DE3809848A1 - Lastregeleinrichtung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastregeleinrichtung für Kraft­ fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen, mit einem vom Fahr­ zeugführer betätigbaren ersten Stellglied und einem den Be­ triebszustand der Maschine beeinflussenden zweiten Stellglied, wobei dem ersten Stellglied ein Sollwertgeber zugeordnet ist, der über einen Regler auf das eine Istwert-Erfassungseinrich­ tung aufweisende zweite Stellglied einwirkt.

Bei einer derartigen, aus der Praxis bekannten Lastregelein­ richtung wird das erste Stellglied durch das Gaspedal des Fahrzeuges dargestellt, das elektrisch mit dem als elektri­ scher Stellmotor ausgebildeten zweiten Stellglied verbunden ist, ohne das es damit der Verwendung mechanischer Verbin­ dungselemente zwischen den beiden Stellgliedern bedarf. Ob­ wohl sich die bekannte Lastregeleinrichtung in der Praxis bewehrt hat, bedingt doch die Verwendung eines elektrischen Stellmotores einige Nachteile. So ist der vom Stellmotor be­ nötigte Platz bedingt durch die vorgegebenen Abmessungen des Motors und des zur Erzielung minimaler Stellwege erforder­ lichen Untersetzungsgetriebes groß. Andererseits muß grund­ sätzlich gewährleistet sein, daß beim Ausfall des elektrischen Systems das zweite Stellglied automatisch in die der nicht be­ tätigten Stellung des ersten Stellgliedes entsprechende Aus­ gangsposition überführt wird. Dies geschieht in aller Regel mittels einer direkt oder indirekt auf das zweite Stellglied einwirkenden Rückstellfeder, die entsprechend stark dimensioniert sein muß, um eine Rückstellbewegung sowohl des Motors als auch des Getriebes zu gewährleisten. Die Folge davon ist, daß der elektrische Stellmotor entsprechend stark dimensio­ niert sein muß, was auf den üblichen Regelfall bezogen eine Überdimensionierung darstellt und beim Aufregeln entgegen der Kraft der Rückstellfeder zu erhöhten Regelzeiten führt, entsprechendes gilt für den Abregelvorgang aufgrund der gro­ ßen zu bewegenden Massen des elektrischen Stellmotors des Getriebes.

Aus der Praxis sind schließlich pneumatische Stellglieder bekannt, die bei Kraftfahrzeugen aber nicht im Sinne einer Einrichtung zur Lastregelung unter Verwendung zweier zusam­ menwirkender Stellglieder, die auf einer Positionsregelung beruhen, Verwendung finden. So ist es bekannt, eine zuschalt­ bare, automatische Geschwindigkeitsregelung vorzusehen, die unter Zuhilfenahme eines pneumatischen Stellgliedes erfolgt, das an den Unterdruck des Saugrohres der Verbrennungskraft­ maschine angeschlossen ist.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lastregeleinrich­ tung der genannten Art zu schaffen, die ein optimales Regel­ verhalten bei geringer Baugröße und einfachem Aufbau des Regelsystems ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das zweite Stellglied als pneumatisch wirkendes Stellglied ausge­ bildet ist und der Sollwertgeber den Regler und der Regler einen in Verbindung mit einer Druckversorgungseinheit stehen­ den Strom-Druck-Wandler elektrisch ansteuert, der über eine Druckleitung mit dem pneumatischen Stellglied verbunden ist.

Durch die Ausbildung des zweiten Stellgliedes als pneumatisch­ wirkendes Stellglied kann die Masse dieses Stellgliedes wesentlich reduziert werden, da einerseits auf ein Getriebe vollständig verzichtet werden kann und abgesehen hiervon bereits die Masse des pneumatisch wirkenden Stellgliedes ge­ ringer ist als die eines elektrischen Stellmotors.

Zweckmäßig sollte das pneumatische Stellglied ein einseitig vom Stelldruck beaufschlagtes Stellelement aufweisen, mit mindestens einer gegen den Stelldruck auf das Stellelement einwirkenden Rückstellfeder, wobei die durch den Stelldruck auf die wirksam beaufschlagbare Fläche des Stellelementes aufbringbare Maximalkraft geringfügig größer ist als die maximale Rückstellkraft der Rückstellfeder. Aufgrund der ge­ ringen Masse des pneumatischen Stellgliedes kann die Rückstell­ feder wesentlich schwächer dimensioniert werden als eine ent­ sprechende bei elektromotorischen Stellgliedern Verwendung findende, womit sich zwangsläufig das pneumatische Stellglied infolge der kurzen Stellwege des über den Strom-Druck-Wandler beaufschlagten Stellelementes optimal regeln läßt.

Prinzipiell kann das pneumatische Stellglied beliebig ausge­ führt sein, beispielsweise als Stellzylinder. Es wird jedoch als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das pneumatische Stellglied eine Membran umfaßt, die über ein Gestänge mit einem den Betriebszustand der Maschine beeinflußbaren Element, insbesondere dem Regelhebel einer Einspritzpumpe, der Drossel­ klappe oder dgl. in Wirkverbindung steht. Die Verwendung einer Membran beinhaltet den Vorteil einer besonders geringen Masse, was zu einer weiteren Verbesserung der Regelgüte führt und gerade unter Berücksichtigung der Tatsache, daß es sich bei dem Wirkmedium um ein kompressibles Gas handelt, von großer Bedeutung ist. Abgesehen davon handelt es sich bei einer Membran um ein reibungsarm bewegbares Element, das sehr leicht­ gewichtig ausgebildet sein kann, beispielsweise in Art einer Siliconmembran, die gegebenenfalls in einer Kunststoffdose gehalten sein kann. Schließlich stellt eine Membran ein ge­ genüber der Anregung durch die Verbrennungskraftmaschine recht schwingungsunfähiges Bauteil dar, im Gegensatz zu einem elektrischen Stellmotor.

Vorteilhaft ist der Strom-Druck-Wandler mit einer Unterdruck­ pumpe verbunden, die beispielsweise die Unterdruckpumpe für den Bremskraftverstärker des Fahrzeuges sein kann. In den Regler wird der jeweils ermittelte Soll- und Istwert einge­ geben und entsprechend dem Regelbedarf der Strom-Druck- Wandler über einen Stellstrom vom Regler angesteuert. Die Unterdruckpumpe erzeugt beim Öffnen der Verbindung zum pneu­ matischen Stellelement im Wandler einen Stelldruck, der die Membran im pneumatischen Stellelement entgegen der Kraft der Rückstellfeder ansaugt und den Regelhebel der Einspritzpumpe, der Drosselklappe und dgl. im Sinne des vorgegebenen Soll­ wertes aufregelnd verstellt. Um gerade den Abregelvorgang zeitlich zu optimieren, sollte die einseitig druckbeauf­ schlagte Membran auf ihrer dem Stelldruck abgewandten Seite mit der Atmosphäre verbunden sein. Zum Abregeln wird der Wandler an Atmosphäre gelegt, so daß beidseitig der Membran gleiche Druckbedingungen herrschen und die Rückstellfeder die Membran ohne nennenswerte Gegenkräfte in ihre Ausgangs­ stellung zurückziehen kann.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der vom Stelldruck beaufschlagte Raum des pneu­ matischen Stellgliedes über ein Sicherheitsventil mit der Atmosphäre verbunden ist. Auch beim Öffnen dieses Sicherheits­ ventiles, das zweckmäßig separat vom Regler angesteuert wer­ den kann, öffnet der Druckraum zur Atmosphäre, so daß die Membran widerstandslos gegen jegliche Verstellung durch den Hebel der Einspritzpumpe, der Drosselklappe oder dgl. ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be­ schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Ver­ bindung mit der Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt das mit einem Sollwertgeber 1 zusam­ menwirkende Gaspedal 2 des Fahrzeuges, das schwenkbar mit dem Sollwertgeber 1 verbunden ist. In diesem ist eine Rückstell­ feder 3 für das Gaspedal 2 vorgesehen. Entsprechend der Stel­ lung des Gaspedales 2 wird im Sollwertgeber 1 ein Sollwert SW ausgewiesen, der über eine elektrische Leitung 4 einem Regler 5 übermittelt wird.

Der Einspritzpumpe 6 des Fahrzeuges ist eine Istwert-Erfas­ sungseinrichtung 7 zugeordnet, die die Stellung des an der Einspritzpumpe 6 angeordneten Regelhebels 8 und damit den Istwert IW über eine Leitung 9 an den Regler 5 übermittelt.

Zum Betätigen des Regelhebels 8 ist ein pneumatisches Stell­ element 10 vorgesehen, das in seinem aus Kunststoff bestehen­ den Gehäuse 11 eine Siliconmembran 12 einspannt, die im Be­ reich ihrer Mitte mit einem Ende einer Regelstange 13 ver­ bunden ist, deren anderes Ende am Regelhebel 8 angelenkt ist. Auf der der Regelstange 13 abgewandten Seite des Regelhebels 8 greift eine als Zugfeder ausgebildete Rückstellfeder 14 an. Durch die Membran 12 ist das Gehäuse 11 in zwei Druckräume 11 a und 11 b unterteilt, der Druckraum 11 b ist mittels eines Durchlasses 15 ständig mit der umgebenden Atmosphäre ver­ bunden. Vom Druckraum 11 a führt eine Druckleitung 16 zu einem Strom-Druck-Wandler 17 (I/P-Wandler), der einerseits über eine Leitung 18 mit der Unterdruckpumpe 19 für den Bremskraft­ verstärker des Fahrzeuges und andererseits über eine Leitung 20 mit der Atmosphäre verbindbar ist.

Stellt der Regler 5 einen Unterschied zwischen den zuge­ führten Soll- und Istwerten beim Aufregeln fest, so initiiert er über eine Leitung 21 mittels eines Stellstromes den I/P- Wandler, der die elektrische Eingangsgröße in eine pneuma­ tische Ausgangsgröße im Sinne eines Stelldruckes für das pneumatische Stellelement 10 umsetzt, indem die Verbindung von der Unterdruckpumpe 19 zur Druckleitung 16 geöffnet und damit die im Membran 12 in den Druckraum 11 a bewegt wird, so daß sie den Regelhebel 13 entgegen dem Uhrzeigersinn und entgegen der Kraft der Rückstellfeder 14 verschwenkt. Bei diesem Vorgang kann Luft durch den Durchlaß 15 in den Druck­ raum 11 b ohne nennenswerten Strömungswiderstand einströmen. Beim Abregeln initiiert der anliegende Stellstrom den I/P- Wandler 17 derart, daß die Druckleitung 16 über die Leitung 20 mit der Atmosphäre verbunden wird, so daß in beiden Druck­ räumen 11 a und 11 b gleiche Druckbedingungen herrschen und die Rückstellfeder 14 die Regelstange 13 und damit den Regel­ hebel 8 der Einspritzpumpe 6 ohne nennenswerte Gegenkräfte in die Leerlaufstellung überführen kann.

Zusätzlich ist mit dem Druckraum 11 a ein über den Regler 5 und eine weitere Leitung 22 betätigbares Sicherheitsventil 23 verbunden, das in seinem geöffneten Zustand den Druckraum 11 a an Atmosphärendruck legt. Das Sicherheitsventil 23 wird beispielsweise dann aktiviert, wenn der Ist-Wert größer ist als der Sollwert, eine derartige Sicherheitsverschaltung er­ möglichen im Sollwertgeber 1 und in der Istwert-Erfassungs­ einrichtung 7 angeordnete Sicherheitskontakte SK, daneben wird das Sicherheitsventil 23 aktiviert.

Claims (7)

1. Lastregeleinrichtung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungs­ kraftmaschinen, mit einem vom Fahrzeugführer betätigbaren ersten Stellglied und einem den Betriebszustand der Ma­ schine beeinflussenden zweiten Stellglied, wobei dem ersten Stellglied ein Sollwertgeber zugeordnet ist, der über einen Regler auf das eine Istwert-Erfassungseinrichtung aufwei­ sende zweite Stellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stell­ glied als pneumatisch wirkendes Stellglied (10) ausgebil­ det ist und der Sollwertgeber (1) den Regler (5) und der Regler (5) einen in Verbindung mit einer Druckversorgungs­ einheit (19) stehenden Strom-Druck-Wandler (17) elektrisch ansteuert, der über eine Druckleitung (16) mit dem pneu­ matischen Stellglied (10) verbunden ist.

2. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das pneumatische Stellglied (10) ein einseitig vom Stelldruck beaufschlagtes Stellelement (12) aufweist, mit mindestens einer gegen den Stelldruck auf das Stell­ element (12) einwirkenden Rückstellfeder (14), wobei die durch den Stelldruck auf die wirksam beaufschlagbare Flä­ che des Stellelementes (12) aufbringbare Maximalkraft geringfügig größer ist als die maximale Rückstellkraft der Rückstellfeder (14).

3. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das pneumatische Stellglied (10) eine Membran (12) umfaßt, die über ein Gestänge (13) in Wirk­ verbindung mit einem den Betriebszustand der Maschine be­ einflußbaren Element, insbesondere dem Regelhebel (8) einer Einspritzpumpe (6), der Drosselklappe und dgl. steht.

4. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die einseitig druckbeaufschlagbare Membran (12) auf ihrer dem Stelldruck abgewandten Seite mit der Atmos­ phäre verbunden ist.

5. Lastregeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückstellfeder (14) an dem Regel­ hebel (8) der Einspritzpumpe (6), der Drosselklappe und dgl. angreift.

6. Lastregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Stelldruck beauf­ schlagbare Raum des pneumatischen Stellglieds (10) über ein Sicherheitsventil (23) mit der Atmosphäre verbindbar ist.

7. Lastregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom-Druck-Wandler (17) mit der Unterdruckpumpe (19) für den Bremskraftverstärker des Fahrzeuges verbunden ist.