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Die
Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 eine Einrichtung zur Betätigung wenigstens einer Drosselklappe
mit einer Betätigungseinrichtung,
wie Gasdrehgriff, wenigstens einer mit dieser kinematisch gekoppelten, über einen Betätigungswinkel
verschwenkbaren Drosselklappe sowie einer im Übertragungsweg zwischen Betätigungseinrichtung
und Drosselklappe(n) angeordneten Übersetzungseinrichtung zur
Erzeugung eines progressiven Übertragungsverhaltens
zumindest in einem unteren Lastbereich.
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Derartige
Drosselklappenbetätigungen
werden insbesondere bei Motorrädern
verwendet. In Hinblick auf eine komfortable und sichere Bedienbarkeit
ist dabei einerseits ein nicht zu großer Betätigungsweg am Gasdrehgriff
gefordert, so dass im mittleren und oberen Lastbereich eine geringe
Verdrehung des Gasdrehgriffes eine relativ große Drosselklappenverstellung
bedingt, andererseits besteht, vor allem im unteren Lastbereich,
die Forderung nach einer guten Dosierbarkeit, so dass in diesem
Lastbereich zweckmäßigerweise
eine große
Verdrehung des Gasdrehgriffes eine relativ geringe Drosselklappenverstellung
bewirkt.
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Um
den genannten Forderungen gerecht zu werden, schlägt beispielsweise
die
DE 34 03 760 A1 eine
Drosselklappenbetätigung
mit einem progressiven Übertragungsverhalten
vor, wobei ein mittels einer Betätigungseinrichtung
betätigter
Seilzug mit einer Seilscheibe, deren Mantelflächenabstand zur Schwenkachse
mit zunehmendem Öffnungswinkel der
Drosselklappe abnimmt, korrespondiert, so dass mit zunehmendem Öffnungswinkel
der Drosselklappe der Seilzug mit einem kleiner werdenden Hebelarm
angreift.
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Insbesondere
bei Motorrädern
darf jedoch der Weg an der Betätigungseinrichtung,
wie Gasdrehgriff, nicht zu groß werden.
Darüber
hinaus wird durch eine stark progressive Seilscheibe der Seilzug direkt über den
Anlenkpunkt der Seilscheibe stark ausgelenkt, wodurch der Seilzug
in ein Führungsrohr schräg eintritt
und so auch aufgrund des sich ändernden
Eintrittswinkels mechanisch stark belastet ist, was einen reibungsfreien
Betrieb beeinträchtigt
und zu hohem Verschleiß führt.
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Einerseits
ist eine sehr große
Progression gefordert, andererseits existieren Randbedingungen, welche
die Möglichkeit
zur Erzeugung eines progressiven Übertragungsverhaltens zwischen
Betätigungseinrichtung
und Drosselklappe(n) begrenzen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur
Betätigung
wenigstens einer Drosselklappe bereitzustellen, welche eine insbesondere
hinsichtlich Reibung und Verschleiß optimierten Bewegungsübertragung
zwischen einer Betätigungseinrichtung
und einer Drosselklappe bei gleichzeitig besonders progressivem Übertragungsverhalten
ermöglicht.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß dem zugrunde
liegenden Gedanken die Übersetzungseinrichtung
ein mit der(den) Drosselklappe(n) verbundenes Hebelelement sowie
eine mit diesem zusammenwirkende, mittels der Betätigungseinrichtung
betätigbare
Kurvenscheibe umfasst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Gemäß eines
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels
weist die Kurvenscheibe eine mit dem Hebelelement in Wirkverbindung
stehende Kontur auf, welche einen zunehmenden Abstand zu ihrer Drehachse
aufweist, so dass bei einer Betätigung ausgehend
von einer Leerlaufstellung über
den unteren Lastbereich in Richtung eines mittleren und oberen Lastbereiches
ein zunehmender Radius wirksam ist.
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Zweckmäßigerweise
ist die Drehachse der Kurvenscheibe exzentrisch mit einem Abstand
zur Drosselwellendrehachse angeordnet, wodurch bei einer Drehung
der Kurvenscheibe und Mitnahme des Hebelelementes eine Verschiebung
des Kontaktpunktes entlang der Kurvenscheibenkontur erfolgt.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungseinrichtung
mit der Kurvenscheibe mittels eines Seilzuges verbunden ist, wobei
die Kurvenscheibe eine dem Seilzug zugeordnete Kontur aufweist,
welche einen abnehmenden Abstand zu ihrem Drehpunkt aufweist, so
dass bei einer Betätigung
ausgehend von einer Leerlaufstellung über den unteren Lastbereich in
Richtung eines mittleren und oberen Lastbereiches ein abnehmender
Radius wirksam ist. Auf diese Weise ist zusätzlich zu der Progression,
welche durch die Kurvenscheibe in Verbindung mit dem Hebelelement erzeugt
wird, eine weitere Progression erzeugbar.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn sich bei einer Betätigung ausgehend von der Leerlaufstellung, wobei
eine Drehung der Kurvenscheibe ins Langsame übersetzt auf die Drosselklappe(n) übertragen wird, über den
unteren Lastbereich in Richtung eines mittleren und oberen Lastbereiches
das Übersetzungsverhältnis vergrößert und
bei einem vorbestimmten Öffnungswinkel
eine Übersetzung
von zumindest annähernd
1:1 erreicht ist.
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Gemäß eines
sehr zweckmäßigen Ausführungsbeispiels
erhöht
sich bei einer Betätigung über den
vorbestimmten Öffnungswinkel
hinaus das Übersetzungsverhältnis nicht
weiter.
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Als
besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn sich bei einer
Betätigung über den vorbestimmten Öffnungswinkel
hinaus das Übersetzungsverhältnis weiter
erhöht,
so dass eine Übersetzung
ins Schnelle erreicht wird.
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Einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge weist eine Übertragungsfunktion,
welche den Zusammenhang zwischen Seilzugweg und Drosselklappenöffnungswinkel
darstellt, einen relativ flachen Verlauf im unteren Lastbereich,
einen mittleren Bereich mit einer hohen Progression sowie einen
relativ steilen Verlauf im oberen Lastbereich auf.
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Zweckmäßigerweise
ist eine Einrichtung zur Einstellung des Spiels zwischen Kurvenscheibenkontur
und Hebelelement, beispielsweise als Anschlagschraube ausgebildet,
vorgesehen.
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf Figuren besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele
näher erläutert, dabei
zeigen schematisch und beispielhaft
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1 eine Einrichtung zur Betätigung wenigstens
einer Drosselklappe mit einer im kinematischen Übertragungsweg zwischen Gasdrehgriff
und Drosselklappe angeordneten Übersetzungseinrichtung
mit Kurvenscheibe und Hebeleinrichtung,
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2 eine Einrichtung zur Betätigung wenigstens
einer Drosselklappe mit einer im kinematischen Übertragungsweg zwischen Gasdrehgriff
und Drosselklappe angeordnete Übersetzungseinrichtung
mit Kurvenscheibe und Hebeleinrichtung und
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3 ein Diagramm.
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In 1 ist eine Einrichtung 100 zur
Betätigung
einer hier nicht näher
gezeigten Drosselklappe einer Brennkraftmaschine mittels eines Gasdrehgriffes 102 dargestellt.
Derartige Einrichtungen finden sich üblicherweise bei Motorrädern, wobei
der Gasdrehgriff 102 rohrabschnittsförmig, zylindrisch ausgebildet
ist und um seine Längsachse
drehbar am äußeren Ende
eines Lenkers angeordnet ist. Der Gasdrehgrift 102 ist
in einer Leerlaufstellung entsprechend einer nicht betätigten Stellung
rückstellkraftbeaufschlagt
gegen einen Anschlag gehalten. Eine Betätigung erfolgt durch eine Verdrehung
des Gasdrehgriffes 102 entgegen der Rückstellkraft.
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Mit
dem Gasdrehgrift 102 ist koaxial eine Seilscheibe 104 verbunden,
welche umfangsseitig das Ende eines Seilzuges 106 aufnimmt
und gemeinsam mit dem Gasdrehgriff 102 verdrehbar ist.
Ausgehend von der Leerlaufstellung wird der Seilzug 106 bei
einer Drehung der Seilscheibe 104 auf der Seilscheibe 104 entgegen
der Rückstellkraft
aufgewickelt und somit verkürzt,
so dass die Drosselklappe, mit welcher der Seilzug 106 zumindest
mittelbar verbunden ist, in Öffnungsrichtung
verschwenkt wird. Die Rückstellkraft
wird von einer oder mehrer Federn wie 124 aufgebracht,
welche auf den Gasdrehgriff, auf die Kurvenscheibe 108 und/oder
auf die Drosselklappe wirken. Die Feder 124 ist vorliegend
schematisch und beispielhaft als zugbelastete Spiralfeder dargestellt,
jedoch kann selbstverständlich
auch eine Ausgestaltung als Drehfeder erfolgen.
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Gemäß dem in
der 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der Seilzug 106 mit der Kurvenscheibe 108 verbunden
und liegt an der ihm zugeordneten Kontur 110 an. Bei einer
Betätigung
des Gasdrehgriffes 102 wird die Kurvenscheibe 108 um
ihre Drehachse 122 in Pfeilrichtung a verdreht, wobei sich der
Seilzug 102 abwickelt und aufgrund des entgegen der Pfeilrichtung
a von R1 nach R2 abnehmenden Radius
der Kontur 110 zur Drehachse 122 ein kürzer werdender
Hebel wirksam ist, so dass ein progressives Übertragungsverhalten erreicht
wird.
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Zur
Bewegungsübertragung
auf die hier nicht näher
dargestellte Drosselklappe steht die Kurvenscheibe 108 mit
einem Hebelelement 114 in Verbindung, welches seinerseits
drehfest mit der Drosselklappenwelle 120 verbunden ist
und endseitig einen Zapfen mit einer Rolle 116 vorzugsweise
aus Kunststoff aufweist. Das Ende des Hebelelementes 114 kann
alternativ auch ohne Rolle, mit der Kontur 112 in Gleitkontakt
stehend, ausgebildet sein.
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Aufgrund
des Versatzes e zwischen Drosselklappenwelle 120 und Drehachse
der Kurvenscheibe 122 findet bei einer Betätigung eine
Relativbewegung zwischen Kurvenscheibe 108 und Hebelelement 114 statt,
wobei die Rolle 116 des Hebelelementes 114 in
Pfeilrichtung b an der ihm zugeordneten Kontur 112 der
Kurvenscheibe 108 abrollt und sich so der wirksame Radius
R3 vergrößert. Entsprechend
der Gestaltung der Kontur 112 erfolgt bei einer Betätigung eine
progressiv zunehmende Verschwenkung des Hebelelementes 114 in
Pfeilrichtung c, bis die Rolle 116 am Anschlag 118 anliegt.
Bei einer weitere Drehung der Kurvenscheibe 108 in Pfeilrichtung a
wird das Hebelelementes 114 im wesentlichen ohne weitere
Relativbewegung zwischen Kurvenscheibe 108 und Hebelelement 114 mitgenommen, so
dass ab einem vorbestimmten Drehwinkel zumindest annähern eine
konstante Übersetzung
von 1:1 zwischen Kurvenscheibe 108 und Hebelelement 114 in
Richtung größerer Drosselklappenöffnungswinkel erreicht
ist.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Übersetzungseinrichtung 200 ist
mit 2 gezeigt. Analog
zur 1 ist ein Gasdrehgriff 202 mittels
eines Seilzuges 206 mit einer Kurvenscheibe 208 verbunden,
welche eine diesem zugeordnete Kontur 210 zur progressiven
Bewegungsübertragung
aufweist. Gegenüber
dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
vergrößert sich
jedoch der Abstand der Kontur 212 der Kurvenscheibe 208 zur
Drehachse der Kurvenscheibe 222 bei einer Betätigung in
Richtung größerer Drosselklappenöffnungswinkel
wesentlich stärker.
Die Kontur 212 folgt dabei nur anfänglich der Pfeilrichtung b,
ist stark gekrümmt
und endseitig entgegen der Pfeilrichtung b gerichtet, so dass eine
progressive Wandlung der Drosselklappenöffnungsbewegung nicht nur bis
zu einem Übersetzungsverhältnis von
1:1, sondern darüber
hinaus eine Übersetzung
ins Schnelle erreicht wird. Die Kontur 212 ist, um eine
einwandfreie Funktionsfähigkeit,
beispielsweise auch bei einem Schaden oder Fehler einer Rückstellfeder
wie 224, sicher zu stellen, als geschlossene Kulisse ausgebildet.
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Aufgrund
der mit der Kontur 212 erreichten besonders hohen Progression
kann die – in
der Regel notwendige, aber unerwünschte – Progression, welche
mit der Kontur 210 erzeugt wird, verringert, das progressive
Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen
Gasdrehgriff 202 und Drosselklappe jedoch beibehalten werden.
Bei einem Betätigungsweg/-winkel am Gasdrehgriff 202 von
ca. 75° kann die
Drosselklappe vom Leerlaufanschlag bis zum Volllastanschlag, entsprechend üblicherweise
einem Winkel von ca. 85°,
verschwenkt werden.
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Ferner
sind zwei Anschlagschrauben 226, 228 vorgesehen,
wobei die Anschlagschraube 226 in bekannter Weise als Leerlaufanschlag
für die
Drosselklappe/-nwelle vorgesehen ist, während die Anschlagschraube 228 zur
Einstellung der Anschlagposition der Kurvenscheibe 208 dient.
Mittels der Anschlagschraube 228 wird die Anschlagposition
der Kurvenscheibe 208 so gewählt, dass die Kontur 212 und
der Zapfen mit Rolle 216, welcher im Übrigen auch ohne Rolle, mit
der Kontur 212 in Gleitkontakt stehend, ausgebildet sein
kann, zumindest annähernd
spielfrei zusammenwirken.
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Auch
wenn vorliegend nur die Betätigung
einer Drosselklappe dargestellt und beschrieben ist, sind sinngemäß selbstverständlich auch
Anordnungen mit mehreren Drosselklappen beispielsweise für mehrere
Zylinder einer Brennkraftmaschine umfasst. Die Drosselklappe(n)
dient(dienen) zur Regelung des(der) in den(die) Zylinder einströmenden Gasvolumens,
wobei eine Zumischung des Kraftstoffes beispielsweise durch Saugrohreinspritzung
erfolgt.
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3 zeigt in einem Diagramm 300 den
Zusammenhang zwischen dem Weg des Seilzuges 106, 206 und
dem Öffnungswinkel
der Drosselklappe(n), wobei auf der Ordinate 304 der Seilweg
und auf der Abszisse 306 der Drosselklappenöffnungswinkel
aufgetragen ist. Die gekrümmte
Kurve 302 zeigt das progressive Gesamtübertragungsverhalten, welches
maßgeblich
durch die Konturen 110, 210 und 112, 212 sowie
den Achsversatz e (1) bestimmt
wird. Ausgehend von der Leerlaufstellung erfolgt eine Übersetzung
der Bewegung ins Langsame, wobei eine besonders gute Dosierbarkeit
erreicht wird, indem bei einer Betätigung des Gasdrehgriffes 102, 202 eine
relativ geringe Betätigung
der Drosselklappe(n) erfolgt. Bei weiterer Betätigung ändert sich das Übersetzungsverhältnis in
Richtung einer Übersetzung
von 1:1 – beim
Ausführungsbeispiel nach 2 bis hin zu einer Übersetzung
ins Schnelle – so
dass eine Betätigung
des Gasdrehgriffes 102, 202 eine zunehmend größere Betätigung der
Drosselklappe(n) bedingt und letztlich bei vollständig betätigtem Gasdrehgrift 102, 202 die
Drosselklappe(n) vollständig
geöffnet
ist(sind). Erkennbar ist der relativ flache Kurvenverlauf im unteren
Bereich d bis ca. 30-35% des Seilweges, ein mittlerer Bereich e
zwischen ca. 30-35% und 60-70% Seilweg, in welchem die Kurve 302 eine
hohe Progression aufweist sowie eine relativ steiler Kurvenverlauf
im oberen Bereich f ab ca. 60-70% Seilweg.