DE3625493C2

DE3625493C2 -

Info

Publication number: DE3625493C2
Application number: DE3625493A
Authority: DE
Inventors: Yuki Ejiri; Tomoo Katsuta Jp Ito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1989-05-24
Also published as: DE3625493A1; US4747380A; JPH0658070B2; KR870001394A; JPS6229732A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosselklappensteuervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie z. B. aus der DE-OS 27 14 113 bekannt ist.

Im allgemeinen ist eine Drosselklappensteuervorrichtung der vorliegenden Art so aufgebaut, daß ein Steuersignal entsprechend einer Winkelbewegung eines Beschleunigungsfußpedals einer Antriebseinrichtung zugeführt wird, um hierdurch einen Öffnungsgrad der Drosselklappe einzustellen.

In der z. B. in der JP-AS 25 853/1983 oder der DE-OS 27 14 113 offenbarten Drosselklappensteuervorrichtung ist eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung zwischen einem Drosselklappenschaft und einer Antriebseinrichtung angeordnet, und die Drosselklappe wird durch die Antriebseinrichtung während des Betriebs der elektromagnetischen Kupplungseinrichtung gesteuert. Die elektromagnetische Kupplung dient als Sicherheitsvorrichtung, so daß, wenn irgendein Betriebsversagen in der Antriebseinrichtung oder dergleichen auftritt, eine Befreiung der Drosselklappe von der Steuerung durch die Kupplung auftritt und die Drosselklappe durch eine Drosselklappenschließfeder geschlossen wird.

Da die Antriebseinrichtung die Drosselklappe gegen die Klappenschließkraft der Drosselklappenschließfeder antreiben muß, ist die Öffnungsansprechempfindlichkeit der Drosselklappe gering. Dieser Nachteil müßte überwunden werden.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Drosselklappensteuervorrichtung zu schaffen, welche eine größere Ansprechempfindlichkeit aufweist. Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Drosselklappensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht, wobei die Ansprechempfindlichkeit für die Antriebseinrichtung zum Öffnen der Drosselklappe im Normalbetrieb erhöht wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Drosselklappenschaft im normalen oder regulären Zustand von einer Drosselklappenschließfeder, welche die Drosselklappe in eine Schließrichtung zwingt, freigegeben, wodurch der Drosselklappenschaft direkt durch die Antriebseinrichtung gesteuert wird. Nur im Notfall wird das Schließmoment der Drosselklappenfeder dem Drosselklappenschaft zugeführt.

Da das Klappenschließmoment der Drosselklappenschließfeder der Antriebseinrichtung im normalen Betriebszustand nicht zugeführt wird, wird bei einer solchen Anordnung die Ansprechempfindlichkeit für die Antriebseinrichtung zum Öffnen der Drosselklappe erhöht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Drosselklappensteuervorrichtung für eine innere Verbrennungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Drosselklappensteuervorrichtung für eine innere Verbrennungsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles P in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Drosselklappe 10 in einem Ansaugrohr einer inneren Verbrennungsmaschine (nicht gezeigt) angeordnet. Die Drosselklappe 10 ist fest an einem Drosselklappenschaft 12 befestigt, der sich in Querrichtung des Ansaugrohrs erstreckt. Eine Antriebseinrichtung 14, wie z. B. ein Elektromotor, ist mit einem Ende des Drosselklappenschaftes 12 verbunden. Ein Öffnungsgradsensor 16 ist an der Antriebseinrichtung 14 vorgesehen, um festzustellen, wie der Drosselklappenschaft winkelmäßig gedreht wird.

Ein Ausgangssignal eines Beschleunigungssensors 18 zum Erfassen einer Winkelbewegung eines Beschleunigungspedals wird einer Steuereinheit 20 zugeführt, welche ein Digitalrechner mit gespeichertem Programm oder dergleichen sein kann. Ein Signal von der Steuereinheit 20 wird der Antriebseinrichtung 14 zugeführt, um den Öffnungsgrad der Drosselklappe 10 zu verändern. Andererseits erfaßt der Öffnungsgradsensor 16 eine tatsächliche Winkelbewegung des Drosselklappenschaftes 12. In der Steuereinheit 20 erfolgt ein Vergleich zwischen der tatsächlichen Winkelbewegung und dem Steueröffnungsgrad, um die Winkelbewegung der Drosselklappe 10 zu korrigieren. Es wird angemerkt, daß die Antriebseinrichtung 14 den Drosselklappenschaft 12 direkt antreibt und steuert.

Auf der der Antriebseinrichtung 14 gegenüberliegenden Seite des Drosselklappenschaftes 12 ist eine Drosselklappenrückführeinrichtung 22 angeordnet. Die Drosselklappenrückführeinrichtung weist einen Anlageeingriffshebel 24, der am Ende des Drosselklappenschaftes 12 befestigt ist, eine Rückführtrommel 26, welche drehbar auf dem Drosselklappenschaft 12 gelagert ist, einen Rückführstab 28, welcher an der Rückführtrommel 26 befestigt ist und so angeordnet ist, daß der dem Anlageeingriffshebel 24 gegenüberliegt, eine Drosselklappenschließfeder 30, welche mit der Rückführtrommel 26 in Eingriff steht, einen Draht 32 zum Drehen der Rückführtrommel 26 in einer Richtung entgegengesetzt zur Vorspannrichtung der Drosselklappenschließfeder 30 und eine Freigabeeinheit 34 auf, welche in den Draht 32 eingefügt ist, um eine Spannung des Drahtes 32 freizugeben.

Da der Draht 32 die Rückführtrommel 26 veranlaßt, sich in Uhrzeigerrichtung in Fig. 1 gegen die Federkraft der Drosselklappenschließfeder 30 zu drehen, kommt bei einer solchen Anordnung der Rückführstab 28 außer Eingriff mit dem Anlageeingriffshebel 24. Daher ist die Antriebseinrichtung 14 der Wirkung des Klappenschließmomentes der Drosselklappenschließfeder 30 nicht unterworfen und der Öffnungsgrad der Drosselklappe 10 kann auf der Grundlage des Signals der Steuereinheit 20 gesteuert werden.

Im Notfall, in welchem die Drosselklappe 10 aufgrund einer Betriebsstörung der Antriebseinrichtung 14 oder dergleichen abrupt geschlossen werden muß, führt die Steuereinheit 20 der Freigabeeinheit 34 ein Signal zu, um hierdurch die Freigabeeinheit zur Freigabe der Spannung des Drahtes 32 zu betätigen. Demzufolge wird die Rückführtrommel 36 in Gegenuhrzeigerrichtung in Fig. 1 durch die Wirkung der Drosselklappenschließfeder 30 gedreht, so daß der Rückführstab 28 in Berührung mit dem Anlageeingriffshebel 24 gebracht wird, um die Drosselklappe 10 zu schließen.

Die Freigabeeinheit 34 kann zu verschiedenen Bauarten modifiziert werden. So kann die Freigabeeinheit z. B. derart aufgebaut sein, daß bei Verwendung eines Schießpulvers dem Draht 32 vorher bei der Montage der Freigabeeinheit eine Spannung auferlegt wird und im Notfall das Schießpulver gezündet wird, um den Draht 32 zu zerschneiden. Andererseits kann die Freigabeeinheit 34 so aufgebaut sein, daß eine elektrische Kupplung wie z. B. eine Solenoidvorrichtung, einen Kupplungsstift aufweist, der mit dem mittleren Teil des Drahtes verbunden ist, so daß der Stift durch Betätigung der Solenoids vom Draht freigegeben wird. Die Freigabeeinheit kann außerdem so aufgebaut sein, daß der Draht durch das Solenoid an sich freigegeben wird. Die Freigabeeinheit ist jedoch nicht auf solche Bauarten begrenzt, sondern es ist ausreichend, wenn die Spannung des Drahtes im Notfall freigegeben werden kann.

Eine andere Ausführungsform wird nunmehr in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 sind die Drosselklappe 10, der Drosselklappenschaft 12, die Antriebseinrichtung 14, der Öffnungsgradsensor 16, der Beschleunigungssensor 18 und die Steuereinheit 20 ähnlich aufgebaut wie diejenigen Teile, welche in Fig. 1 gezeigt sind. Ein Unterschied besteht im Aufbau der Drosselklappenrückführeinrichtung.

In Fig. 2 weist die Drosselklappenrückführeinrichtung 36 einen Anlageeingriffshebel 38 auf, der an dem der Antriebseinrichtung 14 gegenüberliegenden Seite des Drosselklappenschaftes 12 befestigt ist, einen Rückführhebel 40, welcher drehbar auf dem Drosselklappenschaft 12 gelagert wird, eine Rückführschraube 42, welche in Schraubverbindung mit dem Rückführhebel 40 steht und in konfrontierender Beziehung zu dem Eingriffshebel 38 angeordnet ist, einen Draht 46, dessen eines Ende mit dem Rückführhebel 40 in Verbindung steht und dessen anderes Ende um eine Aufnahmerolle 44 gewunden ist, und einen Elektromotor 52, welcher die Aufnahmerolle 44 über eine elektromagnetische Kupplung 48 und eine Drehzahlreduziereinrichtung 50 dreht.

Bei einer solchen Anordnung führt die Steuereinheit 20 ihr Drehsignal dem Elektromotor 52 zu und führt außerdem der elektromagnetischen Kupplung 48 ein Erregungssignal zu, um die Aufnahmerolle 44 und den Motor 52 in Zusammenwirkung zu drehen. Die Drehung der Aufnahmerolle 44 veranlaßt eine Drehung des Rückführhebels 40 in Uhrzeigerrichtung in Fig. 3. Zu diesem Zeitpunkt spannt der Rückführhebel 40 die um den Drosselklappenschaft 12 gewundene Drosselklappenschließfeder 30.

In diesem Zustand unterliegt der Drosselklappenschaft 12 nicht der Wirkung des Schließmomentes der Drosselklappenschließfeder 30. Daher ist die Antriebseinrichtung 14 auch nicht dem Klappenschließmoment unterworfen. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 10 wird entsprechend dem Signal der Steuereinheit 20 gesteuert.

Im Notfall, in welchem die Drosselklappe 10 aufgrund der Betriebsstörung 14 der Antriebseinrichtung oder dergleichen abrupt geschlossen werden muß, sendet die Steuereinheit 20 ihr Signal aus, um die Erregungsmagnetkraft der elektromagnetischen Kupplung 48 zu löschen, wodurch das Zusammenwirken zwischen dem Elektromotor 52 und der Aufnahmerolle 44 unterbrochen wird.

Daher sind die Aufnahmerolle 44 und der Draht 46 vom Elektromotor 52 frei und drehen sich durch die Drosselklappenschließfeder 30 in Gegenuhrzeigerrichtung in Fig. 3. Dann wird die Rückführschraube 42 in Berührung mit dem Eingriffshebel 38 gebracht, um die Drosselklappe 10 zu schließen. Wie beschrieben, wird im Normalzustand die Kraft der Drosselklappenschließfeder der Antriebseinrichtung nicht zugeführt, so daß die Ansprechempfindlichkeit der Antriebseinrichtung zum Öffnen der Drosselklappe verbessert wird, wohingegen im Notfall die Drosselklappenschließfeder auf den Drosselklappenschaft wirkt, um den Sicherheitsaspekt zu gewährleisten.

Claims

1. Drosselklappensteuervorrichtung zum Steuern der Position einer Motordrosselklappe, welche an einem Drehschaft befestigt ist mit
einer Steuereinheit zum Erzeugen eines ersten elektrischen Signals entsprechend einer Bewegung einer Motorbeschleunigungseinrichtung und zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, wenn der Motor in einem Notzustand ist,
einem elektromechanischen Kraftwandler zum Auferlegen eines ersten Drehmoments auf ein Ende des Drehschaftes und hierdurch auf die Drosselklappe entsprechend dem ersten elektrischen Signal,
einer Drosselklappenrückführeinrichtung zum Erzeugen eines zweiten Drehmoments zum Vorspannen der Drosselklappe in eine vollständig geschlossene Position unabhängig von der Bewegung der Motorbeschleunigungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenrückführeinrichtung (22)
Einrichtungen (32, 34), welche im Normalbetriebszustand des Motors den Drehschaft (12) von dem zweiten Drehmoment freihalten, und
Einrichtungen (24, 26, 28), welche auf das zweite elektrische Signal ansprechen, um den Drehschaft nur im Notzustand mit dem zweiten Drehmoment zu beaufschlagen unabhängig von der Bewegung der Motorbeschleunigungseinrichtung,
aufweist

2. Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenrückführeinrichtung (22) folgende Elemente aufweist:

(a) einen Anlageeingriffshebel (24), der am anderen Ende des Drehschaftes (12) befestigt ist.
(b) eine Rückführtrommel (26), welche drehbar auf dem Drehschaft gelagert ist,
(c) einen Rückführstab (28), welcher an der Rückführtrommel befestigt ist und mit dem Anlageeingriffshebel in Eingriff bringbar ist,
(d) eine Drosselklappenschließfeder (30) zum Beaufschlagen der Rückführtrommel mit dem zweiten Drehmoment,
(e) eine Öffnungseinrichtung (32) zum Drehen der Rückführtrommel in einer zu der Federkraft der Drosselklappenschließfeder, entgegengesetzten Richtung, zum Spannen der Feder und zum Trennen des Anlageeingriffshebels und des Rückführstabs, und
(f) eine Freigabeeinheit (34) zum Freigeben der Vorspannungskraft der Öffnungseinrichtung, wobei die Freigabeeinheit in die Öffnungseinrichtung eingefügt ist.

3. Drosselklappensteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenrückführeinrichtung (36) folgende Elemente aufweist:

(a) einen Anlageeingriffshebel (38),welcher am anderen Ende des Drehschaftes (12) befestigt ist,
(b) einen Rückführhebel (40), welcher drehbar auf dem Drehschaft gelagert ist und mit dem Anlageeingriffshebel in Eingriff bringbar ist,
(c) eine Drosselklappenschließfeder (30) zum Beaufschlagen des Rückführhebels mit dem zweiten Drehmoment,
(d) eine Öffnungseinrichtung (44, 46) zum Drehen des Rückführhebels in einer zu der Federkraft der Drosselklappenschließfeder entgegengesetzten Richtung, zum Spannen der Feder und zum Trennen des Anlageeingriffshebels und des Rückführhebels,
(e) eineAntriebseinrichtung (52) zum Antreiben der Öffnungseinrichtung und zum Speichern einer Federenergie der Drosselklappenschließfeder, und
(f) eine Kupplungseinrichtung (48) zum Freigeben der Öffnungseinrichtung von der Antriebseinrichtung im Notfall, wobei die Kupplungseinrichtung zwischen die Öffnungseinrichtung und die Antriebseinrichtung eingefügt ist.