DE4422232A1 - Stellwertgeber - Google Patents
StellwertgeberInfo
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- DE4422232A1 DE4422232A1 DE19944422232 DE4422232A DE4422232A1 DE 4422232 A1 DE4422232 A1 DE 4422232A1 DE 19944422232 DE19944422232 DE 19944422232 DE 4422232 A DE4422232 A DE 4422232A DE 4422232 A1 DE4422232 A1 DE 4422232A1
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- B60K26/00—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles
- B60K26/02—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Stellwertgeber zur Steue
rung einer Antriebsmaschine nach der Gattung des Hauptan
spruchs.
Es gibt Stellwertgeber für elektrische Stell- bzw. Regelein
richtungen, wie sie z. B. für elektromotorische Verstellun
gen von Drosselklappen von Brennkraftmaschinen verwendet
werden. Diese Stellwertgeber weisen eine sogenannte Kick-
Down-Auslösung auf. Bei diesem Stellwertgeber ist in einem
topfförmigen Gehäuse eine Mitnehmeranordnung drehbar gela
gert. An der Mitnehmeranordnung sind im Gehäuse angeordnete
Rückstellfedern mit ihrem einen Ende festgelegt. Die Mitneh
meranordnung wirkt mit einem in Form eines Potentiometers
ausgebildeten Sensors zusammen, wobei beim Erreichen eines
bestimmten Drehwinkels an einer Schaltstelle für die Kick-
Down-Auslösung zusätzliche Federelemente einer Schnappein
richtung gespannt werden, die in einer auf der Geberwelle
befestigten Ringscheibe eingesetzt sind und die mit ihrem
freien Ende jeweils gegen eine Kugel drücken, die sich
jeweils gegen eine Lauffläche mit einer Rampe im Gehäuse ab
stützt.
Bei dem bekannten Stellwertgeber ist zusätzlich zu dem
Potentiometer ein Schalter vorgesehen, der von der
Mitnehmeranordnung an der Schaltstelle bei etwa 75% des
maximal möglichen Verstellweges betätigt wird. Die Betäti
gung dieses Schalters wird als Kick-Down-Auslösung bezeich
net. Damit der Fahrer die Kick-Down-Auslösung bemerkt, sind
die gegen die Lauffläche gedrückten Kugeln vorgesehen.
Dadurch steigt die Pedalkraft an der Schaltstelle im Bereich
der Kick-Down-Auslösung stark an, was beabsichtigt ist, da
mit der Fahrer bei Betätigung des Fahrpedals das Überschrei
ten der Schaltstelle bemerkt und damit ein Stehenbleiben des
Fahrpedals im Bereich der Schaltstelle vermieden wird.
Der bekannte Stellwertgeber hat allerdings den Nachteil, daß
beim Niederdrücken des Fahrpedals nach Überschreiten der
Schaltstelle der Kick-Down-Auslösung die Pedalkraft wieder
stark abfällt, so daß das Fahrpedal ruckartig durchfällt und
gegebenenfalls an einem Endanschlag hart anschlägt. Dies er
gibt ein unangenehmes Gefühl beim Betätigen des Fahrpedals
und führt zu Geräuschen beim Anschlagen am Endanschlag. Beim
Loslassen des Fahrpedals steigt im Bereich der Kick-Down-Auslösung
die Pedalkraft ebenfalls stark an, was in diesem
Maße nicht erwünscht ist.
Demgegenüber weist der erfindungsgemäß ausgeführte Stell
wertgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptan
spruchs insbesondere den Vorteil eines wesentlich verbesser
ten Pedalgefühls auf.
Die bei den bekannten Stellwertgebern teilweise vorgesehenen
externen, elastischen Anschläge, beispielsweise am Fahrpe
dal, können vorteilhafterweise entfallen. Damit entfällt
auch eine nach Einbau des Stellwertgebers im Fahrzeug erfor
derliche Einstellung des externen elastischen Anschlags. Die
beim bekannten Stellwertgeber beim Erreichen des Endan
schlags entstehenden Geräusche werden vermieden bzw. stark
vermindert.
Das Rückschnappmoment beim Loslassen des Bedienelementes
kann deutlich reduziert werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Stell
wertgebers möglich.
Durch die Schnappeinrichtung erhält man ein weiter verbes
sertes Fahrgefühl und ein verbessertes Schalten der Kick-
Down-Auslösung.
Die Zunahme bzw. Abnahme der Rückstellkraft beim Überschrei
ten der Schaltstelle um den Betrag der zusätzlichen Rück
stellkraft läßt sich auf besonders einfache und vorteilhafte
Weise ausführen, wenn die Rückstellkraft der Rückstellanord
nung mehrere Federkräfte umfaßt, wobei ein Anschlag, z. B.
ein gehäusefester Anschlag, einen Teil der Federkräfte über
nimmt, wenn die Mitnehmeranordnung im Bereich zwischen der
Ausgangsposition und der Schaltstelle steht.
Zusammenfassen mehrerer Federkräfte der Rückstellanordnung
in einer Feder bietet Vorteile bei der Montage des Stell
wertgebers.
Ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele des
Stellwertgebers sind in der Zeichnung vereinfacht darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu
tert. Es zeigen die Fig. 1 und 2 je ein Ausführungsbei
spiel in schematischer Übersicht, die Fig. 3 und 4 bei
spielhaft spezielle Einzelheiten des Stellwertgebers, die
Fig. 5 beispielhaft eine Seitenansicht des Stellwertgebers
und die Fig. 6 ebenfalls beispielhaft einen möglichen
Kraftverlauf.
Der erfindungsgemäß ausgeführte Stellwertgeber kann zur
Steuerung verschiedener Antriebsmaschinen verwendet werden.
Die Antriebsmaschine ist beispielsweise ein Ottomotor, des
sen Drosselklappe mit einem Stellmotor verstellt wird. In
diesem Fall dient der Stellwertgeber zur Erzeugung von elek
trischen Signalen, die dem die Drosselklappe verstellenden
Stellmotor zugeführt werden. Die Antriebsmaschine kann aber
auch ein Dieselmotor oder ein Elektromotor sein, wobei auch
in diesem Fall der Stellwertgeber elektrische Signale
erzeugt, die, entsprechend umgeformt, die Leistung der An
triebsmaschine steuern.
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft in schematisierter Darstel
lung einen Stellwertgeber mit einem Gehäuse 2, einer Mitneh
meranordnung 4 und einer Rückstellanordnung 6. Die Mitneh
meranordnung 4 ist mit Hilfe eines Übertragungselements 8
bzw. mehrerer Übertragungselemente 8 mit einem Bedienelement
10 verbunden.
Die Mitnehmeranordnung 4 ist in dem Gehäuse 2 verstellbar
gelagert. Die Mitnehmeranordnung 4 ist zwischen einer Aus
gangsposition und einer Endposition verstellbar. In der
Fig. 1 ist die Stellung des rechten Endes der Mitnehmeran
ordnung 4, wenn sich diese in der Ausgangsposition befindet,
mit A bezeichnet. Die Stellung des rechten Endes der Mitneh
meranordnung 4 ist, wenn sich die Mitnehmeranordnung 4 in
der Endposition befindet, mit C bezeichnet. Zwischen der
Ausgangsposition A und der Endposition C gibt es eine
Schaltstelle B.
In dem Gehäuse 2 ist ein Schalter 12 vorgesehen. Beim Ver
stellen der Mitnehmeranordnung 4 in Richtung der Endposition
C wird zwischen der Ausgangsposition A und der Endposition C
in der in der Fig. 1 mit B bezeichneten Schaltstelle der
Schalter 12 betätigt. Beim Überschreiten der Schaltstelle B
erzeugt der Schalter 12 ein Schaltsignal.
In dem Gehäuse 2 gibt es noch einen Sensor 14, mit dem die
jeweilige Stellung der Mitnehmeranordnung 4 sensiert werden
kann. Von dem Sensor 14 wird ein elektrisches Signal über
eine Leitung 16 einem Steuergerät 18 zugeführt. Unter
Berücksichtigung des von dem Sensor 14 gelieferten elektri
schen Signals liefert das Steuergerät 18 ein Steuersignal an
eine Stelleinrichtung 20 einer Antriebsmaschine 22. Die
Stelleinrichtung 20 ist beispielsweise ein Stellmotor zur
Verstellung einer Drosselklappe der Antriebsmaschine 22. Das
von dem Schalter 12 abgegebene Schaltsignal wird über das
Steuergerät 18 oder direkt über eine Leitung 26 der An
triebsmaschine 22 oder einem Zusatzaggregat 24 zugeführt.
Das Zusatzaggregat 24 ist beispielsweise ein automatisches
Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei in Abhängigkeit
des von dem Schalter 12 abgegebenen Schaltsignals die Wahl
der Gänge beeinflußt wird. In diesem Fall kann die Schalt
stelle B als Kick-Down-Schaltstelle bezeichnet werden, wobei
beim Überschreiten der Kick-Down-Schaltstelle die sogenannte
Kick-Down-Auslösung erfolgt.
Durch Betätigen des Bedienelements 10 kann die Mitnehmeran
ordnung 4 von der Ausgangsposition A in die Endposition c
betätigt werden. Diese Richtung der Betätigung ist in der
Zeichnung (Fig. 1 bis 5) mit einem Pfeil D markiert. Die
Rückstellanordnung 6 ist bestrebt, die Mitnehmeranordnung 4
in die Ausgangsposition A überzuführen, so daß bei Nichtbe
tätigung des Bedienelementes 10 die Mitnehmeranordnung 4 in
die Ausgangsposition A gelangt. Die Rückstellanordnung 6
wirkt entgegen Pfeil D auf die Mitnehmeranordnung 4.
Die die Mitnehmeranordnung 4 entgegen Pfeil D beaufschlagen
de Kraft wird nachfolgend als Rückstellkraft F bezeichnet.
Die Rückstellanordnung 6 umfaßt beispielsweise eine Rück
stellfeder oder zwei bzw. drei Rückstellfedern. Die Rück
stellanordnung 6 ist beispielsweise so aufgebaut, daß bei
Betätigung der Mitnehmeranordnung 4 von der Ausgangsposition
A in die Endposition C die Rückstellkraft F zunächst einen
gewissen Wert erreicht und von da an nur relativ schwach an
steigt. Bei zunehmender Betätigung der Mitnehmeranordnung 4
in Pfeilrichtung D steigt die Rückstellkraft F im Bereich
der Schaltstelle B sehr steil bzw. mehr oder weniger sprung
haft an und ist dann im Bereich zwischen der Schaltstelle B
und der Endposition c wesentlich höher als zwischen der Aus
gangsposition A und der Schaltstelle B.
Die Fig. 1 zeigt auch noch einen Endanschlag 28, durch den
die Betätigung des Bedienelementes 10 und damit die Verstel
lung der Mitnehmeranordnung 4 begrenzt werden kann. Der End
anschlag 28 kann auch im Bereich des Übertragungselementes 8
bzw. der Mitnehmeranordnung 4 vorgesehen sein, so daß ent
sprechend die Mitnehmeranordnung 4 bzw. das Übertragungsele
mentes 8 an dem Endanschlag 28 zur Anlage kommen. Durch die
relativ große Rückstellkraft F im Bereich zwischen der
Schaltstelle B und der Endposition C kann der Vorteil er
reicht werden, daß bei üblicher Betätigung des Bedienelemen
tes 10 der Aufschlag des Bedienelementes 10 auf den Endan
schlag 28 so gemildert ist, daß der das Bedienelement 10
betätigende Fahrer keinen unangenehmen Ruck erhält und kein
Aufschlaggeräusch bzw. ein nur sehr leises Aufschlaggeräusch
vernehmbar ist.
Die Fig. 2 zeigt ebenfalls in schematisierter Darstellung
beispielhaft eine abgewandelte, ausgewählte Ausführungsform
des Stellwertgebers.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind weitgehend
gleich aufgebaut, bis auf die nachfolgend im wesentlichen
angegebenen Abweichungen. Einzelheiten der verschiedenen
Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar.
In allen Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit
denselben Bezugszeichen versehen.
Bei dem in der Fig. 2 beispielhaft dargestellten Stellwert
geber sind auch noch eine Schnappeinrichtung 30 und ein oder
mehrere Reibmittel 32 vorgesehen.
Die Schnappeinrichtung 30 wird gebildet von einem Rollkörper
34, einer Feder 36, einer steilen Rampe 38, einer ersten
Fläche 41 und einer zweiten Fläche 42. Die steile Rampe 38
und die Flächen 41, 42 befinden sich an der Mitnehmeranord
nung 4. Die Feder 36 spannt den Rollkörper 34 gegen die Flä
che 41 bzw. 42. Bei Betätigung der Mitnehmeranordnung 4 von
der Ausgangsposition A bis zur Schaltstelle B bewegt sich
der Rollkörper 34 auf der ersten Fläche 41. Beim Verstellen
der Mitnehmeranordnung 4 über die Schaltstelle B hinaus, muß
der Rollkörper 34 über die Rampe 38, wodurch die Rückstell
kraft F im Bereich der Schaltstelle B ein kurzes Stück über
schwingt und nach Überwinden der Schaltstelle B wieder etwas
abfällt. Der durch die Schnappeinrichtung 30 hervorgerufene
Anteil der Rückstellkraft F wird in vorliegender Beschrei
bung mit Schnappkraft F30 bezeichnet. Die Schnappkraft F30
beginnt kurz bevor die Mitnehmeranordnung 4 die Schaltstelle
B erreicht und verschwindet wieder, nachdem die Mitnehmeran
ordnung 4 die Schaltstelle B verlassen hat. Bei Betätigung
der Mitnehmeranordnung 4 von der Schaltstelle B zur Endposi
tion C bewegt sich der Rollkörper 34 auf der zweiten Fläche
42. Damit der Fahrer das Überschreiten der Schaltstelle B
ausreichend deutlich bemerkt, muß der Anstieg der Rückstell
kraft F im Bereich der Schaltstelle B ausreichend groß sein.
Wenn die Rückstellanordnung 6 nicht so ausgebildet wäre, daß
bei Überschreiten der Schaltstelle B die Rückstellkraft F
der Rückstellanordnung 6 sprunghaft ansteigen würde, dann
würde sich, weil die Schnappkraft F30 nach dem Überschreiten
der Schaltstelle B wieder verschwindet, die Mitnehmeranord
nung 4, nach Überschreiten der Schaltstelle B, ruckartig in
Pfeilrichtung D bewegen und, weil die Schaltstelle B nicht
weit von der Endposition C entfernt ist, würde die Mitneh
meranordnung 4 bis zur Endposition c durchfallen, und das
Bedienelement 10 würde hart am Endanschlag 28 aufschlagen.
Es bestünde zwar die Möglichkeit, den Endanschlag 28 ela
stisch auszubilden, was jedoch ein erheblicher Aufwand ist,
insbesondere weil dann dieser elastische Endanschlag genau
justiert werden müßte, was bei den meisten Anwendungsfällen
des Stellwertgebers einen erheblichen Aufwand bedeuten
würde. Bei dem in vorliegender Anmeldung vorgeschlagenen
Stellwertgeber steigt die Rückstellkraft F der Rückstellan
ordnung 6 bei Überschreiten der Schaltstelle B sprunghaft an
bzw. mehr oder weniger sprunghaft an, so daß das soeben be
schriebene Durchfallen der Mitnehmeranordnung 4 nicht auf
tritt.
Die Fig. 3 zeigt beispielhaft verschiedene Einzelheiten des
Stellwertgebers.
Bei dem in der Fig. 3 ausschnittsweise dargestellten bei
spielhaft ausgewählten Ausführungsbeispiel des Stellwertge
bers sind an die Mitnehmeranordnung 4 ein Ansatz 44 und ein
Ansatz 46 angeformt. Die Rückstellanordnung 6 umfaßt eine
erste Rückstellfeder 51, eine zweite Rückstellfeder 52 und
eine dritte Rückstellfeder 53. Die Rückstellfeder 51 besitzt
ein Federende 51a und ein Federende 51b. Entsprechendes gilt
für die Rückstellfedern 52 und 53, die je ein Federende 52a
bzw. 53a und je ein Federende 52b bzw. 53b besitzen. Die
Federenden 51b, 52b, 53b der Rückstellfedern 51, 52, 53
stützen sich am Gehäuse 2 ab. Die Federenden 51a, 52a der
beiden Rückstellfedern 51, 52 wirken über den Ansatz 44 auf
die Mitnehmeranordnung 4 entgegen Pfeil D. An dem Gehäuse 2
sind Anschläge 56, 57 vorgesehen. Die Federenden 51b, 52b
stützen sich an dem Anschlag 56 ab, und das Federende 53b
der Rückstellfeder 53 wirkt über den Anschlag 57 auf das Ge
häuse 2. Der durch die Rückstellfeder 51 hervorgerufene An
teil der Rückstellkraft F wird nachfolgend als Rückstell
kraft F51 bezeichnet. Entsprechend wird der durch die Rück
stellfeder 52 bzw. 53 hervorgerufene Anteil an der gesamten
Rückstellkraft F als Rückstellkraft F52 bzw. Rückstellkraft
F53 bezeichnet.
Je nach Elastizität der Rückstellfedern 51, 52 kann bei Be
tätigung der Mitnehmeranordnung 4 von der Ausgangsposition A
in die Endposition C die durch die Rückstellfedern 51, 52
hervorgerufene Rückstellkraft F51, F52 mehr oder weniger
steil ansteigen.
Wenn sich die Mitnehmeranordnung 4 zwischen der Ausgangspo
sition A und der Schaltstelle B befindet, dann stützt sich
das dem Ansatz 46 zugewandte Federende 53a der dritten Rück
stellfeder 53 an einem an dem Gehäuse 2 vorgesehenen An
schlag 48 ab. Wird die Mitnehmeranordnung 4 über die Schalt
stelle B hinaus in Richtung der Endposition c betätigt, so
wirkt die Rückstellkraft F53 der dritten Rückstellfeder 53
über den Ansatz 46 auf die Mitnehmeranordnung 4 entgegen
Pfeil D. Die dritte Rückstellfeder 53 kann also auf die Mit
nehmeranordnung 4 nur wirken, wenn sich die Mitnehmeranord
nung 4 zwischen der Schaltstelle B und der Endposition C be
findet. Bei Betätigung der Mitnehmeranordnung 4 von der
Schaltstelle B zur Endposition C steigt die durch die Rück
stellfeder 53 hervorgerufene Rückstellkraft F53 je nach
Steifheit der dritten Rückstellfeder 53 mehr oder weniger
etwas an.
Die Fig. 4 zeigt beispielhaft Einzelheiten eines anderen
Ausführungsbeispiels des Stellwertgebers.
Die Rückstellfedern 51, 52, 53 der Rückstellanordnung 6
bestehen beispielsweise aus gewickeltem Federdraht. Bei dem
in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
beiden Federenden 51b, 53b und die beiden Federenden 51a,
52a der Rückstellfedern 51, 52, 53, wie die Zeichnung zeigt,
miteinander verbunden, so daß die Rückstellanordnung 6 aus
einem einzigen verbundenen Federdraht besteht, aber trotzdem
wirken kann, wie wenn sie aus drei voneinander unabhängigen,
getrennten Rückstellfedern bestehen würde. Diese Ausfüh
rungsvariante hat den Vorteil, daß beim Zusammensetzen des
Stellwertgebers nur eine einzige zusammenhängende Feder mon
tiert werden muß. Auch wenn die Rückstellfedern 51, 52, 53
aus einem einzigen zusammenhängenden Federdraht bestehen, so
können die einzelnen Bereiche der Rückstellanordnung 6
trotzdem verschieden gewickelt sein, so daß die Rückstell
federn 51, 52, 53 in ihrer Weichheit und in ihrer Rückstell
kraft F51, F52, F53 weitgehend unabhängig voneinander ge
wählt werden können. Es ist auch möglich, nur die Rückstell
federn 51, 52 zusammenhängend auszuführen und nicht mit der
dritten Rückstellfeder 53 zu verbinden. Auch eine andere
Kombination ist möglich.
Bei den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbei
spielen ist die Mitnehmeranordnung 4 linear verstellbar ge
lagert. Es ist aber auch möglich, die Mitnehmeranordnung 4
rotatorisch zu lagern, wie das in der Fig. 5 dargestellte
Ausführungsbeispiel zeigt.
Die Fig. 5 zeigt ausschnittweise ein weiteres Ausführungs
beispiel des Stellwertgebers.
Die Fig. 5 zeigt eine stirnseitige Ansicht des Stellwertge
bers, wobei das Gehäuse 2 der Übersichtlichkeit wegen ge
schnitten und nur teilweise sichtbar dargestellt ist.
In der Fig. 5 umfaßt die Mitnehmeranordnung 4 eine rotato
risch gelagerte Welle 59, einen Mitnehmer 60 und einen Mit
nehmer 61 mit einem angeformten Arm 62. Die beiden Mitnehmer
60, 61, der Arm 62 und die Welle 59 sind drehfest miteinan
der verbunden. Die Ansätze 44, 46 sind drehfester Bestand
teil der Mitnehmeranordnung 4.
Der Sensor 14 umfaßt eine Kontaktbahn 64, eine Widerstands
bahn 66, einen Schleifer 68 und einen Schleifer 70. Die
Schleifer 68, 70 sind miteinander elektrisch verbunden. Die
Kontaktbahn 64 und die Widerstandsbahn 66 sind am Gehäuse 2
festgelegt, und die Schleifer 68, 70 sind mit der Mitnehmer
anordnung 4 verbunden. Bei Bewegung der Mitnehmeranordnung 4
von der Ausgangsposition A in die Endposition c überstrei
chen die Schleifer 68, 70 die Kontaktbahn 64 bzw. die Wider
standsbahn 66, so daß sich an der Leitung 16 ein elektri
sches Signal entsprechend der augenblicklichen Stellung der
Mitnehmeranordnung 4 ergibt.
Wenn die Mitnehmeranordnung 4 die Schaltstelle B überschrei
tet, dann liefert der Schalter 12 ein Schaltsignal in die
Leitung 26.
Der Anteil der Rückstellkraft F, der durch die Schnappein
richtung 30 hervorgerufen wird, ist als Schnappkraft F30 be
zeichnet. Die Schnappeinrichtung 30 ist so vorgesehen, daß
bei Betätigung der Mitnehmeranordnung 4 in Richtung des
Pfeils D vor dem Überschreiten der Schaltstelle B die
Schnappkraft F30 steil ansteigt und nach Verlassen der
Schaltstelle B wieder abfällt.
Bei Vergleich der Fig. 2 und 5 erkennt man, daß in Fig.
2 die Rampe 38 von der Mitnehmeranordnung 4 mitgenommen wird
und nicht der Rollkörper 34. Bei dem in der Fig. 5 darge
stellten Ausführungsbeispiel wird der Rollkörper 34 zusammen
mit der Mitnehmeranordnung 4 mitgenommen und nicht die Rampe
38. Die Wirkung der Schnappeinrichtung 30 ist in beiden Aus
führungsbeispielen einander entsprechend.
Das Reibmittel 32 wirkt radial auf den Mitnehmer 61 der Mit
nehmeranordnung 4. Das Reibmittel 32 kann beispielsweise
auch von einer in axialer Richtung auf die drehbar gelagerte
Mitnehmeranordnung 4 wirkenden elastischen Wellscheibe ge
bildet werden. Die durch das Reibmittel 32 auf die
Mitnehmeranordnung 4 wirkende Kraft wird in vorliegender
Beschreibung mit Reibkraft F32 bezeichnet. Die Reibkraft F32
des Reibmittels 32 wirkt entgegen der jeweiligen Betäti
gungsrichtung der Mitnehmeranordnung 4 und kann somit, je
nach Bewegungsrichtung, in Pfeilrichtung D oder entgegen
Pfeil D wirken. Entsprechend der Wirkrichtung der Reibkraft
F32 muß bei Berechnung der Rückstellkraft F die Reibkraft
F32 mit dem entsprechenden Vorzeichen berücksichtigt werden.
In Fig. 5 wird der Ansatz 44 von einem an den Mitnehmer 61
der Mitnehmeranordnung 4 angeformten oder anmontierten Bol
zen gebildet. Auch die Anschläge 48, 56 und 57 werden von an
das Gehäuse 2 beispielsweise angeformten oder anmontierten
Bolzen gebildet. Es ist auch möglich, daß die Funktion des
Anschlags 48 und der Anschläge 56, 57 gemeinsam von einem
einzigen an das Gehäuse 2 angeformten Bolzen übernommen
wird.
Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Rückstellfedern 51, 52, 53 zylindrisch gewickelte
Schraubenfedern und bestehen aus auf Biegung belastetem Fe
derdraht. Die Rückstellfedern 51, 52, 53 können entsprechend
Fig. 3 aus separaten Federdrähten gefertigt sein, oder sie
können, wie es Fig. 4 zeigt, aus einem einzigen Federdraht
bestehen.
Die Fig. 6 zeigt beispielhaft das Verhältnis zwischen der
Rückstellkraft F und der Verstellung der Mitnehmeranordnung
4.
In der Abszisse des in der Fig. 6 dargestellten Diagramms
ist die Verstellung der Mitnehmeranordnung 4 aufgetragen und
in der Ordinate die Rückstellkraft F.
Der obere Kurvenzug der beiden dargestellten Kurvenzüge ent
steht bei Verstellung der Mitnehmeranordnung 4 in Richtung
des in der Fig. 5 gezeigten Pfeils D, und der untere Kur
venzug ergibt sich bei Verstellung der Mitnehmeranordnung 4
entgegen Pfeil D.
Die Rückstellkraft F setzt sich zusammen aus der Rückstell
kraft F51 (der Rückstellfeder 51), der Rückstellkraft F52
(der Rückstellfeder 52), der Rückstellkraft F53 (der zusätz
lichen Rückstellfeder 53), der Schnappkraft F30 (der
Schnappeinrichtung 30) und der Reibkraft F32 (der Reibmittel
32). F = F51 + F52 + F53 + F30 +/- F32. Die
Rückstellkräfte F51, F52, F53, die Schnappkraft F30 und die
Reibkraft F32 haben je nach Stellposition der Mitnehmeran
ordnung 4 und je nach Bewegungsrichtung der Mitnehmeranord
nung 4 unterschiedliche Werte, so daß sich insgesamt der in
der Fig. 6 beispielhaft dargestellte Kurvenverlauf der
Rückstellkraft F ergibt.
Beim Verstellen der Mitnehmeranordnung 4, ausgehend von der
Ausgangsposition A, steigt die Rückstellkraft F, hervorgeru
fen durch die Rückstellkräfte F51 und F52, rasch bis zur in
der Fig. 6 mit a bezeichneten Höhe. Bei weiterer Verstel
lung der Mitnehmeranordnung 4 in Richtung der Schaltstelle B
steigt die Rückstellkraft F infolge Verformung der Rück
stellfedern 51, 52 bis zum Wert b. Kurz vor Erreichen der
Schaltstelle B bzw. mit Erreichen der Schaltstelle B begin
nen die Schnappeinrichtung 30 und die Rückstellfeder 53 zu
wirken, so daß die Rückstellkraft F auf den Wert c ansteigt.
Nach Überschreiten der Schaltstelle B entfällt die Schnapp
kraft F30 der Schnappeinrichtung 30, und die Rückstellkraft
F fällt auf den Wert d ab. Bei weiterer Betätigung der Mit
nehmeranordnung 4 in Richtung der Endposition C steigt die
Rückstellkraft F infolge der Verformung der drei Rückstell
federn 51, 52, 53 auf den Wert e an.
Beim Zurückbewegen der Mitnehmeranordnung 4 von der Endposi
tion C entgegen Pfeil D (Fig. 5) fällt die Rückstellkraft F
wegen der Reibkraft F32 des Reibmittels 32 auf den Wert f.
Anschließend sinkt die Rückstellkraft F infolge Entspannung
der Rückstellfedern 51, 52, 53 weiter, bis kurz vor Errei
chen der Schaltstelle B die Rückstellkraft F den Wert g er
reicht. Im Bereich der Schaltstelle B steigt die Rückstell
kraft F wegen der Schnappeinrichtung 30 wieder etwas auf den
Wert h an und fällt dann nach Überschreiten der Schaltstelle
B, weil die dritte Rückstellfeder 53 nun außer Wirkung ge
langt, auf den Wert i ab. Anschließend, infolge weiterer
Entspannung der beiden Rückstellfedern 51 und 52, sinkt die
Rückstellkraft F noch etwas ab, bis sie mit Erreichen der
Ausgangsposition A den Wert k aufweist.
Man kann die Schnappeinrichtung 30 konstruktiv auch so aus
führen, daß die Schnappeinrichtung 30 nur bei Betätigung der
Mitnehmeranordnung 4 in Richtung des Pfeils D wirkt, so daß
man bei entgegengesetzter Verstellung im Bereich der Schalt
stelle B den gestrichelt dargestellten Kurvenverlauf (Fig.
6) erhält.
Die Werte der Rückstellkraft F sind wegen der stets entgegen
der Bewegungsrichtung wirkenden Reibkraft F32 der Reibmittel
32 bei Verstellung der Mitnehmeranordnung 4 in Pfeilrichtung
D höher als bei entgegengesetzter Verstellung. Es entsteht
eine sogenannte Hysterese. In dem in Fig. 6 dargestellten
Beispiel ist die Hysterese im Bereich zwischen der Schalt
stelle B und der Endposition C größer als zwischen der Aus
gangsposition A und der Schaltstelle B, wegen der höheren
Anpressung des Rollkörpers 34 an die zweite Fläche 42. Da
durch ist die Reibkraft F32 zwischen der Schaltstelle B und
der Endposition c geringfügig höher als zwischen der Aus
gangspostition A und der Schaltstelle B.
Da bei Verstellung der Mitnehmeranordnung 4 in Richtung des
Pfeils D im Bereich der Schaltstelle B die Rückstellkraft
F53 der Rückstellfeder 53 hinzukommt, kann die Schnappkraft
F30 der Schnappeinrichtung 30 konstruktiv relativ schwach
ausgewählt sein, und trotzdem erhält man einen relativ star
ken Anstieg der Rückstellkraft F vom Wert b zum Wert c, und
man erhält dadurch nach Überschreiten der Schaltstelle B
vorteilhafterweise einen relativ kleinen Abfall der Rück
stellkraft F vom Wert c zum Wert d, so daß ein sogenanntes
unerwünschtes Durchfallen des Bedienelements 10 vermieden
wird. Dadurch, daß bei Verstellung in Pfeilrichtung D mit
Überschreiten der Schaltstelle B zusätzlich die Rückstell
kraft F53 wirken kann, ergibt sich der beabsichtigte mehr
oder weniger sprunghafte Anstieg der Rückstellkraft F von
einem relativ niederen Wert (Wert b) auf einen relativ hohen
Wert (Wert d). Die von der Schnappkraft F30 der Schnappein
richtung 30 hervorgerufene Erhöhung der Rückstellkraft F
über den Wert d hinaus auf den Wert c ist nur im Bereich der
Schaltstelle B wirksam. Im Gegensatz dazu bleibt der sprung
hafte Anstieg der Rückstellkraft F, der durch das Hinzukom
men der Rückstellkraft F53 im Bereich der Schaltstelle B
entstanden ist, bis zur Endposition C erhalten.
Wäre der durch die dritte Rückstellfeder 53 hervorgerufene
sprunghafte Anstieg der Rückstellkraft F nicht vorhanden, so
müßte die Schnappeinrichtung 30 wesentlich kräftiger ausge
bildet sein, um den gewünschten Anstieg der Rückstellkraft F
im Bereich der Schaltstelle B zu erreichen. Es hat sich her
ausgestellt, daß wenn der Rückgang der Rückstellkraft F vom
Wert c zum Wert d etwa ein Drittel des Anstiegs vom Wert b
zum Wert c beträgt, der das Bedienelement 10 betätigende
Fahrer das Überschreiten der Schaltstelle B ausreichend
deutlich bemerkt und trotzdem das unangenehme sogenannte
Durchfallen des Bedienelementes 10 vermieden wird.
Alle Elemente der Rückstellanordnung 6 können innerhalb des
Gehäuses 2 angeordnet sein, und die Mitnehmeranordnung 4
braucht nur noch auf einfache Weise über das Übertragungs
element 8 mit dem Bedienelement 10 verbunden werden, wobei
das Übertragungselement 8 beispielsweise ein sogenanntes
Dreigelenk sein kann. In Fig. 5 ist das Übertragungselement
8 an den Mitnehmer 60 der Mitnehmeranordnung 4 angelenkt.
Bei dem Stellwertgeber mit einem in der Fig. 6 beispielhaft
dargestellten Verlauf der Rückstellkraft F erhält man den
Vorteil, daß der das Bedienelement 10 betätigende Fahrer das
Überschreiten der Schaltstelle B, d. h. der Kick-Down-Auslö
sung, deutlich bemerkt, und man erhält den weiteren Vorteil,
daß die Mitnehmeranordnung 4 nicht direkt im Bereich der
Schaltstelle B bleibt, wodurch ein dauerndes ungewolltes
Auslösen des Schaltsignals durch den Schalter 12 vermieden
wird. Es ist zwar wünschenswert, daß die zusätzliche Rück
stellkraft F53 direkt an der Schaltstelle B hinzugefügt bzw.
weggenommen wird, da aber infolge der Schnappeinrichtung 30
die Mitnehmeranordnung 4 die Schaltstelle B schnell überwin
det, kann, um größere Fertigungstoleranzen ausnutzen zu kön
nen, die zusätzliche Rückstellkraft F53 auch kurz vor bzw.
kurz hinter der Schaltstelle B hinzugefügt bzw. weggenommen
werden.
Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel kann so
abgewandelt sein, daß beispielsweise im Bereich eines Endes
der Welle 59 die Rückstellfedern 51, 52 an der Mitnehmeran
ordnung 4 angreifen, und im Bereich des anderen Endes der
Welle 59 greift die Rückstellfeder 53 an der Mitnehmeranord
nung 4 an. Man kann beispielsweise die Rückstellfedern 51,
52 in einem durch das Gehäuse 2 gebildeten Innenraum und die
Rückstellfeder 53 außerhalb des Innenraums anordnen. Es kön
nen sich auch alle Rückstellfedern 51, 52, 53 innerhalb des
Innenraumes befinden.
Die Rückstellanordnung 6 kann so ausgebildet sein, daß auf
die Rückstellfeder 52 verzichtet wird und nur die Rückstell
federn 51, 53 verwendet werden. Anstatt der beiden Rück
stellfedern 51, 52 können auch drei oder mehr Rückstellfe
dern vorgesehen sein, und die dritte Rückstellfeder 53 kann
auch durch zwei oder mehr Rückstellfedern ersetzt werden.
Die Rückstellfedern 51, 52 sind so ausgelegt, daß auch bei
Ausfall einer der beiden Rückstellfedern 51, 52 die Rück
stellkraft F ausreichend groß ist, um die Mitnehmeranordnung
4 in die Ausgangsposition A zurückzustellen. Entsprechendes
kann auch beim Ersetzen der Rückstellfeder 53 durch zwei
entsprechende Rückstellfedern vorgesehen sein.
Der Stellwertgeber dient zur Steuerung der Antriebsmaschine
22 und besitzt die verstellbar gelagerte Mitnehmeranordnung
4, die von dem Bedienelement 10 entgegen der Rückstellkraft
F der Rückstellanordnung 6 verstellbar gelagert ist. In Ab
hängigkeit von der Stellung der Mitnehmeranordnung 4 liefert
der Sensor 14 ein elektrisches Signal, das von dem Steuerge
rät 18 (Fig. 1) bearbeitet und als Steuersignal der
Stelleinrichtung 20 zugeführt werden kann. Die Mitnehmeran
ordnung 4 ist von der Ausgangsposition A in die Endposition
c verstellbar, wobei bei Überschreiten der Schaltstelle B
das Schaltsignal von dem Schalter 12 erzeugt wird. Bei Ver
stellung der Mitnehmeranordnung 4 aus dem Bereich der Aus
gangsposition A in den Bereich der Endposition C (Richtung
des Pfeils D) steigt an der Schaltstelle B die Rückstell
kraft F der Rückstellanordnung 6 steil, d. h. mehr oder
weniger sprunghaft, an. Dadurch ist die Rückstellkraft F bei
Verstellung der Mitnehmeranordnung 4 von der Schaltstelle B
bis zur Endposition C um den Betrag der zusätzlichen Rück
stellkraft F53 größer als bei Verstellung der Mitnehmeran
ordnung 4 von der Ausgangsposition A bis zur Schaltstelle B.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sind
so ausgeführt, daß bei Verstellung der Mitnehmeranordnung 4
entgegen Pfeil D im Bereich der Schaltstelle B die Rück
stellkraft F steil, d. h. mehr oder weniger sprunghaft ab
fällt. Es ist aber auch möglich, den Stellwertgeber so aus
zuführen, daß nur bei Betätigung in Pfeilrichtung D der
sprunghafte Anstieg auftritt, aber nicht der sprunghafte Ab
fall der Rückstellkraft F bei entgegengesetzter Betätigung
(d. h. entgegen Pfeil D). Dies kann beispielsweise durch Vor
sehen eines sogenannten Freilaufes auf einfache Weise
geschehen.
Bei den in den Fig. 2 und 5 dargestellten Ausführungsbei
spielen ist auch noch die Schnappeinrichtung 30 vorgesehen.
Die Schnappeinrichtung 30 kann, wie in den Fig. 2 und 5
dargestellt, sowohl bei Betätigung der Mitnehmeranordnung 4
in Richtung des Pfeils D als auch bei entgegengesetzter
Betätigungsrichtung wirken. Die Schnappeinrichtung 30 kann
wahlweise auch so ausgeführt sein, daß sie jeweils nur in
einer Betätigungsrichtung der Mitnehmeranordnung 4 wirksam
ist. Auch dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Freilau
fes auf einfache Weise geschehen oder dadurch, daß bei
spielsweise der Rollkörper 34 nur bei Betätigung in Pfeil
richtung D über die Rampe 38 geführt wird und bei entgegen
gesetzter Betätigungsrichtung wird der Rollkörper 34 auf
einer speziellen Fläche an der Rampe 38 vorbeigeführt.
Den in etwa sprunghaften Anstieg der Rückstellkraft F im Be
reich der Schaltstelle B kann man vorzugsweise so ausführen,
daß die Rückstellanordnung 6 mehrere Federkräfte, beispiels
weise die Federkräfte F51, F52, F53 umfaßt, wobei der
Anschlag 48 vorgesehen werden kann, der eine Teilmenge der
Rückstellkraft F, z. B. die Rückstellkraft F53, von der Mit
nehmeranordnung 4 fernhält, wenn die Mitnehmeranordnung 4 im
Bereich zwischen der Ausgangsposition A und der Schaltstelle
B steht. Wie die Fig. 4 zeigt, kann die Rückstellanordnung
6 vorzugsweise aus einer einzigen Rückstellfeder bestehen.
Die Rückstellanordnung 6 kann aber auch mehrere Rückstellfe
dern umfassen, beispielsweise drei, wie die Fig. 3 zeigt,
wobei mindestens eine der Rückstellfedern, beispielsweise
die zusätzliche Rückstellfeder 53, nur bei Stellung der Mit
nehmeranordnung 4 im Bereich zwischen der Schaltstelle B und
der Endposition C auf die Mitnehmeranordnung 4 wirken kann.
Es können auch noch die Mittel 32 vorgesehen werden zur
Erzeugung der der Verstellung der Mitnehmeranordnung 4 ent
gegengerichteten Reibkraft F53, was zur deutlichen Verbesse
rung des sogenannten Pedalgefühls beiträgt.
Bewegt sich die Mitnehmeranordnung 4 in Pfeilrichtung D und
befindet sich die Mitnehmeranordnung 4 im Bereich zwischen
der Ausgangsposition A und der Schaltstelle B, so weist die
Rückstellkraft F einen Wert zwischen a und b (Fig. 6) auf.
Der Anstieg vom Wert a zum Wert b ergibt sich durch die
Steifheit der Rückstellfedern 51, 52 der Rückstellanordnung
6. Mit Überschreiten der Schaltstelle B wird der Rückstell
kraft F die zusätzliche Rückstellkraft F53 hinzugefügt, so
daß bei Stellung der Mitnehmeranordnung 4 im Bereich zwi
schen der Schaltstelle B und der Endposition C die Rück
stellkraft F im wesentlichen einen Wert zwischen d und e
einnimmt. Der Wert zwischen d und e ist, grob betrachtet, um
den Betrag der an der Schaltstelle B hinzugefügten zusätzli
chen Rückstellkraft F53 größer.
Wird die Mitnehmeranordnung 4 entgegen Pfeil D betätigt und
befindet sich die Mitnehmeranordnung 4 im Bereich zwischen
der Endposition C und der Schaltstelle B, so weist die Rück
stellkraft F einen Wert zwischen f und g auf. Mit Über
schreiten der Schaltstelle B wird die zusätzliche Rückstell
kraft F53 außer Wirkung gesetzt, so daß bei weiterer Bewe
gung der Mitnehmeranordnung 4 von der Schaltstelle B bis zur
Ausgangsposition A von der Rückstellkraft F der Betrag der
zusätzlichen Rückstellkraft F53 abgezogen wird. Zwischen der
Schaltstelle B und der Ausgangsposition A liegt der Wert der
Rückstellkraft F zwischen den Werten i und k (Fig. 6) und
ist damit um den Betrag der zusätzlichen Rückstellfeder F53
kleiner als zwischen der Endposition C und der Schaltstelle.
Claims (8)
1. Stellwertgeber zur Steuerung einer Antriebsmaschine,
mit einer verstellbar gelagerten Mitnehmeranordnung (4), die von einem Bedienelement gegen eine Rückstellkraft (F) einer Rückstellanordnung (6) verstellbar ist,
mit einem in Abhängigkeit von einer Verstellung der Mitnehmeran ordnung (4) ein elektrisches Signal liefernden Sensor (14), wobei die Mitnehmeranordnung (4) von einer Ausgangsposition (A) in eine Endposition (C) verstellbar ist,
mit einem bei Betätigung der Mitnehmeranordnung (4) von der Aus gangsposition (A) in die Endposition (C) an einer Schaltstelle (B) ein Schaltsignal erzeugenden Schalter (12), dadurch gekennzeichnet, daß bei Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der Schaltstelle (B) bis in die Endposition (C) die Rückstellkraft (F) der Rück stellanordnung (6) um einen Betrag einer zusätzlichen Rückstell kraft größer ist als bei Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der Ausgangsposition (A) bis zur Schaltstelle (B).
mit einer verstellbar gelagerten Mitnehmeranordnung (4), die von einem Bedienelement gegen eine Rückstellkraft (F) einer Rückstellanordnung (6) verstellbar ist,
mit einem in Abhängigkeit von einer Verstellung der Mitnehmeran ordnung (4) ein elektrisches Signal liefernden Sensor (14), wobei die Mitnehmeranordnung (4) von einer Ausgangsposition (A) in eine Endposition (C) verstellbar ist,
mit einem bei Betätigung der Mitnehmeranordnung (4) von der Aus gangsposition (A) in die Endposition (C) an einer Schaltstelle (B) ein Schaltsignal erzeugenden Schalter (12), dadurch gekennzeichnet, daß bei Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der Schaltstelle (B) bis in die Endposition (C) die Rückstellkraft (F) der Rück stellanordnung (6) um einen Betrag einer zusätzlichen Rückstell kraft größer ist als bei Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der Ausgangsposition (A) bis zur Schaltstelle (B).
2. Stellwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der Schalt
stelle (B) bis in die Ausgangsposition (A) die Rückstellkraft
(F) der Rückstellanordnung (6) um den Betrag der zusätzlichen
Rückstellkraft kleiner ist als bei Verstellung der Mitnehmeran
ordnung (4) von der Endposition (C) bis zur Schaltstelle (B).
3. Stellwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß
eine bei einer Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der
Ausgangsposition (A) in die Endposition (C) bei Stellung der
Mitnehmeranordnung (4) im Bereich der Schaltstelle (B) auf die
Mitnehmeranordnung (4) wirkende Schnappeinrichtung (30) vorgese
hen ist.
4. Stellwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß
eine bei einer Verstellung der Mitnehmeranordnung (4) von der
Endposition (C) in die Ausgangsposition (A) bei Stellung der
Mitnehmeranordnung (4) im Bereich der Schaltstelle (B) auf die
Mitnehmeranordnung (4) wirkende Schnappeinrichtung (30) vorgese
hen ist.
5. Stellwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß
die Rückstellkraft (F) der Rückstellanordnung (6) mehrere Feder
kräfte (F51, F52, F53) umfaßt, wobei ein Anschlag (48) vorgese
hen ist, der einen Teil der Federkräfte von der Mitnehmeranord
nung (4) fernhält, wenn die Mitnehmeranordnung (4) im Bereich
zwischen der Ausgangsposition (A) und der Schaltstelle (B)
steht.
6. Stellwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß
die Rückstellanordnung (6) aus einer einzigen Rückstellfeder
besteht.
7. Stellwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Rückstellanordnung (6) mehrere Rückstellfedern (51, 52, 53)
umfaßt, wobei mindestens eine der Rückstellfedern (53) nur bei
Stellung der Mitnehmeranordnung (4) im Bereich zwischen der
Schaltstelle (B) und der Endposition (C) auf die Mitnehmeranord
nung (4) wirken kann.
8. Stellwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß
Mittel (32) vorgesehen sind zur Erzeugung einer der Verstellung
der Mitnehmeranordnung (4) entgegengerichteten Reibkraft.
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