DE3918853A1 - Elektrisch ansteuerbare drosselklappenbetaetigungseinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch ansteuerbare Drosselklappenbetätigungseinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die Drosselklappe einer Brennkraftmaschine vom Gaspedal zu trennen, eine Einrichtung zur Erfassung der Gaspedalstellung vorzusehen und die Drosselklappe durch einen Elektromotor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Erfassungseinrich­ tung und anderer Signale zu regeln.

Aus der DE-OS 37 20 897 ist eine Einrichtung bekannt, bei der Fehlfunktionen des Elektromotors durch eine zusätzliche mechanische Betätigungseinrichtung, die direkt mit dem Gaspedal verbunden ist, kompensiert werden sollen. Diese Einrichtung läßt je­ doch eine Kompensation bzw. eine Betätigung über die mechanische Einrichtung nur für den Fall zu, wenn das Steuerdrehmoment des Elektromotors verlorengeht. Sollte der Elektromotor blockieren, beispielsweise in Leerlaufstellung der Drosselklappe, wäre ein Start- bzw. Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine ausgeschlossen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung ausgehend von einer gattungsgemäßen Betäti­ gungseinrichtung die Aufgabe zugrunde, auch bei blockiertem Elektromotor, Start- und Notlauffunktionen zu erreichen.

Diese Aufgabe ist bei einer Betätigungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst worden. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung erreichte Vorteile können der Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels entnommen werden, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Diese zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel bestehend aus einem Luftansaugkanal 1 einer Brennkraftmaschine, in dem eine Drosselklappe 2 auf einer drehbaren Drossel­ klappenwelle 3 befestigt ist. Auf ihren außerhalb des Luftansaugkanals 1 bestehenden Enden weist die Drosselklappenwelle 3 ein Istwert-Potentiometer 4 und einen Drossel­ hebel 5 auf, wobei an den Drosselhebel 5 eine Öffnungsfeder 6 angreift und die Min­ destöffnungsstellung der Drosselklappe 2 durch eine Einstellschraube 7 eingestellt ist, die in die Bewegungsbahn des Drosselhebels 5 hineinragt.

Auf der Drosselklappenwelle 3 ist drehbar ein Hebel 8 angeordnet, der über eine Ver­ bindungsstange 9 mit einem Getriebe 10 eines Elektromotors 11 verbunden ist und durch diesen links- und rechtsdrehend verstellt werden kann. Bei Rechtsdrehung schwenkt der Hebel 8 gegen einen am Drosselhebel 5 verschieblich angeordneten An­ schlagstift 12, der unter der Kraftwirkung einer Feder 13 steht und ggf. dem Hebel 8 nachgibt, dabei den Drosselhebel jedoch in Schließrichtung belastet. Bei Linksdrehung folgt der Anschlagstift 12 und damit der Drosselhebel 5 dem Hebel 8 unter der Kraft­ wirkung der Öffnungsfeder 6, wodurch die Drosselklappe 2 geöffnet wird, sofern dies nicht durch einen Zwischenhebel 14 mit einem ersten Anschlaglappen 16 verhindert wird, indem ein Anschlagbolzen 15 des Drosselhebels 5 gegen diesen anschlägt. Ist der Drosselhebel 5 angeschlagen, erfolgt eine weitere Linksdrehung des Hebels 8 gegen eine zwischen Hebel 8 und Drosselhebel eingespannte Feder 17.

Der Zwischenhebel 14 ist drehbar gelagert und ragt mit einem Anschlagbolzen 18 in eine Kulissenbahn 19 einer Gaszugscheibe 20 hinein, die über einen Gaszug 21 entge­ gen der Kraft einer Rückzugsfeder 22 - nach Maßgabe eines Motorbetreibers - geschwenkt werden kann, wobei deren entlastete Position durch eine Einstellschraube 23 bestimmbar ist.

Die Schwenkbewegung der Gaszugscheibe 20 wird durch eine mit der Gaszugscheibe 20 verbundene Welle 24 auf ein Sollwertpotentiometer 25 übertragen.

In eine Kulissenbahn 26 des Zwischenhebels 14 ist eine Verbindungsstange 27 eines pneumatischen Stellgliedes 28 eingehängt, das den Zwischenhebel 14 bei entsprechen­ der Druckbeaufschlagung entgegen der Kraft einer Schließfeder 29 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe 2 verstellt. Bei Verdrehung der Gaszugscheibe 20 in Öffnungsrich­ tung der Drosselklappe 2 bewegt sich ein zweiter Anschlaglappen 30 des mitgeführten Zwischenhebels 14 in die Bewegungsbahn des Anschlagzapfens 15 des Drosselhebels 5, wodurch dieser nach einem vorgegebenen Schwenkfreibetrag 31 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe geschwenkt wird. Sollte der Hebel 8 ggf. in einer Stellung befindlich sein, die der Leerlaufstellung entspricht, würde die Feder 13 des Anschlagstiftes 12 des Drosselhebels um einen Schwenkbetrag 34 zusammengedrückt und dadurch die Drosselklappe 2 geöffnet werden.

Wirkungsweise

Beim Starten der Brennkraftmaschine erhält der Elektromotor 11 Steuersignale eines nicht dargestellten elektrischen Steuergerätes, wodurch der Elektromotor 11 über das Getriebe 10 und die Verbindungsstange 9 den Hebel 8 in eine Drehung versetzt, der der mit dem Anschlagstift 12 unter der Kraft der Öffnungsfeder 6 gegen den Hebel 8 anliegende Drosselhebel 5 folgt, bis eine für den Start geeignete Drosselklappenstel­ lung vorliegt, die durch den Istwertpotentiometer 4 angezeigt wird.

Die Starteinstellung der Drosselklappe 2 wird durch den Anschlaglappen 16 des Zwi­ schenhebels 14 nicht behindert, da ein ausreichend großer Schwenkfreibetrag 32 kon­ struktiv vorgesehen oder durch das pneumatische Stellglied 28 mittels der in der End­ stellung innerhalb der Kulissenbahn 26 befindlichen Verbindungsstange 27 durch Schwenken des Zwischenhebels eingestellt ist.

Bei Selbstlauf der Brennkraftmaschine erfolgt durch den Elektromotor eine Füllungsre­ gelung selbsttätig nach vorgegebenem Programm.

Bei einer durch den Motorbetreiber über das Gaspedal und den Gaszug 11 bewirkten Verstellung der Gaszugscheibe 20 im Sinne einer Motorbelastung, folgt der Zwischen­ hebel 14 der Verstellung, da dieser mit dem Anschlagzapfen 18 am Ende der Kulissenbahn 19 anliegt, so daß der Anschlaglappen 16 linksdrehend auswandert und den bestehenden Schwenkfreibetrag des Anschlagbolzens 18 vergrößert. Der Elektromotor 11 kann dadurch auf Steuersignale des Steuergerätes reagierend die Drosselklappe 2 entsprechend verstellen, wobei die Steuersignale in Abhängigkeit der mit der Verstellung der Gaszugscheibe 20 erfolgten Sollwertpotentiometersignale und der sich einstellenden Istwertpotentiometersignale ausgegeben werden.

Die an den Elektromotor 11 ausgegebenen Steuersignale bewirken eine zeitlich und größenmäßig bestimmte Verstellung des Drosselhebels in bezug auf die Gaspedalver­ stellung durch den Motorbetreiber.

Die Drosselklappenöffnungsstellung kann auch bei Fehlfunktion des Elektromotors 11 nicht über dem durch die Gaszugscheibe 20 bzw. des Zwischenhebels 14 vorgegebenen Betrag liegen, da der Elektromotor 11 die Öffnungsverstellung der Drosselklappe 2 nur freigibt. Durch Anlage des Anschlagzapfens 15 des Drosselhebels 5 an den Anschlag­ lappen 16 des Zwischenhebels wird eine Öffnungsverstellung der Drosselklappe 2 beendet, da der Elektromotor kein Öffnungsmoment bewirken kann, abgesehen von der Wirkung der Feder 17, und die Kräfte der Öffnungsfeder 16 und Schließfeder 29 auf­ einander abgestimmt sind, d. h. die Schließfeder 29 weist eine Überschußkraft für die Schließung der Drosselklappe 2 auf.

Bei einer abrupten Entlastung des Gaspedals erfolgt eine Schließdämpfung durch das pneumatische Stellglied 28. Darüber hinaus kann das pneumatische Stellglied 28 den Zwischenhebel 14 in mehreren Positionen halten, wodurch der Elektromotor 11 die Drosselklappe 2 für weitere Funktionen verstellen kann, z. B. zur Schubanhebung für einen Katalysatorschutz, Tempomatfunktion usw., ohne das Auswirkungen dieser Funk­ tionen am Gaspedal bemerkbar werden.

Bei Fehlfunktion elektrischer und/oder elektronischer Bauteile, die eine Fehleinstellung der Drosselklappe 2 oder ein Blockieren des Elektromotors 11 verursachen können, wird die Drosselklappe 2 mechanisch durch Entlastung des Gaspedals durch Federkraft geschlossen, die Drosselklappe 2 kann durch das Gaspedal auch bei in Leerlaufstellung befindlichem, durch den Elektromotor 11 blockiertem Hebel 8 auf einen bestimmten Öffnungsbetrag = Schwenkbetrag 34 geöffnet werden, so daß Notsituationen, die bei Einsatz des Motors in einem Kraftfahrzeug entstehen können, gemeistert werden und das Fahrzeug bis zu einer Werkstatt gefahren werden kann.

Sofern der Einsatz des Stellgliedes 28 nicht vorgesehen wird, kann der Gaszug 21 direkt an den Zwischenhebel 14 angreifen, wobei dann ein gehäusefester Anschlag 33 vorgesehen sein kann, der bei Vorliegen eines Notsignals aus der Bewegungsbahn des Zwischenhebels 14 austritt. Diese Maßnahme kann den Schwenkfreibetrag 32, der für Startleerlaufbetrieb usw. vorgesehen ist, reduzieren.

Die Schließfeder 29 und die Rückzugsfeder 22 können redundant ausgeführt werden, zur Erfüllung von Sicherheitsvorschriften.

Das Stellgied 28 kann alternativ auch hydraulisch oder elektrisch betätigt sein.

Claims (10)

1. Elektrisch ansteuerbare Drosselklappenbetätigungseinrichtung für Brennkraftmaschi­ nen, gebildet aus einem Elektromotor, der die Öffnungsstellung der unter der Ein­ wirkung einer Öffnungsfeder stehenden Drosselklappe steuert, einer mit einem Gas­ pedal verbundenen mechanischen Einrichtung, mit der der Betrag der maximalen Öffnungsstellung der Drosselklappe vorgegeben werden kann, sowie einer Sollwert­ und Istwertpotentiometersignale verarbeitenden Steuer- bzw. Regeleinrichtung für die Ausgabe der elektrischen Steuersignale an den Elektromotor, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elektromotor (11) über einen in beide Drehrichtungen federnd mit einem Drosselhebel (5) verbundenen Hebel (8) auf die Drosselklappe (2) einwirkt,
daß die mechanische Einrichtung einen Zwischenhebel (14) aufweist, der zwei An­ schlaglappen (16, 30) aufweist, mit denen der Drosselhebel (5) bzw. die Drossel­ klappe (2) einmal durch eine Schließfeder (29) belastbar und zum anderen mit der Gaspedalkraft in Öffnungsrichtung belastbar ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung einen vorgegebenen 1. Schwenkfreibetrag (32) auf­ weist, bevor die Schließfederbelastung einsetzt, und einen vorgegebenen 2. Schwenk­ freibetrag (31) aufweist, bevor die Gaspedalbelastung einsetzt.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspedal über eine mechanische Verbindung (21) direkt an den Zwischenhe­ bel (14) angreift.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenhebel (14) durch einen gehäusefesten Anschlag (33) in seiner von der Gaspedalkraft entlasteten Position eingestellt ist.

5. Betätigunseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäusefeste Anschlag (33) durch ein Notsignal aus der Bewegungsbahn des Zwischenhebels (14) austritt.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspedal über eine mechanische Verbindung (21) und eine Gaszugscheibe (20) an den Zwischenhebel (14) in Öffnungsrichtung angreift, wobei diese Gaszug­ scheibe (20) durch eine Rückzugsfeder (22) bei entlastetem Gaspedal gegen einen gehäusefesten Anschlag (23) anliegt und dabei den Zwischenhebel (14) unter der Kraft der Schließfeder (29) in einer die meist geschlossene Position der Drossel­ klappe (2) bestimmenden Schließpositionsanlage hält.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenhebel (14) durch ein Stellglied (28) in einer Position gehalten wer­ den kann, bei der der 1. Schwenkfreibetrag (32) besteht.

8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (28) den Zwischenhebel (14) in mindestens zwei Positionen halten kann.

9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (28) pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbar ist.

10. Betätigungshebel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (28) durch ein Notsignal wirkungslos gestellt werden kann.