DE4243134A1 - Verfahren und Betätigungsvorrichtung zur Dämpfung der Öffnungsbewegung einer Drosselklappe in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfung der Öffnungs­ bewegung einer Drosselklappe in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 und eine Betätigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruches 3.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Betätigungsvorrichtung zu dessen Ausführung ist aus der DE-GM 77 08 558 bekannt. Dabei bewirkt zur Vermeidung von Ruckelbewegungen des Fahrzeuges bei schnellen Laständerungen des Fahrpedals die Betätigungsvorrich­ tung zu größer werdenden Öffnungswinkeln der Drosselklappe hin eine zunehmende Dämpfung der Drosselklappenbewegung. Dies hat jedoch besonders bei großen Öffnungswinkeln eine besonders lan­ ge Reaktionszeit vom Moment der Belastungsänderung des Fahrpe­ dals an bis zur Laständerung des Motors zur Folge, so daß in höheren Fahrgeschwindigkeitsbereichen, in denen keine Ruckelbe­ wegungen mehr auftreten, das Ansprechverhalten des Motors unno­ tig verschlechtert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu entwickeln, daß Ruckelbewegungen des Fahrzeuges infolge von schnellen Laständerungen des Fahrpedales vermieden werden, wobei trotzdem ein möglichst gutes Ansprech­ verhalten des Motors gewährleistet ist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Betätigungsvorrichtung zu gestalten.

Die Aufgaben sind erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 und im Patentanspruch 3 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Dabei sieht das Verfahren eine Dämpfung der Drosselklappenbewe­ gung bei einem schnellen positiven Lastwechsel am Fahrpedal vor, die mit zunehmendem Öffnungswinkel der Drosselklappe ab­ nimmt. Dadurch ergibt sich für kleine Öffnungswinkelstellungen der Drosselklappe bei einer spontanen Beschleunigung aus dem unteren Teillastbereich oder dem Leerlauf heraus, also gerade bei Lastzuständen des Motors, in denen plötzliche Änderungen zu Ruckelbewegungen des Fahrzeuges führen, eine sehr große Dämp­ fung der Drosselklappenbewegung, so daß die Schwingungsanregung des Fahrzeuges in Längsrichtung und damit das Auftreten von Ruckelbewegungen vermieden wird.

Bei großen Öffnungswinkeln jedoch ist die Bewegung der Drossel­ klappe im wesentlichen ungedämpft, so daß gleichzeitig mit ei­ ner schnellen positiven Belastungsänderung des Fahrpedals eine entsprechend schnelle Laständerung des Motors erfolgt, wodurch im höheren Geschwindigkeitsbereich ein gutes Ansprechverhalten des Motors gewährleistet ist.

Die Betätigungsvorrichtung zu diesem Verfahren umfaßt einen Teleskopdämpfer, der einerseits ortsfest an der Brennkraftma­ schine gehalten und andererseits an einem Drosselklappenver­ stellhebel angelenkt ist, und ein vorgespanntes Federglied, über welches der Verstellhebel in Mitnahmeverbindung mit einem mit dem Fahrpedal verbundenen Reguliergestänge steht. Dabei bilden in Schließstellung der Drosselklappe die Längsachse des Teleskopdämpfers und die Verbindungsgerade zwischen dem Anlenk­ punkt des Teleskopdämpfers und der Mittelachse der Drosselklap­ penwelle annähernd einen rechten Winkel.

In dieser rechtwinkligen Stellung ist die Krafteinleitung des Teleskopdämpfers auf den Drosselklappenverstellhebel entgegen der Öffnungsbewegung der Drosselklappe bei einer durch eine schnelle positive Laständerungen am Fahrpedal in Öffnungsrich­ tung der Drosselklappe wirkenden Kraft aufgrund der maximal wirksamen Hebellänge zwischen Teleskopdämpfer und Drosselklap­ penwelle am größten.

Mit zunehmendem Öffnungswinkel, d. h. mit wachsender Laststel­ lung, wird der Winkel zwischen der Längsachse des Teleskopdämp­ fers und der Verbindungsgeraden zwischen dem Anlenkpunkt des Teleskopdämpfers und der Mittelachse der Drosselklappenwelle größer und damit die wirksame Hebellänge kleiner, wodurch sich die Krafteinleitung des Teleskopdämpfers auf den Drosselklap­ penverstellhebel und letztlich die Dämpfung der Drosselklappen­ bewegung verringert.

Unmittelbar vor Erreichen der Vollaststellung beträgt der Win­ kel zwischen der Dämpferlängsachse und der Verbindungsgeraden etwa 180°, wobei kein wirksamer Hebel mehr vorhanden ist und damit die Schwenkung der Drosselklappe infolge einer spontanen positiven Laständerungen am Fahrpedal nahezu ungedämpft er­ folgt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 5 stützt die Rückzugsfeder sich am Reguliergestänge ab. Damit ist die Rück­ zugsfeder vom Dämpfungsmechanismus der Betätigungsvorrichtung abgekoppelt, wodurch ein störender Einfluß der Rückzugsfeder­ kraft auf die gewünschte Dämpfungscharakteristik der Vorrich­ tung vermieden wird.

In besonders bauraumsparenden Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 7 und 8 ist das Federglied als Drehfeder ausgebildet auf der Drosselklappenwelle gelagert, auf welcher gleichzeitig das mit dem Fahrpedal verbundene Reguliergestänge drehbar gelagert ist.

In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung wird ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in perspek­ tivischer Darstellung.

Fig. 2 das Funktionsschema der Betätigungsvorrichtung aus Fig. 1,

Fig. 3 die Dämpfungscharakteristik der Betätigungsvorrichtung aus Fig. 1 für die Drosselklappenbewegung bei einer schnellen positiven Laständerung am Fahrpedal.

In Fig. 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 1 dargestellt, welche zur Dämpfung der Öffnungsbewegung einer Drosselklappe 2 in ei­ ner Ansaugleitung 3 einer hier nicht weiter ausgeführten Brenn­ kraftmaschine bei einer schnellen positiven Laständerung am Fahrpedal 4 (Fig. 2) dient.

Bei der Betätigungsvorrichtung 1 ist das Fahrpedal 4 mit einem Reguliergestänge 5 verbunden, dessen Betätigungshebel 6 mit einem Ende 7 auf einer Welle 8 der Drosselklappe 2 drehbar ge­ lagert ist. Am anderen der Welle 8 abgewandten Ende 9 ist eine Einhängeöse 10 ausgebildet, in der eine gehäusefeste Rückzugs­ feder 11 für eine Rückstellung des Fahrpedals 4 aus einer Last­ in die Leerlaufstellung eingehängt ist.

Auf der Welle 8 ist desweiteren eine in Schließrichtung der Drosselklappe 2 vorgespannte Drehfeder 12 gelagert, wobei deren Schenkel 13 sich an einem an der Welle 8 drehfest angeordneten Gegenhalter 14 und deren Schenkel 15 sich am Betätigungshebel 6 abstützt.

Schließlich ist auf der Welle 8 mit einem Ende 16 ein Drossel­ klappenverstellhebel 17 drehfest gelagert, der einen ersten Anschlag 18 aufweist, welcher mit einem zweiten am Betätigungs­ hebel 6 angeordneten Anschlag 19 in Schließrichtung der Dros­ selklappe 2 in Mitnahmeverbindung steht und formschlüssig mit diesem verbunden ist.

Am anderen Ende 20 des Verstellhebels 17 ist ein Teleskopdämp­ fer 21 mit seiner Kolbenstange 22 angelenkt, der schwenkbar am Motorgehäuse 23 gelagert ist. Die Drosselklappe 2 befindet sich in Schließstellung, wobei die Kolbenstange 22 des Teleskopdämp­ fers 21 den maximal ausziehbaren Zustand einnimmt und die Längsachsen von Teleskopdämpfer 21 und Drosselklappenverstell­ hebel 17 annähernd einen rechten Winkel bilden. Die Längsachse des Drosselklappenverstellhebels 17 fällt dabei mit der Verb in­ dungsgeraden zwischen dem Anlenkpunkt des Teleskopdämpfers 21 und der Mittelachse der Drosselklappenwelle 8 zusammen.

Erfolgt nun aus der Schließstellung der Drosselklappe 2 heraus über das Fahrpedal 4 langsam eine stetig wachsende Lastzugabe, wird nach Fig. 2 das Reguliergestänge 5 entgegen der Kraft der Rückzugsfeder 11 in Richtung der Lastzugabe ausgelenkt.

Gleichzeitig wird der Betätigungshebel 6 des Reguliergestänges 5 ausgelenkt und um die Achse der Drosselklappenwelle 8 in Öff­ nungsrichtung der Drosselklappe 2 geschwenkt.

Aufgrund dieser Schwenkung wird auf die sich zwischen Betäti­ gungshebel 6 und Drosselklappenwelle 8 abstützende Drehfeder 12 eine Torsionskraft ausgeübt, der deren Federkraft entgegenwirkt. Infolge der Vorspannung der Drehfeder 12 zieht diese den mit ihr über die Drosselklappenwelle 8 verbundenen Verstellhebel 17 der Drosselklappe 2 in Drehrichtung des Betä­ tigungshebels 6 mit, wobei der Anschlag 18 des Verstellhebels 17 am Anschlag 19 anliegt. Diese Wirkungsabfolge entspricht jedoch nur langsamen Laständerung, da der am Verstellhebel 17 angelenkte Teleskopdämpfer 21 bei langsamen Verschiebebewegun­ gen seiner Kolbenstange 22 im Gehäuse 24 nur eine geringe Dämp­ fungswirkung aufweist.

Bei einer schnellen positiven Laständerung am Fahrpedal 4 ist die vom Teleskopdämpfer 21 bewirkte Dämpfung besonders groß, so daß der Anschlag 19 des Betätigungshebels 6 durch das ausgeübte hohe Dämpfungsmoment entgegen der durch die Federkraft bewirk­ ten Mitnahmebewegung vom Anschlag 18 des Verstellhebels 17 ab­ hebt, wobei sich die Drehfeder 12 über ihre ursprüngliche vor­ gespannte Stellung hinaus verdreht. Dadurch beschränkt sich die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe 2 auf einen maximalen Betrag, der sich über das Gleichgewicht zwischen dem von der Verstellgeschwindigkeit des Betätigungshebels 6 abhängigen Dämpfungsmoment und dem Mitnahmemoment der Drehfeder 12 ein­ stellt. Im Bereich der schnellen positiven Laständerung am Fahrpedal 4 ist somit die Verstellgeschwindigkeit des Betäti­ gungshebels 6 größer als die des Verstellhebels 17, wobei der Verstellhebel 17 mit der maximalen Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe 2 so lange dem Betätigungshebel 6 nachgeführt wird, bis der Anschlag 18 am Anschlag 19 zur Anlage kommt.

Mit der Verschwenkung des Verstellhebels 17 wird der Teleskop­ dämpfer 21 entgegen der Schwenkrichtung des Verstellhebels um seinen Aufhängungspunkt 25 am Motorgehäuse 23 verschwenkt. Da­ bei nimmt in zunehmender Laststellung der Winkel α zwischen der Längsachse des Teleskopdämpfers 21 und der Verbindungsgeraden zwischen dem Anlenkpunkt des Teleskopdämpfers 21 und der Mittelachse der Drosselklappenwelle 8 ausgehend von einer 90°- Winkelstellung in Nullaststellung des Fahrpedals 4 zu. Gleich­ zeitig nimmt der anteilige Verstellweg und damit die Geschwin­ digkeit der Verschiebebewegung der Kolbenstange 22 im Gehäuse 24 des Teleskopdämpfers 21 ab.

Wie auch die Dämpfungskennlinie 26 in Fig. 3 besonders hervor­ hebt, nimmt durch den kleiner werdenden wirksamen Hebel zwi­ schen Drosselklappenwelle 8 und Teleskopdämpfer 21 die Dämpfung der Schwenkung der Drosselklappe 2 hinsichtlich einer schnellen positiven Änderung der Laststellung mit zunehmendem Öffnungs­ winkel der Drosselklappe 2 ab, bis beim Öffnungswinkel von na­ hezu 90° bzw. bei einem Winkel α von etwa 180° im wesentlichen keine Dämpfung der Schwenkung der Drosselklappe mehr erfolgt.

Wird die Laststellung am Fahrpedal 4 in Richtung Nullast zu­ rückgenommen, wirkt die Rückzugskraft der Rückzugsfeder 11 ge­ gen das bei schneller Rücknahme zur Schließrichtung der Dros­ selklappe 2 hin größer werdende Dämpfungsmoment, wobei der An­ schlag 19 am Betätigungshebel 6 über den Anschlag 18 den Ver­ stellhebel 17 mitnimmt, dabei den Teleskopdämpfer 21 zurück­ schwenkt und die Kolbenstange 22 aus dessen Gehäuse 24 zieht.

In Nullaststellung besitzt dann der Teleskopdämpfer 21 seine maximal ausziehbare Länge, wobei der Winkel α etwa 90° und der Öffnungswinkel der Drosselklappe 0° beträgt. Die maximale Schwenkgeschwindigkeit der Drosselklappe 2 wird bei der Schließbewegung von der Charakteristik der Rückzugsfeder 11 und des Teleskopdämpfers 21 bestimmt.

Im übrigen ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, die Dämpfung der Schwenkbewegung der Drosselklappe 2 anhand einer Kennlinie elektronisch zu steuern.

Claims (8)

1. Verfahren zur Dämpfung der Öffnungsbewegung einer Drossel­ klappe in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine bei ei­ ner schnellen positiven Laständerung am Fahrpedal, mit einem Teleskopdämpfer, der an einem Drosselklappenverstellhebel ange­ lenkt ist, welcher über ein vorgespanntes Federglied in Mitnah­ meverbindung mit einem mit dem Fahrpedal verbundenen Regulier­ gestänge steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung mit zunehmendem Öffnungswinkel abnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung der Öffnungsbewegung elektronisch gesteuert ist.

3. Betätigungsvorrichtung zur Dämpfung der Öffnungsbewegung einer auf einer Drosselklappenwelle befestigten Drosselklappe in einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine bei einer schnellen positiven Laständerung am Fahrpedal zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Teleskopdämpfer, der einerseits ortsfest an der Brennkraftmaschine gehalten und an­ dererseits an einem Drosselklappenverstellhebel angelenkt ist, welcher über ein vorgespanntes Federglied in Mitnahmeverbindung mit einem mit dem Fahrpedal verbundenen Reguliergestänge steht, dadurch gekennzeichnet, daß in Schließstellung der Drosselklappe (2) die Längsachse des Teleskopdämpfers (21) und die Verbindungsgerade zwischen dem Anlenkpunkt des Teleskopdämpfers (21) und der Mittelachse der Drosselklappenwelle (8) annähernd einen rechten Winkel bilden.

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Reguliergestänge (5) mit dem Drosselklappenverstellhe­ bel (17) in Schließrichtung der Drosselklappe (2) über einen Anschlag (18, 19) und in Öffnungsrichtung durch eine Befestigung des Federgliedes (12) an der Drosselklappenwelle (8) in Mitnah­ meverbindung steht.

5. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugsfeder (11) sich am Reguliergestänge (5) ab­ stützt.

6. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskopdämpfer (21) am Motorgehäuse (23) schwenkbar gelagert ist.

7. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (12) eine Drehfeder ist, die auf der Dros­ selklappenwelle (8) gelagert ist.

8. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungshebel (6) des Reguliergestänges (5) drehbar auf der Drosselklappenwelle (8) gelagert ist.