DE4014508A1 - Lastverstelleinrichtung - Google Patents

Description

Lastverstelleinrichtung mit einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe, die mit einer im Drosselklappengehäuse gelagerten Drosselklap­ penwelle drehfest verbunden ist, wobei die Drosselklap­ penwelle eine fahrpedalseitige, mechanische Anlenkseite und eine stellmotorige Anlenkseite aufweist, der ein Kupplungselement zum mechanischen Entkoppeln der Dros­ selklappe von einem Stellmotor zugeordnet ist, sowie einer Einrichtung zum Rückmelden der jeweiligen Posi­ tion der Drosselklappenwelle an eine elektronische Re­ geleinrichtung.

Bei dieser bekannten Lastverstelleinrichtung erfolgt üblicherweise die Ansteuerung der Drosselklappe fahrpe­ dalseitig über einen mit der Anlenkseite der Drossel­ klappenwelle verbundenen Mitnehmer, der hierzu mittels eines Bowdenzugs mit dem Fahrzeugpedal verbunden ist. Bei bestimmten Fahrzuständen, beispielsweise bei einer Geschwindigkeitsregelung oder bei einer Leerlaufrege­ lung erfolgt die Ansteuerung der Drosselklappenwelle durch einen der Lastverstelleinrichtung zugeordneten elektrischen Stellmotor. Hierzu geht eine manuelle Re­ gelung durch den Fahrer voraus. Deshalb ist es notwen­ dig die Drosselklappe für definierte Winkelbereiche von dem elektrischen Stellmotor mechanisch zu entkoppeln. Aufgrund dieser Entkopplung ist es für die Regelgüte der Lastverstelleinrichtung erforderlich, die örtliche Position des elektrischen Stellmotors rückzumelden. Die Erfassung der Position erfolgt durch die Einrichtung zum Rückmelden, die einer Regeleinrichtung zugeordnet ist. Um jedoch eine Standardisierung zu bereiten, ist es erwünscht, daß das eigentliche, die Position des Stellmotors elektrisch erfassende Teil der Einrichtung zum Rückmelden auf der fahrpedalseitigen, mechanischen Anlenkseite der Lastverstelleinrichtung zugeordnet ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lastverstelleinrichtung derart auszubilden, daß alle für die Rückmeldeeinrichtung wesentlichen Teile platzsparend und gut geschützt untergebracht werden können. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß da­ durch, daß die Einrichtung zum Rückmelden ein erstes, auf der Drosselklappenwelle drehfest angeordnetes mit einem ersten Potentiometer zusammenwirkendes Übertra­ gungsglied und daneben ein zweites, auf der Drossel­ klappenwelle frei drehbar gelagertes mit einem zweiten Potentiometer zusammenwirkendes Übertragungsglied auf­ weist. Hierdurch hat man eine sehr kostengünstige und platzsparende Anordnung aller wesentlichen Teile der Einrichtung zum Rückmelden auf der Drosselklappenwelle untergebracht. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß die beiden Potentiometer und die zugehörigen Über­ tragungsglieder nebeneinander angeordnet sind. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß das auf der Drosselklappenwelle drehfest angeordnete Über­ tragungsglied als Drosselklappenhebel ausgebildet ist, der über einen Schleifermitnehmer mit dem ersten Potentiometer im Kontakt steht, wobei alle Teile in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Unterbringung der Potentiometer, Schleifermitnehmer und Übertragungs­ glieder in einem einzigen Gehäuse gewährleistet einen guten Schutz gegen Beschädigung und Verschmutzung.

Erfindungsgemäß ist das zweite auf der Drosselklappen­ welle frei drehbar gelagerte Übertragungsglied als Mitnehmerelement mit mindestens einem Anschlag ausge­ bildet, gegen das der Drosselklappenhebel zur Anlage bringbar ist und das über einen zweiten Schleifermit­ nehmer mit dem zweiten Potentiometer im Kontakt steht, der in der gleichen Ebene angeordnet ist wie der erste Potentiometer. Hierdurch erhält man auf kleinstem Bauraum eine sehr kompakte Anordnung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß das zweite Mitnehmerelement ein Freilaufseg­ ment mit einem Anschlag aufweist, in dem der Drossel­ klappenhebel verstellbar ist und daß das Mitnehmerele­ ment an der stellmotorigen Anlenkseite über ein Getrie­ beelement mit einem über eine Regeleinrichtung steuer­ baren Elektromotor antriebsverbunden ist. Durch den im Mitnehmerelement vorgesehenen Anschlag wird sicher­ gestellt, daß im Leerlaufregelbereich der Drossel­ klappenhebel verstellt wird. Über den zweiten Potentio­ meter wird über die Istwerterfassungseinrichtung die entsprechende Sollwert-Information an die Regeleinrich­ tung weitergegeben und dadurch der Elektromotor zur Verstellung der Drosselklappe angesteuert, bis die Drosselklappe auf den gewünschten Sollwert eingestellt ist,der dann mit dem vom ersten Potentiometer ermittel­ ten Istwert verglichen wird. Wird der Fahrpedalhebel und dadurch der Drosselklappenhebel verstellt, so ver­ harrt das Mitnehmerelement in seiner Lage, da der Dros­ selklappenhebel sich aufgrund der vorteilhaften Anord­ nung frei bewegen kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Mitnehmerelement an der stellmotorigen Anlenkseite über ein Getriebeelement mit einem über eine Regeleinrichtung steuerbaren Elektromotor an­ triebsverbunden ist. Hierdurch erhält man auf einfache Weise eine Antriebsverbindung zwischen der Drosselklap­ penwelle und dem Elektromotor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß das Fahrzeugpedal mittel- oder unmittelbar über einen auf der Drosselklappenwelle in einem defi­ nierten Bereich frei verschwenkbaren Sollwerthebel mit dem Drosselklappenhebel antriebsmäßig verbunden ist und daß auf der Drosselklappenwelle ein Freilaufhaken dreh­ fest angeordnet ist, der in ein im Sollwerthebel vor­ gesehenes Freilaufsegment eingreift, über eine Rückzug­ feder gegen einen das Freilaufsegment begrenzenden Anschlag zur Anlage gebracht wird und über die Dros­ selklappenwelle mit dem Drosselklappenhebel antriebs­ mäßig verbunden ist. Die Rückzugfeder wirkt mittels des Hebelarms auf die Drosselklappenwelle ein und zieht diese aus Sicherheitsgründen in Schließrichtung. Durch die Unterbringung des Istwertpotentiometers-Drossel­ klappe und des Istwertpotentiometers-Leerlaufregel­ bereich in einer Ebene sowie durch die platzsparende Anordnung des Drosselklappenhebels und des Mitnehmers in einem staubgeschützten Gehäuse erhält man insgesamt ein sehr kompaktes Stellglied. Ferner kann der Soll­ werthebel als Drosselklappenantriebshebel und für den Leerlaufregelbetrieb eingesetzt werden.

Eine sehr platzsparende Anordnung erhält man auch da­ durch, daß die beiden Potentiometer in einer Ebene an­ geordnet sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung und den Zeichnungen, in denen ein bevorzug­ tes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der prinzipiellen Funktion der erfin­ dungsgemäßen Lastverstelleinrichtung,

Fig. 2 einen Längsquerschnitt des Stellglieds mit der zugehörigen Drosselklappen­ welle,

Fig. 3 einen auf der Drosselklappenwelle ange­ ordneten Drosselklappenhebel und einen ebenfalls auf der Drosselklappenwelle angeordneten Mitnehmer,

Fig. 4 das Mitnehmerelement mit einem Frei­ laufsegment.

Die in dem Rahmen 18 dargestellten Teile gemäß Fig. 1 bilden ein Stellglied bzw. eine Lastverstelleinrich­ tung 10, wobei die Teile in einer Baueinheit zusammen­ gefaßt sind. Zu der Lastverstelleinrichtung 10 gehört ein Stellmotor bzw. Elektromotor 14, der über ein nur schematisch angedeutetes Getriebe 4 mit einer Drossel­ klappe 9 antriebsmäßig verbunden ist. Über das Getrie­ be 4 werden die Stellkräfte des Elektromotors 14 zur Drosselklappe 9 übertragen und dadurch wird eine Ver­ stellung in die gewünschte Position herbeigeführt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kann die Lastverstellein­ richtung 10 über ein Fahrpedal 1 verstellt werden, wobei durch Betätigung des Fahrpedals 1 ein Hebel 3 verstellt und über eine Rückzugfeder 2 in Leerlaufrichtung LL vorgespannt wird. Das Fahrpedal 1 ist mittels eines Gaszugs 5 an einen Mitnehmer 6 angeschlossen, so daß bei Betätigung des Fahrpedals 1 der Mitnehmer 6 in Richtung des Vollastanschlags VL verschoben wird. An den Mitnehmer 6 sind Rückstell­ federn 7 angeschlossen, die diesen in Leerlaufrichtung LL vorspannen. Solange der Gaszug 5 nicht beaufschlagt wird, liegt der Mitnehmer 6 an dem ihm zugeordneten Leerlaufanschlag LL an. Durch die ortsfeste Anordnung der Feder 12 wird eine direkte Rückstellung der Dros­ selklappe 9 erreicht. Die Funktion der Feder ist nach­ stehend näher beschrieben und in Fig. 2 veran­ schaulicht.

Die Lastverstelleinrichtung weist neben dem ersten Steuerelementteil 8 ein zweites Steuerelementteil 16 auf, das mit einem Elektromotor 14 verbindbar ist. Das Steuerelementteil 16 ist in Fig. 1 ebenfalls nur sche­ matisch angedeutet und kann einem in der Zeichnung nicht dargestellten Getriebe entsprechen. Die beiden Steuerelementteile 8 und 16 sind nicht fest miteinander verbunden, sondern nur in eine Bewegungsrichtung und zwar in Aufregelrichtung kuppelbar.

In Fig. 1 ist die elektronische Regeleinrichtung 17, die Aufbereitungs-, Logik- und Regelschaltungen ent­ hält, schematisch angedeutet. In ihrem Digitalteil speichert die Regeleinrichtung 17 Werte für die Fahr­ zeuganpassung und verarbeitet die digitalen oder digitalisierten Werte verschiedener Eingangsgrößen, die dann die gewünschte Stellung der Drosselklappe 9 über ein Analogteil regeln. Mit der elektronischen Regelein­ richtung 17 wirkt eine zu dem Steuerelementteil 8 gehö­ rende Istwerterfassungseinrichtung 19 sowie eine dem zweiten Steuerelementteil 16 zugeordnete, die jeweilige Position dieses Steuerelementteils 16 ermittelnde Ist­ werterfassungseinrichtung 20 zusammen.

Die erste Istwerterfassungseinrichtung 19 gemäß Fig. 1 entspricht einem ersten Potentiometer 23 und die zweite Istwerterfassungseinrichtung 20 entspricht dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Potentiometer 24.

Die Regeleinrichtung 17 hat die Aufgabe, alle eingege­ benen Signale, z. B. die Motordrehzahl, mittels der Potentiometer 23, 24 (Fig. 2) zu erfassen und mitein­ ander zu vergleichen. Weicht beispielsweise die Ist­ drehzahl von der Sollwertdrehzahl ab, so wird das Stellglied so lange angesteuert, bis sich die vorge­ gebene Drehzahl eingestellt hat.

Von der elektronischen Regeleinrichtung 17 werden dar­ über hinaus über einen Leerlaufkontakt 29, der von dem Mitnehmer 6 aktiviert wird, Signale erfaßt, wenn dieser an dem ihm zugeordneten Leerlaufanschlag LL zur Anlage kommt.

Die elektronische Regeleinrichtung 17 dient im Zusam­ menwirken mit der Istwerterfassungseinrichtung 19 bzw. 20 und den externen Bezugsgrößen dem Zweck, eine Sicherheitslogik betreffend der Steuerung des ersten und zweiten Steuerelementteils 8, 16 aufzubauen. Sobald die elektronische Regeleinrichtung 17 oder der Elektro­ motor 14 nicht mehr einwandfrei funktionieren, wird die Drosselklappe 9 durch die in Richtung der maximalen Leerlaufstellung vorgespannte Feder 43 in die Leer­ laufnot Stellung LL_not bewegt.

In den Fig. 2 und 3 ist das in Fig. 1 nur schema­ tisch in dem Rahmen 18 dargestellte Stellglied 10 im Detail dargestellt. Es besteht aus einem Drosselklap­ pengehäuse 30, in dem eine Drosselklappenwelle 32 mit einer Drosselklappe 9 angeordnet ist. Auf der fahrpe­ dalseitigen, mechanischen Anlenkseite ist auf dem Ende der Drosselklappenwelle 32 ein Sollwerthebel 39 mittels eines Wälzlagers 51 in einem definierten Bereich frei drehbar gelagert. Der Sollwerthebel 39 weist ein Frei­ laufsegment 41 (Fig. 4) auf, der zur Aufnahme eines Freilaufhakens 40 dient, der an einem Hebelarm 44 fest angeordnet ist. Die von dem Fahrpedal 1 ausgehenden Stellkräfte werden über den Sollwerthebel 39 und den Freilaufhaken 40 auf die Drosselklappenwelle 32 über­ tragen. Wird die Drosselklappenwelle 32 im Leerlaufre­ gelbereich über den Elektromotor 14 verstellt, so kann der Freilaufhaken 40 sich im Freilaufsegment 41 frei bewegen. Der Sollwerthebel 39 steht ferner über den Freilaufhaken 40 auf der stellmotorigen Anlenkseite der Drosselklappenwelle 32 mit einem Drosselklappenhebel 21 in Antriebsverbindung, der drehfest mit der Drossel­ klappenwelle 32 verbunden ist. Auf der zur Drossel­ klappe 9 gerichteten Oberfläche des Drosselklappen­ hebels 21 befindet sich ein erster Schleifermitnehmer 22, der mit einem ersten Potentiometer 23 in Kontakt steht.Die Drosselkalappe 9 kann sich frei bewegen, wenn der Sollwerthebel 39 gegen den Anschlag bzw. Leerlauf­ anschlag 46 anliegt. Der Potentiometer 23 und der Schleifermitnehmer 22 sind in Fig. 1 durch die Ist­ werterfassungseinrichtung 19 schematisch wiedergegeben, die die Istwertposition der Drosselklappenwelle 32 als Signal an die Regeleinrichtung 17 weiterleitet.

Dicht neben dem Drosselklappenhebel 21 befindet sich eine als Mitnehmerelement 25 ausgebildete Freilauf­ glocke 45, die mittels eines Gleitlagers 54 auf der Drosselklappenwelle 32 frei drehbar gelagert ist und an ihrem oberen Ende einen Steg 56 aufweist, der auf das obere Ende des Drosselklappenhebels 21 übergreift. An dem Steg 56 ist ein zweiter Schleifer 37 angeordnet, der mit einem zweiten Potentiometer 24 Kontakt hat. Der zweite Potentiometer 24 und der Schleifer 37 sind in Fig. 1 durch die Istwerterfassungseinrichtung 20 sche­ matisch wiedergegeben, die ein entsprechendes Signal für den Leerlaufregelbereich an die Regeleinrichtung 17 weiterleitet. Der Mitnehmer bzw. die Freilaufglocke 45 ist mit einem zylindrischen Ansatz zur Aufnahme eines Antriebsrades 59 ausgestattet, das über ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes Getriebe 4 mit dem Elektro­ motor 14 antriebsverbindbar ist.

Ferner weist das Mitnehmerelement 25 einen Anschlag 46 auf, gegen den der Drosselklappenhebel 21 mittels der Rückzugfeder 42 gezogen wird, so daß der Elektromo­ tor 14 über das Mitnehmerelement 25 und den Drossel­ klappenhebel 21 die Drosselklappe 9 für den Leerlaufre­ gelbereich verstellen kann. Wird das Fahrzeugpedal 1 betätigt , dann wird der Elektromotor 14 deaktiviert, so daß sich in dem Freilaufsegment 27 das Mitnehmerele­ ment 25 des Drosselklappenhebels 21 frei bewegen kann. Die Drosselklappe 9 wird nun mittels des Sollwert­ hebels 39 verstellt.

Die beiden Potentiometer 23,24, das Mitnehmerelement 25, der Drosselklappenhebel 32 sowie die Schleifer­ mitnehmer 22,37 befinden sich in einem geschlossenen Gehäuse 36, so daß diese Teile vor Schmutz und Beschädigungen geschützt sind. Vorteilhaft ist es auch, wenn die beiden Potentiometer 23,24 in einer Ebene auf zwei unterschiedlichen Kreisbahnen angeordnet sind, und daß das Mitnehmerelement 25 und der Drosselklappen­ hebel 21 dicht nebeneinander angeordnet sind, so daß auf kleinstem Raum sämtliche Teile des Stellgliedes 10 untergebracht werden können.

Bezugszeichenliste

 1 Fahrzeugpedal
 2 Rückzugfeder
 3 Hebel
 4 Getriebe
 5 Gaszug
 6 Mitnehmer
 7 Rückstellfeder
 8 Steuerelementteil
 9 Drosselklappe
10 Stellglied
14 Elektromotor
16 Steuerelementteil
17 Regeleinrichtung
18 Rahmen
19 Istwerterfassungseinrichtung
20 Istwerterfassungseinrichtung
21 Drosselklappenhebel
22 Schleifermitnehmer
23 Potentiometer
24 Potentiometer
25 Mitnehmerelement
26 Anschlag
27 Freilaufsegment
29 Leerlaufkontakt
30 Drosselklappengehäuse
32 Drosselklappenwelle
36 Gehäuse
37 Schleifermitnehmer
39 Sollwerthebel
40 Freilaufhaken
41 Freilaufsegment
42 Rückzugfeder
43 Feder
44 Hebelarm
45 Freilaufglocke
46 Anschlag
51 Wälzlager
54 Gleitlager
56 Steg
59 Antriebsrad

Claims (8)

1. Lastverstelleinrichtung mit einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drossel­ klappe, die mit einer im Drosselklappengehäuse gelagerten Drosselklappenwelle drehfest verbunden ist, wobei die Drosselklappenwelle eine fahrpe­ dalseitige, mechanische Anlenkseite und eine stellmotorige Anlenkseite aufweist, der ein Kupp­ lungselement zum mechanischen Entkoppeln der Drosselklappe von einem Stellmotor zugeordnet ist, sowie einer Einrichtung zum Rückmelden der jeweiligen Position der Drosselklappenwelle an eine elektronische Regeleinrichtung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Rückmelden ein erstes, auf der Drosselklappenwelle (32) drehfest angeordnetes, mit einem ersten Potentio­ meter (23) zusammenwirkendes Übertragungsglied und daneben ein zweites, auf der Drosselklappen­ welle (32) frei drehbar gelagertes mit einem zweiten Potentiometer (24) zusammenwirkendes Übertragungsglied aufweist.

2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Drosselklappen­ welle (32) drehfest angeordnete Übertragungsglied als Drosselklappenhebel (21) ausgebildet ist, der über einen Schleifer (22) mit dem ersten Poten­ tiometer (23) im Kontakt steht, wobei alle Teile in einem Gehäuse untergebracht sind.

3. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite auf der Drossel­ klappenwelle (32) frei drehbar gelagerte Übertra­ gungsglied als Mitnehmerelement (25) mit minde­ stens einem Anschlag (46) ausgebildet ist, das gegen den Drosselklappenhebel (21) zur Anlage bringbar ist und das über einen zweiten Schlei­ fer (37) mit dem zweiten Potentiometer (24) in Kontakt steht.

4. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mitnehmerelement (25) ein Freilaufsegment (27) mit mindestens ei­ nem Anschlag (46) aufweist, gegen das der Dros­ selklappenhebel (21) zu Anlage bringbar ist.

5. Lastverstelleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ,dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) an der stellmotorigen Anlenkseite über ein Getriebeele­ ment mit einem über eine Regeleinrichtung (17) steuerbaren Elektromotor (14) antriebsverbunden ist.

6. Lastverstelleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fahrzeugpedal (1) mittel- oder unmittelbar über einen auf der Drosselklappen­ welle (32) in einem definierten Bereich frei ver­ schwenkbaren Sollwerthebel (39) mit dem Drossel­ klappenhebel (21) antriebsseitig verbunden ist.

7. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drosselklappen­ welle (32) ein Freilaufhaken (40) drehfest ange­ ordnet ist, der in ein im Sollwerthebel (39) vor­ gesehenes Freilaufsegment (41) eingreift, über eine Rückzugfeder (42) gegen einen das Freilauf­ segment (41) begrenzenden Anschlag (26) zur An­ lage gebracht wird und über die Drosselklappen­ welle (32) mit dem Drosselklappenhebel (21) an­ triebsmäßig verbunden ist, wobei die Rückzugfe­ der (42) mittels des Hebelarms (44) auf die Dros­ selklappe (32) einwirkt und diese in Schließ­ richtung zieht.

8. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Potentiometer (23, 24) in einer Ebene angeordnet sind.