DE4021691A1

DE4021691A1 - Potentiometer

Info

Publication number: DE4021691A1
Application number: DE19904021691
Authority: DE
Inventors: Otmar Ganser
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1990-07-07
Filing date: 1990-07-07
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 2010-07-08
Also published as: DE4021691C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Potentiometer für eine Lastverstelleinrichtung einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe, die mit einer im Drosselklappengehäuse gelagerten Drosselklap penwelle drehfest verbunden ist, wobei der Potentio meter zum Rückmelden der jeweiligen Position der Dros selklappenwelle mit einer elektronischen Regeleinrich tung zusammenwirkt und ein mit dem Schleifer zusammen wirkendes Übertragungsglied aufweist, das über ein auf der Drosselklappenwelle angeordnetes Mitnehmerelement verstellbar ist.

Bei einem Potentiometer dieser Art ist es bereits be kannt, einen auf einem Schleifkontakt bewegbaren Schleifer zum Abgreifen von Teilwiderständen über ein mit dem Schleifer zusammenwirkendes Übertragungsglied zu verstellen, das hierzu mit einem auf der Drossel klappenwelle vorgesehenen Kupplungsglied verbindbar ist. Bei dieser bekannten Anordnung wirken die mit einander gekuppelten Teile nur in Drehrichtung, wobei vermieden worden ist, daß zwischen den zu kuppelnden Teilen axiale Kräfte auftreten. Dies macht es erfor derlich, daß die Einbautoleranzen aller Teile sehr genau eingehalten werden müssen, um das Spiel zwischen den zu kuppelnden Teilen klein zu halten und somit Übertragungsfehler zwischen Drosselklappenwelle und Potentiometer klein zu halten. Da das zur Drosselklap penwelle gehörende Stellglied weitgehend vormontiert wird und der Potentiometer erst am Schluß eingebaut werden kann, ist die Einhaltung der gewünschten Tole ranzen sehr aufwendig und dadurch auch teuer.

Da bei der bekannten Anordnung die Mitnehmerkräfte lediglich radial bzw. in Umlaufrichtung wirken und die Federkräfte zwischen den einzelnen Kupplungsteilen ebenfalls nur in Umlaufrichtung wirken, wird bei Ver stellung der Drosselklappe der Potentiometer nicht so fort mitverstellt, da zu Beginn der Bewegung der Dros selklappe ein Federstellweg zurückgelegt werden muß bis dann der Potentiometer verstellt wird. Hierdurch er geben sich auch bei der Montage Probleme, da wegen des fehlenden Axialausgleichs zwischen Potentiometer und dem Kupplungsteil der Drosselklappenwelle die Toleran zen sehr genau eingehalten werden müssen, um sicherzu stellen, daß der richtige Abstand zwischen Potentiome ter und Kupplungsteil eingehalten wird. Dies ist jedoch mit einem erhebliche Montageaufwand verbunden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die einzelnen Kupplungsglieder zwischen dem Stellglied bzw. einem Antriebselement und dem Potentiometer derart auszubilden und anzuordnen, daß die Stellkräfte spiel frei übertragen werden können. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das mit dem Potentiometer zusammenwirkende Übertragungsglied über ein in Axial richtung druckbeaufschlagbares Kupplungsteil mit dem Mitnehmerelement formschlüssig verbindbar ist. Hier durch ist es auf einfache Weise möglich, das Stellglied fast vollständig vorzumontieren und anschließend den Potentiometer auf die Drosselklappenwelle axial aufzu schieben bis das mit dem Potentiometer zusammenwirkende Übertragungsglied formschlüssig mit dem Mitnehmerele ment verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vor teilhaft, daß das mit dem Potentiometer zusammenwir kende Übertragungsglied über ein sich in Axialrichtung erweiterndes Kupplungsteil mit dem Mitnehmerelement verbunden ist. Durch das sich in Axialrichtung erwei ternde Kupplungsteil erhält man auch dann eine spiel freie Verbindung, wenn die Herstellungstoleranzen nicht genau eingehalten werden, da durch die Formschlußver bindung und die axiale Erweiterung des Kupplungsteils sichergestellt wird, daß die beiden miteinander gekup pelten Teile fest gegeneinander anliegen. Dies wird dadurch erleichtert, daß der Potentiometer lediglich so weit auf die Drosselklappenwelle aufgeschoben zu werden braucht, bis das sich axial erweiternde Kupplungsteil gegen das Mitnehmerelement anliegt.

Von besonderer Bedeutung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß sich das Kupplungsteil in Axialrich tung trichterförmig erweitert und das Mitnehmerelement beidseitig umgreift.

Eine zusätzliche Einbaumöglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß das Mitnehmerelement und/oder Kupplungsteil in Axial richtung gegen die Wirkung einer Federkraft verstell bar sind, wobei zumindest das Mitnehmerelement selbst tätig nachstellbar ist. Hierdurch erhält man auf ein fache Weise stets eine spielfreie Verbindung, so daß die Fertigungstoleranzen nicht ganz genau eingehalten zu werden brauchen, um eine exakte Istwert- bzw. Soll werterfassung mittels des Potentiometers durchzuführen.

Eine zusätzliche Einbaumöglichkeit ist gemäß einer Wei terbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß das Mitnehmerelement und/oder Kupplungsteil an einem fe derelastisch ausgebildeten Tragteil angeordnet sind.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor richtung besteht darin, daß das Mitnehmerelement als Mitnehmerkegel ausgebildet ist, der sich in eine am Gehäuse des Potentiometers vorgesehene Öffnung er streckt, wobei die im Gehäuse des Potentiometers vor gesehene Öffnung konisch ausgebildet ist. Hierdurch erhält man ebenfalls eine spielfreie Verbindung zwischen dem Übertragungsglied des Potentiometers und dem auf der Drosselklappenwelle angeordneten Mitnehmer element. Außerdem wird die Montage sehr erleichtert und eine spielfreie Mitnahme des Potentiometers gewähr leistet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerk malen erfindungswesentlich sind.

In den Figuren ist die Erfindung an einer Ausführungs form beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Aus führungsform beschränkt zu sein. Es zeigt:

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 an geordneten Potentiometer mit einem Übertragungsglied und einen ebenfalls auf der Drosselklappenwelle angeordne ten Mitnehmer,

Fig. 4 das erfindungsgemäße Kupplungselement mit dem von dem Kupplungselement auf genommenen Übertragungsglied in der Ansicht von oben,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kupplungselements.

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 Ge triebe 4 werden die Stellkräfte des Elektromotors 14 zur Drosselklappe 9 übertragen und dadurch wird eine Verstellung in die gewünschte Position herbeigeführt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kann die Lastverstellein richtung 10 über ein Fahrpedal 1 verstellt werden, wo bei durch Betätigung des Fahrpedals 1 ein Hebel 3 ver stellt 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 Rückstellfedern 7 angeschlossen, die diesen in Leerlaufrichtung LL vorspannen. Solange der Gaszug 5 nicht beaufschlagt wird, liegt der Mit nehmer 6 an dem ihm zugeordneten Leerlaufanschlag LL an. Durch die ortsfeste Anordnung der Feder 42 wird eine direkte Rückstellung der Drosselklappe 9 erreicht. Die Funktion der Feder ist nachstehend näher beschrie ben und in Fig. 2 veranschaulicht.

Die Lastverstelleinrichtung weist neben einem ersten Steuerelementteil 8 ein zweites Steuerelementteil 16 auf, das mit dem 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 eine 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 digi talisierten Werte verschiedener Eingangsgrößen, die dann die gewünschte Stellung der Drosselklappe 9 über ein Analogteil regeln. Mit der elektronischen Regel einrichtung 17 wirkt eine zu dem Steuerelementteil 8 gehörende in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellte Istwerterfassungseinrichtung zusammen.

Die Istwerterfassungseinrichtung gemäß Fig. 1 ent spricht einem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Po tentiometer 23.

Die Regeleinrichtung 17 hat die Aufgabe, alle eingege benen Signale, z. B. die Motordrehzahl, mittels des Po tentiometers 23, (Fig. 2) zu erfassen und miteinander zu vergleichen. Weicht beispielsweise die Istwertdreh zahl von der Sollwertdrehzahl ab, so wird das Stell glied so lange angesteuert, bis sich die vorgegebene Drehzahl eingestellt hat.

Von der elektronischen Regeleinrichtung 17 werden dar überhinaus 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 und den externen Bezugsgrößen dem Zweck, eine Sicherheitslogik betreffend der Steuerung des ersten und zweiten Steuer elementteils 8, 16 aufzubauen. Sobald die elektronische Regeleinrichtung 17 oder der Elektromotor 14 nicht mehr einwandfrei funktionieren, wird die Drosselklappe 9 durch eine in Richtung der maximalen Leerlaufstellung vorgespannte Feder 43 in die Leerlaufnot Stellung LL_not bewegt.

In den Fig. 2 bis 5 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.

Die von dem Fahrpedal 1 ausgehenden Stellkräfte werden über den Sollwerthebel 39 auf die Drosselklappenwelle 32 übertragen.

Auf der zur Drosselklappe 9 gerichteten Oberfläche ei nes Drosselklappenhebels 24 befindet sich ein Schleifer 22, der mit dem ersten Potentiometer 23 in Kontakt steht. Die Drosselklappe 9 kann sich frei bewegen, wenn der Sollwerthebel 39 gegen einen in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten Anschlag bzw. Leerlaufanschlag anliegt. Der Potentiometer 23 und der Schleifer 22 entsprechen der Istwerterfassungseinrich tung, die in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist und die die Istwertposition der Drosselklappenwelle 32 als Signal an die Regeleinrichtung 17 weiterleitet.

Ein Mitnehmerelement 25 weist einen Anschlag 46 auf, gegen den der Drosselklappenhebel 24 mittels einer Rückzugfeder 42 gezogen wird, so daß der Elektromotor 14 über das Mitnehmerelement 25 und den Drosselklap penhebel 24 die Drosselklappe 9 für den Leerlaufre gelbereich verstellen kann. Wird das Fahrzeugpedal 1 betätigt, wird der Elektromotor 14 deaktiviert, so daß sich in dem in der Zeichnung nicht dargestellten Frei laufsegment ein Mitnehmer 27 des Drosselklappenhebels 24 frei bewegen kann. Die Drosselklappe 9 wird nun mittels des Sollwerthebels 39 verstellt.

Der Potentiometer 23, das Mitnehmerelement 25, die Drosselklappenwelle 32 sowie der Schleifer 22 befinden sich in einem geschlossenen Gehäuse 36, so daß diese Teile vor Schmutz und Beschädigungen geschützt sind.

Das Mitnehmerelement 25 ist mit einem zylindrischen Ansatz 54 zur Aufnahme eines Antriebsrads 59 ausgestat tet, das über ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes Getriebe 4 mit dem Elektromotor 14 antriebsverbindbar ist. Bei Betätigung des Elektromotors 14 wird das Mit nehmerelement 25 verstellt.

Der Potentiometer 23, der zum Rückmelden der jeweiligen Position der Drosselklappenwelle 32 dient, wirkt mit der elektronischen Regeleinrichtung 17 zusammen und weist hierzu ein mit dem Schleifer 22 zusammenwirkendes Übertragungsglied 24 auf, das über das auf der Drossel klappenwelle 32 fest angeordnete Mitnehmerelement 25 verstellbar ist.

Das mit dem Potentiometer 23 zusammenwirkende Übertra gungsglied 24 steht über ein sich in Axialrichtung druckbeaufschlagbares Kupplungsteil 19 mit dem Mitneh merelement 25 formschlüssig in Verbindung. Das Kupp lungsteil 19 besteht aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Laschen 37 die sich in Axialrichtung der Drosselklappenwelle 32 erstrecken und in montiertem Zu stand des Potentiometers 23 das Übertragungsglied 24 umgreifen. Dabei liegen die Außenkanten des Übertra gungsglieds 24 gegen die Innenseiten der Laschen 37 des Kupplungsteils 19 an.

Die beiden Laschen 37 können entweder am Mitnehmerele ment 25 gemäß Fig. 3 oder am Übertragungsglied 24 an geordnet sein.

Das Mitnehmerelement 25 oder das Übertragungsglied 24 ist in Axialrichtung gegen die Wirkung einer Feder kraft verstellbar, wobei zumindest das Mitnehmerele ment 25 selbstätig nachstellbar ist. Hierzu ist ent weder das Mitnehmerelement 25 oder das Übertragungs glied 24 in Axialrichtung federelastisch ausgebildet oder an einem federelastischen Tragteil 20 angeordnet, so daß das Mitnehmerelement 25 in eingebautem Zustand stets fest gegen das Kupplungsteil 19 anliegt und dadurch den Schleifer 22 des Potentiometers 23 spiel frei mitnimmt. Das hat außerdem den Vorteil, daß das Stellglied fast vollständig vormontiert und anschlie ßend der Potentiometer lediglich auf die Drosselklap penwelle axial aufgeschoben werden kann, bis das mit dem Potentiometer 23 zusammenwirkende Übertragungsglied 24 formschlüssig mit dem Mitnehmerelement 25 verbunden ist.

Es ist jedoch gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel möglich, daß das Mitnehmerelement 25 als Mitnehmerkegel 61 ausgebildet ist bzw. ein Mitnehmerkegel 61 am äuße ren Ende des Mitnehmerelements 25 angeordnet ist, der sich in eine an einer Scheibe 45 des Potentiometers 23 vorgesehene Öffnung 60 erstreckt.

Bezugszeichenliste

1 Fahrpedal
2 Rückzugfeder
3 Hebel
4 Getriebe
5 Gaszug
6 Mitnehmer
7 Rückstellfeder
8 Steuerelementteil
9 Drosselklappe
10 Lastverstelleinrichtung/Stellglied
12 Feder
14 Elektromotor
16 Steuerelementteil
17 Regeleinrichtung
18 Rahmen
19 Kupplungsteil = Übertragungsglied
20 Tragteil
22 Schleifer
23 Potentiometer
24 Drosselklappenhebel = Übertragungsglied
25 Mitnehmerelement
27 Mitnehmer
29 Leerlaufkontakt
30 Drosselklappengehäuse
32 Drosselklappenwelle
36 Gehäuse
37 Lasche
39 Sollwerthebel
42 Rückzugfeder
43 Feder
45 Scheibe
46 Anschlag
51 Wälzlager
54 zylindrischer Ansatz
59 Antriebsrad
60 Öffnung
61 Mitnehmer

Claims

1. Potentiometer (23) für eine Lastverstelleinrich tung einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe (9), die mit einer im Drosselklappengehäuse (30) gelagerten Drossel klappenwelle (32) drehfest verbunden ist, wobei der Potentiometer (23) zum Rückmelden der jewei ligen Position der Drosselklappenwelle (32) mit einer elektronischen Regeleinrichtung (17) zusam menwirkt und ein mit dem Schleifer (22) zusammen wirkendes Übertragungsglied (24) aufweist, das über ein auf der Drosselklappenwelle (32) ange ordnetes Mitnehmerelement (25) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Poten tiometer (23) zusammenwirkende Übertragungsglied (24) über ein sich in Axialrichtung druckbeauf schlagbares Kupplungsteil (19) mit dem Mitneh merelement (25) formschlüssig verbindbar ist.

2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das mit dem Potentiometer (23) zu sammenwirkende Übertragungsglied (24) über ein sich in Axialrichtung erweiterndes Kupplungsteil (19) mit dem Mitnehmerelement (25) verbunden ist.

3. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sich das Kupplungsteil (19) in Axialrichtung trichterförmig erweitert und das Mitnehmerelement (25) beidseitig umgreift.

4. Potentiometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kupplungsteil (19) aus zwei sich in Axialrichtung erstreckenden, V-förmigen Schenkeln besteht, die mit ihren Innenseiten ge gen die Außenseiten des Mitnehmerelements (25) andrückbar sind.

5. Potentiometer nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) und/oder Kupplungs teil (19) in Axialrichtung gegen die Wirkung ei ner Federkraft verstellbar sind, wobei zumindest das Mitnehmerelement selbsttätig nachstellbar ist.

6. Potentiometer nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) und/oder Kupplungs teil (19) an einem federelastisch ausgebildeten Tragteil (20) angeordnet sind.

7. Potentiometer nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerelement (25) als Mitnehmerkegel ausgebildet ist, der sich in eine am Gehäuse des Potentiometers (23) vorgesehene Öffnung (60) er streckt.

8. Potentiometer nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse des Potentiometers (23) vor gesehene Öffnung (60) konisch ausgebildet ist.