DE3720897A1 - Regelvorrichtung fuer eine drosselklappe in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine und insbeson­ dere auf eine Regelvorrichtung einer Drosselklappe, die durch einen Elektromotor betätigbar ist.

Es ist allgemein bekannt, die Geschwindigkeit eines Kraft­ fahrzeugs durch Niederdrücken eines Beschleunigungspedals (Fahrpedals) zu regeln. Dieses Pedal ist im allgemeinen mit einer Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine des Fahr­ zeugs durch einen Seilzug od. dgl. verbunden.

Es ist aber auch bekannt, die Drosselklappe vom Fahrpedal zu trennen sowie eine Einrichtung zur Ermittlung des Ausma­ ßes des Niederdrückens des Fahrpedals vorzusehen und die Drosselklappe durch einen Elektromotor in Abhängigkeit von einem Ausgang dieser Erfassungseinrichtung zu regeln.

Beispielsweise offenbart die JP-Patent-AS Nr. 58-25 853 eine Regelvorrichtung für die Drosselklappe in einer Brenn­ kraftmaschine, wobei ein Elektromotor die Drosselklappe über einen Steuerkreis regelt, der Erfassungssignale von einem Fahrpedal-Stellungsfühler, einem Wassertemperaturfühler und einem Drosselklappen-Stellungsfühler empfängt. Ein Problem bei dieser motorgetriebenen Regelvorrichtung für eine Dros­ selklappe, die in der genannten Schrift beschrieben ist, liegt darin, daß es notwendig ist, eine Kompensationsvor­ richtung vorzusehen, um zu gewährleisten, daß die Drossel­ klappe in eine geeignete Öffnungsstellung dann gebracht wird, wenn eine Fehlfunktion des Drosselklappen-Regelmotors auf­ tritt, in welchem Fall die Brennkraftmaschine in einen un­ kontrollierbaren Zustand gelangen kann.

Deshalb wird bei dem Gegenstand dieser Schrift eine Kupplung zwischen dem Motor und der Drosselklappe vorgesehen. Jedoch tritt hier ein weiteres Problem insofern auf, als der Be­ trieb der Brennkraftmaschine unterbrochen wird, wenn eine Fehlfunktion des Motors vorliegt.

Die JP-Patent-OS Nr. 59-122 742 offenbart eine Regelvor­ richtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine mit einer Kompensationsvorrichtung, wobei die Regelvorrich­ tung eine Drosselklappe mit einer diese in der Schließrich­ tung belastenden Feder, einen Elektromotor mit einem Ab­ triebsrad, das mit der Drosselklappe über einen Seilzug ver­ bunden ist und einen seitlichen Vorsprung hat, sowie ein ko­ axiales, besonderes Rad, das mit einem Fahrpedal über einen Seilzug verbunden ist und einen seitlichen Vorsprung hat, wobei die seitlichen Vorsprünge an in der Winkelrichtung be­ abstandeten Stellen angeordnet sind, umfaßt. Das besondere Rad ist mit Bezug zum Abtriebsrad drehbar. Wenn der Motor normal arbeitet, so treffen die beiden Vorsprünge nicht an­ einander, womit der Motor die Drosselklappe ohne Schwierig­ keiten durch eine Steuereinrichtung regeln kann. Wenn der Motor ausfällt, wird der seitliche Vorsprung des Motorab­ triebsrades zur Ausgangslage in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn durch die Drosselklappen-Rückholfeder zurückge­ führt, während durch Niederdrücken des Fahrpedals der seit­ liche Vorsprung des besonderen Rades im Uhrzeigersinn ge­ dreht werden kann, um gegen den anderen Vorsprung anzusto­ ßen und eine minimale Öffnung der Drosselklappe zu gewähr­ leisten. Bei dem in dieser Schrift beschriebenen Mechanismus tritt jedoch noch immer ein Problem insofern auf, als die Drosselklappe nicht geöffnet werden kann, bis das Fahrpedal weiter niedergedrückt wird, und der Mechanismus selbst nicht arbeiten kann, nachdem die Drosselklappe durch den Motor völlig geöffnet ist.

Im Bestreben, dieselben Probleme zu lösen, offenbart die JP-Patent-OS Nr. 59-190 440 eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe, die eine Drosselklappenwelle mit der Klappe, einen mit dem einen Ende dieser Welle verbundenen Elektro­ motor und eine am anderen Ende der Drosselklappenwelle ange­ ordnete Kompensationsvorrichtung umfaßt. Diese Kompensations­ vorrichtung enthält einen Hebel mit einer Nabe, die frei über die Drosselklappenwelle gesetzt ist, wobei ein kleiner Hebel­ arm durch eine Feder in einer bestimmten Richtung (Drossel­ klappen-Schließrichtung) belastet und ein großer Hebelarm mit dem Fahrpedal über einen Seilzug verbunden ist. Dieser große Hebelarm hat einen seitlichen Vorsprung, während am Ende der Drosselklappenwelle eine bewegbare Platte befestigt ist. Wenn das Fahrpedal niedergedrückt wird, so wird auf den großen Hebelarm mit dem seitlichen Vorsprung eine Zugwir­ kung ausgeübt, wobei sich der seitliche Vorsprung von der bewegbaren Platte an der Drosselklappenwelle wegbewegt, so daß der Motor die Drosselklappe in Abhängigkeit vom Ausgang eines Beschleunigungspotentiometers regeln kann. Wenn jedoch der Motor seine Regelfähigkeit verliert, dann kann der seit­ liche Vorsprung des großen Hebelarms durch Freigabe des Fahrpedals gegen den Vorsprung anschlagen und ihn in die Schließstellung der Drosselklappe zurückdrücken. Ein Pro­ blem bei dieser Vorrichtung liegt darin, daß die Drossel­ klappe nicht wieder geöffnet werden kann, nachdem sie einmal geschlossen ist, wenn der Motor das Regeldrehmoment nicht abgeben kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung für die Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die die oben genannten Probleme löst und durch einen Elektro­ motor in zuverlässiger Weise gesteuert werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Regelvorrichtung für eine Drossel­ klappe in einer Brennkraftmaschine mit einer hand- oder fuß­ betätigten Beschleunigungseinrichtung (Fahrpedal) geschaf­ fen, die umfaßt: ein die Drosselklappe zu ihrer Öffnungsrich­ tung hin belastendes Federelement, eine erste, mechanisch mit dem Fahrpedal verbundene Betätigungseinrichtung, die mit der Drosselklappe gegen das Federelement zur Begrenzung der Öff­ nungsstellung der Drosselklappe kuppelbar ist, und eine mit der Drosselklappe gegen das Federelement unabhängig von der ersten Betätigungseinrichtung zur Begrenzung der Öffnungs­ stellung der Drosselklappe kuppelbare zweite Betätigungsein­ richtung, so daß die erste Betätigungseinrichtung eine Ober­ grenze im Grad der Öffnung der Drosselklappe in einer vorbe­ stimmten Beziehung mit dem Ausmaß der Betätigung des Fahrpe­ dals (Fahrpedalverlagerung) festlegt und die zweite Betäti­ gungseinrichtung den Grad der Öffnung der Drosselklappe in­ nerhalb der oberen Grenze bestimmt.

In bevorzugter Weise enthält die erste Betätigungseinrich­ tung eine mit dem Fahrpedal durch einen Seilzug verbundene Beschleunigungsschwinge, während die zweite Betätigungsein­ richtung einen Elektromotor mit einer Abtriebswelle und einer an dieser befestigten Motorschwinge umfaßt, wobei die Beschleunigungs- und die Motorschwinge unabhängig voneinan­ der mit der Drosselklappe kuppelbar sind. Vorzugsweise ist die Drosselklappe an einer Drosselklappenwelle befestigt, an deren einem Ende ein Drosselklappenhebel fest angebracht ist, wobei die Beschleunigungsschwinge und die Motorschwin­ ge mit dem Drosselklappenhebel zur Anlage gebracht werden können. Der Drosselklappenhebel ist vorzugsweise ein allge­ mein gerader, doppelarmiger Hebel mit einem ersten sowie einem zweiten Arm, die sich von der Droselklappenwelle in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei die Beschleu­ nigungsschwinge mit dem ersten Arm an der Seite, an der sie dem Federelement Widerstand leistet, wenn die Beschleuni­ gungsschwinge mit dem Drosselklappenhebel in Anlage ist, zur Anlage kommen kann und die Motorschwinge gegen den zweiten Arm an der von der Beschleunigungsschwinge entfernten, jedoch auf der in der Drehrichtung des Drosselklappenhebels zur Be­ schleunigungsschwinge hin identischen Seite zur Anlage zu bringen ist.

Es ist klar, daß das bedeutungsvollste Merkmal der Erfindung darin liegt, die Drosselklappen-Rückstellfeder vorzusehen, die die Drosselklappe in der Richtung belastet, die zu einem Öffnen der Drosselklappe führt. Unter der Wirkung dieser Rückstellfeder ist es ausreichend, die Öffnungsstellung der Drosselklappe so zu begrenzen, daß sie sich an einer ge­ wünschten Stelle befindet, die es den zwei unterschiedlichen Betätigungseinrichtungen ermöglicht, die Drosselklappe auf einfache Weise zu regeln.

Die erste und die zweite Betätigungseinrichtung können unab­ hangig voneinander und alternativ mit der Drosselklappe zur Anlage kommen. Wenn die zweite, motorgetriebene Betätigungs­ einrichtung normalerweise mit der Drosselklappe in Anlage ist so kann die erste mechanische Betätigungseinrichtung als eine Kompensationsvorrichtung arbeiten, die einen Be­ trieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, selbst wenn der Motor ausfällt. Diese Anordnung wird in einer bevorzugten Form verwirklicht, wobei die Erfassungseinrichtung Einrichtungen zur Ermittlung des Ausmaßes der Betätigung des Fahrpedals umfaßt und der Elektromotor gesteuert wird, um den Grad der Öffnung der Drosselklappe in einer unabhängig von der ersten Beziehung für die erste Betätigungseinrichtung vorbestimmten weiteren Beziehung zum Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals festzulegen, so daß die Motorschwinge der zweiten Betätigungs­ einrichtung normalerweise mit dem Drosselklappenhebel zur Anlage kommt, um die Drosselklappe in die gewünschte Öff­ nungsstellung zu bringen, und wobei die Beschleunigungsschwin­ ge der ersten Betätigungseinrichtung oberhalb des Drossel­ klappenhebels bewegbar ist, wenn die Drosselklappe in der gewünschten Öffnungsstellung ist, so daß die Beschleunigungs­ schwinge imstande ist, den Drosselklappenhebel an der oberen Grenzlage anzuhalten, wenn die Regelung des Elektromotors ausfällt.

Wenn die erste Betätigungseinrichtung normalerweise mit der Drosselklappe gekuppelt ist, so kann alternativ die zweite, motorgetriebene Betätigungseinrichtung als eine Kompensa­ tionsvorrichtung arbeiten, um die Drosselklappe in eine wei­ tere Schließstellung zu bringen. Diese Anordnung wird in der bevorzugten Form verwirklicht, wobei die Beschleunigungs­ schwinge der ersten Betätigungseinrichtung normalerweise mit dem Drosselklappenhebel in Anlage ist und die Erfas­ sungseinrichtung Einrichtungen zur Ermittlung der Ausgangs­ leistung der Brennkraftmaschine umfaßt, wobei der Elektromo­ tor betrieben wird, um die Drosselklappenöffnung gegenüber der von der ersten Betätigungseinrichtung bestimmten Öffnung nur dann zu begrenzen, wenn eine übermäßige Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erfaßt wird.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, wie oben dargelegt wurde, eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine zu verwirklichen, die einen einfachen Aufbau aufweist, mit niedrigen Kosten zu fertigen ist und die Möglichkeit bietet, auf einfache Weise mechanische und elektrische Vorgänge parallel für die gemeinsame Drossel­ klappe auszuführen. Insbesondere öffnet sich die Drossel­ klappe nicht über die Obergrenze des Öffnungsgrades, wie er in bezug auf das Fahrpedal bestimmt ist, hinaus, so daß ein zuverlässiger Zustand vom Sicherheitsgesichtspunkt aus vor­ liegt, wenn sie elektrisch gesteuert wird.

Die Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschrei­ bung von bevorzugten Ausführungsformen des Erfindungsgegen­ standes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht der Regelvorrichtung von Fig. 1 bei Betrachtung in der Richtung des Pfeils II in Fig. 1, wobei der Elektromotor weggelassen wurde;

Fig. 3 bis 5 zu Fig. 2 gleichartige Ansichten der Regel­ vorrichtung in unterschiedlichen Betriebszuständen;

Fig. 6 ein Diagramm der oberen Endregellage der Drossel­ klappe;

Fig. 7 ein Diagramm über die Beziehung zwischen dem Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals (Fahrpedalverla­ gerung) und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe im Normalbetriebszustand;

Fig. 8 eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform nach der Erfindung;

Fig. 9 eine zu Fig. 2 gleichartige Ansicht der Regelvor­ richtung von Fig. 8;

Fig. 10 eine zu Fig. 9 gleichartige Ansicht der Regelvorrich­ tung in einem anderen Betriebszustand;

Fig. 11 ein Diagramm über die Beziehung zwischen dem Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals (Fahrpedalverla­ gerung) und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe;

Fig. 12 eine zu Fig. 9 gleichartige Ansicht mit einer Feder in abgewandelter Anordnung.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Re­ gelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraft­ maschine ist ein Drosselklappengehäuse 10 im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordnet und enthält eine auf der Drosselklappenwelle 12 befestigte Drosselklappe 14. Die Dros­ selklappenwelle 12 ist an ihrem einen Ende mit einer (ersten) Schraubenfeder 18 versehen, deren eines Ende am Ende der Welle 12 fest angebracht und deren anderes Ende an einem im Gehäuse 10 befestigten Stift 16 gehalten ist. Demzufolge kann diese Feder 18 die Drosselklappe 14 in deren Öffnungsrichtung A (s. Fig. 2) belasten. Die Drosselklappenwelle 12 trägt am selben Ende einen durch eine Mutter 20 befestigten Hebel 22, dessen Lage von einem Drosselklappen-Stellungsfühler 24 er­ faßt wird. Am gegenüberliegenden Ende der Welle 12 ist über eine Mutter 26 ein (zweiarmiger) Drosselklappenhebel 28 be­ festigt.

Eine mit dem Fahrpedal, d.h. der extern betätigbaren Be­ schleunigungseinrichtung, in Verbindung stehende Welle 30 verläuft parallel zur Drosselklappenwelle 12 durch das Dros­ selklappengehäuse 10. Diese Welle 30 ist an ihrem einen Ende mit einem durch eine Mutter 32 gehaltenen Hebel 34 versehen, dessen Lage von einem Fühler 36 ermittelt wird. Am gegenüber­ liegenden Ende der Welle 30 befindet sich eine (zweite) Schraubenfeder 40, deren eines Ende am Ende der Welle 30 und deren anderes Ende an einem im Gehäuse festen Stift 38 gehal­ ten ist. Demzufolge belastet diese zweite Schraubenfeder 40 die Welle 30 im Uhrzeigersinn (Pfeil B in Fig. 2). Ferner befindet sich an dem die Schraubenfeder 40 überragenden End­ abschnitt der Welle 30 eine Beschleunigungsschwinge 42, die über einen Seilzug 43 mit dem (nicht gezeigten) Fahrpedal verbunden ist. Die Beschleunigungsschwinge 42 dreht zusam­ men mit der Welle 30 um deren Achse und hat ein freies Ende, an dem ein Stift 44 für eine drehbare Rolle 46 befestigt ist.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Drosselklappenhebel 28 ein allgemein gerader, zweiarmiger Hebel mit den Armen 28 a und 28 b, dessen Schwenkpunkt von der Drosselklappenwelle 12 gebildet wird. Die Beschleunigungsschwinge 42 ist mit Be­ zug zum Drosselklappenhebel 28 so angeordnet, daß die Rolle 46 an einer Seitenkante des Arms 28 a des Hebels 28 zur Anlage kommen kann. Gemäß Fig. 1 ist ein fester Anschlag 48 vorgese­ hen, um die Beschleunigungsschwinge 42 an einer Stelle anzu­ halten, in der die Drosselklappe ganz geschlossen ist.

Am Drosselklappengehäuse 10 ist des weiteren ein Elektro- Schrittmotor 52 mit einer Abtriebswelle 50, die parallel zur Drosselklappenwelle 12 verläuft, angebracht. An der Abtriebs­ welle 50 des Motors 52 ist durch eine Mutter 54 eine Motor­ schwinge 56 befestigt, die ein freies Ende hat, an dem ein Stift 58, der eine drehbare Rolle 60 trägt, gehalten ist. Der Stift 58 und die Rolle 60 erstrecken sich in derselben Richtung wie der Stift 44 und die Rolle 46. Die Rolle 60 kann mit dem zweiten Arm 28 b des Drosselklappenhebels 28 auf der zur Rolle 46 entgegengesetzten Seite zur Anlage kommen.

Zur Steuerung desElektro-Schrittmotors 52 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine ist ein elektrisches Steuergerät 62 vorgesehen, das Ausgangssignale vom Fühler 36, der das Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals erfaßt, und vom Drosselklappen-Stellungsfühler 24, der den Öffnungs­ grad der Drosselklappe 14 erfaßt, wie auch den Motorbe­ triebszustand kennzeichnende Signale, wie ein Signal a für den Leerlauf der Maschine, ein Signal b für die Drehzahl der Maschine und ein Signal c für die Temperatur des Kühlmittels der Maschine, empfängt. Bei der in Rede stehenden Ausführungs­ form steuert das Steuergerät 62 den Schrittmotor 52 derart, daß die Öffnung der Drosselklappe 14 in der Hauptsache in Übereinstimmung mit dem Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpe­ dals bestimmt wird. Es ist jedoch nicht notwendig, den Öff­ nungsgrad der Drosselklappe 14 in einer linearen Beziehung zum Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals zu bestimmen, vielmehr ist es möglich, irgendeine gewünschte Beziehung festzulegen. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, die Beziehung so zu bestimmen, wie das die Fig. 7 zeigt, wobei der Öffnungsgrad der Drosselklappe mit Bezug zum Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals im kleinen Beschleunigungs­ bereich relativ gering ist und in einem Bereich hoher Be­ schleunigung schnell groß wird. Das kann durch Speichern der Kennkurve von Fig. 7 geschehen.

Die Arbeitsweise der Regelvorrichtung für die Drosselklappe 14 wird im folgenden erläutert.

Die Kraft der die Drosselklappe 14 öffnenden Feder 18 wird so gewählt, daß sie kleiner ist als das Drehmoment des Schritt­ motors 52, wenn Energie zugeführt wird, und größer ist als das Drehmoment dieses Schrittmotors 52, wenn die Energiezu­ fuhr abgeschaltet ist. Auch ist die Kraft der zweiten Feder 40, die durch die Beschleunigungsschwinge 42 und den Drossel­ klappenhebel 28 die Drosselklappe 14 schließt, ausreichend größer als die Kraft der ersten Feder 18, so daß, wenn das Fahrpedal nicht niedergetreten wird und somit der Seilzug 43 nicht unter Zugspannung steht, die zweite Feder 40 gegen die Kraft der Feder 18 die Beschleunigungsschwinge 42 betä­ tigt und somit die Drosselklappe 14 in ihre völlige Schließ­ lage bringt. Dieser völlige Schließzustand der Drosselklappe 14 ist in Fig. 2 gezeigt. Hieraus wird klar, daß sowohl die Beschleunigungsschwinge 42, die mechanisch mit dem Fahrpedal verbunden ist, wie auch die mit dem Motor 52 verbundene Motor­ schwinge 56 unabhängig voneinander auf die Drosselklappe 14 in deren Schließrichtung gegen die Öffnungskraft der Feder 18 einwirken.

Die Fig. 2-5 zeigen einen Fall, wobei der Motor 52 normaler­ weise in Abhängigkeit vom Ausgang des (Fahrpedal-) Stellungs­ fühlers 36 arbeitet. In diesem Fall regeln der Motor 52 und die Motorschwinge 56 primär die Drosselklappe 14, während die Beschleunigungsschwinge 42, die mechanisch mit dem Fahr­ pedal verbunden ist, in einer Nebeneigenschaft als Sicherheits­ einrichtung tätig ist.

Wenn das Fahrpedal aus der in Fig. 2 gezeigten, völlig ge­ schlossenen Drosselklappenstellung niedergedrückt wird, so folgt die Beschleunigungsschwinge 42 zuerst der Einwirkung des Fahrpedals und dreht gegen die Kraft der Feder 40, wobei die Beschleunigungsschwinge 42 unverzüglich vom Drosselklap­ penhebel 28 gelöst wird, wie die Fig. 3 zeigt. Dann wirkt die Kraft der Feder 18 zur Öffnung der Drosselklappe 14, und es wird ein Steuersignal an den Schrittmotor 52 in Abhängig­ keit vom Niederdrücken des Fahrpedals gelegt, so daß die mit dem Motor 52 verbundene Motorschwinge 56 um einen ausgewähl­ ten Winkel gedreht wird. Der Drosselklappenhebel 28 folgt, wenn er von der Feder 18 belastet wird, der Bewegung der Motorschwinge 56. Hieraus folgt, daß der Schrittmotor 52 und die Motorschwinge 56 den Öffnungsgrad der Drosselklap­ pe 14 gegen die Feder 18 begrenzen. In dieser Situation kann der Drosselklappenhebel 28, wie die Fig. 4 zeigt, einen re­ lativ großen Drehwinkel durchlaufen, obwohl der Drehwinkel der Beschleunigungsschwinge 42 relativ klein ist, wobei die Rolle 46 an der Beschleunigungsschwinge 42 noch vom Drossel­ klappenhebel 28 auf Grund des Armverhältnisses zwischen der Beschleunigungsschwinge 42 sowie dem Drosselklappenhebel 28 wie auch deren charakteristischer Ausgestaltung getrennt ist. Diese Beziehung wird beibehalten, wenn die Winkel der Be­ schleunigungsschwinge 42 und des Drosselklappenhebels 28 ver­ ändert werden. Es ist somit möglich, die Öffnung der Drossel­ klappe 14 allein durch den Schrittmotor 52 zu regeln.

Die Drosselklappe 14 wird in die völlig geöffnete Lage durch die zweite Feder 40, die eine größere Federkraft hat, ge­ bracht, wenn die Beschleunigungsschwinge 42 in ihrer völlig geschlossenen Lage ist. Während des Arbeitens der Drossel­ klappe 14 ist die Beschleunigungsschwinge 42 vom Drosselklap­ penhebel 28 getrennt, jedoch hängt auch diese Trennung vom Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals ab. Es ist ersicht­ lich, daß die Regelung der Drosselklappe 14 aufgehoben wird und sie zu einem weiteren Öffnen neigt, wenn das Steuerdreh­ moment des Schrittmotors 52 verlorengeht, da die Drosselklap­ pe 14 durch die Feder 18 in der Öffnungsrichtung belastet wird. In dieser Situation kommt der Drosselklappenhebel 28, wie die Fig. 5 zeigt, an der Rolle 46 der Beschleunigungs­ schwinge 42 in dieser speziellen Lage zum Anschlag, womit ein übermäßiges Öffnen der Drosselklappe 14 verhindert wird. Auf diese Weise bestimmt die Beschleunigungsschwinge 42 die Obergrenze des Öffnungswinkels der Drosselklappe 14. Ferner besteht in einem Notfall die Möglichkeit, die Drosselklappe 14 durch die Beschleunigungsschwinge 42 zu regeln.

In Fig. 6 gibt die Kurve X eine Beziehung zwischen dem Grad des Niederdrückens des Fahrpedals und der Drosselklappenöff­ nung an, wenn die Beschleunigungsschwinge 42 in Berührung mit dem Drosselklappenhebel 28 betätigt wird. In einem Not­ fall wird die Drosselklappenöffnung längs der Kurve X gere­ gelt. Im Normalbetrieb ist die Beschleunigungsschwinge 42 vom Drosselklappenhebel 28 getrennt, wobei die Drosselklappe 14 durch den Schrittmotor 52 geregelt wird. Die durch den Schrittmotor 52 bewirkte geregelte Drosselklappenöffnung kann in bezug auf das Ausmaß des Niederdrückens in geeigne­ ter Weise nach Wahl aus dem in Fig. 6 unter der Kurve X schraffierten Bereich bewirkt werden. Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel für diese Beziehung. Es ist gemäß der Erfindung für den Fahrer die Möglichkeit gegeben weiterzufahren, selbst wenn eine Fehlfunktion des Schrittmotors 52 des Steuergeräts 62 auftritt, und das Auftreten einer solchen Fehlfunktion wegen einer Änderung im Drehmoment aus dem Pedalgefühl zu erkennen, da die Drosselklappe 14 in einem größeren Ausmaß öffnet als das in bezug auf das Ausmaß des Niedertretens des Fahrpedals beabsichtigt ist, weil die Feder 18, wenn die Beschleunigungsschwinge 42 mit dem Drosselklappenhebel 28 zur Anlage kommt, dahingehend wirkt, die Kraft der zweiten Feder 40 zu mindern, um ein leichtes Pedalgefühl zu vermitteln.

Die Fig. 8-11 zeigen eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung. Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1-5) ist der Schrittmotor 52 vorhanden, der normalerweise in der Haupt­ sache in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal vom Fühler 36 betrieben wird und somit primär die Drosselklappe 14 mit der mechanisch mit dem Fahrpedal verbundenen Beschleunigungs­ schwinge 42, die als eine Sicherheitseinrichtung wirkt, regelt. Die in den Fig. 8-11 gezeigte zweite Ausführungs­ form umfaßt eine mechanisch mit dem Fahrpedal verbundene Be­ schleunigungsschwinge 42, die primär die Drosselklappe 14 regelt, wobei ein Schrittmotor 52 nur zeitweise betätigt wird, wenn die Leistung der Maschine herabgesetzt werden muß.

Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, ist die grundsätzliche Anord­ nung zur vorherigen Ausführungsform gleichartig, d.h., es sind eine die Drosselklappe 14 in deren Öffnungsrichtung be­ lastende Feder 18, ein mit der Drosselklappe 14 verbundener Drosselklappenhebel 28, eine Beschleunigungsschwinge 42 und eine mit dem Elektro-Schrittmotor 52 verbundene Motorschwinge 56 vorhanden. Auch können die Beschleunigungsschwinge 42 und die Motorschwinge 56 beide mit dem Drosselklappenhebel 28 aus der Richtung, in der die Drosselklappe 14 geschlossen wird, zur Anlage kommen. Jedoch ist der in Fig. 1 gezeigte Fühler 36 nicht vorhanden, sondern empfängt das elektrische Steuergerät 62 zusätzlich zu den vorher genannten Erfassungs­ signalen für den Motorbetriebszustand, wie ein Leerlaufsignal a, ein Drehzahlsignal b und ein Kühlmitteltemperatursignal c, weitere Signale d, e und f, die den Fahrbetriebszustand des Fahrzeugs kennzeichnen. Diese Signale d, e und f stellen den Zustand fest, in welchem es notwendig ist, die Ausgangs­ leistung der Maschine herabzusetzen, z.B. bei Erfassen eines auf einer übermäßigen Ausgangsleistung der Maschine während eines Starts oder einer Beschleungiung des Fahrzeugs hervor­ gerufenen Radschlupfes oder einer Übersetzungsänderung in einem Automatikgetriebe.

Obowohl die Federn 18 und 40 mit dem Drosselklappenhebel 28 bzw. der Beschleunigungsschwinge 42 verbunden in Fig. 9 dar­ gestellt sind, so ist klar, daß sie in gleichartiger Weise arbeiten können, wenn sie um die Wellen 12 bzw. 30 herum ange­ ordnet sind, wie die Fig. 8 zeigt. Auch kann die Feder 18 zwischen den Drosselklappenhebel 28 und die Beschleunigungs­ schwinge 42 eingesetzt sein, wie die Fig. 12 zeigt.

Gemäß Fig. 9 liegt die Motorschwinge 56 gewöhnlich an einem Anschlag 70 an, der an einer der völlig geöffneten Lage der Drosselklappe 14 entsprechenden Stelle angeordnet ist, und sie ist normalerweise nicht mit dem Drosselklappenhebel 28 in Anlage. Deshalb wird der Drosselklappenhebel 28 durch die Beschleunigungsschwinge 42 geregelt, um die Drosselklappen­ öffnung zu begrenzen. Auch in diesem Fall kann die Drossel­ klappenöffnung mit Bezug auf das Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals bestimmt werden, beispielsweise kann aus den Kurven X, Y und Z in Fig. 11 eine Beziehung ausgewählt wer­ den, die nach Wunsch z.B. durch Verändern des Armverhältnis­ ses der Hebel oder der Ausgestaltung des an die Rolle 46 der Beschleunigungsschwinge 42 anschlagenden Teils des Drossel­ klappenhebels 28 bestimmt werden kann. In Fig. 11 wird auch der Motorregelbereich der Drosselklappe 14 durch den Schritt­ motor 52 durch den schraffierten Bereich unter der Kurve Z wiedergegeben, wobei unter der Annahme, daß die Kurve Z ge­ wählt wird, die durch den Schrittmotor 52 geregelte Drossel­ klappenöffnung somit innerhalb der Obergrenze der Kurve Z festgelegt wird.

Auf diese Weise wird die Drosselklappe 14 im Normalfall durch die Beschleunigungsschwinge 42 geregelt, während der Schritt­ motor 52 von der in Fig. 9 gezeigten Lage zu der in Fig. 10 gezeigten Lage hin betrieben wird, um den Drosselklappenhe­ bel 28 mit der Motorschwinge 56 zu bewegen, wenn ein Rad­ schlupf od. dgl. erfaßt wird, wobei der Drosselklappenhebel 28 von der Beschleunigungsschwinge 42 getrennt und die Dros­ selklappenöffnung mehr als bei einer Regelung durch die Be­ schleunigungsschwinge 42 vermindert wird. Die Verminderung in der Drosselklappenöffnung hat eine Abnahme in der Ausgangs­ leistung der Maschine zum Ergebnis, weshalb die Motorschwinge 56 dann zu der in Fig. 9 gezeigten Lage zurückgeführt wird, indem der Schrittmotor 52 nach dem Wiedererlangen des Be­ triebszustands der Maschine in umgekehrter Richtung betrieben wird.

Auch in diesem Fall kann der Fahrer das Auftreten einer über­ mäßigen Ausgangsleistung seitens der Maschine trotz des Ar­ beitens des Schrittmotors 52 erkennen, weil das Fahrpedal üblicherweise die Federkraft empfängt, die durch die zweite Feder 40 minus der Feder 18 entwickelt wird, jedoch ver­ schwindet bei dieser Gelegenheit die Kraft der Feder 18 auf das Fahrpedal plötzlich und kann der Fahrer die Änderung in der Kraft zum Niederdrücken des Fahrpedals fühlen. Die durch das Betreiben des Schrittmotors 52 erhaltene Drosselklappen­ öffnung kann ebenfalls die von der Beschleunigungsschwinge 42 bestimmte Obergrenze nicht überschreiten, womit ein wei­ terer Sicherheitsfaktor geliefert wird. Ferner ist es in die­ sem Fall möglich, die Drosselklappe 14 über das Fahrpedal zu schließen, selbst wenn die Motorschwinge 56 in einer be­ stimmten Lage aufgrund beispielsweise einer Fehlfunktion des Schrittmotors 52 blockiert, und es ist möglich, die Drossel­ klappe 14 durch Niederdrücken des Fahrpedals in einem Ausmaß, wobei die Motorschwinge 56 blockiert wird, zu öffnen und die Drosselklappe 14 mittels des üblichen Fahrpedalgefühls inner­ halb dieser Öffnung zu betätigen. Insbesondere ist es bei die­ ser Ausführungsform möglich, die Drosselklappe 14 in der Schließrichtung im gewünschten Ausmaß, wenn es notwendig ist, zu betätigen und eine optimale Regelung der Maschinenleistung zu erzielen.

Es ist ersichtlich, daß durch die Erfindung die Möglichkeit besteht, auf einfache Weise die mechanischen und elektri­ schen Vorgänge parallel für die gemeinsame Drosselklappe zu bewirken und eine Regelvorrichtung für eine Drosselklap­ pe in einer Brennkraftmaschine zu erlangen, die einen einfachen Aufbau aufweist und mit niedrigen Kosten zu fertigen ist.

Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung für eine Drossel­ klappe einer Brennkraftmaschine mit einer hand- oder fußbetätigten Beschleunigungseinrichtung umfaßt eine die Drosselklappe in der Öffnungsrichtung belastende Feder, eine erste, eine mechanisch mit der Beschleunigungseinrichtung verbundene Beschleunigungsschwinge enthaltende Betätigungs­ einrichtung und eine zweite, einen Elektromotor enthaltende Betätigungseinrichtung. Die erste und zweite Betätigungsein­ richtung können die Drosselklappe gegen die Kraft der Feder sowie unabhängig voneinander betätigen. Die erste Betäti­ gungseinrichtung bestimmt hierbei eine Obergrenze des Grads der Öffnung der Drosselklappe in einer vorbestimmten Bezie­ hung mit dem Ausmaß des Niederdrückens der Beschleunigungs­ einrichtung, während die zweite Betätigungseinrichtung den Grad der Öffnung der Drosselklappe innerhalb dieser oberen Grenze festlegt.

Claims (17)

1. Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brenn­ kraftmaschine mit einer extern betätigbaren Beschleuni­ gungseinrichtung, gekennzeichnet

• - durch ein die Drosselklappe (14) zu ihrer Öffnungs­ richtung hin belastendes Federelement (18),
• - durch eine erste, mechanisch mit der extern betätigba­ ren Beschleunigungseinrichtung verbundene Betätigungs­ einrichtung (42, 43), die mit der Drosselklappe (14) zur Begrenzung deren Öffnungsstellung gegen das Feder­ element (18) kuppelbar ist, und
• - durch eine mit der Drosselklappe (14) unabhängig von der ersten Betätigungseinrichtung (42, 43) zur Begren­ zung der Öffnungsstellung der Drosselklappe gegen das Federelement (18) kuppelbare zweite Betätigungsein­ richtung (52, 56),
• - wobei die erste Betätigungseinrichtung eine Obergrenze im Grad der Öffnung der Drosselklappe in einer vorbe­ stimmten Beziehung mit dem Ausmaß der Betätigung der extern betätigbaren Beschleunigungseinrichtung fest­ legt und die zweite Betägigungseinrichtung den Grad der Öffnung der Drosselklappe innerhalb dieser oberen Gren­ ze bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betätigungseinrichtung eine mit der extern be­ tätigbaren Beschleunigungseinrichtung durch ein Verbin­ dungsglied (43) gekoppelte Beschleunigungsschwinge (42) enthält und daß die zweite Betätigungseinrichtung einen Elektromotor (52) mit einer Abtriebswelle (50) sowie eine an der Abtriebswelle befestigte Motorschwinge (56) umfaßt, wobei die Beschleunigungsschwinge (42) und die Motor­ schwinge (56) unabhängig voneinander mit der Drosselklap­ pe (14) kuppelbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied einen Seilzug (43) umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (14) an einer Dros­ selklappenwelle (12), an der ein Drosselklappenhebel (28) befestigt ist, fest angebracht ist und daß die Beschleuni­ gungsschwinge (42) sowie die Motorschwinge (56) mit dem Drosselklappenhebel (28) zur Anlage zu bringen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit seinem einen Ende an der Drosselklappenwelle (12) und mit seinem an­ deren Ende an einem ortsfesten Teil (16) der Brennkraft­ maschine befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit seinem einen Ende an dem Drosselklappenhebel (28) und mit seinem ande­ ren Ende an einem ortsfesten Teil (16) der Brennkraft­ maschine befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit seinem einen Ende am Drosselklappenhebel (28) und mit seinem anderen Ende an der Beschleunigungsschwinge (42) befe­ stigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappenhebel (28) ein all­ gemein gerader, doppelarmiger Hebel mit einem ersten Arm (28 a) sowie einem zweiten Arm (28 b), die sich von der Drosselklappenwelle (12) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, ist, daß die Beschleunigungsschwinge mit dem ersten Arm (28 a) an der Seite, an der die Beschleuni­ gungsschwinge dem Federelement (18), wenn die Beschleu­ nigungsschwinge mit dem Drosselklappenhebel (28) in An­ lage ist, Widerstand entgegensetzt, zur Anlage zu bringen ist und daß die Motorschwinge (56) mit dem zweiten Arm (28 b) an der von der Beschleunigungsschwinge (42) ent­ fernt gelegenen, jedoch in der Drehrichtung des Drossel­ klappenhebels (28) zur Beschleunigungsschwinge (42) hin identischen Seite zur Anlage zu bringen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsschwinge (42) durch ein zweites Federelement (40) in der Schließrich­ tung der Drosselklappe (14), wenn die Beschleunigungs­ schwinge (42) mit dem Drosselklappenhebel (28) in Anlage ist, belastet ist und daß das zweite Federelement (40) eine gegenüber dem ersten Federelement (18) größere Fe­ derkraft hat, so daß die Drosselklappe (14) bei Freigabe der extern betätigbaren Beschleunigungseinrichtung durch die Wirkung des zweiten Federelements (40) in die Schließ­ stellung zurückkehrt.

10. Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brenn­ kraftmaschine mit einer extern betätigbaren Beschleuni­ gungseinrichtung, gekennzeichnet

• - durch ein die Drosselklappe (14) zu ihrer Öffnungsrich­ tung hin belastendes Federelement (18),
• - durch eine erste, mechanisch mit der extern betätigba­ ren Beschleunigungseinrichtung verbundene Betätigungs­ einrichtung (42, 43), die mit der Drosselklappe gegen das Federelement (18) zur Begrenzung der Öffnungsstel­ lung der Drosselklappe kuppelbar ist, wobei die erste Betätigungseinrichtung eine mit der extern betätigbaren Beschleunigungseinrichtung durch einen Seilzug (43) verbundene Beschleunigungsschwinge (42) umfaßt,
• - durch eine den Betriebszustand der Brennkraftmaschine feststellende Erfassungseinrichtung (62),
• - durch eine zweite, mit der Drosselklappe (14) gegen das Federelement (18) unabhängig von der ersten Betätigungs­ einrichtung (42, 43) kuppelbare Betätigungseinrichtung (56), die in Übereinstimmung mit einem in Abhängigkeit von einem Ausgang der Erfassungseinrichtung erhaltenen Steuersignal zur Begrenzung der Offenstellung der Dros­ selklappe betätigbar ist und einen Elektromotor (52) mit einer Abtriebswelle (50) sowie eine an dieser Welle befestigte Motorschwinge (56) umfaßt, und
• - durch Befestigung der Drosselklappe an einer einen Dros­ selklappenhebel (28) tragenden Drosselklappenwelle (12),
• - wobei die Beschleunigungsschwinge (42) und die Motor­ schwinge (56) unabhängig voneinander mit dem Drossel­ klappenhebel (28) zur Anlage zu bringen sind und die erste Betätigungseinrichtung eine Obergrenze im Grad der Öffnung der Drosselklappe in einer vorbestimmten Beziehung mit dem Ausmaß der Betätigung der extern be­ tätigbaren Beschleunigungseinrichtung festlegt und die zweite Betätigungseinrichtung den Grad der Öffnung der Drosselklappe innerhalb dieser oberen Grenze bestimmt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit seinem einen Ende an der Dros­ selklappenwelle (12) und mit seinem anderen Ende an einem ortsfesten Teil (16) der Brennkraftmaschine befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit seinem einen Ende an dem Dros­ selklappenhebel (28) und mit seinem anderen Ende an einem ortsfesten Teil (16) der Brennkraftmaschine befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit seinem einen Ende am Drossel­ klappenhebel und mit seinem anderen Ende an der Beschleu­ nigungsschwinge (42) befestigt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappenhebel (28) ein allge­ mein gerader, doppelarmiger Hebel mit einem ersten Arm (28 a) sowie einem zweiten Arm (28 b), die sich von der Drosselklappenwelle (12) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, ist, daß die Beschleunigungsschwinge mit dem ersten Arm (28 a) an der Seite, an der die Beschleunigungs­ schwinge dem Federelement (18), wenn die Beschleunigungs­ schwinge mit dem Drosselklappenhebel (28) in Anlage ist, Widerstand entgegensetzt, zur Anlage zu bringen ist und daß die Motorschwinge (56) mit dem zweiten Arm (28 b) an der von der Beschleunigungsschwinge (42) entfernt gelege­ nen, jedoch in der Drehrichtung des Drosselklappenhebels (28) zur Beschleunigungsschwinge (42) hin identischen Seite zur Anlage zu bringen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsschwinge (42) durch ein zweites Federelement (40) in der Schließrichtung der Drosselklappe (14), wenn die Beschleunigungsschwinge (42) mit dem Drosselklappenhebel (28) in Anlage ist, belastet ist und daß das zweite Federelement (40) eine gegenüber dem ersten Federelement (18) größere Federkraft hat, so daß bei Freigabe der extern betätigbaren Beschleunigungs­ einrichtung die Drosselklappe (14) durch die Wirkung des zweiten Federelements (40) in die Schließstellung zu­ rückkehrt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine das Ausmaß der Betätigung der extern betätigbaren Beschleuni­ gungseinrichtung erfassende Einrichtung (36) enthält und der Elektromotor (52) zur Bestimmung des Grads der Öff­ nung der Drosselklappe (14) in einer unabhängig von der ersten Beziehung für die erste Betätigungseinrichtung (42) vorbestimmten weiteren Beziehung zum Ausmaß der Be­ tätigung der extern betätigbaren Beschleunigungseinrich­ tung regelbar ist, so daß die Motorschwinge (56) der zwei­ ten Betätigungseinrichtung im Normalfall mit dem Drossel­ klappenhebel (28) zur Anlage kommt, um die Drosselklappe (14) in die gewünschte Offenstellung zu bringen, und daß die Beschleunigungsschwinge (42) der ersten Betätigungs­ einrichtung oberhalb des Drosselklappenhebels bewegbar ist, wenn die Drosselklappe in der gewünschten Öffnungs­ stellung ist, wobei die Beschleunigungsschwinge (42) im­ stande ist, den Drosselklappenhebel an der oberen Grenz­ lage anzuhalten, wenn die Steuerung des Elektromotors ausfällt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsschwinge (42) der ersten Betätigungseinrichtung im Normalfall mit dem Dros­ selklappenhebel (28) in Anlage ist und daß die Erfas­ sungseinrichtung eine den Zustand, in dem die Ausgangs­ leistung der Brennkraftmaschine vermindert werden muß, erfassende Einrichtung umfaßt, wobei der Elektromotor (52) zur Begrenzung der Drosselklappenöffnung von der von der ersten Betätigungseinrichtung bestimmten Öffnung her nur betrieben wird, wenn eine übermäßige Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine ermittelt wird.