DE4342754A1 - Vorrichtung zum Steuern der Leistung einer Antriebsmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Lei­ stung einer Antriebsmaschine, insbesondere eines Kraftfahr­ zeugmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Aus der DE 40 06 419 A1 ist eine derartige Vorrichtung be­ kannt, bei der ein Bedienungselement über ein Übertragungs­ mittel auf ein Stellelement einwirkt, das ein Stellglied beaufschlagt. Dieses Stellglied wirkt auf eine Antriebs­ maschine ein, um deren Leistung zu beeinflussen.

Beispielsweise kann die Antriebsmaschine ein Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug sein, wobei das Stellglied eine Dros­ selklappe im Ansaugrohr des Motors verstellt. Um bei kaltem Motor im Leerlauf die Drosselklappe weiter zu öffnen, als dies im warmen Betriebszustand erforderlich ist, ohne das Stellele­ ment, das von dem Bedienungselement, also dem Gaspedal betä­ tigt wird, zu beeinflussen, ist es nötig, daß zwischen dem Stellelement und dem Stellglied ein Freilauf vorgesehen ist, damit das Stellglied durch einen Stellantrieb zur Anhebung der Leerlaufleistung verstellt werden kann.

Dies hat zur Folge, daß bei kaltem Motor, wenn das Stellglied zur Anhebung der Leerlaufleistung verstellt ist, beim Betäti­ gen des Stellelements durch das Bedienungselement, also beim "Gasgeben", zunächst der Freilauf überwunden werden muß.

Für den Fahrer macht sich dies als anfänglich fehlende Reak­ tion auf die Betätigung des Gaspedals bemerkbar, die als störend empfunden wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein verbesserter Bedienungskomfort gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Freilauf zwischen dem Stellglied und dem Stellelement durch eine Kopplungseinrich­ tung aufgehoben wird, ohne daß die Möglichkeit einer Beein­ flussung der Lage des Stellgliedes im Bereich kleiner Leistun­ gen der Antriebsmaschine beeinträchtigt wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Stellglied einer Bewegung des Stellelements unabhängig von der Relativstellung dieser beiden Bauelement zueinander unmittelbar folgt.

Dies hat insbesondere den Vorteil, daß bei einer Betätigung des Bedienungselements die Antriebsmaschine unmittelbar rea­ giert. Für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, dessen Antriebs­ motor über eine erfindungsgemäße Vorrichtung gesteuert wird, wird hierdurch ein verbessertes Pedalgefühl gewährleistet, da der Motor auch im kalten Betriebszustand beim Gasgeben sofort reagiert, wodurch auch die Fahrsicherheit erhöht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt­ anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Kopplungseinrichtung mit einem Kupplungsglied vorgesehen, das vorzugsweise als Kupp­ lungshebel ausgebildet sein kann. Damit läßt sich der für die Anhebung der Leerlaufleistung erforderliche Freilauf zwischen Stellglied und Stellelement auf besonders einfache, vorteil­ hafte Weise bei Bedarf aufheben, ohne daß aufwendige konstruk­ tive Änderungen von Stellglied und/oder Stellantrieb erforder­ lich wären.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 ein ausgewähltes erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein zweites ausgewähltes Ausführungsbeispiel in un­ betätigtem Zustand und

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in betätigtem Zustand.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent­ sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Drossel­ vorrichtung 10 in einem Ansaugrohr 11 eines Verbrennungsmotors 12 eines Kraftfahrzeugs. Die Drosselvorrichtung 10 ist mittels eines Stellgliedes 13 verstellbar, das von einem Bedienungs­ element 14, z. B. dem Fahr- oder Gaspedal, über ein Übertra­ gungsmittel 15, ein Stellelement 16 und ein Kupplungsglied 17 einer Kopplungseinrichtung 18 betätigbar ist.

Der Verbrennungsmotor 12 ist beispielsweise ein Drosselmotor oder ein Dieselmotor. Anstatt des Verbrennungsmotors 12 kann auch eine andere Art eines Kraftfahrzeugmotors verwendet werden, wie z. B. ein Elektromotor. Ist der Kraftfahrzeugmotor ein Drosselmotor, dann wird mit dem Stellglied beispielsweise eine Drosselklappe betätigt. Im Falle, daß der Kraftfahrzeug­ motor ein Dieselmotor ist, dient das Stellglied 13 beispiels­ weise zum Verstellen eines Einspritzhebels des Dieselmotors, ist der Kraftfahrzeugmotor ein Elektromotor, dann kann mit dem Stellglied 13 beispielsweise ein Widerstand einer elektro­ nischen Leistungssteuerung des Elektromotors verstellt werden.

In Fig. 1 ist ein mit B bezeichneter Pfeil dargestellt. Eine Verstellung des Stellgliedes 13 in Richtung des Pfeiles B be­ deutet eine Vergrößerung der Leistung des Kraftfahrzeugmotors und entsprechend bedeutet eine Verstellung des Stellgliedes 13 entgegen Pfeil B eine Verringerung der Leistung des Kraftfahr­ zeugmotors.

Ein Stellantrieb 19 umfaßt einen Stellmotor 20, der über ein Getriebe 20′ einen Stellhebel 21 beaufschlagt. Der Stellhebel 21 ist von einer Feder 22 in Richtung kleinerer Leistung des Verbrennungsmotors 12 (entgegen Pfeil B) gegen eine einen Not­ leerlauf des Verbrennungsmotors 12 festlegende Anschlaganord­ nung 22′ vorgespannt. Über den Stellhebel 21 ist das Stell­ glied 13 entgegen einer Rückstellfeder 23 in Richtung größerer Leistung des Verbrennungsmotors 12 (Pfeil B) verstellbar. Der Stellantrieb 19 kann über den Stellhebel 21 das Stellglied 13 im Bereich kleiner Leistung des Verbrennungsmotors 12 unabhän­ gig vom Stellelement 16 und somit unabhängig von der Stellung des Bedienungselementes 14 verstellen.

Die Anschlaganordnung 22′ umfaßt einen abgestuft ausgeführten Kolben 52 und ein Feder 54. Die Feder 22, die Rückstellfeder 23 und die Feder 54 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei nicht angesteuertem bzw. nicht bestromtem Stellmotor 20 der dickere Teil des Kolbens 52 an einem gehäusefesten Anschlag 56 anliegt, und die Federn 22, 23 halten das Stellglied 13 in Anlage an dem Stellhebel 21 und den Stellhebel 21 wiederum in Anlage an dem Kolben 52 der Anschlaganordnung 22′. Somit wird bei nicht bestromten Stellmotor 20 die Stellung der Drossel­ vorrichtung 10 durch die Anschlaganordnung 22′ festgelegt. Die Anschlaganordnung 22′ kann so ausgelegt werden, daß bei nicht bestromtem Stellmotor 20 der Verbrennungsmotor 12 so viel Lei­ stung abgibt, wie auch unter ungünstigen Umständen für einen langsamen Notfahrbetrieb mindestens erforderlich ist.

Im normalen Betriebszustand ist der Stellmotor 20 mehr oder weniger bestromt. Bei warmen Verbrennungsmotor 12 und bei nicht betätigtem Bedienungselement 14 stellt der Stellmotor 20 über den Stellhebel 21 das Stellglied 13 so weit in Richtung kleinerer Leistung des Verbrennungsmotors, daß der Verbren­ nungsmotor 12 mit möglichst kleiner Drehzahl arbeitet. Dabei überdrückt der Stellmotor 20 die Feder 54, wodurch der dickere Teil des Kolbens 52 vom Anschlag 56 abhebt.

Der Stellmotor 20 kann aber auch so bestromt werden, daß der Stellhebel 21 das Stellglied 13 in Richtung größerer Leistung des Verbrennungsmotors 12 verstellt, und zwar so, daß der Stellhebel 21 von dem Kolben 52 der Anschlaganordnung 22′ abhebt. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn bei kaltem Verbrennungsmotor 12 und nicht betätigtem Bedienungs­ element 14 eine Klimaanlage angetrieben werden soll. Die elek­ tromotorische Verstellung des Stellgliedes 21 wird begrenzt durch einen Anschlag 58, an dem der Stellhebel 21 bei Betäti­ gung in Richtung größerer Leistung des Verbrennungsmotors 12 zur Anlage kommen kann. Wenn der Stellhebel 21 am Anschlag 58 anliegt, dann arbeitet der Verbrennungsmotor 12 beispielsweise im Bereich der mittleren Teillast.

Je nach Art des Fahrzeugs muß die Drosselvorrichtung 10 und damit das Stellglied 13 mit Hilfe des Stellmotors 20 über einen großen Bereich verstellbar sein, wobei dies keine Rück­ wirkung auf das Bedienungselement 14 hat.

Das Stellelement 16, das von einer Rückstellfederanordnung 24 gegen einen Ruheanschlag 24′ vorgespannt ist, ist von dem Be­ dienungselement 14, das von einer Rückstellfeder 14′ in seine unbetätigte Ruhelage vorgespannt ist, über das beispielsweise als Seilzug ausgebildete Übertragungsmittel 15 in Richtung des Pfeils B, also in Richtung größerer Leistung des Verbrennungs­ motors 12 verschiebbar. Hierbei führt ein an einem verschieb- bzw. verstellbaren Träger 25 angelenkter Hebel 26 zunächst eine Schwenkbewegung aus und drückt mit einem Betätigungsfort­ satz 27, das am Träger 25 gelagerte Kupplungsglied 17 gegen die Kraft einer Freigabefederanordnung 28 in Mitnahmeeingriff mit einem am Stellglied 13 vorgesehenen Hebel 29, wodurch die Schwenkbewegunq des Hebel 26 begrenzt ist.

Bei weiterer Betätigung des Bedienungselements 14 in Richtung größerer Leistung des Verbrennungsmotors 12 (Pfeil B) erfolgt dann die Verschiebung des Stellelements 16, wobei das Stell­ glied 13 über die Kopplungseinrichtung 18 in Richtung des Pfeils B mitgenommen wird, um über die Drosselvorrichtung 10 die Leistung des Verbrennungsmotors 12 zu bestimmen. Hierbei hebt das Stellglied 13 vom Stellhebel 21 des Stellantriebs 19 ab und kann so weit verschoben bzw. verstellt werden, bis es an einem Vollastanschlag 30 in Anlage kommt.

Der Hebel 29 am Stellglied 13 ist zwischen zwei am Träger 25 des Stellelements 16 vorgesehenen Anschlägen 31, 32 angeord­ net, die den maximalen, vom Stellelement 16 bzw. vom Bedie­ nungselement 14 unbeeinflußten Verstellweg des Stellgliedes 13 gegenüber dem Stellelement 16 begrenzen, wobei deren Abstand f, abzüglich der Breite des Hebels 29, den Freilauf zwischen diesen Bauteilen festlegt. Der Freilauf wird zweckmäßigerweise geringfügig größer gewählt, als für die über den Stellmotor 20 ausgeführte Leerlaufregelung erforderlich ist.

Bei der beschriebenen Vorrichtung läßt sich also bei Bedarf, z. B. bei kaltem Verbrennungsmotor, die Lage des Stellgliedes 13 und damit die Stellung Drosselvorrichtung 10 mittels des Stellantriebs 19 unabhängig von dem am Ruheanschlag 24′ anlie­ genden Stellelement 16 beeinflussen, da der zwischen den am Stellelement 16 vorgesehenen Anschlägen 31, 32 angeordnete Hebel 29 des Stellgliedes 13 bei nicht betätigtem Bedienungs­ element 14 vom Stellelement 16 entkoppelt ist. Wird das Bedie­ nungselement 14 zur Leistungsanforderung betätigt, so wird praktisch unmittelbar die von dem Kupplungsglied 17 und dem Hebel 29 am Stellglied 13 gebildete Kupplung geschlossen, so daß das Stellglied 13 dem Stellelement 16 spielfrei folgt.

In Kraftfahrzeugen hat dies den Vorteil, daß der Fahrer auch bei kaltem Motor das Stellglied 13 betätigen kann, ohne daß das Betätigungselement 14 zuvor einen dem eingestellten Ab­ stand zwischen dem Anschlag 32 und dem Hebel 29 entsprechenden Leerweg überwinden muß. Dies führt zu einem verbesserten Pedalgefühl und damit zu einer erhöhten Fahrsicherheit.

Dabei ist es für die Betriebssicherheit von wesentlicher Be­ deutung, daß bei einem Versagen der Kopplungseinrichtung 18 die Steuerung des Verbrennungsmotors 12 weiterhin möglich ist, da das Stellglied 13 dann über den dann als Mitnehmer wirken­ den Anschlag 32 am Stellelement 16 von diesem verstellt werden kann.

Anhand von Fig. 2 und 3 wird ein ausgewähltes, besonders vor­ teilhaftes zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung erläu­ tert, bei dem das Stellelement 16 als Seilscheibe ausgebildet ist, die gemeinsam mit dem Stellglied 13 um eine Drehachse, z. B. um die Drehachse der Drosseleinrichtung 10, dreh- bzw. schwenkbar ist. Der am Stellglied 13 vorgesehene Hebel 29 ist zwischen den zwei winkelmäßig versetzt angeordneten Anschlägen 31, 32 des Trägers 25 des Stellelements 16 verstellbar ange­ ordnet. Das radial äußere Ende ist mit einer Verzahnung 33 versehen, die mit einer entsprechenden Gegenverzahnung 34 am Kupplungsglied 17 in Eingriff bringbar ist, um einen form­ schlüssigen Eingriff dieser beiden Bauteile zu ermöglichen. Es ist aber auch ein Kraftschluß oder ein Reibschluß zwischen den beiden Bauteilen oder eine andere geeignete Mitnahme möglich.

Das Kupplungsglied 17 ist als sich umfangsmäßig erstreckender Kupplungshebel ausgebildet, der mit seinem einen Ende in einem Lager 35 schwenkbar am Träger 25 angelenkt ist und der an seinem anderen Ende von der Freigabefederanordnung 28 radial nach außen gedrückt wird. Am Außenumfang des Kupplungsgliedes 17 ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Rille oder Nut 36 vorgesehen, durch die das als Seilzug ausgebildete Übertra­ gungselement 15 geführt ist.

Solange sich das Bedienungselement 14 und damit das Stellele­ ment 16 in seiner Ruhelage befindet, wobei das als Seilzug ausgebildete Übertragungselement 15 mehr oder weniger lose in der Nut 36 liegt, kann das Stellglied 13 von dem in den Fig. 2 und 3 nicht dargestellten Stellantrieb 19 entsprechend dem Doppelpfeil D verstellt werden, da der Kupplungshebel 17 von der Freigabefederanordnung 28 in seine Freigabestellung ge­ drängt wird. In der Freigabestellung ist die Verzahnung 33 nicht in Eingriff mit der Gegenverzahnung 34, wie in Fig. 2 dargestellt.

Wenn der Fahrer das Bedienungselement 14 betätigt, wird das als Seilzug ausgebildete Übertragungselement 15 gestrafft, wo­ durch der Kupplungshebel 17 mit dem Hebel 29 des Stellgliedes 13 über die Verzahnungen 33, 34 in formschlüssigen Mitnahme­ eingriff gebracht wird, wie in Fig. 3 dargestellt. Das Stell­ glied 13 folgt daher der Bewegung des Stellelements 16 spiel­ frei.

Sobald das als Seilzug ausgebildete Übertragungselement 15 beim Loslassen des Bedienungselements 14 durch die Rückstell­ feder 14′ entspannt wird, wird das Stellglied 13 zur elektro­ motorischen Verstellung des Leerlaufs der Antriebsmaschine 12 wieder freigegeben, da der Kupplungshebel 17 von der Freigabe­ federanordnung 28 in seine Freigabestellung geschwenkt wird.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Stellelement 16, der Träger 25 und das Stellglied 13 mit dem Hebel 29 schwenkbar gelagert. Auch bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel können das Stellglied 13, das Stellelement 16, der Träger 25, das Kupplungsglied 17, der Hebel 29 und der Stellhebel 21 so gelagert sein, daß diese Teile um eine mit der Drosselvorrichtung 10 gemeinsame Achse schwenkbar sind.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß das zweite Ausführungsbei­ spiel auch so ausgeführt werden kann, daß das Übertragungsmit­ tel 15 nicht, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, am Träger 25 angelenkt ist, sondern das Übertragungsmittel 15 kann auch direkt am Kupplungsglied 17 angreifen, beispielsweise am vom Lager 35 abgewandten Ende des Kupplungsgliedes 17.

Auch bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel muß das Kupplungsglied 17 nicht um das Lager 35 schwenk­ bar gelagert sein, sondern es kann auch, wie in Fig. 1 ge­ zeigt, quer zur Betätigungsrichtung des Stellgliedes 13 ver­ schiebbar sein. Einzelheiten der beiden dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele können auf vielfältige Weise kombiniert werden. Beim zweiten Ausführungsbeispiel kann der in Fig. 1 darge­ stellte Hebel 26 entfallen.

Der Stellantrieb 19 wird, je nach den Betriebsbedingungen von beispielsweise einem elektrischen bzw. elektronischen Steuer­ gerät gesteuert und stellt somit je nach Bedarf die Stellung des Stellgliedes 13 und damit die Drehzahl bzw. die Leistung des Verbrennungsmotors 12 ein. Auch wenn die jeweilige Stel­ lung des Stellgliedes 13 recht unterschiedlich ist, so wird bei Betätigung des Bedienungselements 14 die Bewegung des Be­ dienungselements 14 nahezu unmittelbar in eine entsprechende Bewegung des Stellgliedes 13 übertragen, ohne daß zuvor ein nennenswerter Leerweg überwunden werden müßte.

Bei der hier vorgeschlagenen Vorrichtung wird eine Bewegung des Bedienungselements 14 so gut wie spielfrei auf das Stell­ glied 13 übertragen. Damit die Kopplungseinrichtung 18 das Be­ dienungselement 14 mit dem Stellglied 13 verbinden kann, muß das Bedienungselement 14 eine gewisse, relativ kleine Weg­ strecke zurücklegen. Diese kleine Wegstrecke ist so klein, daß sie von einer, das Bedienungselement 14 betätigenden Person nicht bzw. kaum wahrgenommen werden kann. Diese kleine Wegstrecke ist zumindest wesentlich kleiner als die Weg­ strecke, die das Stellglied 13 mit Hilfe des Stellantriebs 19 verstellbar ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Steuern der Leistung einer Antriebsma­ schine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors,
mit einem Stellglied, dessen Lage die Leistung der An­ triebsmaschine bestimmt,
mit einem durch ein Bedienungselement betätigbaren Stell­ element, das auf das Stellglied einwirkt, um die Lage des Stellgliedes zu verstellen, und
mit einem Stellantrieb, durch den die Lage des Stellglie­ des im Bereich kleiner Leistung der Antriebsmaschine be­ einflußbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine vom Stellelement (16) beaufschlagbare Kopp­ lungseinrichtung (18) vorgesehen ist, die auf das Stell­ glied (13) einwirkt, um die Stellbewegung des Stellele­ ments (16) weitgehend spielfrei auf das Stellglied (13) zu übertragen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (18) ein am Stellelement (16) gehaltenes Kupplungsglied (17) umfaßt, das unabhän­ gig von der Lage des Stellgliedes (13) bei Betätigung des Stellelements (16) aus einer Freigabestellung in Mit­ nahmeeingriff mit dem Stellglied (13) bringbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (17) in seine Freigabestellung federvorgespannt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (17) in formschlüssigen Eingriff mit dem Stellglied (13) bringbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (17) als Kupplungshebel ausgebil­ det ist, der schwenkbar an einem Träger (25) des Stell­ elements (16) angelenkt ist, wobei die Betätigungsbewe­ gung des Stellelements (16) parallel zur Schwenkebene des Kupplungshebels (17) erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied (17) mittels eines zwischen Bedie­ nungselement (14) und Stellelement (16) wirkenden Über­ tragungsmittel (15) in Mitnahmeeingriff mit dem Stell­ glied (13) bringbar ist.