DE3909570A1 - Lastverstelleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastverstelleinrichtung mit einer in einem Ansaugkanal angeordneten Drosselklappe, deren Stellwelle von einem Stellmotor angetrieben ist.

Lastverstelleinrichtungen der genannten Art werden in neuerer Zeit vielfach an Stelle mechanischer Lastver­ stelleinrichtungen, bei denen das Fahrpedal über ein Gestänge oder einen Seilzug mit der Drosselklappe verbun­ den ist, eingebaut. Die elektrische Übertragung der Fahr­ pedalbewegung auf die Drosselklappe weist gegenüber der mechanischen eine Reihe von Vorzügen auf, insbesondere ist die Verlegung elektrischer Übertragungsleitungen wesentlich weniger aufwendig als die Anordnung einer mechanischen Übertragungseinrichtung. Aus Sicherheits­ gründen verzichtet man jedoch meist nicht völlig auf eine mechanische Übertragungseinrichtung, sondern führt eine sogenannte Notbetätigungseinrichtung mit Spiel mit, so daß bei Ausfall der Elektrik nach Überwindung dieses Spiels eine mechanische Drosselklappenbetätigung möglich ist. Diese aus Gründen der Redundanz vorgesehene, zusätz­ liche mechanische Notbetätigungseinrichtung erhöht den Aufwand für eine solche Lastverstelleinrichtung natür­ lich erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lastver­ stelleinrichtung der eingangs genannten Art mit mög­ lichst geringem Aufwand so auszubilden, daß auch bei Ausfall wichtiger Bauteile noch eine Betätigung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu dem Ansaugkanal ein zweiter Ansaugkanal mit einer weiteren Drosselklappe vorgesehen ist, wobei die Stellwelle der zweiten Drosselklappe ebenfalls von einem Stellmotor angetrieben ist und beide Drosselklappen im Ansaugkanal vollständig verschwenkbar angeordnet sind und daß die beiden Stellwellen durch eine Spiel auf­ weisende Mitnehmerverbindung miteinander verbunden sind.

Durch diese Aufteilung des Luftstromes auf zwei Ansaug­ kanäle mit jeweils einer Drosselklappe und durch die Anordnung von insgesamt zwei Stellmotoren erreicht man mit sehr geringem Aufwand eine hohe Redundanz. Da insge­ samt zwei Stellmotoren vorgesehen sind, kann bei Ausfall eines Stellmotors der andere noch die dem ausgefallenen Stellmotor zugeordnete Drosselklappe in Schließstellung bewegen, indem man die noch funktionstüchtige Drossel­ klappe über das Spiel der Mitnehmerverbindung hinaus ver­ schwenkt, also durchtauchen läßt und dadurch die andere Drosselklappe mitführt. Da die Mitnehmerverbindung Spiel aufweist, ist nach dem Zurückstellen der Drosselklappe mit defektem Antrieb eine normale Betätigung der anderen Drosselklappe mit normalen Stellkräften möglich. Mit nur einer funktionstüchtigen Drosselklappe läßt sich ein Kraftfahrzeug im Teillastbereich mit allen der Anlage aufgegebenen Regelfunktionen normal betreiben. Lediglich der obere Vollastbereich ist nicht mehr erreichbar.

Dank der Erfindung sind für die Lastverstelleinrichtung keine Rückstellfedern und keine Entkoppelungsfedern er­ forderlich, so daß die Gegenkräfte am Fahrpedal geringer und besser festlegbar sind. Ein weiterer Vorteil der Spiel aufweisenden Mitnehmerverbindung besteht darin, daß jede Drosselklappe über ihren Stellbereich unabhän­ gig von der anderen verstellt werden kann und daß erst nach Überwindung dieses Spiels eine Kopplung mit der anderen Drosselklappe eintritt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Stellmotoren als Schrittmotor ausgebildet sind. Die Anordnung von Schrittmotoren hat den Vorteil, daß auf aufwendige Rückmeldepotentiometer für die Drosselklappen und damit auch auf die aufwendige Verlegung von Rückmeldeleitungen verzichtet werden kann. Es genügt, wenn ein einfacher Schalter bei geschlossener Drosselklappe ein Signal erzeugt, so daß beim Betätigen des Fahrpedals die Nullstellung festgestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Schrittmotoren liegt darin, daß diese keinen Kollektor haben, so daß das Problem infolge von Schwingungen abhebender Kohlebürsten nicht auftritt.

Die Lastverstelleinrichtung baut besonders kompakt, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Stellmotoren spiegelbildlich zueinander oberhalb oder unterhalb der beiden Ansaugkanäle angeordnet sind und über jeweils ein seitlich des jeweiligen Ansaugkanals angeordnetes Getriebe mit der jeweiligen Stellwelle verbunden sind.

Vorteilhaft ist es, wenn jeweils zwischen dem Getriebe und der zugeordneten Stellwelle eine eine begrenzte Drehbewegung zulassende Rutschkupplung vorgesehen ist. Hierdurch ist eine Notbetätigung auch dann möglich, wenn das Getriebe infolge eines Defektes blockiert. Die Be­ grenzung der maximal möglichen Relativbewegungen beider Rutschkupplungen ist erforderlich, damit über die Rutsch­ kupplung der jeweils treibenden Seite die Stellwelle der anderen Seite durch Durchdrehen der anderen Rutschkupp­ lung so weit verdreht werden kann, daß die entsprechende Drosselklappe in Schließstellung gelangt. Bei der erfin­ dungsgemäßen Lastverstelleinrichtung wird die defekte Drosselklappe gegen die Kraft der ihr zugeordneten Rutschkupplung zurückgestellt, dann jedoch aufgrund des Spiels der Mitnehmerverbindung ohne entgegenwirkende Reibkraft die funktionstüchtige Drosselklappe geregelt.

Eine andere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin­ dung besteht darin, daß das Spiel bei gleich ausgerich­ teten Drosselklappen nach beiden Seiten hin jeweils etwa 90 Grad beträgt und die beiden Rutschkupplungen so aus­ gelegt sind, daß sie nach einer Relativverdrehung von 90 Grad einen Formschluß bilden. Durch diese Festlegung des Spiels auf 90 Grad ist eine vollständige Betätigung der noch intakten Drosselklappe möglich, ohne daß dabei die Reibkraft einer Rutschkupplung entgegenwirkt.

Die Leerlaufleistung der Lastverstelleinrichtung ist besonders feinfühlig regelbar, wenn die Lastverstellein­ richtung eine Steuereinrichtung zum Betätigen nur eines Stellmotors zwecks Leerlaufregelung und zum synchronen Betätigen beider Drosselklappen im Lastbetrieb hat.

Ein Ausfall eines Drosselklappenantriebs ist auf ein­ fache Weise feststellbar, wenn beiden Stellwellen ein Sicherheitskontakt zur Überwachung der Drehbewegung der jeweiligen Stellwelle zugeordnet ist.

Konstruktiv besonders einfach ist die Lastverstellein­ richtung gestaltet, wenn gemäß einer anderen Ausgestal­ tung der Erfindung die Mitnehmerverbindung durch einen sektorförmigen Vorsprung der einen Stellwelle und einen darüber angeordneten, sektorförmigen Vorsprung der ande­ ren Stellwelle gebildet ist.

Die Rutschkupplungen sind besonders einfach gestaltet, wenn jede Rutschkupplung zur Begrenzung der maximal mög­ lichen Relativbewegung einen radial durch die jeweilige Stellwelle geführten Stift und zwei Anschlagsegmente am jeweiligen Zahnrad aufweist.

Auf die Zwischenschaltung jeweils eines Getriebes zwi­ schen dem jeweiligen Stellmotor und der jeweiligen Stell­ welle kann man verzichten, wenn die Stellmotoren ohne Zwischenschaltung eines Getriebes unmittelbar auf den Stellwellen der Drosselklappen angeordnet sind. Die Stellwellen können dabei fluchtend zueinander verlaufen, so daß die bereits erläuterte Mitnehmerverbindung An­ wendung finden kann.

Möglich ist es jedoch auch, daß die Stellwellen parallel zueinander verlaufen und daß zur Bildung der Mitnehmer­ verbindung auf jeder Stellwelle in radialer Ausrichtung ein Stellsegment mit einem kreisbogenförmigen Langloch angeordnet ist, in welches eine die Stellsegmente mit­ einander verbindende Koppelstange eingreift. Bei einer solchen Ausführungsform erübrigen sich die Rutschkupp­ lungen. Die Mitnehmerverbindung ihrerseits ist sehr ein­ fach ausgebildet.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfol­ gend beschrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Lastverstelleinrichtung,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Dar­ stellung einer in Fig. 1 mit II gekennzeich­ neten Einzelheit,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Einzelheit entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Darstel­ lung des Bereiches eines Zahnrades mit der Rutschkupplung,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Rutschkupplung nach Fig. 4,

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lastverstelleinrichtung,

Fig. 7 eine Vorderansicht der Lastverstelleinrich­ tung nach Fig. 6.

Die Fig. 1 zeigt einen Drosselklappenstutzen 1, welcher zwei parallellaufende Ansaugkanäle 2, 3 mit jeweils einer Drosselklappe 4, 5 hat. Die beiden Drosselklappen 4, 5 sind jeweils auf einer horizontal angeordneten Stellwelle 6, 7 angeordnet, die beide miteinander fluch­ ten und durch eine Spiel aufweisende Mitnehmerverbindung 8 miteinander gekoppelt sind. Beide Stellwellen 6, 7 sind seitlich aus dem Drosselklappenstutzen 1 herausge­ führt und dort jeweils mittels einer Rutschkupplung 9, 10 mit einem Getriebe 11, 12 verbunden. Jedes Getriebe 11, 12 besteht aus drei ineinander kämmenden Zahnrädern 13, 14, 15, wobei das Zahnrad 15 auf einer Abtriebswelle 16 eines als Schrittmotors ausgebildeten Stellmotors 17 drehfest angeordnet ist. Ein zweiter ebenfalls als Schrittmotor ausgebildeter Stellmotor 18 ist spiegelbild­ lich zum ersten Stellmotor 17 auf der Oberseite des Dros­ selklappenstutzens 1 angeordnet und treibt auf gleiche Weise über das Getriebe 12 die Stellwelle 7 an.

Wie die Fig. 1 ebenfalls zeigt, ist jeder Stellwelle 6, 7 ein Sicherheitskontakt 19, 20 zugeordnet, der bei be­ stromtem Stellmotor 17, 18, jedoch sich nicht drehender Stellwelle 6, 7, eine Warneinrichtung 21, 22 ansteuert.

Die Fig. 2 und 3 lassen die Gestaltung der Mitnehmer­ verbindung 8 genauer erkennen. Die einander zugewandten Stirnflächen der beiden Stellwellen 6, 7 weisen jeweils einen sektorförmigen Vorsprung 23, 24 auf. Diese Vor­ sprünge umfassen jeweils einen Winkel von 90 Grad, so daß zwischen ihnen ebenfalls ein Winkel von 90 Grad ver­ bleibt, was die Fig. 3 zeigt. Bewegen sich die Drossel­ klappen 4, 5 synchron, dann liegen die Vorsprünge 23, 24 einander gegenüber. Steht beispielsweise die Drossel­ klappe 4 infolge eines Defektes still, dann kann sich die rechte Drosselklappe 5 ungehindert bis zu 90 Grad verschwenken. Die normale Betätigung der rechten Drossel­ klappe 5 würde in einem solchen Falle von der ausgefal­ lenen, linken Drosselklappe 4 in keiner Weise behindert. Ist die linke Drosselklappe 4 in Offenstellung ausge­ fallen, dann kann man die rechte Drosselklappe 5 moto­ risch über einen Winkel von 90 Grad hinaus verschwenken, wobei nach einem Schwenkwinkel von 90 Grad die Mitnehmer­ verbindung 8 die linke Drosselklappe 4 mitnimmt, so daß diese geschlossen werden kann. Dabei kommt es zu einer Relativbewegung in der Rutschkupplung 9. Nach einer Reparatur der Lastverstelleinrichtung muß diese Ver­ drehung in der Rutschkupplung natürlich wieder zurück­ gestellt werden.

Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen die Gestaltung der Rutschkupplung 12. Zu sehen ist, daß das Zahnrad 13 b über eine Tellerfeder 28 reibschlüssig mit der Stell­ welle 7 verbunden ist. Durch die Stellwelle 7 führt ein Stift 25 radial hindurch, gegen den das Zahnrad 13 b bei einer Drehung im Uhrzeigersinn mit in Fig. 5 gezeigten Anschlagsegmenten 26, 27 zu gelangen vermag, so daß die Stellwelle 7 formschlüssig mitgeführt wird. Dreht sich das Zahnrad 13 b entgegen dem Uhrzeigersinn und ist die Stellwelle 7 ausreichend schwergängig, dann kommt es zu einer Relativbewegung zwischen dem Zahnrad 13 b und der Stellwelle 7, bis die jeweils andere Seite der Anschlag­ segmente 26, 27 gegen den Stift 25 gelangt und dann die Stellwelle 7 mitführt. Da beide Getriebe 11, 12 eine solche Rutschkupplung 9, 10 aufweisen, kann bei Blockie­ ren eines Getriebes 11, 12 über das andere Getriebe auf­ grund einer durchrutschenden Rutschkupplung die jeweils nicht mehr funktionstüchtige Drosselklappe in Schließ­ stellung bewegt werden.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 wurden mit der nach den vorangehenden Figuren funktionell gleichartige Teile mit gleichen Positionszahlen ver­ sehen. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die Stellwel­ len 6, 7 nicht fluchtend, sondern parallel zueinander. Jede Stellwelle 6, 7 wird jeweils unmittelbar von einem Stellmotor 17, 18 angetrieben. Die Mitnehmerverbindung 8 ist wiederum so gestaltet, daß beide Drosselklappen 4, 5 unabhängig voneinander bis maximal etwa 90 Grad schwen­ ken können. Bei einer weiteren Verschwenkung wird durch die Mitnehmerverbindung 8 die jeweils andere Drossel­ klappe 4 oder 5 mitgenommen.

Der Aufbau der Mitnehmerverbindung 8 ist der Fig. 7 zu entnehmen. Sie hat auf jeder Stellwelle 6, 7 ein Stell­ segment 29, 30 mit jeweils einem kreisbogenförmigen Lang­ loch 31, 32. Eine Koppelstange 33 greift mit ihren Enden jeweils in eines der Langlöcher 31, 32. In der darge­ stellten, geschlossenen Stellung der Drosselklappen 4 und 5 liegt die Koppelstange 33 jeweils gegen eine linke Begrenzung des jeweiligen Langloches 31, 32 an. Kann beispielsweise die rechte Drosselklappe 5 nicht mehr vom zugeordneten Stellmotor 18 betätigt werden, dann wird die rechte Drosselklappe 5 nach einem Verschwenken der linken Drosselklappe 4 um 90 Grad von der Koppelstange 33 mitgenommen, so daß sie in Schließstellung bewegt werden kann.

Claims (11)

1. Lastverstelleinrichtung mit einer in einem Ansaug­ kanal angeordneten Drosselklappe, deren Stellwelle von einem Stellmotor angetrieben ist, dadurch gekennzeich­ net, daß parallel zu dem Ansaugkanal (2) ein zweiter An­ saugkanal (3) mit einer weiteren Drosselklappe (5) vor­ gesehen ist, wobei die Stellwelle der zweiten Drossel­ klappe (5) ebenfalls von einem Stellmotor (18) angetrie­ ben ist, daß beide Drosselklappen (4, 5) im Ansaugkanal (2, 3) vollständig verschwenkbar angeordnet sind und daß die beiden Stellwellen (6, 7) durch eine Spiel aufwei­ sende Mitnehmerverbindung (8) miteinander verbunden sind.

2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stellmotoren (17, 18) als Schritt­ motor ausgebildet sind.

3. Lastverstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennnzeichnet, daß die Stellmotoren (17, 18) spiegelbildlich zueinander oberhalb oder unterhalb der beiden Ansaugkanäle (2, 3) angeordnet sind und über je­ weils ein seitlich des jeweiligen Ansaugkanals (2, 3) angeordnetes Getriebe (11, 12) mit der jeweiligen Stell­ welle (6, 7) verbunden sind.

4. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeweils zwischen dem Getriebe (11, 12) und der zugeordneten Stellwelle (6) eine eine begrenzte Drehbewegung zulassende Rutschkupplung (9, 10) vorge­ sehen ist.

5. Lastverstelleinrichtung nach zumindest einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel der Mitnehmerverbindung (8) bei gleich ausgerich­ teten Drosselklappen (4, 5) nach beiden Seiten hin jeweils etwa 90 Grad beträgt und die beiden Rutschkupp­ lungen (10, 11) so ausgelegt sind, daß sie nach einer Relativverdrehung von 90 Grad einen Formschluß bilden.

6. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeich­ net durch eine Steuereinrichtung zum Betätigen nur eines Stellmotors (17 oder 18) zwecks Leerlaufregelung und zum synchronen Betätigen beider Drosselklappen (17, 18) im Lastbetrieb.

7. Lastverstelleinrichtung nach zumindest einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Stellwellen (6, 7) ein Sicherheitskontakt (19, 20) zur Überwachung der Drehbewegung der jeweiligen Stellwelle (6, 7) zugeordnet ist.

8. Lastverstelleinrichtung nach zumindest einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerverbindung (8) durch einen sektorförmigen Vor­ sprung (24) in der Stirnfläche der einen Stellwelle (7) und einen darüber angeordneten, sektorförmigen Vorsprung (23) in der zugewandten Stirnfläche der anderen Stell­ welle (7) gebildet ist.

9. Lastverstelleinrichtung nach zumindest einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rutschkupplung zur Begrenzung der maximal möglichen Rela­ tivbewegung einen radial durch die jeweilige Stellwelle geführten Stift (25) und zwei Anschlagsegmente (26, 27) am jeweiligen Zahnrad (13 b) aufweist.

10. Lastverstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren (17, 18) ohne Zwischenschaltung eines Getriebes unmittelbar auf den Stellwellen (6, 7) der Drosselklappen (4, 5) angeordnet sind.

11. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwellen (6, 7) parallel zueinander verlaufen und daß zur Bildung der Mitnehmer­ verbindung (8) auf jeder Stellwelle (6, 7) in radialer Ausrichtung ein Stellsegment (29, 30) mit einem kreis­ bogenförmigen Langloch (31, 32) angeordnet ist, in welches eine die Stellsegmente (29, 30) miteinander ver­ bindende Koppelstange (33) eingreift.