DE4124973A1 - Lastverstelleinrichtung fuer eine antriebsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastverstelleinrichtung für eine Antriebsmaschine, insbesondere eines Fahrzeugs, mit einem die Leistung der Antriebsmaschine bestimmenden Stellglied, das von einem von einer Regeleinrichtung ansteuerbaren Stellan­ trieb innerhalb eines normalen Stellbereiches verstellbar ist.

Bei einer bekannten, für ein von einer Brennkraftmaschine an­ getriebenes Fahrzeug bestimmten Lastverstelleinrichtung die­ ser Art erfolgt die Übertragung der Stellposition eines Be­ dienelements, wie eines Fahrpedals, auf die Stellposition ei­ nes auf das Stellglied in Form einer Drosselklappe oder Ein­ spritzpumpe einwirkenden und von einer Rückstellfeder in Leer­ laufstellrichtung beaufschlagten Stellelements über dessen ge­ samten Stellbereich auf elektromechanischem Weg über einen von einer elektronischen Regeleinrichtung ansteuerbaren elek­ trischen Stellantrieb. Ein derartiges elektromechanisches Übertragungssystem macht es möglich, mittels der elektroni­ schen Regeleinrichtung in die Übertragung der Stellposition des Fahrpedals auf die Stellposition des Stellelementes verändernd einzugreifen. Ein solcher Eingriff kann z. B. dazu die­ nen, insbesondere beim Anfahren einen Radschlupf infolge zu hoher Leistung zu vermeiden, die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl der Antriebsmaschine zu begrenzen und/oder die Fahrgeschwindigkeit auf einem bestimmten Wert zu halten. An­ dere automatische Eingriffe in die Lastverstelleinrichtung sind z. B. erforderlich, wenn ein Getriebe automatisch schal­ ten soll oder wenn die Leerlaufdrehzahl auch bei unterschied­ lichen Leistungserfordernissen im Leerlauf auf einen konstan­ ten Wert geregelt werden soll.

Für den Fall, daß infolge eines Ausfalls einer Systemkompo­ nente des Übertragungssystems der elektrische Stellantrieb stromlos wird, ist ein entgegen der Leerlaufstellrichtung fe­ derbelasteter Anschlag vorgesehen, an dem das von der Rück­ stellfeder beaufschlagte Stellelement in einer einen erhöhten Leerlauf, den sogenannten Notleerlauf, bestimmenden Stellung gehalten wird, der es ermöglicht, z. B. im zweiten Gang einen Gefahrenbereich zu verlassen bzw. die nächste Werkstatt aufzu­ suchen.

Nachteilig ist hierbei allerdings, daß die der Rückstellfe­ der entgegenwirkende und kraftmäßig stärker als diese aus zu­ legende Feder des Anschlages im regulären Funktionszustand bei der Regelung im Leerlaufbereich Probleme schafft. Soll nämlich das Stellelement durch den Stellantrieb über seine durch den federnden Anschlag bestimmte Stellung hinaus in Leerlaufstellrichtung betätigt werden, so muß der Stellan­ trieb plötzlich gegen die Feder des Anschlages arbeiten, wäh­ rend er vordem gegen die entgegengesetzt wirkende Rückstell­ feder arbeiten mußte. Dies macht daher im Bereich der durch den Anschlag bestimmten Stellung des Stellelements sowohl ei­ ne Drehmomentumkehr als auch ein höheres Drehmoment erforder­ lich. In der Praxis hat sich auch gezeigt, daß es häufig zu Problemen mit dem Dauerhaltemoment des Elektromotors kommt, da wegen der Federkraft des Anschlages ein hoher Motorstrom erforderlich ist, die Wärmeabfuhr infolge des geringen Luft­ durchsatzes aber nur gering ist. Anderseits ist die Motor­ größe durch die Einbaubedingungen meist sehr beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile der bekannten Lastverstelleinrichtung zu beheben.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Lastverstelleinrich­ tung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß bei nicht aktiviertem Stellantrieb das Stellglied unter der Wirkung einer Feder in einer durch einen vorzugswei­ se einstellbaren Anschlag bestimmten Stellung außerhalb des normalen Stellbereichs gehalten wird.

Im Falle einer Lastverstelleinrichtung für die Antriebsma­ schine eines Fahrzeugs bestimmt die von dem Anschlag bestimm­ te Stellung des Stellgliedes außerhalb des normalen Stellbe­ reichs einen erhöhten Leerlauf der Antriebsmaschine, der ei­ nen Notfahrbetrieb ermöglicht. Bei Lastverstelleinrichtungen von Antriebsmaschinen für andere Zwecke kann es genügen, wenn diese Stellung des Stellgliedes außerhalb des normalen Stell­ bereichs einen erhöhten Leerlauf bestimmt, der gerade dafür ausreicht, daß die Antriebsmaschine unter allen denkbaren Um­ ständen (insbesondere im Winterbetrieb bei kaltem Motor) nicht abstirbt. Andererseits kann es bei gewissen Anwendungen auch zweckmäßig sein, die Antriebsmaschine bei Ausfall des Stellantriebes mit bestimmter Teillast weiterlaufen zu las­ sen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Stellglied unter der Wirkung der Feder über seine Geschlossen­ stellung hinaus bewegbar und liegt die von dem Anschlag be­ stimmte Stellung jenseits der Geschlossenstellung des Stell­ gliedes. Dies hat den Vorteil, daß bei Ausfall des Stellan­ triebes das Stellglied von der Feder in Richtung Schließen be­ tätigt wird.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das Stellglied unter der Wirkung der Feder über seine maximale Offenstellung hinaus bewegbar und liegt die von dem Anschlag bestimmte Stel­ lung jenseits der Offenstellung des Stellgliedes. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß unabhängig in welche Richtung der Stellantrieb im Falle eines Fehlers im Übermaß verstellt, das Stellglied immer in eine Schließstellung bewegt wird.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung bei Lastver­ stelleinrichtungen, bei denen das Stellglied eine Drosselklap­ pe ist, da zur Realisierung der Erfindung gegenüber den be­ kannten Lastverstelleinrichtungen keine zusätzlichen oder spe­ ziell ausgebildeten Bauteile erforderlich sind.

Der Anschlag kann zweckmäßig am Drosselklappengehäuse ange­ ordnet sein und mit einer an der Drosselklappenwelle vorge­ sehenen Nase zusammenwirken.

In dem Fall, wo die von dem Anschlag bestimmte Stellung der Drosselklappe jenseits deren Offenstellung liegt, kann am Drosselklappengehäuse ein weiterer, mit einer weiteren Nase der Drosselklappenwelle zusammenwirkender und vorzugsweise einstellbarer Anschlag vorgesehen sein, der innerhalb des nor­ malen Stellbereiches der Drosselklappe eine Minimalleerlauf­ stellung derselben bestimmt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen der Drosselklappe einer Lastverstelleinrichtung nach dem Stand der Technik, wobei sich die Drosselklappe in Fig. 1 in ihrer Minimalleerlaufstellung und in Fig. 2 in ihrer durch den federbelasteten Anschlag bestimmten Notleerlaufstellung befindet, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Drossel­ klappe einer Lastverstelleinrichtung nach einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung, Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch das Drosselklappengehäuse einer Lastverstelleinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 eine Draufsicht auf das Drosselklappengehäuse nach Fig. 4 und Fig. 6 ein Detail der Fig. 5 in Blickrichtung VI.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Drosselklappe 1 der bekann­ ten Lastverstelleinrichtung ist durch eine (nicht dargestell­ te) Feder, die sogenannte Rückstellfeder, in Leerlaufstell­ richtung beaufschlagt (Federkraft F1).

Die Lastverstellung erfolgt durch einen (nicht dargestell­ ten) elektrischen Stellantrieb, der von einer (nicht darge­ stellten) elektronischen Regeleinrichtung angesteuert wird, die ihrerseits der Stellposition eines (nicht dargestellten) Bedienelements, z. B. eines Fahrpedals, entsprechende elektri­ sche Signale erhält. Der Stellbereich A der Drosselklappe 1 erstreckt sich hiebei von der in Fig. 1 in vollen Linien dar­ gestellten, den Minimalleerlauf MLL bestimmenden Stellung bis zu einer Vollaststellung, z. B. der in strichlierten Linien an­ gedeuteten maximalen Offenstellung der Drosselklappe.

Mit der Drosselklappenwelle 2 ist ein Drosselklappenhebel 3 drehfest verbunden, der im Leerlaufstellbereich der Drossel­ klappe 1 an einem von einer Feder 4 entgegen der Leerlauf­ stellrichtung beaufschlagten Anschlag 5 anliegt, wobei die Fe­ derkraft F2 der Feder 4 größer ist als die Federkraft F1 der Rückstellfeder. Das Gehäuse 6 des federbeaufschlagten Anschla­ ges 5 ist mittels einer Schraubverbindung in einem ortsfesten Bauteil 7 festgelegt.

Bei aktiviertem elektrischen Stellantrieb wird diese im Leer­ laufstellbereich wirkende Federkraft F2 von dem Stellantrieb überwunden, was allerdings, wie bereits erwähnt, sowohl eine Drehmomentumkehr als auch ein höheres Drehmoment erforderlich macht.

Fällt aus irgendeinem Grund der elektrische Stellantrieb aus, so nimmt der federbelastete Anschlag 5 seine voll ausge­ fahrene Stellung ein, (Fig. 2) so daß die Drosselklappe 1 in einer einen erhöhten Leerlauf ELL, den sogenannten Notleer­ lauf, bestimmenden Stellung gehalten wird, der einen Notfahr­ betrieb, z. B. im zweiten Gang, ermöglicht. Die Schraubverbin­ dung zwischen dem Anschlaggehäuse 6 und dem ortsfesten Bau­ teil 7 erlaubt eine Einstellung des Anschlages 5 und damit des für den erhöhten Leerlauf ELL gewünschten Öffnungswinkels der Drosselklappe 1.

Ein weiterer in das ortsfeste Bauteil 7 eingeschraubter ein­ stellbarer Anschlag 8 legt die den Minimalleerlauf MLL bestim­ mende Stellung der Drosselklappe 1 fest. Dieser Anschlag kann auch von dem Anschlaggehäuse 6 gebildet sein, womit ein Bau­ teil eingespart wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfin­ dung ist die Drosselklappe 11 wiederum durch eine nicht darge­ stellte Feder mit einer Federkraft F1 in Leerlaufstellrich­ tung beaufschlagt. Der normale Stellbereich A der Drosselklap­ pe 11, innerhalb welchem die Verstellung mittels des Stellan­ triebes erfolgt, erstreckt sich von der hier punktiert ange­ deuteten, den Minimalleerlauf MLL bestimmenden Stellung bis zu der in strichlierten Linien dargestellten, der maximalen Offenstellung (90°-Lage) entsprechenden Vollaststellung.

Fällt der Stellantrieb aus, wird die Drosselklappe 11 von der besagten Feder in Leerlaufstellrichtung aus dem normalen Stellbereich A heraus bis in eine jenseits der maximalen Ge­ schlossenstellung (0°-Lage) liegende, den erhöhten Leerlauf bzw. Notleerlauf ELL bestimmende Stellung verschwenkt, in der der mit der Drosselklappenwelle 12 verbundene Drosselklappen­ hebel 13 an einem in einem ortsfesten Bauteil 14 eingeschraub­ ten Anschlag 15 zur Anlage kommt. Dieser Anschlag 15 könnte bei ausreichend genauer Fertigung auch eine Gußnase, also ein nicht einstellbarer Anschlag sein. Die in vollen Linien darge­ stellte, den erhöhten Leerlauf bzw. Notleerlauf ELL bestimmen­ de Stellung ist in bevorzugter Ausführung durch die Schraub­ verbindung zwischen dem ortsfesten Bauteil 14 und dem An­ schlag 15 beliebig einstellbar.

Die Verschwenkung der Drosselklappe 11 aus dem normalen Stellbereich A heraus bis in die den erhöhten Leerlauf ELL be­ stimmende Stellung geht so rasch vor sich, daß die Brennkraft­ maschine beim Durchfahren der 0°-Lage der Drosselklappe nicht absterben kann. Andererseits liegt beim Anlassen des Motors noch nicht die für die zündfähige Gemischbildung notwendige Motordrehzahl vor.

Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß die Nachteile des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Standes der Tech­ nik ohne zusätzliche Bauteile behoben werden. Genauer gesagt werden zur Realisierung der Erfindung Bauteile verwendet, die ohnedies für andere Funktionen immer erforderlich sind (Fe­ der, fester Anschlag). Darüber hinaus hat diese Ausführungs­ form den Vorteil, daß bei Ausfall des Stellantriebes die Dros­ selklappe 11 von der Feder in Richtung Schließen betätigt wird.

Bei der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsform ist die von dem Stellantrieb innerhalb des normalen Stellbe­ reiches A verstellbare Drosselklappe 21 von einer (nicht dar­ gestellten) Feder entgegen der Leerlaufstellrichtung, d. h. in Vollaststellrichtung, beaufschlagt (F3).

Fällt der Stellantrieb aus, wird hier die Drosselklappe 21 von der besagten Feder in Vollaststellrichtung aus dem norma­ len Stellbereich A heraus bis in eine jenseits der maximalen Offenstellung (90°-Lage) liegende, den erhöhten Leerlauf bzw. Notleerlauf ELL bestimmende Stellung (in vollen Linien darge­ stellt) verschwenkt, in der eine an der Drosselklappenwelle 22 vorgesehene Nase 23 an einem am Drosselklappengehäuse 24 angeordneten Anschlag 25 anliegt.

Eine weitere an der Drosselklappenwelle 22 vorgesehene Nase 26 wirkt mit einem weiteren am Drosselklappengehäuse 24 ange­ ordneten Anschlag 27 zusammen, der die den Minimalleerlauf MLL bestimmende Stellung der Drosselklappe 21 festlegt. Die Nasen 23 und 26 können auch zu einer einzigen Nase zusammenge­ faßt werden. Die Anschläge 25 und 27 sind in bevorzugter Aus­ führung einstellbar, könnten prinzipiell aber auch nicht ein­ stellbare Anschläge sein.

Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß gleichgültig in welche Richtung der Stellantrieb im Falle ei­ nes Fehlers die Drosselklappe im Übermaß verstellt, letztere immer in eine Schließstellung bewegt wird.

Es versteht sich, daß die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lediglich als Ausführungsbeispiele anzu­ sehen sind und die Erfindung sich keineswegs auf diese Ausfüh­ rungsbeispiele beschränkt. So ist die Erfindung auch auf Last­ verstelleinrichtungen anwendbar, bei denen das Stellglied kei­ ne Drosselklappe, sondern z. B. die Regelstange der Einspritz­ pumpe eines Dieselmotors oder der Stellhebel einer elektri­ schen Antriebsmaschine ist. Die das Stellglied beaufschlagen­ de Feder kann beliebiger Art, z. B. eine Zugfeder, eine Druck­ feder oder eine Drehfeder, sein und an dem Stellglied selbst oder an einem mit diesem verbundenen Bauteil, wie z. B. dem Drosselklappenhebel der Fig. 3 oder der Drosselklappenwelle, angreifen. Der Stellantrieb der Lastverstelleinrichtung muß nicht unbedingt ein elektrischer Stellantrieb sein, sondern könnte ebensogut auch ein hydraulischer oder pneumatischer An­ trieb, ein Hubmagnet od. dgl. sein. Der Stellantrieb kann auf das Stellglied direkt oder über ein mit diesem in Verbindung stehendes Stellelement, wie z. B. einen Drosselklappenhebel, die Drosselklappenwelle od. dgl., einwirken.

Claims (9)

1. Lastverstelleinrichtung für eine Antriebsmaschine, insbe­ sondere eines Fahrzeugs, mit einem die Leistung der Antriebs­ maschine bestimmenden Stellglied, das von einem von einer Re­ geleinrichtung ansteuerbaren Stellantrieb innerhalb eines nor­ malen Stellbereiches verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht aktiviertem Stellantrieb das Stellglied (11, 21) unter der Wirkung einer Feder (F1, F3) in einer durch einen vorzugsweise einstellbaren Anschlag (15, 25) bestimmten Stel­ lung außerhalb des normalen Stellbereichs (A) gehalten wird.

2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von dem Anschlag (15, 25) bestimmte Stellung des Stellgliedes (11, 21) einen Leerlauf der Antriebsmaschine bestimmt.

3. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von dem Anschlag (15, 25) bestimmte Stellung des Stellgliedes (11, 21) einen erhöhten Leerlauf (ELL) der An­ triebsmaschine bestimmt.

4. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 3, für ein Fahr­ zeug, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Leerlauf (ELL) einen Notfahrbetrieb ermöglicht.

5. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11) unter der Wir­ kung der Feder (F1) über seine Geschlossenstellung hinaus be­ wegbar ist und die von dem Anschlag (15) bestimmte Stellung jenseits der Geschlossenstellung des Stellgliedes (11) liegt. (Fig. 3).

6. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (21) unter der Wir­ kung der Feder (F3) über seine maximale Offenstellung hinaus bewegbar ist und die von dem Anschlag (25) bestimmte Stellung jenseits der Offenstellung des Stellgliedes liegt (Fig. 4).

7. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11, 21) eine Dros­ selklappe ist.

8. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlag (25) am Drosselklappengehäuse (24) angeordnet ist und mit einer an der Drosselklappenwelle (22) vorgesehenen Nase (23) zusammenwirkt.

9. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Drosselklappengehäuse (24) ein weiterer, mit einer weiteren Nase (26) der Drosselklappenwelle (22) zusam­ menwirkender und vorzugsweise einstellbarer Anschlag (27) vor­ gesehen ist, der innerhalb des normalen Stellbereiches (A) der Drosselklappe eine Minimalleerlaufstellung (MLL) dersel­ ben bestimmt.