DE4126770A1 - Steuergestaenge mit motorbetriebener uebersteuereinrichtung fuer drosselklappen, insbesondere in ansaugleitungen von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergestänge mit motorbetriebener Übersteuereinrichtung für Drossel­ klappen, insbesondere in Ansaugleitungen von Brennkraft­ maschinen, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.

Ein Steuergestänge dieser Bauart ist z. B. aus der DE-A-36 08 751 bekannt. Dieses Steuergestänge umfaßt als Stell­ elemente V-förmig über Anschläge beabstandet angeordnete Stellhebel, die zur willkürlichen Betätigung der Drossel­ klappe einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine über ein Fahr­ pedal mittels einer vorgespannten Koppelfeder gemeinsam schwenkbeweglich sind. Eine motorbetriebene Übersteuer­ einrichtung zur fahrzeug- und/oder brennkraftmaschinen­ abhängig bewirkten Einleitung einer gegenüber der will­ kürlichen Drosselklappenbetätigung zusätzlichen Drossel­ klappen-Steuerung/Regelung umfaßt einen Steuermotor, der über ein Zahnrad-Untersetzungsgetriebe den klappen­ seitigen Stellhebel relativ zum pedalseitigen Stellhebel gegen die Kraft der Koppelfeder verstellt.

Nachteilig an diesem Steuergestänge ist zum einen die mit dem Risiko eines Bruches behaftete Koppelfeder, gegen die der Steuermotor zum anderen bei erheblichen Drossel­ klappenverstellungen mit hoher Stromaufnahme wirken muß. Weiter ist der Platzbedarf für das bekannte Steuer­ gestänge nicht unerheblich.

Die mit einer zwei Schwenkhebel zur gemeinsamen Ver­ schwenkung bei willkürlicher Drosselklappenbetätigung verbindenden Koppelfeder gegebenen, vorgenannten Nach­ teilen sind bei dem aus der DE-A-40 27 069 bekannten Steuergestänge dadurch vermieden, daß die Stellelemente ein Parallelgetriebe verbindet, wobei eine Parallelkoppel aus einem mit dem Steuermotor verbundenen Zahnradgetriebe gebildet ist. Damit ist zwar eine durchgehende mechani­ sche Verbindung vom Fahrpedal zur Drosselklappe sicher­ gestellt, jedoch um den Preis relativ hoher Belastungen in den beweglichen Verbindungen des Parallelgetriebes bei willkürlicher Klappenbetätigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Steuer­ gestänge der eingangs beschriebenen Bauart eine bei ein­ fachem, betriebssicherem Aufbau hochbelastbare kine­ matische Verbindung der beiden Stellelemente aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dadurch in vorteilhafter Weise gelöst, daß ein selbsthemmendes Schneckengetriebe die beiden Stellelemente zur gemeinsamen und relativen Verschwenkung verbindet.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Schneckengetriebe ergibt bei kleinstem Platzbedarf eine betriebssichere mechani­ sche Verbindung der beiden Stellelemente sowohl bei will­ kürlicher Betätigung als auch bei zusätzlicher Über­ steuerung mit dem weiteren Vorteil der kinematisch optimalen Anordnung der Schnecke am willkürlich betätig­ baren Stellelement und des Schneckenradsegmentes am klappenseitigen Stellelement. Mit dieser Anordnung wird ein Höchstmaß an Selbsthemmung erreicht, wobei der Steuermotor auf die Schnecke antreibend einwirkt. Um fer­ ner den Steuermotor mit seiner Masse nicht in nachteiliger Weise in das Steuergestänge integrieren zu müssen, steht das Schneckengetriebe über eine biegsame Welle mit einem vom Steuergestänge entfernt maschinen- oder fahrzeugfest angeordneten Steuermotor in Verbindung.

Zur Reduzierung des Steueraufwandes kann ein elektrischer Steuermotor mit einander entgegengesetzt an einem Anker/Rotor angreifenden Rückstellfedern vorgesehen sein, womit eine mechanische Null-Stellung des stromlosen Steuermotors erreicht ist. Damit ist gewährleistet, daß bei Ausfall der Steuer-Elektronik für den Steuermotor die beiden Stellelemente relativ zueinander in eine kon­ struktive Null-Lage zurückgestellt werden und somit das Steuergestänge eine einwandfreie mechanische Drosselklap­ pensteuerung ermöglicht. Weiter ist die vorerwähnte Ausgestaltung des Steuermotors geeignet, die Drossel­ klappe in Öffnungs- und Schließrichtung gesteuert oder geregelt anzutreiben. In Öffnungsrichtung beispielsweise zur Reduzierung des Motorschleppmomentes bei einem kritischen Fahrzustand des Fahrzeuges, und in Schließ­ richtung zur Reduzierung der Antriebsleistung bei erhöhtem Schlupf an einem Antriebsrad des Kraftfahr­ zeuges. Schließlich ist das erfindungsgemäße Steuerge­ stänge auch als Geschwindigkeitsregler für Konstant­ fahrten geeignet, wobei das willkürlich betätigbare Stellelement in Leerlaufanschlag geht und die Drossel­ klappe mittels der motorbetriebenen Übersteuereinrichtung in eine Offenstellung entsprechend dem jeweiligen gespeicherten Lastwunschsignal vorzugsweise geregelt gehalten ist. Um bei einem hierbei willkürlichen Eingriff des Fahrers über das Fahrpedal eine angepaßte Steuerung der Drosselklappe sicherzustellen, ist ein die relative Position beider Stellelemente erfassender Schalter vorgesehen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steuer­ gestänges liegt darin, daß ein elektronisch geregelter Eingriff in die Drosselklappensteuerung sich nicht auf das Fahrpedal auswirkt, wodurch ein Höchstmaß an Komfort erzielt ist. Weiter ist vorzugsweise der oben erwähnte Schalter mit der weiter vorne erwähnten Null-Lage der beiden Stellelemente so gekoppelt, daß bei Leerlauf­ stellung des willkürlich betätigbaren Stellelementes die Drosselklappe um einen vorbestimmten kleinen Winkel ge­ öffnet ist, wobei der Steuermotor über die bereits er­ wähnten Rückstellfedern in seiner Null-Lage gehalten ist. Der Vorteil hiervon ist, daß bei Ausfall der Steuer- Elektronik ein Not-Leerlauf verwirklicht ist.

Die erfindungsgemäße formschlüssige Verbindung der beiden Stellelemente über ein Schneckengetriebe ergibt in jedem Fall in vorteilhafter Weise eine zuverlässige mechanische Steuerung der Drosselklappe, die in weiterer vorteil­ hafter Weise ohne Rückwirkung auf das Fahrpedal zusätz­ lich elektronisch gesteuert oder geregelt werden kann, wie beispielsweise zur automatischen Schlupfregelung, zur Motor-Schleppmomentregelung und ferner zur Leerlauf- und Geschwindigkeitsregelung.

Anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung beschrieben.

Ein Steuergestänge 1 mit einer motorbetriebenen Über­ steuereinrichtung 2 für eine in einem Ansaugstutzen 3 einer nicht dargestellten Ansaugleitung einer Fahrzeug- Brennkraftmaschine angeordneten Drosselklappe 4 umfaßt um die Achse 5 jeweils für sich schwenkbeweglich angeordnete Stellelemente 6 und 7. Das Stellelement 6 steht über einen Bowdenzug 8 mit einem willkürlich betätigbaren, nicht gezeigten Fahrpedal des Fahrzeuges in Wirkver­ bindung. Das Stellelement 7 steht über einen Koppelhebel 9 mit einem Drosselklappenhebel 10 in Verbindung, der seinerseits mit der Welle 11 der Drosselklappe 4 drehfest verbunden ist. Zur Verbindung der beiden Stellelelente 6 und 7 ist ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 12 vor­ gesehen.

Die Anordnung des Schneckengetriebes 12 ist so gewählt, daß das Stellelement 7 der Übersteuereinrichtung 2 mit einem Schneckenradsegment 13 zum Eingriff der am willkür­ lich betätigbaren Stellelement 6 gelagert angeordneten Schnecke 14 des Schneckengetriebes 12 ausgebildet ist.

Zur Erzielung eines platzsparenden Aufbaues des Steuer­ gestänges 1 ist die Schnecke 14 des Schneckengetriebes 12 über eine biegsame Welle 15 mit einem vom Steuergestänge 1 entfernt maschinen- oder fahrzeugfest angeordneten Steuermotor 16 verbunden. Vorzugsweise ist ein elektri­ scher Steuermotor 16 vorgesehen, der über ein Kennfeld elektronisch ansteuerbar ist.

Das Schneckengetriebe 12 bewirkt zwischen dem pedal­ seitigen Stellelement 6 und dem klappenseitigen Stell­ element 7 eine formschlüssige Verbindung. Bei willkür­ licher Betätigung des Steuergestänges 1 durch das Fahr­ pedal über den Bowdenzug 8 sind somit die beiden Stell­ elemente 6 und 7 drehfest verriegelt zur Steuerung der Drosselklappe 4 über den Koppelhebel 9 und den Drossel­ klappenhebel 10. Die jeweils willkürlich gegebene Stellung der Drosselklappe 4 kann zusätzlich kennfeldab­ hängig über den elektrischen Steuermotor 16 und das Schneckengetriebe 12 übersteuert werden, wobei das klap­ penseitige Stellelement 7 über die angetriebene Schnecke 14 relativ zum pedalseitigen Stellelement 6 in eine der beiden Richtungen verschwenkt wird. So kann beispiels­ weise die Drosselklappe 4 bei erhöhtem Motor-Schlepp­ moment im Fahrbetrieb in Öffnungsrichtung gemäß Pfeil "A" gesteuert werden, und andererseits bei erhöhtem Schlupf an den Antriebsrädern in Schließrichtung gemäß PfeiI "B" gesteuert werden.

Vorteilhaft kann das Steuergestänge 1 in Verbindung mit einer Kennfeld-Steuerung auch als Geschwindigkeitsregler (Tempomat) Verwendung finden, wobei das willkürlich betätigbare Stellelement 6 über eine Rückstellfeder 17 an einem Anschlag 18 in Leerlaufstellung angeordnet ist, und die Drosselklappe 4 entsprechend einem über das Fahrpedal erzeugten, gespeicherten Lastwunschsignal in einem Offen­ stellungsbereich mittels der motorbetriebenen Übersteuer­ einrichtung 2 geregelt gehalten ist. Um bei einem hierbei willkürlichen Eingriff des Fahrers über das Fahrpedal eine angepaßte Steuerung der Drosselklappe 4 sicherzu­ stellen, ist ein die relative Position beider Stell­ elemente 6 und 7 erfassender Schalter 19 vorgesehen. Mit dem Tast-Schalter 19 wird die konstruktive "Null-Lage" der beiden Stellelemente 6 und 7 zueinander an die elek­ tronische Steuereinheit gemeldet, wobei mit dieser Null- Lage die relative Position der beiden Stellelemente 6 und 7 zur ausschließlich mechanischen, willkürlich ein­ geleiteten Steuerung der Drosselklappe 4 festgelegt ist.

Um schließlich bei Ausfall der elektronischen Steuer­ einrichtung eine einwandfreie mechanische Drosselklappen- Steuerung sicherzustellen, sind einander entgegengesetzt am Anker/Rotor des elektrischen Steuermotors 16 an­ greifende Rückstellfedern 20, 21 vorgesehen, die den Anker des Steuermotors 16 in Null-Stellung bringen und dabei über die biegsame Welle 15 und das Schnecken­ getriebe 12 das klappenseitige Stellelement 7 in konstruktive Null-Lage relativ zum pedalseitigen Stell­ element 6 bringen. Damit ist eine einwandfreie mechanische Steuerung der Drosselklappe 4 bei Ausfall der Steuerelektronik sichergestellt.

Claims (7)

1. Steuergestänge mit motorbetriebener Übersteuerein­ richtung für Drosselklappen, insbesondere in Ansaug­ leitungen von Brennkraftmaschinen,

• - wobei schwenkbar angeordnete Stellelemente (6, 7) gemeinsam oder relativ zueinander be­ tätigbar sind, und
• - ein Steuermotor (16) auf eines der Stellelemente (6, 7) über ein Getriebe (12) antreibend einwirkt,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (12) die beiden Stellelemente (6, 7) zur gemeinsamen und relativen Verschwenkung verbindet.

2. Steuergestänge nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellelement (7) der Übersteuer­ einrichtung (2) mit einem Schneckenradsegment (13) zum Eingriff der am willkürlich betätigbaren Stell­ element (6) gelagert angeordneten Schnecke (14) des Schneckengetriebes (12) ausgebildet ist.

3. Steuergestänge nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schneckengetriebe (12) über eine biegsame Welle (15) mit einem vom Steuer­ gestänge (1) entfernt maschinen- oder fahrzeugfest angeordneten Steuermotor (16) in Verbindung steht.

4. Steuergestänge nach den Ansprüchen 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein elektrischer Steuermotor (16) mit einander entgegengesetzt an einem Anker/Rotor angreifenden Rückstellfedern (20, 21) vorgesehen ist.

5. Steuergestänge nach den Ansprüchen 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steuermotor (16) das Stell­ element (7) der Übersteuereinrichtung (2) in Öffnungs- und/oder Schließrichtung der Drosselklappe (4) gesteuert/geregelt antreibt.

6. Steuergestänge nach den Ansprüchen 1-5, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung als Geschwindigkeits- Regler (Tempomat),

• - wobei das willkürlich betätigbare Stellelement (6) über eine Rückstellfeder (17) an einem An­ schlag (18) in Leerlaufstellung angeordnet ist, und
• - die Drosselklappe (4) entsprechend einem ge­ speicherten Lastwunschsignal (Fahrpedal) in einem Offenstellungsbereich mittels der motor­ betriebenen Übersteuereinrichtung (2) geregelt gehalten ist.

7. Steuergestänge nach den Ansprüchen 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die relative Position beider Stellelemente (6, 7) über einen Schalter (19) erfaß­ bar ist.