DE19723105A1 - Einrichtung zur Betätigung einer Drosselklappe mit Mitteln zur Erfassung einer schnellen Verringerung des auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betäti­ gung einer Drosselklappe mit Mitteln zur Erfassung einer schnellen Verringerung der Pedalkraft.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Betätigung einer Drosselklappe für den Gaseinlaß in einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Betäti­ gungspedal, das durch den Fahrer von einer Ruheposi­ tion zu einer Arbeitsposition entgegen elastischen Rückstellmitteln beansprucht wird, um die Drossel­ klappe über eine Übertragungsvorrichtung zwischen ei­ ner Leerlaufposition und einer geöffneten Position zu verstellen, wobei eine Dämpfervorrichtung vorgesehen ist, um die Rückstellbewegung der Drosselklappe zu ihrer Leerlaufposition zu verlangsamen, wenn sich der durch den Fahrer auf das Pedal ausgeübte Kraftaufwand schnell verringert.

Durch die Dämpfervorrichtung, die zur Verlangsamung der Rückstellung der Drosselklappe vorgesehen ist, kann, wenn der Fahrer das Fahrpedal sehr schnell los­ läßt, verhindert werden, daß der Motor durch die Wir­ kung der Motorbremse eine zu abrupte Abbremsung ver­ ursacht. Dadurch können die Stöße gedämpft werden, die eine erhebliche Beeinträchtigung des Komforts der Fahrzeuginsassen zur Folge haben.

Darüber hinaus können solche Stöße Nick- oder Pumper­ scheinungen der Aufhängungen herbeiführen, wobei das Fahrzeug dazu neigt, sich um eine Querachse hin- und herzuwiegen, die sich in etwa zwischen der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs befindet.

Eine solche Nickbewegung wirkt sich nachteilig auf die Straßenlage des Fahrzeugs aus, da sie eine Entla­ stung, insbesondere der Hinterachse, verursachen kann, die sich wiederum sehr nachteilig auf deren Bo­ denhaftung auswirken kann.

Eine Vorrichtung zur Dämpfung der Rückstellbewegung der Drosselklappe weist daher zahlreiche Vorteile auf.

In letzter Zeit sind jedoch zahlreiche elektronische Hilfseinrichtungen zur Führung eines Kraftfahrzeugs entwickelt worden, um den Fahrer des Fahrzeugs durch die Automatisierung bestimmter Aufgaben oder durch die Regelung bestimmter durch den Fahrer ausgelöster Vorgänge zu unterstützen.

Um eine bessere Anpassung an die jeweiligen Erwartun­ gen des Fahrers herbeizuführen, können bei vielen dieser Einrichtungen die Absichten des Fahrers erfaßt und "vorhergesehen" werden.

Ein Beispiel für diese Fahrhilfseinrichtungen besteht in der Konstruktion von vorgesteuerten Kupplungen, bei denen an einer herkömmlichen Kupplungseinrichtung zusätzlich noch eine durch einen Rechner gesteuerte, in der Regel hydraulische, Betätigung eingebaut wird.

Ein Kraftsensor, der im allgemeinen in Höhe des Schalthebels angeordnet ist, erfaßt die Schaltabsicht des Fahrers, woraufhin der Rechner einen Auskuppel­ verlauf und anschließend einen Einkuppelverlauf gemäß den momentanen Fahrbedingungen und entsprechend dem jeweiligen Fahrstil des Fahrers bestimmt.

Bei derartigen Einrichtungen ist es notwendig, unter anderem dem Öffnungsgrad der Drosselklappe zu kennen.

Wenn die Einrichtung zur Betätigung der Drosselklappe jedoch einen Dämpfer zur Verlangsamung der Rückstell­ bewegung der Drosselklappe zu ihrer Leerlaufposition umfaßt, besteht eine Zeitspanne zwischen dem Zeit­ punkt, zu dem der Fahrer abrupt den Fuß vom Fahrpedal nimmt, und dem Zeitpunkt, zu dem die Drosselklappe ihre Leerlaufposition effektiv erreicht. Während die­ ser Zeitspanne entspricht die Position der Drossel­ klappe nicht der genauen Absicht des Fahrers, die er durch seine Einwirkung auf das Fahrpedal umsetzt.

Es besteht dann die Möglichkeit, daß die vorgesteuer­ te Kupplung nicht optimal oder so reagiert, wie der Fahrer dies erwartet.

Um dieses Problem einer Lösung zuzuführen, schlägt die Erfindung eine Einrichtung der vorgenannten Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrich­ tung von der Dämpfervorrichtung verschiedene Mittel zur Erfassung einer schnellen Verringerung des durch den Fahrer auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands um­ faßt, insbesondere um diese Information zur Vorsteue­ rung einer Kupplung auszuwerten.

Nach anderen Merkmalen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:

• - Die Mittel zur Erfassung der schnellen Verringerung des auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands umfassen einen Sensor, mit dem sich jederzeit die Position der Drosselklappe bestimmen läßt, wobei die Positionsin­ formation an einen Rechner übertragen wird, der die folgenden Schritte durchführt:
  • - Ermittlung der Verstellgeschwindigkeit der Drossel­ klappe zu ihrer Leerlaufposition;
  • - Vergleich der ermittelten Geschwindigkeit mit einem vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert; und
  • - falls die ermittelte Geschwindigkeit größer oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit ausfällt, Übertragung einer Information zur Anzeige einer schnellen Verringerung des auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands.
• - Die Vorrichtung zur Übertragung der Pedalbewegung umfaßt zwei Teile, von denen einer mit dem Pedal und der andere mit der Drosselklappe verbunden ist, wobei die beiden Teile durch ein Organ verbunden sind, das ein Spiel entlang der Richtung der Bewegungsübertra­ gung einführt, und wobei jeder Teil mit einem Be­ standteil eines Schalters verbunden ist, wobei die besagten Bestandteile je nach dem Wert der Geschwin­ digkeit zur Verringerung des auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands miteinander in Kontakt stehen oder von­ einander getrennt sind.
• - Die beiden Bestandteile des Schalters sind im Ver­ hältnis zueinander beweglich entlang der Richtung der relativen Bewegung der beiden Teile der Übertragungs­ vorrichtung gelagert.
• - Es ist ein zusätzliches Organ zur Verbindung der beiden Teile der Übertragungsvorrichtung vorgesehen.
• - Der Schalter bildet die Verbindung der beiden Teile der Übertragungsvorrichtung, und der Schalter ist ge­ öffnet, wenn die Verringerung des auf das Pedal aus­ geübten Kraftaufwands schnell erfolgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschrei­ bung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeich­ nungen verwiesen wird. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Veranschauli­ chung einer Einrichtung zur Betätigung einer Drossel­ klappe gemäß den Lehren der Erfindung, die in der Be­ schleunigungsphase dargestellt ist;

Fig. 2 eine Ansicht der Einrichtung von Fig. 1, die in einer Phase mit abrupter Verlangsamung darge­ stellt ist; und

Fig. 3 eine grafische Darstellung einer Kurve zur Veranschaulichung des Öffnungsgrads der Drosselklappe in Abhängigkeit von der Zeit, wenn der Fahrer das Fahrpedal schnell losläßt und wenn die Einrichtung zur Betätigung der Drosselklappe einen Dämpfer um­ faßt.

Die Aufgabe der Betätigungseinrichtung 10, die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt ist, besteht darin, es dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu ermögli­ chen, die Öffnung einer Drosselklappe 12 des (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors anhand eines im Fahrzeuginnenraum angeordneten Fahrpedals 14 zu betä­ tigen.

Durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe 12 kann das in den Motor eingelassene Luftvolumen bestimmt und die durch diesen abgegebene Leistung gesteuert wer­ den.

Das Fahrpedal 14 ist mit der Drosselklappe 12 über eine Vorrichtung zur Bewegungsübertragung 16 verbun­ den, die auf eine Verbindungsstange 18 zur Betätigung der Drosselklappe 12 einwirkt.

Elastische Rückstellmittel 20, etwa eine einfache Schraubenzugfeder, wirken mit der Verbindungsstange 18 zusammen, um die Drosselklappe 12 zu ihrer Schließstellung zurückzustellen, die dem Leerlaufbe­ trieb des Motors entspricht.

Das Fahrpedal 14 ist selbst mit elastischen Rück­ stellmitteln 22 für die Rückstellung zu einer Ruhepo­ sition versehen, die der Leerlaufposition der Dros­ selklappe 12 entspricht. Diese Mittel können ebenfalls aus einer Zugfeder bestehen.

Die Übertragungsvorrichtung 16, die das Fahrpedal 14 mit der Betätigungsstange 18 der Drosselklappe 12 verbindet, wird im allgemeinen auf Zug beansprucht, so daß es sich um einen einfachen Seilzug handeln kann, der im Innern einer Seilhülle geführt ist.

Die Drosselklappe 12 ist auf bekannte Weise mit einer Dämpfervorrichtung 24 versehen, deren Aufgabe darin besteht, die Rückstellgeschwindigkeit der Drossel­ klappe zu ihrer Leerlaufposition zu begrenzen, wenn der durch den Fahrer ausgeübte Kraftaufwand auf das Pedal 14 schnell abnimmt.

Die hier dargestellte Vorrichtung 24 ist zwischen der Betätigungsstange 18 und einem ortsfesten Element des Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angeordnet. Dabei kann es sich um einen hydraulischen Dämpfer handeln, der auch als "Dash-pot" bezeichnet wird. Dieser Dämp­ fer wirkt vorzugsweise nur in einer Richtung und ver­ langsamt nicht die Öffnung der Drosselklappe 12.

Nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung umfaßt die Betätigungseinrichtung 10 der Drosselklappe 12 einen Schalter 26, der zwischen zwei Teilen 16A, 16B der Übertragungsvorrichtung 16 eingefügt ist, die ei­ nerseits mit dem Fahrpedal 14 und andererseits mit der Betätigungsstange 18 verbunden sind.

Der Schalter 26 umfaßt zwei im Verhältnis zueinander bewegliche Bestandteile 28, 30, deren Aufgabe darin besteht, das Öffnen und Schließen eines Stromkreises in Abhängigkeit von der Beanspruchung der Übertra­ gungsvorrichtung 16 zu bewirken.

Die beiden Bestandteile 28, 30 des Schalters 26, die jeweils mit einem der Teile 16A, 16B der Übertra­ gungsvorrichtung 16 verbunden sind, ermöglichen daher eine relative Verschiebung dieser beiden Teile ent­ lang der Richtung zur Übertragung der Bewegung des Organs 16.

Die beiden beweglichen Bestandteile 28, 30 stehen miteinander in Kontakt, wenn das Fahrpedal 14 durch den Fahrer betätigt wird, um eine Beschleunigung oder eine konstante Drehzahl oder eine Abbremsung des Mo­ tors zu bewirken.

Wenn der Fahrer hingegen den Fuß abrupt vom Fahrpedal 14 nimmt, wird das Pedal 14 durch seine elastischen Rückstellmittel 22 schnell zu einer Ruheposition zu­ rückgebracht, während die Rückstellung der Drossel­ klappe 12 und damit auch der Betätigungsstange 18 zu ihrer Ruheposition durch die Dämpfervorrichtung 24 verlangsamt wird.

Die beiden Bestandteile 28, 30 können sich dann im Verhältnis zueinander verschieben, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, und die Öffnung des Stromkreises bewirken.

Ein Rechner 32, der vor allem die Aufgabe hat, eine solche Öffnung zu erfassen, ermöglicht dann die Um­ wandlung dieses elektrischen Signals in eine Informa­ tion zur Anzeige einer Absicht zur schnellen Abbrem­ sung seitens des Fahrers.

Wenn der Fahrer hingegen durch Betätigung des Pedals 14 zu seiner Arbeitsposition erneut beschleunigt, wird die Übertragungsvorrichtung 16 in der Richtung beaufschlagt, die das Schließen des Stromkreises durch die beiden beweglichen Bestandteile 28, 30 des Schalters 26 bewirkt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsart der Erfindung kann daher anhand einer von der Dämpfervor­ richtung 24 verschiedenen mechanischen Vorrichtung die Absicht des Fahrers in Erfahrung gebracht werden, eine schnelle Verlangsamung des Fahrzeugs herbei zu­ führen.

In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß der Rechner außerdem Informationen von Sensoren erhält, insbesondere von einem Kraftsensor, der mit dem Schalthebel verbunden ist, um die Schaltabsicht des Fahrers zu erfassen. Der Rechner erhält ferner Infor­ mationen zu den Drehzahlen der treibenden und getrie­ benen Wellen. Ausgehend von diesen Informationen be­ stimmt der Rechner einen Auskupplungs- und einen anschließenden Wiedereinkupplungsverlauf, wobei es sich um eine vorgesteuerte Kupplung handelt.

Desweiteren ist darauf hinzweisen, daß diese mechani­ sche Vorrichtung, die hier im Rahmen einer Seil­ zugübertragung der Fahrpedalbewegung beschrieben wird, auch im Falle einer hydraulischen Betätigung eingesetzt werden kann. Der Schalter 26 ist dann vor­ teilhafterweise an einer der Verbindungen der Über­ tragungsvorrichtungen 16 entweder mit dem Pedal 14 oder mit der Betätigungsstange 18 der Drosselklappe 12 angeordnet.

Wenn der Schalter 26 keine ausreichende Festigkeit zur Übertragung der für die Betätigung der Drossel­ klappe 12 erforderlichen Kräfte besitzt, besteht die Möglichkeit, ihn mit einem Organ zur Verbindung der beiden Teile 16A, 16B der Übertragungsvorrichtung 16 parallel anzuordnen. Das Verbindungsorgan muß eine leichte relative Verschiebung der beiden Teile 16A, 16B beispielsweise in Form eines Spiels ermöglichen.

In diesem Fall muß jeder der beiden Bestandteile 28, 30 des Schalters 26 fest mit dem entsprechenden Teil 16A, 16B der Übertragungsvorrichtung 16 verbunden bleiben.

Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung unter Ver­ wendung eines (nicht dargestellten) Sensors auszufüh­ ren, der eine repräsentative Information über den Öffnungsgrad der Drosselklappe 12 liefern kann.

Anhand einer solchen Einrichtung kann daher jederzeit der Öffnungsgrad der Drosselklappe 12 in Erfahrung gebracht werden, wobei sie jedoch auch anhand eines Rechners die Bestimmung der Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe 12 in Abhängigkeit von der Betäti­ gung durch den Fahrer ermöglicht.

Als Variante ist es möglich, die Erfindung unter Ver­ wendung eines Sensors auszuführen, der mit dem Pedal 14 verbunden ist, um die Absicht des Fahrers in Er­ fahrung zu bringen. In diesem Fall sorgt der Schalter 26 dafür, daß keine Verlangsamung eintritt, wenn der Fahrer den Fuß vom Pedal 14 nimmt. Der Sensor schickt eine Information an den Rechner, so daß die vorge­ steuerte Kupplung optimal reagiert.

In Fig. 3 ist als Beispiel eine Kurve dargestellt, die den Öffnungsgrad der Drosselklappe 12 in Abhän­ gigkeit von der Zeit zeigt.

In einer ersten Phase, bis zum Zeitpunkt t1, gibt der Sensor eine stabilisierte Öffnungsphase 34 der Dros­ selklappe 12 an. Anschließend läßt der Fahrer ab dem Zeitpunkt t1 das Fahrpedal 14 los, wodurch die abneh­ mende Steigung 36 bedingt ist, aus der sich die fort­ schreitende Verringerung der Öffnung der Drosselklap­ pe 12 ergibt. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Fahrer den Fuß ausreichend schnell vom Fahrpedal ge­ nommen hat, damit die Rückstellgeschwindigkeit der Drosselklappe 12 durch die Dämpfervorrichtung 24 vor­ gegeben wird.

Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, überschreitet die ma­ ximale Steigung dieser Phase mit abnehmender Öffnung der Drosselklappe 12 nicht einen bestimmten Wert, der durch den Winkel α dargestellt ist, bei dem es sich um den durch den Dämpfer 24 vorgegebenen Grenzwert handelt.

Um eine schnelle Verringerung des auf das Fahrpedal 14 ausgeübten Kraftaufwands zu erfassen, genügt es daher, zu jedem Zeitpunkt die Verstellgeschwindigkeit der Drosselklappe zu ihrer Leerlaufposition zu ermit­ teln und diese ermittelte Geschwindigkeit mit der Grenzgeschwindigkeit zu vergleichen, die durch den Dämpfer 24 vorgegeben werden kann.

Wenn die ermittelte Geschwindigkeit diese Grenzge­ schwindigkeit oder zumindest einen benachbarten Wert erreicht, kann der Rechner dann eine Information aus­ geben, die angibt, daß der Fahrer seinen Fuß schnell vom Pedal genommen hat, so daß die vorgesteuerte Kupplung optimal reagieren kann.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Betätigung einer Drosselklappe (12) für den Gaseinlaß in einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Betätigungspedal (14), das durch den Fahrer von einer Ruheposition zu einer Arbeitspositi­ on entgegen elastischen Rückstellmitteln (22) bean­ sprucht wird, um die Drosselklappe (12) über eine Übertragungsvorrichtung (16) zwischen einer Leerlauf­ position, zu der sie elastisch zurückgestellt wird, und einer geöffneten Position zu verstellen, wobei eine Dämpfervorrichtung (24) vorgesehen ist, um die Rückstellbewegung der Drosselklappe (12) zu ihrer Leerlaufposition zu verlangsamen, wenn sich der durch den Fahrer auf das Pedal (14) ausgeübte Kraftaufwand schnell verringert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (10) von der Dämpfervorrichtung (24) verschiedene Mittel (26) zur Erfassung einer schnellen Verringerung des durch den Fahrer auf das Pedal (14) ausgeübten Kraftaufwands umfaßt, insbesondere um diese Information zur Vor­ steuerung einer Kupplung auszuwerten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel zur Erfas­ sung der schnellen Verringerung des auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands einen Sensor umfassen, mit dem sich jederzeit die Position der Drosselklappe (12) bestimmen läßt, und daß die Positionsinformation an einen Rechner übertragen wird, der die folgenden Schritte durchführt:

• - Ermittlung der Verstellgeschwindigkeit der Drossel­ klappe (12) zu ihrer Leerlaufposition;
• - Vergleich der ermittelten Geschwindigkeit mit einem vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert; und
• - falls die ermittelte Geschwindigkeit größer oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit ausfällt, Übertragung einer Information zur Anzeige einer schnellen Verringerung des auf das Pedal ausgeübten Kraftaufwands.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung der Bewegung (16) des Pedals (14) zwei Teile umfaßt, von denen einer (16A) mit dem Pedal (14) und der andere (16B) mit der Drosselklappe (12) verbunden ist, daß die beiden Teile (16A) durch ein Organ verbunden sind, das ein Spiel entlang der Rich­ tung der Bewegungsübertragung einführt, und daß jeder Teil mit einem Bestandteil (28, 30) eines Schalters (16) verbunden ist, wobei die besagten Bestandteile (28, 30) je nach dem Wert der Geschwindigkeit der Verringerung des auf das Pedal (14) ausgeübten Kraft­ aufwands miteinander in Kontakt stehen oder voneinan­ der getrennt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Bestandteile (28, 30) des Schalters (26) im Verhältnis zueinander beweglich entlang der Richtung der relativen Bewegung der beiden Teile (16A, 16B) der Übertragungsvorrich­ tung (16) gelagert sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zusätzliches Organ zur Verbindung der beiden Teile (16A, 16B) der Über­ tragungsvorrichtung (16) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schalter (26) die Verbindung der beiden Teile (16A, 16B) der Übertra­ gungsvorrichtung (26) bildet und daß der Schalter (26) geöffnet ist, wenn die Verringerung des auf das Pedal (14) ausgeübten Kraftaufwands schnell erfolgt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel zur Erfas­ sung der Verringerung des durch den Fahrer auf das Pedal (14) ausgeübten Kraftaufwands einen Sensor um­ fassen, der mit dem Pedal (14) verbunden ist, um die Absicht des Fahrers in Erfahrung zu bringen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dämpfervorrichtung (24) nur in einer Richtung wirksam ist, so daß sie nicht die Öffnung der Drosselklappe (12) zum Gaseinlaß in den Verbrennungsmotor verlang­ samt.