DE69314199T2

DE69314199T2 - Drosselklappenstelleinrichtung

Info

Publication number: DE69314199T2
Application number: DE69314199T
Authority: DE
Inventors: Tutomu Hamada; Masahiro Kawamura; Yasuhiro Kondou; Teruo Maruyama; Akio Masuo; Masuo Takigawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2013-02-09
Also published as: EP0557770A1; DE69314199D1; EP0557770B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosselklappenstelleinrichtung zur steuerbaren Bewegung einer Drosselklappe eines Fahrzeuges oder dergleichen zwischen einer geöffneten einer geschlossenen Stellung und insbesondere eine Drosselklappenstelleinrichtung, die sowohl von einem elektrischen Motor als auch einem Draht gesteuert wird.
In letzter Zeit haben sich Fahrzeuge von Mitteln zum bloßen Fahren von einem Ort zum anderen zu Mitteln gewandelt, die sich leicht fahren lassen oder bequemere Fahrzeuge sind. Mit dem Aufkommen einer solchen Anforderung werden nun eine Reihe von Arten von Dauergeschwindigkeitssystemen in Betracht gezogen, welche auf höheren Steuertechnologien wie beispielsweise Vierradantrieb, Vierradsteuerung, Geschwindigkeitsregler oder dergleichen beruhen. Dabei versucht man eine Dauergeschwindigkeitsstabilitat und Sicherheit zu erhalten, sowie geringe Kosten für Brennstoff durch die Steuerung des Drosselventils als Zufuhröffnung für Brennstoff zu ermöglichen.
Bei einem bekannten Fahrzeugmotor wird der Öffnungsgrad der Drossel nur in Abhängigkeit eines Niederdrückens eines Gaspedals bewirkt, wenn dieses heruntergedrückt wird. Dazu sind Drosselventil und Gaspedal mechanisch miteinander mittels eines Drahtes oder einer Verbindung verbunden. Wie oben erwähnt, ist nun allerdings in vielen Fällen die Drossel elektronisch bezüglich ihrer Öffnung in Abhängigkeit von Geschwindigkeitsbedingungen der Fahrzeuge gesteuert. Solch ein elektronisches Steuerverfahren hat dazu beigetragen, eine Dauergeschwindigkeitsfunktion zu entwickeln, durch die die Fahrgeschwindigkeit durch Regelung der Ausgabe eines Motors konstant gehalten wird. Weiterhin diente es zur Entwicklung von TCS (Antriebsschlupfregelung) zum Vermeiden eines Schlupfes der Antriebsräder durch Reduzieren der Ausgabe des Motors und ISC (Leerlaufregelung) zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Motors, im Falle von Leerlauf.
Allerdings können sich eine Menge von Schwierigkeiten bei den Versuchen ergeben, die Drossel elektronisch zu steuern. Der Grund ist wie folgt. Es gibt unterschiedliche Arten die elektronische Steuerung der Drossel anzugehen.
Insbesondere ist es eine insgesamt elektronische betatigbare Steuereinrichtung, die die Steuerung einer Drossel durchführen kann. In einem solchen System sind Drossel und Glaspedal relativ unabhängig voneinander in mechanischer Hinsicht, wobei die Größe des Niederdrückens des Gaspedals durch einen Sensor ausgelesen werden kann, um dadurch das Ventil durch einen Motor anzutreiben.
Eine weitere typische Lösung weist eine zusatzliche elektronische Steuerfunktion auf, wobei die mechanischen Verbindungen zur Betätigung des Drosselventils durch Verwendung des Gaspedals noch verwendet werden.
Im Vergleich zu den beiden vorangehend beschriebenen Vorgehensweisen hat die erstere als Vorteil, daß eine geringe Anzahl von Teilen ausreichend sind, das jede mechanische Verbindung unnötig ist, und das ein einzelnes Stellglied ausreicht. Bei der anderen Vorgehensweise ist sowohl eine mechanische Verbindung als auch ein oder zwei Stellglieder erforderlich.
Im Gegensatz dazu weist die erste Lösung den Nachteil auf, daß sie teuer ist. Beispielsweise wenn nur eine Fahrsteuerung als optimale Funktion eingerichtet ist, muß ein Betätigungselement, wie ein teuerer Schrittmotor, unverzichtbar hinzugefügt werden, um nur der Fahrsteuerungsfunktion zu genügen. Folglich ergibt sich kein wesentlicher Kosten unterschied, wenn nur eine Funktion verwendet wird, oder eine weitere Funktion wie TCS zu dieser Funktion hinzugefügt wird. Bezüglich der Sicherheit (Ausfallsicherungsfunktion) als wichtigstem Element ist es sehr schwierig, die Sicherheit in dem vorherigen System zu sichern. Auf dieser Grundlage wurde es als risikofrei betrachtet, daß das mechanische System, das lange mit der tatsächlich erreichten Zuverlässigkeit verwendet wurde, beibehalten wurde.
Dies galt auch bei dem letzteren, das heißt, der gemeinsamen Verwendung von Mechanik und Elektronik, was eine Verkomplizierung des Mechanismus verursacht. Fig. 7 zeigt das bekannte Drosselventil mit zwei Ventilen in dem Ventikörper. Nach Fig. 7 hat dieses bekannte Beispiel einen Aufbau, bei dem ein Ventil mechanisch durch das Gaspedal betätigt und das andere Ventil elektronisch unter Verwendung eines Schrittmotors gesteuert wird.
Als Beispiel für die Mechanik und Elektronik ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 64-12038 ein weiterer Stand der Technik offenbart. Dieser ist in Fig. 6 dargestellt. Danach, falls ein Gas- oder Beschleunigungspedal 71 in Richtung eines Pfeils heruntergedrückt wird, wird ein Verbindungsbauteil 73 in Richtung eines Pfeils B durch einen Draht 72 gedreht und ein Drosselventil 75 wird in Richtung eines Pfeils C durch ein Federelement 74 geöffnet. Unter Beibehaltung dieses Zustands wird zum Versuch eines Verengens der Öffnung des Drosselventils 75 der Motor 76 so angetrieben, daß er durch die Welle in eine Richtung D dreht und das Verbindungsbauteil 78 wird durch eine Verbindungsstange 77 in Richtung E gedreht, so daß das Drosselventil 75 durch das Federelement 74 geschlossen werden kann, welche zusammengedrückt wird.
Beim ersten Stand der Technik nach Fig. 7 ist allerdings die Drossel als ganzes unvermeidlich von einem großen und schweren Typ aufgrund des Aufbaus aus zwei Ventilen. Der zweite Stand der Technik nach Fig. 6 weist eine Drossel auf, die eine genaue Information über den Öffnungsgrad des Beschleunigungspedals 71 im allgemeinen während des Fahrens übertragen muß, wodurch das Federeement 74 eine im wesentlichen starke Federkraft haben muß. Bei diesem starken Federelement 74, falls die Drossel durch den Motor 76 zur Verminderung der Geschwindigkeit betätigt wird, muß dieses weiter komprimiert werden. Dadurch ergibt sich, daß ein Motor eines großen Typs mit hohem Drehmoment erforderlich ist. Da zusätzlich ein weiterer spezifischer Mechanismus erforderlich ist zur Reduzierung des Drehmoments des Motors, wird diese Vorrichtung mechanisch voluminös und komplex.
Eine Drosselklappenstelleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 ist in der FR-A-2599805 offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sollen die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt werden und es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselklappenstelleinrichtung bereitzustellen, die leicht, kompakt in ihrer Größe und einfach zu montieren ist, auch wenn sie eine elektromechanische Konstruktion aufweist oder mit einem Ausfallsicherungsmechanismus versehen ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Fortbildungen sind durch die Unteransprüche offenbart.
Gemäß des beschriebenen Aufbaus wird bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Drosselklappenstelleinrichtung von kompakter Form und leichtem Gewicht verwendet, da nur ein einzelner Motor angeordnet ist und die Leistung des Motors nur eine Drosselrückstellfeder von geringer Last überwinden muß. Im Falle eines Drosselausfalls kann das zweite mit dem Beschleunigungspedal verbundene Verbindungsbauteil das erste Verbindungsbauteil mechanisch antreiben, so daß die Ausfallsicherungsfunktion erhalten ist.
Der Stator des Motors ist drehbar und der Rotor kann um eine identische Drehgröße im Vergleich zum zweiten Verbindungsbauteil mittels eines mit dem Beschleunigungspedal verbundenen Drahtes gedreht werden. Daher, falls Rotor und Stator des Motors miteinander zusammenhängen wegen abgelagertem Schmutz, kann die Ausfallsicherungsfunktion erhalten werden.
Eine bloße Änderung der Relation zwischen einem Schlitz und einem Stift, die am ersten und zweiten Verbindungsbauteil gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung vorgesehen sind, erlaubt die Drossel sich mittels des Motors bis zur Erstreckung des Schlitzes zu öffnen, welcher im ersten Verbindungsbauteil vorgesehen ist, relativ zur Öffnung des Beschleunigers. Diese spezifische Tätigkeit verwirklicht einen hohen Grad an Steuerung, wie er in einer Fahrsteuerung, TCS, ISC, oder dergleichen durchgeführt wird, wodurch ein Fahrzeug mit erhöhter Zuverlässigkeit, Komfort und Wirkungsweise bereitgestellt wird.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Konstruktion einer Drosselklappenstelleinrichtung;
Fig. 2 ist eine Ansicht zur Darstellung der Tätigkeit der Drosseklappenstellein richtung nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Aufbaus der Drosselklappenstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer beispielhaften Struktur einer Drosselklappenstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine Arisicht zur Darstellung eines beispielsweise S-förmigen Ventils zur Verwendung beim Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aufbaus einer bekannten Drosselklappenstelleinrichtung;
Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer weiteren bekannten Drosselklappenstelleinrichtung;
Fig. 8 ist eine Ansicht zur Darstellung einer weiteren Form des zweiten Verbindungsbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine Ansicht zur Darstellung einer Drehtoleranz gemäß des Aufbaus nach Fig. 8 usw.;
Fig. 10 ist eine Ansicht zur beispielhaften Darstellung eines Verfahrens zum Verriegeln des Status des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine Ansicht zur beispielhaften Darstellung eines weiteren Verfahrens zum Sperren des Stators in dem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 12 isteine Ansicht zur Darstellung einer Drehtoleranz bei dem Aufbau nach Fig. 11.
Im folgenden werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein illustratives Beispiel für eine Drosseistelleinrichtung zur Erläuterung verschiedener Bauteile eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 3. Nach Fig. 1 weist ein Fahrpedal oder Gaspedal das Bezugszeichen 1 auf und eine Beschleunigerdrehwelle 2 dient als Mittel zur Übertragung einer Drehbewegung, die ursprünglich vom Fahrpedal erzeugt wird. Eine Beschleunigeröffnungserfassungseinrichtung 3 dient zur Erfassung des Drehwinkels der Drehwelle 2, wobei diese Erfassungseinrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein magnetischer Sensor ist, der magnetische Punkte erfassen kann, die auf der Drehwelle 2 als Kodierer angeordnet sind. Die Erfassungseinrichtung 3 erfordert eine hohe Genauigkeit und arbeitet vorzugsweise berührungslos. Ein solcher berührungsloser Sensor kann ein optischer Sensor sein, der ebenfalls verwendet werden kann. Weiterhin kann ein Potentiometer verwendet werden, auch wenn es vom Kontakttyp ist.
Ein Motor 4 zum elektrischen Öffnen oder Schließen eines Drosselventils ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Schrittmotor gebildet. Der Stator des Motors 4 ist an einem Hauptkörper (nicht dargestellt) fixiert. Der verwendete Schrittmotor ist ein Erzeugnis der Matsushita Electric Co., Ltd. mit einer Modell-Nr. 39SHM-328. Die Kenndaten des Motors sind wie folgt.
Kenndaten des Modells Nr. 39SHM-328:
Spannung: 12 V
Strom: 80 mA/Phase
Windungswiderstand: 150 Ohm
Induktivität 150 mH
Schrittwinkel: 1,8º
Rotorträgheitsmoment: 15 g.cm
Rückhaltedrehmoment: 670 g.cm
Winkelrückhaltekraftfähigkeit: 40 g.cm/0,1*
Gewicht: 180 g
Ein Drosselventil 5 ist vom flachen und kreisförmigen Typ. Das Ventil 5 kann beispielsweise durch ein S-förmiges Ventil ersetzt werden, welches nur ein im wesentlichen kleines Drehmoment zu Drehzwecken erfordert. Die Konfiguration des Ventils kann durch Analysieren des Luftstroms innerhalb der Ansaugleitung 14 und Berechnen eines resultierenden Wertes bestimmt werden. Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines S-förmigen Ventils 5 s. Der obere Teil erstreckt sich zur linken Seite und die untere Seite erstreckt sich zur rechten Seite.
Auf einer Drosselventilwelle 6 dreht das Drosselventil 5 zwischen geöffneter und geschlossener Stellung. Ein erstes Verbindungsbauteil 7 überträgt ein Drehmoment auf die Drosselventilwelle 6, die durch Verschweißen mit dem ersten Verbindungsbauteil 7 verbunden ist. Ein Stift 8 ist am ersten Verbindungsbauteil 7 angeordnet und zur Verwendung mit einem Schlitz 10 vorgesehen, der später beschrieben wird, wobei sich der Stift innerhalb des Schlitzes 10 bewegen kann. Ein zweites Verbindungsbauteil 9 überträgt eine Kraft als Resultat eines Verschwenkens des Gaspedals 1 auf die Drosselventilwelle 6, wobei das zweite Verbindungsbauteil 9 beweglich durch ein Lager (Fig. 3) und koaxial bezüglich der Drosselventilwelle 6 gelagert sein kann. Der Schlitz 10 ist am zweiten Verbindungsbauteil 9 so vorgesehen, daß der Stift 8 von dem Schlitz 10 aufgenommen werden kann. Eine Drehwelle 11 gehört zum zweiten Verbindungsbauteil 9. Das zweite Verbindungsbauteil 9 wird mit einem Hebel 17 des Gaspedals 1 über einen Draht 12 so verbunden, daß es entsprechend zur Niederdruckgröße des Gaspedals 1 gedreht wird, wenn dieses heruntergedrückt wird. Fig. 2 zeigt die Relation zwischen einer Drosselklappenstelleinrichtung und der Öffnung des Fußpedals gemäß der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Drosselventil geschlossen, wenn der Motor im Leerlauf läuft. Folglich, wenn das Drosselventil in geschlossener Stellung ist, kann die minimale notwendige Menge des aufgenommenen Brennstoffs durch eine passende Einrichtung gesichert werden. Als spezifisches Beispiel einer solchen angemessenen Einrichtung kann die Minimalmenge des Aufnahmebrennstoffs durch einen Bypass (nicht dargestellt) gesichert werden, der in einer Zuleitung vorgesehen ist.
Der mit dem Fußpedal 1 verbundene Hebel 17 ist länger als der Drehradius des zweiten Verbindungsbauteils 9, wodurch bei Niederdrücken des Fußpedals 1 um einen Winkel von 45º das zweite Verbindungsbauteil 9 um einen Winkel von 90º gedreht wird.
Eine Drosselöffnungserfassungseinrichtung 13 dient zum Erfassen des Drehwinkels der Drosselventilwelle 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Erfassungseinrichtung 13 dem Typ der Drosselöffnungserfassungseinrichtung 3. Weiterhin ist eine zylindrische Aufnahmeleitung 14 angeordnet. Eine Drosselrückstellfeder 16 dient zum Verstellen der Relation zwischen ersten Verbindungsbauteil 7 und zweitem Verbindungsbauteil 9 in die richtige obere Grenzstellung nach Fig. 2, falls keine Drehkraft vom Motor 4 auf die Drosselventilwelle 6 ausgeübt wird. Mit anderen Worten, dient die Drosselrückstellfeder 16 zum Halten des Stiftes 8 im linken Endabschnitt des Schlitzes 10 nach Fig. 1. Die Drosselrückstellfeder 16 ist mit dem ersten Verbindungsbauteil 7 über einen Draht verbunden. Eine Motorsteuerungseinrichtung 18 dient zur Steuerung der Bewegung des Drosselventils 5 durch Steuerung des Motors 4 in Abhängigkeit von Signalen der Fußpedalöffnungserfassungseinrichtung 3 und einer Steuereinheit 19. Weiterhin ist eine Fußpedalrückstellfeder 20 vorgesehen, wobei das Drehmoment des Motors 4 geringer als Kraft dieser Feder 20 ist.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der zusammengesetzten Drosselklappenstelleinrichtung mit einem Kugellager 31. Bauteile identisch zu denen nach Fig. 1 weisen gleiche Bezugszeichen auf. Auch wenn bei diesem Ausführungsbeispiel nicht verwendet, kann ein Abdichtungsbauteil anstelle des Lagers 31 verwendet werden.
Als nächstes wird die Tätigkeit des Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen Öffnungsgrad des Drosselventils und Gaspedal bei der Drosselklappenstelleinrichtung gemäß des Ausführungsbeispiels
Ein schattierter Bereich nach Fig. 2 ist ein Gebiet, indem der Stift 8 dreht und der Schlitz 10 sich bewegt, welcher Bereich durch den Motor 4 gesteuert werden kann.
Fig. 1 ist eine Ansicht der Drossel in der vollständig geschlossenen Stellung. In dieser Stellung nach Fig. 1 wird auf die Drosselventilwelle 6 eine Kraft ausgeübt, die von der Gaspedalrückstellfeder 20 zum Schließen des Drosselventils 5 und von der Drosselrückstellfeder 16 zum Öffnen des Drosselventils ausgeübt wird. Die Gaspedalrückstellfeder 20 ist stärker als die Drosselrückstellfeder 16 in ihrer Rückstellkraft ausgebildet, wodurch die Gaspedalrückstellfeder 20 stärker als die andere Feder ist und entsprechend eine Kraft auf die Drosselventilwelle 6 ausgeübt wird, die das Drosselventil 5 schließt. In Fig. list die Drosselventilwelle 6 in einem solchen Zustand, daß sie mit einem Anschlag am ersten Verbindungsbauteil 7 in Anlage ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Justierung der Drehkraft, die auf die Drosselventilwelle 6 wirkt, durch die Gaspedalrückstellfeder 20, die stärker als die Drosselrückstellfeder 16 in ihrer Rückstellkraft ist. Allerdings kann die auf die Drosselventilwelle 6 wirkende Drehkraft durch Änderung der Verbindungsposition justiert werden, wenn beide Federn gleich in ihrer Rückstellkraft sind.
Es fließt kein Strom in Motor 4, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist nach Fig. 1, das heißt, es wirkt kein Rückhaltedrehmoment.
Aus Fig. 1 und 2 ist der Ausfallversicherungsmechanismus ersichtlich. Das heißt, Gaspedal 1 ist mechanisch mit dem Drosselventil 5 gekoppelt und das Fahrzeug kann dann nicht weiterfahren, wenn das das Drosselventil steuernde elektrische Ventil ausfällt. Wenn ein solcher elektrischer Ausfall auftritt, wird zumindest die Leerlaufstellung angenommen, da das Ventil vollständig geschlossen ist.
Um das Drosselventil 5 aus der vollständig geschlossenen Stellung allmählich in die geöffnete Stellung zu verstellen, wird das Gaspedal 1 anfänglich zum Öffnen der Drossel niedergedrückt. Dann wird der Gaspedalhebel 17 bewegt, um den Draht 12 zu ziehen, der das zweite Verbindungsbauteil 9 in Gegenuhrzeigerrichtung bewegt. Zur gleichen Zeit bestimmt die Gaspedalöffnungserfassungseinrichtung 3 den Öffnungsgrad des Gaspedals 1 und führt ein Signal der Motorsteuerung 18 zu. Die sich ergebende Drehung des zweiten Verbindungsbauteils 9 in eine Richtung zum Öffnen des Drosselventils 5 veranlaßt die Drosselrückstellfeder 16 in einer solchen Weise auf das erste Verbindungsbauteil 7 zu wirken, das dieses sich dreht, um das Drosselventil in die Öffnungsstellung zu bewegen. Gleichzeitig damit wird der Drehwinkel der Drosselventilwelle 6 durch die Drosselöffnungerfassungseinrichtung 13 erfaßt, die ein Erfassungssignal an die Motorsteuerung 18 übermittelt. Die Motorsteuerung 18 erzeugt eine Ausgabe zum Antreiben des Motors 4 aus der Ausgabe der Drosselöffnungserfassungseinrichtung 13 und ein Signal einer Steuereinheit 19, falls notwendig, aus der Ausgabe der Gaspedalöffnungserfassungseinrichtung 3. Bevor der Motor 4 betätigt wird, muß die anfängliche Stellung des Motors 4 durch die Drosselöffnungserfassungseinrichtung 13 bestimmt werden. Ist allerdings die letzte Stellung der Drehung des Motors 4 genau gespeichert worden, ist keine Erfassung der anfänglichen Stellung notwendig.
In der oben beschriebenen Weise wird die Steuerung des Drosselventils 5 durch das Gaspedal 1 erreicht. Beispielsweise können allerdings, falls das Gaspedal 1 plötzlich niedergedrückt wird, die Antriebsräder durchdrehen. Um einen solchen Fall zu vermeiden, wird auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit und der Beschleunigung der Reifen eine Beurteilung durchgeführt, ob die Reifen durchdrehen. Falls das Ergebnis dieser Beurteilung ein Durchdrehen eines Reifens ergibt, veranlaßt die Steuereinheit 19 die Motorsteuerung zum geringfügigen Schließen des Drosselventils 5. Für die Beurteilung eines Durchdrehens des Reifens können verschiedene bekannte Beurteilungen verwendet werden.
Die Motorsteuerung 18 dient zum Betätigen des Motors 4 in Übereinstimmung mit dem Befehl der Steuereinheit 19 in einer Richtung, um das Drosselventil 5 zu schließen. Das heißt, wenn einmal das Gaspedal 1 niedergedrückt ist, wird das Drosselventil 5 durch die Motorsteuerung 18 gesteuert, um den erlaubten Bereich der Öffnung innerhalb des schattierten Bereichs nach Fig. 2 zu bestimmen. Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel ist insbesondere geeignet zur Antriebssteuerung bei durchdrehenden Reifen auf der Grundlage eines zu schnellen Anfahrens.
Im folgenden wird die Ausfallsicherung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Ausfallsicherung dient zur Verhinderung eines Fortfahrens eines Fahrzeugs aufgrund eines Ausfalls des elektrischen Systems, das das Drosselventil 5 durch die mechanische Verbindung zwischen Gaspedal 1 und Drosselventil 5 steuert und andererseits das System in einem solchen Fall in einen Leerlauf versetzt.
Es ist höchst wichtig, daß die Drosselklappenstelleinrichtung unter keinen Umständen in Gefahr gerät. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, falls der in der Motorsteuerschaltung 18 verwendete IC aus irgendeinem Grunde versagt, das Gaspedal 1 in die Ausgangsstellung zurückkehren und das Drosselventil 5 in seine anfängliche Stellung zurückkehren, in der es vollständig geschlossen ist, da der durch den Motor 4 gesteuerte Bereich nur dem schattierten Bereich nach Fig. 2 entspricht. Die Tätigkeit der Ausfallsicherung wird im folgenden beschrieben. Unter der Annahme, daß ein Leitungsdraht zwischen der Motorsteuerschaltung 18 und dem Motor 4 gebrochen ist, weist der Motor 4 kein Rückhaltedrehmoment auf, da kein elektrischer Strom anliegt und die Drosselventilwelle 6 dreht weiter durch die Gaspedalrückstellfeder 20, wie in der vollständig geschlossenen Stellung wie oben beschrieben. Dies ist beabsichtigt, um ein Schließen der Drossel unter Verwendung nur des mechanischen Systems zu ermöglichen, wenn das elektrische System ausfallen sollte.
Da die Drehtoleranz nach Fig. 2 von der Größe (Winkel) des Schlitzes 10 abhängt, kann die Drehtoleranz durch Variieren der Größe des Schlitzes 10 geändert werden.
Es gibt ein effektives Verfahren zur Vergrößerung der Drehtoleranz. Dies wurde im Hinblick auf das Verhältnis zwischen der Drosselöffnung und dem Niederdrückwert des Gaspedals (Gaspedalöffnung) in Betracht gezogen. Bei der hier oben beschriebenen Ausführungsbeispiel öffnet sich das Drosselventil 5 um 90 Grad, während das Gaspedal 1 sich um 45 Grad bewegt. Allerdings ergibt sich dabei als Problem, daß ein solcher Aufbau ein Geschwindigkeitssteigerungsverhältnis nur zweimal größer als das Maximum aufweist, wodurch sich keine weitere Ausdehnung der korregierten Stellung der oberen Grenze ergibt. Eine Lösung dieses Problems kann sich dadurch ergeben, daß das Hebelverhältnis des Drahtes und des zweiten Verbindungsbauteils 7 dreimal größer nach Fig. 9(a) eingestellt wird.
Fig. 8 zeigt eine Drehtoleranz wie sie nach Fig. 9(a) erhältlich ist.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, wird das Drosselventil 5 gemäß der vorliegenden Erfindung im allgemeinen durch den Motor 4 unterhalb einer oberen Grenze kompensiert gesteuert aufgrund des Niederdrückens des Gaspedals 1. Folglich ergibt sich keine Gefahr bei einem zufälligen Fehler des elektrischen Systems. Normalerweise ist eine feine Steuerung möglich, um eine höchst effiziente Antriebsschlupfregelung durchzuführen.
Ein Ausführungsbeispiel zur Verbesserung einer Ausfallsicherung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Die spezifische Ausfallsicherung beruht auf der Annahme eines Ausfalls einer mechanischen Einheit, die neu gemäß der vorliegenden Erfindung hinzugefügt wurde, aber nur wenig mehr Zuverlässigkeit bringt. Selbst wenn ein solcher Ausfall auftritt, wird das Fahrzeug niemals wegfahren aus Gründen der mechanischen Kopplung zwischen Gaspedal und Drosselventil, wodurch sich der Leerlauf einstellt. Das heißt, die mechanische Gefahr beim Motor, wie Ausfall der neuen mechanischen Einheit wird in Betracht gezogen. Insbesondere kann Fremdmaterial zwischen den Rotore in den Motor eindringen. In einem solchen Fall wird befürchtet, daß Rotor und Stator fest aneinanderhängen. Folglich wird angenommen, daß, falls eine mechanische Kraft, die erzeugt wird, wenn das Gaspedal 1 losgelassen wird, und dem Rotor zugeführt wird, der direkt mit dem Drosselventil 5 verbunden ist, das Drosselventil 5 nicht mehr in die geschlossene Stellung drehen kann. Daher existiert die Möglichkeit für den Motor in eine verriegelte oder feste Stellung zu geraten, welcher begegnet werden muß. Es erfolgt demgemäß eine Beschreibung eines weiteren Ausführungsbeispiels.
Erstes Verbindungsbauteil 7 kann außerdem ebenfalls den Schlitz 10 aufweisen und im Gegensatz dazu kann das zweite Verbindungsbauteil 9 den Stift 8 aufweisen, siehe Fig. 9(b), wodurch der Eingriff ermöglicht wird.
Bei dem folgenden Ausführungsbeispiel kann eine Ausfallsicherung dieser selbst in dem Fall betätigt werden, das der Motor aus irgendwelchen Gründen, wie oben erwähnt, blockiert ist.
Fig. 4 zeigt den Aufbau der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, daß der Stator des Motors 4 fest am Hauptkörper gesichert ist, unter Verwendung der Stator- Rückstellfeder 15 und einer Stator-Blockiereinrichtung 23. Andere Bauteile sind gleich denen beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird. Die Statorrückstellfeder 15 zwingt den Stator 4 zur Drehung in eine Richtung, wodurch das Drosselventil 5 zur geschlossenen Stellung bewegt wird. Die Stator-Blockier- oder Fixierein richtung 23 ist ein Anschlag, der gegen ein von der Stator-Rückstellfeder 15 ausgeübtes Drehmoment wirkt, wodurch der Stator 4 festgehalten ist. Die Stator-Blockiereinrichtung 23 ist mit einem elektromagnetischen Ventil versehen, das zwischen Blockieren und Freigeben in Abhängigkeit der Richtung von der Steuereinheit 19 wechseln kann. Die Wechseleinrichtung von Fixieren zum Freigeben soll nicht auf einen elektromagnetischen Typ eingeschränkt werden, das heißt, beispielsweise kann es eine Kombination aus einer Gedächtnislegierung und einem Heizdraht sein.
Weiterhin ist der Mechanismus zum Blockieren und Freigeben des Stators 4 so angeordnet nach Fig. 10, daß der Stator mit einer Feder versehen ist und normalerweise seine Beschleunigungsarbeit in einem blockierten Zustand nach Fig. 10(c) durchführt. In einem anormalen Zustand erstreckt sich die Feder über eine Mittellinie S nach Fig. 10(c), siehe auch Fig. 10(a), wodurch ein Drehmoment in entgegengesetzter Richtung zu der im Normalfall ausgeübt wird. Das bedeutet, daß die Feder die gleiche Rolle wie die Statorrückstellfeder 15 spielt.
Weiterhin weist nach Fig. 11 der Stator einen Vorsprung in einem Teil auf. Normalerweise wird der Stator in eine blockierte Stellung gebracht, wobei der Vorsprung in Anlage mit einer Klaue unter Verwendung der elektromagnetischen Kraft gerät und im außergewöhnlichen Falle die Ausfallsicherung unter Hilfe der Statorrückstellfeder 15 funktioniert. Das heißt, eine elektromagnetische Einrichtung gibt die Anlage frei.
Zusätzlich nach Fig. 12 gibt es einen Fall, wo eine luftgeladene Feder verwendet wird. Beim Zusammenbau wird der Stator durch eine Feder gebildet durch Luftdruck blockiert und wenn ein anormaler Zustand auftritt, wird die Ausfallsicherungstätigkeit in Form eines Vorsteuerdrucks durchgeführt, der von einer Öffnung abgegeben wird, der durch eine Exposionseinrichtung gebildet wurde.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Normalfall die Tätigkeit in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt und so ist es auch bei einem elektrischen Systemausfall. Daher wird auf eine Beschreibung der Tätigkeit gemäß dieses Ausführungsbeispiels verzichtet.
Der Punkt bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Ausfallsicherungsprozedur, der gefolgt werden kann, wenn der Motor aufgrund von Staub blockiert ist. Im folgenden erfolgt eine Beschreibung dieses Punktes.
Das Drosselventil 5 mit einer Öffnung von einem Winkel von 45º wird als Beispiel genommen. In einem Punkt (A), siehe die gestrichelte Linie in Fig. 2, wird der Zustand des Drosselventils 5 dargestellt, das um einen Winkel von 45º geöffnet ist. Ist der Motor außer Betrieb, wird dieser Zustand durch einen Punkt (A) in korrigierter Position der oberen Grenze dargestellt. Dann, wenn Stator 4 und Rotor (Drosselventilwelle 6) des Motors in die verriegelten Stellungen geraten, wird das Drosselventil 5 ebenfalls in eine verriegelte Stellung bei solchen Ausmaßen gebracht, daß es nicht schließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, auch wenn der Stator 4 des Motors einmal in einer blockierten Stellung ist, beim Auftreten eine Anormalität, wenn beispielsweise der Motor blokkiert ist, eine Ausfallsicherung dadurch gesichert sein, daß der Stator 4 selbst des Motors gedreht wird.
Im folgenden wird die Tätigkeit mit der Ausfallsicherung in Aktion beschrieben, um der Anormalität der Rotorblockierung zu begegnen. Zuerst wird durch die Steuereinheit 19 bezüglich der Ausgaben vom Gaspedalanordnungserfassungseinrichtung 3 und Drosselöffnungserfassungseinrichtung 13 beurteilt, ob der Motor in einer blockierten Stellung ist. Falls er blockiert ist, wird die Statorblockiereinrichtung 23 angewiesen, den Stator 4 freizugeben. Bei Empfang dieses Befehls startet die Statorblockiereinrichtung 23 mit der Freigabe des Stators, der durch die Starterrückstellfeder 15 betätigt wird, um das Drosselventil 5 in die geschlossene Stellung zurückzuführen. Folglich, sollte der Motor blokkiert sein, wird das Drosselventil nie in der offenen Stellung verbleiben, wodurch eine Gefahr, wie ein unkontrolliertes Fahrens eines Fahrzeuges, vermieden wird.
Im Ausführungsbeispiel kann, selbst wenn es verriegelt ist, eine Selbstfahrfunktion realisiert werden, wobei im folgenden diese Funktion als Bogenformfunktion bezeichnet wird.
Allerdings gibt es eine weitere Anforderung bezüglich der Ausfallsicherung und einer besseren Bogenformfunktion, selbst wenn etwas schief läuft mit dem Mechanismus, wie bei einer elektrischen Systemgefahr oder einer Motorblockierung. Das Ausführungsbeispiel zur Realsierung dieser Anforderung wird im folgenden beschrieben.
Gemäß dieses Ausführungsbeispiels, sollte der Motor blockiert sein, kann das Drosselventil in die vollständig geschlossene Stellung gebracht werden. Daher ist es möglich, eine sichere Drosseklappenstelleinrichtung bereitzustellen.
Falls Starter 4 des Motors und zweites Verbindungsbauteil 9 einteilig miteinander gebildet sind, ist ein einzelner Draht ausreichend.
In diesem Fall kann das zweite Verbindungsbauteil 9 auf der Motorseite relativ zur Einlaßleitung 14 plaziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die optimale Drehtoleranz für erstes und zweites Verbindungsbauteil durch Anordnung der Konfiguration von Stift und Schlitz hergestellt werden, wobei der Motor durch Federn blockiert ist, um sicherzustellen, daß die Drossel eine genaue und sehr effiziente Steuerung wie einer Selbstfahrantischlupfsteuerung und einer Leerlaufsteuerung aufweist. Sollte das elektrische System ausfallen oder der Motor aufgrund von Staub blockieren, ist die Drosselklappensteileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß sie zu allen Zeiten die Sicherheit wieder herstellt.

Claims

1. Drosselklappenstelleinrichtung mit:

einer Ansaugeitung (14) zur Zufuhr von verdampftem Brennstoff zu einem Motor einem Drosselventil (5), das in der Ansaugleitung (14) angeordnet ist;

einer drehbar gelagerten Drosselventliwelle (6), welche das Drosselventil (5) zur Bewegung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung trägt;

einem Motor (4) mit einem Stator und einem Rotor zur Übermittlung eines Drehmoments auf die Drosselventilwelle (6) über den Rotor;

einer Motorsteuereinrichtung (18,19) zur Steuerung des Motors (4);

einem ersten Verbindungsglied (7), welches an der Drosselventilwelle (6) gesichert ist und auf dieser ein Drehmoment überträgt;

einer Drosselrückkehreinrichtung (16), durch die stetig ein Drehmoment auf die Drosselventilwelle (6) zum Schließen des Drosselventils ausgeübt wird;

einem zweiten Verbindungsglied (9), welches drehbar durch eine Welle (11) gelagert ist und mit einem Gaspedal (1) verbunden ist, um in Abhängigkeit zu einem Grad des Niederdrückens des Gaspedals gedreht zu werden;

wobei ein Verbindungsglied (7, 9) direkt mit zwei Anschlagteilen (10) versehen ist, die mit dem anderen Verbindungsglied (7, 9) in Eingriff bringbar sind;

wobei weiterhin erstes und zweites Verbindungsglied (7, 9) in einer solchen Weise gekoppelt sind, daß das erste Verbindungsglied (7) sich zwischen zwei durch die Anschlagteile (10) bestimmten Stellungen drehen kann, und

der Motor (4) durch die Motorsteuereinrichtung (18) zur Drehung des ersten Verbindungsglieds (7) zwischen den beiden Positionen angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet,

daß erstes und zweites Verbindungsglied (7, 9) scheibenförmig sind, beide Anschlagteile (10) Ränder eines in einem Verbindungsglied (7, 9) geformten Schlitzes sind, ein Stift (8) am anderen Verbindungsglied (9, 7) befestigt und in den Schlitz (10) eingesetzt ist, eine Gaspedalrückstelleinrichtung (20) zur Vorspannung des zweiten Verbindungsglieds (9) in Schließrichtung des Drosselventils (5) angeordnet ist, wobei das Drehmoment des Motors (4) geringer als die Rückstellkraft der Gaspedalrückstelleinrichtung (20) ist, und wobei eine Statorrückstellfeder (15) mit dem Stator zum Verstellen des Drosselventils in eine vollständig geschlossene Stellung verbunden ist, falls ein abnormer Zustand auftritt, und eine Statorsperreinrichtung (23) zur normalen Anordnung des Stators in einer gesperrten Stellung und zur Freigabe des Stators in einem Notfall vorgesehen ist.

2. Drosselklappenstelleinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungsglied (9) den Schlitz (10) aufweist.

3. Drosselklappenstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungsglied (7) den Schlitz (10) aufweist.

4. Drosselklappenverstelleinrichtung nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (3) für eine Fahrpedalöffnung zum Feststellen eines Bewegungsweges des Fahrpedals (1), wobei die Motorsteuereinrichtung (18, 19) den Motor in Abhängigkeit zu einer Ausgabe der Fahrpedalöffnungsensoreinrichtung (3) antreibt.

5. Drosselklappenverstelleinrichtung nach Ansprüchen 1, 2, oder 3, gekennzeichnet durch ein Kabel (21) zur Bewegung in Abhängigkeit einer Gaspedalniederdruckgröße und in Verbindung mit dem Stator des Motors.

6. Drosselklappenverstellein richtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Schrittmotor ist.

7. Drosselklappenverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,, daß das Drosselventil ein S-förmiges Ventil ist.

8. Drosselklappenverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung, welche eine Ausgabe zur Regelung des Motors abgibt, wenn eine konstante Fahrgeschwindigkeit erforderlich ist.