DE3608791A1 - Vorrichtung zur steuerung der antriebsleistung eines fahrzeugmotors fuer kraftfahrzeuge mit vortriebsregelung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Vortriebsregelung, zur Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugmotors im Regelfall in Abhängigkeit von elektrischen, von dem Raddrehverhalten abgeleiteten Signalen, mit einem in den Kraftübertragungsweg von einem Antriebssteuerpedal, z. B. dem Gaspedal, zu einem Stellglied des Fahrzeugmotors, d. h. der Drosselklappe eines Ottomotors, des Stellhebels eines Dieselmotors oder dergleichen, eingefügten hydraulisch betätigbaren Regelorgan, das über Mehrwegeventile an eine Hilfsdruckquelle und an einen Druckausgleichsbehälter anschließbar ist und das einen durch den Hilfsdruck verschiebbaren Kolben aufweist.

Vorrichtungen dieser Art zur Vortriebs- oder Antriebsschlupfregelung sind bereits bekannt. Sinnvollerweise werden sie mit Blockierschutz-Systemen kombiniert, weil auch für die Vortriebsregelung in der ersten Phase, d. h. vor dem Eingriff in den Antriebsmotor bzw. vor der Reduzierung der Antriebsleistung, die Bremsanlage zur Regelung des Antriebsschlupfes verwendet werden kann.

Außerdem können Bauteile des Blockierschutzsystems, beispielsweise die Radsensoren, die elektronischen Schaltkreise zur Verarbeitung der Signale und das Hilfsenergie- Versorgungssystem, auch für die Vortriebsregelung eingesetzt werden.

In der DE-OS 30 21 116 ist ein solches kombiniertes Blockierschutz- und Vortriebsregelungssystem beschrieben, bei dem in dem Gestänge von dem Gaspedal zu der Drosselklappe des Fahrzeugmotors ein Regelorgan zur Vortriebsregelung eingefügt ist. In diesem Fall handelt es sich um ein Schleppglied, das einen gegen die Kraft einer Rückstellfeder in einem Zylinder geführten, durch Einsteuerung von Hilfsdruck verschiebbaren Kolben enthält. Die Drosselklappe wird über ein Gestänge, in das das Schleppglied eingefügt ist, durch Druck geöffnet. Bei zu hohem Antriebsschlupf wird Hilfsdruck hydraulisch eingesteuert, dadurch die Länge des Schleppglieds und damit die Gesamtlänge des Gestänges verringert, was eine Rückstellung der Drosselklappe und damit eine Reduzierung der Antriebsleistung des Fahrzeugmotors zur Folge hat. Nachteilig ist unter anderem, daß die Drosselklappenrückstellung durch stärkeres Niedertreten des Gaspedals zumindest teilweise wieder rückgängig gemacht werden kann.

Eine andere bekannte Vorrichtung zur Schlupfbegrenzung während des Vortriebs ist mit einem verstellbaren Anschlag für das Gaspedal ausgerüstet (DE-OS 33 37 664). Auch in diesem Fall wird als Stellorgan ein in einem Zylinder geführter Kolben verwendet, der durch Einsteuerung von Druck den Anschlag des Gaspedals begrenzen bzw. das Pedal zurückstellen kann. In einem Ausführungsbeispiel dient ein Balg, in den bei zu hohem Antriebsschlupf Hydrauliköl eingesteuert wird, als verstellbarer Pedal-Anschlag. Nachteilig ist, daß die Rückstellkraft in vollem Umfange auf das Gaspedal übertragen wird, was bei schnell reagierenden Systemen für den Fahrer sehr unangenehm sein dürfte.

Anstelle der hydraulisch betätigbaren Anordnungen kann grundsätzlich auch ein Elektromotor als Regelorgan verwendet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu überwinden und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugmotors zu entwickeln, bei der die Rückwirkung der Regelung auf das Pedal zumindest stark gedämpft ist und die bei Einsetzung der Regelung auch auf noch stärkeres Niedertreten des Pedals nicht reagiert. Außerdem wird eine sofortige Rückstellung der Drosselklappe oder des Stellgliedes beim Freigeben des Gaspedals oder bei Minderung der auf das Gaspedal ausgeübten Betätigungskraft verlangt.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe in einfacher, technisch fortschrittlicher Weise durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst werden kann, deren Weiterbildung darin besteht, daß der Kolben des Regelorgans in einem ortsfesten Gehäuse angeordnet ist, wobei beide Stirnseiten des Kolbens Arbeitskammern begrenzen, daß der Kolben über eine oder mehrere Federn einerseits mit dem Antriebssteuerpedal und andererseits mit dem Stellglied des Fahrzeugmotors verbunden und durch das Antriebssteuerpedal verschiebbar ist, daß in der Ruhelage die beiden Kammern an den Stirnflächen des Kolbens über die Mehrwegeventile mit dem Druckausgleichsbehälter verbunden sind, sowie daß ein vorgespanntes Rückschlagventil zwischen den Kammern an den beiden Stirnseiten des Kolbens vorhanden ist, welches in der Ruhelage des Regelorgans und beim Lösen des Pedals, d. h. bei Reduzieren der Pedalbetätigungskraft, durch einen an der Pedalseite angeordneten Stößel geöffnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich durch dosierte Einsteuerung von Druck in die Arbeitskammer, die zur Rückstellung des Motor-Stellgliedes führt, der Antriebsschlupf sehr exakt regeln. Eine Freigabe des Gaspedals führt unter allen Bedingungen, insbesondere in jeder Pedalstellung, sofort zur Zurückstellung des Regelgliedes. Die Rückwirkung der Regelung auf das Gaspedal ist so weit gedämpft, daß auch bei schnellen Druckschwankungen und hoher Rückstellkraft die Reaktion des Pedals vom Fahrer nicht als unangenehm empfunden wird; andererseits wird ihm jedoch über das Pedal das Einsetzen der Regelung signalisiert.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei Betätigung des Antriebssteuerpedals eine Zugkraft auf den Kolben und von diesem auf das Stellglied übertragen. Das Pedal kann über eine Rückstellfeder mit dem Kolben verbunden sein.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt in der Ruhelage der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Stößel an dem Ventilglied des Rückschlagventils an und hält es offen, wobei bei Betätigung des Antriebssteuerpedals gegen die Kraft einer zweiten, schwachen Rückstellfeder zunächst ein definierter Leerweg überwunden wird, der ein Abheben des Stößels von dem Ventilglied bewirkt.

Die Mehrwegeventile lassen sich in Form von zwei 2/2-Wegeventilen ausbilden, mit denen die Kolbenverschiebung steuerbar ist. Eines der beiden Ventile ist in der Ruhelage auf Durchlaß geschaltet, wodurch beide Kammern an den Stirnseiten des Kolbens mit dem Druckausgleichsbehälter verbunden sind, während das zweite Ventil, mit dem zur Reduzierung der Antriebsleistung Hilfsdruck in die pedalseitige Arbeitskammer des Kolbens einsteuerbar ist, in der Ruhelage gesperrt ist.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß die Pedalbetätigungskraft über eine Zugstange auf dem Stößel und über Druckfedern auf den Kolben übertragbar ist. Eine schwache Druckfeder ist vorgesehen, die den Leerweg definiert, der bei Pedalbetätigung zunächst durchlaufen wird und zum Abheben des Stößels von dem Ventilglied führt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Abbildungen hervor. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer, vereinfachter Darstellung den Längsschnitt durch ein Stellorgan der erfindungsgemäßen Art sowie - in symbolischer Darstellung - die zugehörigen Mehrwegeventile und andere zur Steuerung der Motor-Antriebsleistung erforderliche Bauteile, und

Fig. 2 in schematischer und vereinfachter Teildarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der grundsätzliche Aufbau sowie die Wirkungsweise einer Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist besonders deutlich aus Fig. 1 erkennbar. Als Stellorgan 1 dient in diesem Falle ein in einem zylinderförmigen Gehäuse 2 axial verschiebbar geführter Kolben 3, dessen beide Stirnseiten Arbeitskammern 4, 5 begrenzen. Über eine Zugstange 6 wird bei Betätigung eines Gaspedals 7 eine Zugkraft über eine Feder 8 auf den Kolben 3 und von diesem über eine weitere Zugstange 9 auf das Stellglied 10 eines Fahrzeugmotors übertragen. Zwischen dem Pedal 7 und der Zugstange 6 einerseits und zwischen der Drosselklappe 10 und der Zugstange 9 können - was keiner Darstellung oder näheren Erläuterung bedarf - Gestänge oder Bowdenzüge eingefügt sein.

Wie symbolisch angedeutet, ist das Gehäuse ortsfest - im Gegensatz z. B. zu dem eingangs beschriebenen Schleppglied - mit dem Fahrzeug verbunden.

Durch umlaufende Dichtungen 11, 12, 13 sind der Kolben in dem zylinderförmigen Gehäuse 5 und die Druckstangen 6, 9 in den Durchführungen durch die Stirnwände des dargestellten Regelorgans abgedichtet, weil in diese Kammer Druckmittel eingesteuert wird.

Zwischen der pedalseitigen Zugstange 6 und der Feder 8 befindet sich eine Anordnung 14 zur Vorgabe eines definierten Leerweges, der durch Anschläge 15, 16 begrenzt ist, die nach Überwindung des Leerweges in Zugrichtung eine starre Verbindung zwischen der Zugstange 6 und der Feder 8 hervorrufen. Eine schwache Rückstellfeder 17 stellt sicher, daß die einzelnen Teile nach Freigabe des Pedales 7 die dargestellte Position einnehmen. An der Anordnung 14 ist ein Stößel 18 befestigt, der in der Ruhelage des Regelorgans 1 an einem Ventilglied 19 eines durch eine Feder 20 vorgespannten Rückschlagventils 21 anliegt und das Ventil offen hält. Die Vorspannung durch die Feder 20 ist so ausgelegt, daß das Rückschlagventil nur durch den Stößel 18, nicht jedoch durch den Druck in der Kammer 4 geöffnet werden kann.

Zur Steuerung des Regelorgans 1 sind in der Ausführungsart nach Fig. 1 elektromagnetisch betätigbare Mehrwegeventile 22, 23 vorgesehen. Der zur Steuerung und Regelung erforderliche Hilfsdruck wird über eine elektromotorisch angetriebene Druckmittelpumpe 24 erzeugt, deren Saugseite in einen Druckausgleichsbehälter 25 mündet. Vor Einsetzen der Vortriebsregelung ist der Durchfluß durch das Ventil 22 gesperrt, während das Ventil 23 die pedalseitige Kammer 4 des Regelorgans 1 in der gezeigten Ruhestellung mit dem Druckausgleichsbehälter 25 verbindet. Die zweite Kammer 5 des Regelorgans 1 ist ständig mit dem Behälter 25 verbunden.

Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Bei Betätigung des Gaspedals 7 durch die Pedalkraft F wird eine Zugkraft in Richtung des Pfeiles 26 auf die Zugstange 6 übertragen. Zunächst wird der Leerweg zwischen den beiden Anschlägen 15, 16 überwunden. Der Stößel 18 hebt dadurch von dem Ventilglied 19 ab. Das Ventil 21 schließt. Daraufhin wird die Zugkraft über die Feder 8 auf den Kolben 3 und von diesem über die Zugstange 9 auf das Stellglied 10 übertragen.

Wird der Antriebsschlupf zu groß, setzt die Vortriebsregelung ein. Das 2/2-Wegeventil 23 unterbricht die Verbindung der Arbeitskammer 4 zu dem Behälter 25. Durch kurzzeitiges Umschalten des 2/2-Wegeventils 22 wird Druckmittel dosiert in die Arbeitskammer 4 eingesteuert und führt zur Verschiebung des Kolbens 3 in Richtung des Pfeiles 46. Dadurch wird die Drosselklappe 10 um einen bestimmten Betrag zurückgestellt und als Folge davon die Antriebsleistung des Fahrzeugmotors reduziert. Durch kurzzeitiges Zurückschalten des Mehrwegeventils 23 in die dargestellte Durchlaßposition - Schaltzeitpunkt und Umschaltdauer werden durch das nicht dargestellte elektronische Steuerungssystem in Abhängigkeit von dem Drehverhalten der Antriebsräder festgelegt - wird der Druck in der Arbeitskammer 4 bei Bedarf wieder reduziert und dadurch die Motorleistung erhöht.

Erhöht der Fahrer während eines Regelvorgangs seine Fußkraft bzw. die auf das Pedal 7 wirkende Kraft F, besitzt dies keinen Einfluß auf die Stellung des Stellgliedes 10, da der Kolben 3 durch das über das Ventil 22 eingesteuerte Druckmittel in der durch die Regelung vorgegebenen Position festgehalten wird.

Nimmt jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt der Fahrer den Fuß von dem Gaspedal 7, wird über den Stößel 18 das Rückschlagventil 21 geöffnet, dadurch ein Druckmittelweg zu dem Behälter 25 geöffnet und ein Druckausgleich herbeigeführt. Die Drosselklappe, die hier als Stellglied 10 dient, wird in Richtung geringerer Motorleistung zurückgestellt.

Ein im Prinzip gleiches, in der Konstruktion abweichendes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Bei Betätigung des Gaspedals 7 wird wiederum eine Zugkraft in Richtung des Pfeiles 26′ auf eine Zugstange 35 übertragen, die axial verschiebbar in einem ortsfesten Gehäuse 27 des Regelorgans 1′ geführt ist. Nach dem Überwinden eines Leerwegs gegen die Kraft einer schwachen Druckfeder 28 findet ein mit der Druckstange starr verbundener Flansch 29 ein Widerlager an dem Ringflansch einer in dem Innenraum eines Kolbens 30 angeordneten, axial verschiebbaren Scheibe 31. Über eine Druckfeder 32 wird die von dem Pedal 7′ ausgeübte Zugkraft auf den Radialflansch 33 des Kolbens 30 übertragen. Dadurch wird der Kolben, bezogen auf die Darstellung nach Fig. 2, nach links verschoben. Über die mit dem Kolben 30 starr verbundene Zugstange 34 wird die Zugkraft von dem Kolben 30 auf das Stellglied 10′ in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weitergeleitet.

Das Regelorgan 1′ besitzt wiederum eine pedalseitige Arbeitskammer 36 und eine zweite, von der zweiten Stirnseite des Kolbens 30 begrenzte Arbeitskammer 37. Ein vorgespanntes Rückschlagventil 45 besitzt die gleiche Funktion wie das Ventil 21 in Fig. 1. Die Steuer- und Regelanordnung, nämlich die Mehrwegeventile 22′, 23′, eine als Hilfsdruckquelle dienende Pumpe 24′ sowie ein Druckausgleichsbehälter 25′ arbeiten in gleicher Weise wie die entsprechenden Komponenten nach Fig. 1 und sind in gleicher Weise hydraulisch geschaltet.

Zur Vortriebsregelung wird in die Arbeitskammer 36 Druck eingesteuert, der den Kolben in Richtung des Pfeiles 46′ in Richtung zur Ruhelage zurückstellt und über die Drosselklappe 10′ die Motor-Antriebsleistung reduziert. Das Kopfende der Zugstange 35 dient gleichzeitig als Ventil-Stößel 38, der genauso wie der Stößel 18 in Fig. 1 auf das Rückschlagventil 45 einwirkt, sobald das Gaspedal 7′ entlastet wird.

Die Kammern 39 und 40 im Inneren des Kolbens 30 sind über eine Bohrung 41 in der Scheibe 31 miteinander verbunden, so daß in beiden Kammern stets der gleiche Druck herrscht. Eine dritte Kammer 42 im Innern des Kolbens 30 steht dagegen über einen Durchlaß 43 mit der Kammer 37 und über einen Auslaß 44 mit dem Druckausgleichsbehälter 25′ in Verbindung.

Das beschriebene Regelorgan 1′ gemäß Fig. 2 zeichnet sich unter anderem durch geringen Herstellungsaufwand und durch einen kompakten Aufbau aus.

Claims (7)

1. Vorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Vortriebsregelung, zur Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugmotors im Regelfall in Abhängigkeit von elektrischen, von dem Raddrehverhalten abgeleiteten Signalen, mit einem in den Kraftübertragungsweg von einem Antriebssteuerpedal, z. B. dem Gaspedal, zu einem Stellglied des Fahrzeugmotors, d. h. der Drosselklappe eines Ottomotors, des Stellhebels eines Dieselmotors oder dergleichen, eingefügten hydraulisch betätigbaren Regelorgan, das über Mehrwegeventile an eine Hilfsdruckquelle und an einen Druckausgleichsbehälter anschließbar ist und das einen durch den Hilfsdruck verschiebbaren Kolben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3, 30) des Regelorgans (1, 1′) in einem ortsfesten Gehäuse (2, 27) angeordnet ist, wobei beide Stirnseiten des Kolbens Arbeitskammern (4, 5, 37, 39) begrenzen, daß der Kolben (3, 30) über eine oder mehrere Federn (8, 17, 28, 32) einerseits mit dem Antriebssteuerpedal (7, 7′) und andererseits mit dem Stellglied (10, 10′) des Fahrzeugmotors verbunden und durch das Antriebssteuerpedal (7, 7′) verschiebbar ist, daß in der Ruhelage des Regelorgans (1, 1′) die beiden Kammern (4, 5, 36, 37) an den Stirnflächen des Kolbens (3, 30) über die Mehrwegeventile (22, 22′, 23, 23′) mit dem Druckausgleichsbehälter (25, 25′) verbunden sind, sowie daß ein vorgespanntes Rückschlagventil (21, 45) zwischen den Kammern (4, 5, 36, 37) an den beiden Stirnseiten des Kolbens (3, 30) vorhanden ist, welches in der Ruhelage des Regelorgans (1, 1′) und beim Lösen des Pedals (7, 7′), d. h. bei Reduzieren der Pedalbetätigungskraft, durch einen an der Pedalseite angeordneten Stößel (18, 36) geöffnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung des Antriebssteuerpedals (7, 7′) eine Zugkraft auf den Kolben (3, 30) und von diesem auf das Stellglied (10, 10′) des Antriebsmotors übertragbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssteuerpedal (7, 7′) über eine Rückstellfeder (8, 32) mit dem Kolben (3, 30) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhelage des Regelorgans (1, 1′) der Stößel (18, 38) an dem Ventilglied (19, 19′) des Rückschlagventils (21, 45) anliegt und daß bei Betätigung des Antriebsteuerpedals (7, 7′) gegen die Kraft einer zweiten, schwachen Rückstellfeder (17, 28) ein definierter Leerweg durchlaufbar ist, der ein Abheben des Stößels (18, 38) von dem Ventilglied (19, 19′) wirkt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrwegeventil zwei 2/2-Wegeventile (22, 22′, 23, 23′) vorgesehen sind, mit denen die Kolbenverschiebung steuerbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine 2/2-Wegeventil (23, 23′) in der Ruhelage auf Durchlaß geschaltet ist und beide Kammern (4, 5, 36, 37) an den Stirnseiten des Kolbens (3, 30) mit dem Druckausgleichsbehälter (25, 25′) verbindet, während mit dem zweiten 2/2-Wegeventil (22, 22′), das in der Ruhelage gesperrt ist, zur Reduzierung der Antriebsleistung Hilfsdruck in die pedalseitige Arbeitskammer (4, 36) des Kolbens (3, 30) einsteuerbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalbetätigungskraft über eine Zugstange (6, 35) auf den Stößel (18, 38) und über Druckfedern (8, 32) auf den Kolben (3, 30) übertragbar ist.