtung des magnetischen Feldentspricht, wenn sich der bewegliche Abschnitt (41) dreht,und der erste Berechnungsabschnitt (56) das inkrementelleRotationswinkelsignal basierend auf dem Erfassungssignal von demErfassungsabschnitt (55) erzeugt, der zweite Berechnungsabschnitt(57) das Sensorausgangssignal basierend auf zumindest demRotationswinkelsignal erzeugt.
[19] Sensor nach Anspruch 18, wobei der erste Berechnungsabschnitt(56) und der zweite Berechnungsabschnitt (57)als integrierter Schaltkreis kombiniert sind.
[20] Drosselregelungseinrichtung, enthaltend: einenDrosselkörper(1), der einen Einlassluftkanal (1a) definiert; einDrosselventil (2), das innerhalb des Einlassluftkanals(1a) angebracht ist; einen Motor (4), dereine Drehwelle (4a) aufweist, die um eine Rotationsachsedrehbar ist; einen Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus (35),der zwischen dem Motor (4) und dem Drosselventil (2)angeschlossen ist, so dass das Drosselventil (2) durchden Motor (4) überden Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus(35) gedreht wird, einen Sensor (40), derzum Erfassen einer Rotationsposition des Motors (4) angeordnetund konstruiert ist, wobei der Sensor (40) enthält: einenbeweglichen Abschnitt (41), der an der Drehwelle (4a)des Motors (4) derart angebracht ist, dass der beweglicheAbschnitt (41) sich dreht, wenn sich die Drehwelle (4a)dreht, enthaltend: ein röhrenförmiges Element(43, 45), das auf der Rotationsachse des Motors(4) zentriert ist, und ein Paar von Magneten (47, 48),die an einer inneren Wand des röhrenförmigen Elements(43, 45) angebracht sind, und wobei das Paarvon Magneten (47, 48) derart positioniert ist,dass sie einander überdie Rotationsachse des Motors (4) gegenüber liegen; und wobeidas Paar der Magnete (47, 48) derart positioniertist, dass sie ein magnetisches Feld erzeugen, das durch im Wesentlichengleichmäßige magnetischeFeldlinien übereinen festgelegten Abtastabschnitt (54) dargestellt wird,und den festgelegten Abschnitt, und wobei der festgelegteErfassungsabschnitt (54) mit dem beweglichen Abschnitt(41) in Wechselwirkung ist und an dem Drosselkörper (1)montiert ist; und wobei der festgelegte Erfassungsabschnitt(54) zwischen den Magneten (47, 48) positioniertist und derart angeordnet und konstruiert ist, dass er die Änderungder Richtung des magnetischen Felds erfasst, wenn sich der beweglicheAbschnitt (41) dreht, wobei die Rotationsposition des Motors(4) angegeben wird, und wobei eine Rotationspositiondes Drosselventils (2) durch den festgelegten Erfassungsabschnitt(54) unter Verwendung der Rotationsposition des Motors(4) und eines Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnissesdes Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus(35) berechnet wird, und wobei ein Ausgangssignaldurch den festgelegten Abtastabschnitt (54) erzeugt wird,das die Rotationsposition des Drosselventils (2) angibt.
[21] Sensor zur Verwendung mit einer Drosselregelungseinrichtung,die einen Drosselkörper(1) enthält,der einen Einlassluftkanal (1a) definiert, ein Drosselventil(2), das innerhalb des Einlassluftkanals (1a)angebracht ist, einen Motor (4) und einen Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus(35), der zwischen dem Motor (4) und dem Drosselventil (2)angeschlossen ist, so dass das Drosselventil (2) durchden Motor (4) überden Geschwindigkeitsübersetzungsmechanismus(35) gedreht wird, wobei der Sensor (40) enthält: einRotationswinkelerfassungsmittel (55, 56), dasein inkrementelles Rotationswinkelsignal (e) erzeugt, das sich linearvon einem Minimalwert zu einem Maximalwert innerhalb eines Erfassungsbereichsvon gleich zu oder weniger als einer Umdrehung des Motors (4)als Antwort auf eine Zunahme des Rotationswinkels des Motors (4)verändert, wobeidas inkrementelle Rotationswinkelsignal (e) von dem Maximalwertzum Minimalwert abnimmt, wenn der Rotationswinkel des Motors (4)zunimmt, nachdem das den Rotationswinkel darstellende Signal (e)dem Maximalwert gleich geworden ist, und wobei das inkrementelleRotationswinkelsignal (e) linear von dem Minimalwert zum Maximalwertals Antwort auf eine weitere Zunahme des Rotationswinkels des Motors(4) zunimmt; und ein Addiermittel (57), und einSubtrahiermittel (57), und wobei das Addiermittelund das Subtrahiermittel ein Sensorausgangssignal (V) basierendauf dem inkrementellen Rotationswinkelsignal (e) erzeugen; und wobeidas Addiermittel derart arbeitet, dass es das Sensorausgangssignal(V) durch Addieren eines Wertes, der dem Maximalwert des inkrementellen Rotationswinkelsignals(e) entspricht, zu dem Sensorausgangssignal (V) erzeugt, wenn dasinkrementelle Rotationswinkelsignal (e) dem Maximalwert während derRotation des Motors (4) in einer Vorwärtsrichtung entspricht; und wobeidas Subtrahiermittel derart arbeitet, dass es das Sensorausgangssignal(V) erzeugt durch Subtrahieren des Wertes, der dem Maximalwert desinkrementellen Rotationswinkelsignals (e) entspricht, von dem vorherigenSensorausgangssignal (V), wenn das inkrementelle Rotationswinkelsignal(e) dem Minimalwert währendder Rotation des Motors (4) in einer Rückwärtsrichtung entspricht.
[22] Sensor nach Anspruch 21, weiter enthaltend ein Mittelzum Speichern eines Referenzwerts (e0) des inkrementellen Rotationswinkelsignals(e), wobei der Referenzwert (e0) dem inkrementellen Rotationswinkelsignal(e) entspricht, das erzeugt wird, wenn das Drosselventil (2)in einer vollständiggeschlossenen Position ist.
[23] Sensor nach Anspruch 22, wobei das Sensorausgangssignal(V) basierend auf dem Verhältnis „V = Em·N + e – e0" erzeugt wird, wobeiN eine Integer-Zahl ist, die die Anzahl der Erfassungsbereichszyklendes Motors (4) repräsentiert, wobeiEm der Maximalwert des inkrementellen Rotationswinkelsignals (e)ist, und wobei e ein Wert ist, der das inkrementelle Rotationswinkelsignaldarstellt, und wobei e0 der Referenzwert ist.
[24] Sensor nach einem der Ansprüche 21 bis 23, weiter enthaltend: einenbeweglichen Abschnitt (41), der an einer Drehwelle (4a)des Motors (4) angebracht ist, so dass der bewegliche Abschnitt(41) sich dreht, wenn sich die Drehwelle (4a)dreht, und einen festgelegten Abtastabschnitt (54),der mit dem beweglichen Abschnitt (41) in Wechselwirkungist und an dem Drosselkörper(1) montiert ist; und wobei der bewegliche Abschnitt(41) des Sensors (40) ein Paar von Magneten (47, 48)enthält,die derart positioniert sind, dass sie einander über die Rotationsachse desMotors (4) gegenüberliegen; und wobei der festgelegte Abtastabschnitt (54)einen Erfassungsabschnitt (55), einen ersten Berechnungsabschnitt(56) und einen zweiten Berechnungsabschnitt (57)enthält,und wobei das Rotationserfassungsmittel (55, 56)durch den Erfassungsabschnitt (55) und den ersten Berechnungsabschnitt(56) gebildet wird, und wobei das Addiermittel unddas Subtrahiermittel durch den zweiten Berechnungsabschnitt (57)gebildet werden, und wobei der Erfassungsabschnitt (55)zwischen den Magneten (47, 48) positioniert istund derart angeordnet und konstruiert ist, dass er ein Erfassungssignal, dasder Änderungder Richtung des magnetischen Feldes entspricht, ausgibt, wenn sichder bewegliche Abschnitt (41) dreht, und wobei dererste Berechnungsabschnitt (56) das inkrementelle Rotationswinkelsignalbasierend auf dem Erfassungssignal von dem Erfassungsabschnitt (55)erzeugt, und wobei der zweite Berechnungsabschnitt (57)das Sensorausgangssignal basierend auf zumindest zum Teil dem inkrementellenRotationswinkelsignal erzeugt.
[25] Sensor nach Anspruch 24, wobei der erste Berechnungsabschnitt(56) und der zweite Berechnungsabschnitt (57)als integrierter Schaltkreis kombiniert sind.

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2004-12-23| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2009-06-10| 8131| Rejection|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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