EP0080026B1 - Stelleinrichtung zur geregelten Verstellung eines mit einem Stellorgan verbundenen Anschlags - Google Patents

Stelleinrichtung zur geregelten Verstellung eines mit einem Stellorgan verbundenen Anschlags Download PDF

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EP0080026B1
EP0080026B1 EP82107429A EP82107429A EP0080026B1 EP 0080026 B1 EP0080026 B1 EP 0080026B1 EP 82107429 A EP82107429 A EP 82107429A EP 82107429 A EP82107429 A EP 82107429A EP 0080026 B1 EP0080026 B1 EP 0080026B1
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clutch
pin
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abutment
spring
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Harald Collonia
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Mannesmann VDO AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/06—Increasing idling speed
    • F02M3/07—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for the regulated adjustment of a stop connected to an actuating element.
  • Such actuators which were part of the known prior art on the priority date, are used in particular to actuate an adjustable idling stop on a throttle valve of a gasoline engine or on the adjusting lever of a diesel engine.
  • Control electronics serve to regulate the idle speed, which is fed with signals corresponding to the speed and possibly further activation variables, such as the temperature, and which emits an actuating signal to an electric drive element of the actuating device.
  • a drive member z. B a motor that moves a stop pin, against which in turn is pressed with a spring, the throttle valve return spring, the idle stop.
  • the actuator namely the throttle valve, is adjusted by the drive member so that a desired idling speed is maintained regardless of disturbance variables.
  • the idle electronics would emit a control signal that tries to regulate the internal combustion engine to a lower speed. If the accelerator pedal then returns to its rest position, the idling speed would be too low, in extreme cases such that the internal combustion engine stops. Therefore, in the known actuating device, a so-called idle contact is provided, which interrupts a signal line when the accelerator pedal is actuated, so that the idle electronics do not counteract an arbitrary increase in speed.
  • the idle contact can be realized by two contact pieces, one of which is connected to the stop pin on the drive element and another to the idle stop itself.
  • This way of making the idle control circuit or the idle electronics during the driving operation when accelerating for the adjustment of the stop pin ineffective so that it maintains its last adjusted position in idle is relatively complex.
  • This effort is not only due to the no-load contact, but also due to an additional circuit part for evaluating the position of the no-load contact in the no-load electronics and the adjustment of the no-load contact.
  • An actuating device for the regulated adjustment of a stop is also known (US Pat. No. 2,985,196), which operates on a pneumatic basis.
  • an auxiliary stop is provided in the stop, which is pressed from an exposed position against the force of a spring into an ineffective position. This delays the return of the throttle valve to its idle position and prevents the engine from stalling.
  • the object of the present invention is therefore to develop an actuating device of the type mentioned at the outset in such a way that the idle control for the adjustment of the actuating member is rendered ineffective in a less complex manner.
  • the rotary movement of an electric motor is only transmitted to the stop pin if the stop pin is loaded by the spring throttle valve return spring. This only happens when the driver is not operating the accelerator pedal. In this case, the rotary movement of the electric motor is converted into a displacement of the stop pin via the self-locking gear.
  • the stop pin is set by the idle or control electronics so that the internal combustion engine runs at the desired idle speed.
  • the self-locking gear which is provided between the stop pin and the displaceable coupling part, consists of a threaded rod connected to the coupling and a threaded portion of the displaceable stop pin which engages in it and is secured against rotation.
  • This essentially only two-part self-locking gearbox converts the rotary movement of the coupling part connected to it into a displacement of the stop pin in that the threaded rod turns more or less into the threaded section of the stop pin, which is displaceable but not rotatably mounted. Since the threaded rod and the threaded section cannot move any further against the fixed coupling part, only the desired displacement of the stop pin in the direction of the stop of the actuator remains. According to the function outlined above, this displacement only occurs when the stop is non-positively pressed against the stop pin.
  • a detail of the uncomplicated self-locking transmission which has been described above, consists in that a sliding pin connected to the stop pin can be displaced along a stationary sliding surface in order to prevent rotation.
  • a worm gear can also be used in one variant.
  • a friction clutch is advantageously provided as the clutch between the electric motor and the stop pin, in which the frictional engagement can take place in any rotational position of the clutch parts with respect to one another.
  • a dog clutch can also serve as a clutch, which can transmit the rotary movement of the electric motor to the gearbox with a non-positive and positive connection when the stop pin is loaded.
  • 1 denotes an electric motor, which is fed by an idling or control electronics, not shown, with control signals which depend in particular on the speed of an internal combustion engine, not shown.
  • a friction clutch 3 with two clutch parts 4 and 5 is connected to an output shaft 2 of the motor.
  • a threaded rod 6 with an internal thread was formed from the coupling part 5, which is displaceable relative to the coupling part 4.
  • An external thread of a threaded section 7 engages in the internal thread and is screwed into a stop pin 8.
  • a pin 9 on the stop pin 8 can slide along a sliding surface 10.
  • the stop pin 8 limits the adjustment of a lever 11 by a spring 12, which serves as a throttle valve return spring.
  • the throttle valve is designated 13. Like the lever 11 and the spring 12, it is not shown to scale with respect to the actuating device. - The end of the lever 11 facing the end face of the stop pin is also referred to as stop 14.
  • a separating spring ensures that the coupling parts 4 and 5 are separated from one another when they are not pressed together under the force of the spring 12.
  • the spring force of the spring 12 is considerably greater than that of the separating spring.
  • the motor 1 can be fed with any desired control signals without causing an adjustment of the stop pin and thus the idling speed. It is therefore not necessary to interrupt or deactivate the electrical signal paths to the idle or control electronics in any way if the accelerator pedal of the vehicle is operated arbitrarily, whereby the stop 14 of the lever 11 is separated from the stop pin 8, so that the stop pin is not loaded by the spring 12. In this case, the coupling parts 4 and 5 are separated by the separating spring.
  • the stop pin 8 is loaded by the spring 12, i. H. the stop pin presses the coupling part 5 against the coupling part 4, producing a non-positive connection with the coupling.
  • the rotary movement of the electric motor 1 is converted into a displacement of the stop pin 8 in order to regulate the desired idling speed. Due to the frictional connection of the friction clutch 3 in this case, the rotary movement is transmitted to the threaded rod 6, which turns the threaded part 7 of the stop pin more or less depending on the direction of rotation, since the stop pin cannot rotate. Rather, the rotational movement is prevented by the pin 9, which slides along the sliding surface 10 when the stop pin is displaced.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zur geregelten Verstellung eines mit einem Stellorgan verbundenen Anschlags nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Stelleinrichtungen, die am Prioritätstag zum bekannten Stand der Technik zählten, dienen insbesondere dazu, einen einregulierbaren Leerlaufanschlag an einer Drosselklappe eines Ottomotors oder am Verstellhebel eines Dieselmotors zu betätigen. Zur Regelung der Leerlaufdrehzahl dient eine Regelelektronik, die mit Signalen entsprechend der Drehzahl und gegebenenfalls weiteren Aufschaltgrößen, wie der Temperatur, gespeist wird und die ein Stellsignal an ein elektrisches Antriebsorgan der Stelleinrichtung abgibt. Als Antriebsorgan dient z. B. ein Motor, der einen Anschlagstift verschiebt, gegen den wiederum mit einer Feder, der Drosselklappenrückzugsfeder, der Leerlaufanschlag gedrückt wird. In dieser Weise wird das Stellorgan, nämlich die Drosselklappe, durch das Antriebsorgan so verstellt, daß eine gewünschte Leerlaufdrehzahl unabhängig von Störgrößen aufrechterhalten wird. Dies gilt jedenfalls so lange, wie die Drosselklappe nicht durch das Fahrpedal willkürlich verstellt wird, um den Motor mit einer anderen Drehzahl als der Leerlaufdrehzahl zu betreiben. In diesem Falle würde die Leerlaufelektronik ein Stellsignal abgeben, welches versucht, den Verbrennungsmotor auf eine niedrigere Drehzahl einzuregeln. Wenn dann das Fahrpedal wieder in seine Ruhelage zurückkehrt, wäre die Leerlaufdrehzahl zu niedrig, im Extremfall so, daß der Verbrennungsmotor stehen bleibt. Deshalb ist bei der bekannten Stelleinrichtung ein sogenannter Leerlaufkontakt vorgesehen, der bei einer Betätigung des Fahrpedals eine Signalleitung unterbricht, damit die Leerlaufelektronik bei einer willkürlichen Drehzahlerhöhung nicht gegenregelt. Der Leerlaufkontakt kann durch zwei Kontaktstücke realisiert werden, von denen einer mit dem Anschlagstift an dem Antriebsorgan und ein anderer mit dem Leerlaufanschlag selbst in Verbindung steht. Diese Art, den Leerlaufregelkreis bzw. die Leerlaufelektronik während des Fahrbetriebs beim Gasgeben für die Verstellung des Anschlagstifts unwirksam zu machen, so daß dieser seine zuletzt im Leerlauf eingeregelte Stellung behält, ist aber verhältnismäßig aufwendig. Dieser Aufwand ist nicht nur durch den Leerlaufkontakt, sondern durch einen zusätzlichen Schaltungsteil zur Auswertung der Stellung des Leerlaufkontaktes in der Leerlaufelektronik und durch die Justierung des Leerlaufkontaktes bedingt.
  • Es ist des weiteren eine Stelleinrichtung zur geregelten Verstellung eines Anschlags bekannt (US-A 2 985 196), die auf pneumatischer Basis arbeitet. Um zu verhindern, daß bei einer plötzlichen Rückkehr des Fahrpedals in seine Ruhelage die Drosselklappe in eine den Verbrennungsmotor abwürgende Stellung gelangt, ist in dem Anschlag ein Hilfsanschlag vorgesehen, der aus einer exponierten Stellung gegen die Kraft einer Feder in eine unwirksame Stellung gedrückt wird. Dadurch verzögert sich die Rückkehr der Drosselklappe in ihre Leerlaufstellung und ein Abwürgen des Motors wird verhindert.
  • Zu der vorliegenden Erfindung gehört daher die Aufgabe, eine Stelleinrichtung der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß die Leerlaufregelung für die Verstellung des Stellorgans in weniger aufwendiger Weise unwirksam gemacht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ausgestaltung der Stelleinrichtung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Bei dieser Stelleinrichtung wird die Drehbewegung eines Elektromotors nur dann auf den Anschlagstift übertragen, wenn der Anschlag stift durch die Feder - Drosselklappenrückzugsfeder _ belastet ist. Dies geschieht nur im Leerlauf, wenn das Fahrpedal von dem Fahrer nicht betätigt wird. In diesem Fall wird also die Drehbewegung des Elektromotors über das selbsthemmende Getriebe in eine Verschiebung des Anschlagstifts umgesetzt. Der Anschlagstift wird durch die Leerlauf- bzw. Regelelektronik so eingestellt, daß der Verbrennungsmotor mit der gewünschten Leerlaufdrehzahl läuft. Bei einer Betätigung des Fahrpedals wird die erste kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlagstift und dem Anschlag aufgehoben, da das Stellglied unabhängig von der Leerlaufeinstellung durch den Fahrer willkürlich zum Erreichen der gewünschten Drehzahl verstellt wird. Dadurch wird auch die kraftschlüssige Verbindung der Kupplung unterbrochen, da das verschiebbare Kupplungsteil jetzt nicht durch die Feder - Drosselklappenrückzugsfeder - gegen das andere Kupplungsteil gedrückt wird. Der Elektromotor kann sich demzufolge beliebig drehen, ohne eine entsprechende Verschiebung des Anschlagstifts hervorzurufen. Demzufolge kann auch die Regel- bzw. Leerlaufelektronik an den Elektromotor Stellsignale abgeben, die von der willkürlich eingestellten Motordrehzahl abhängen. Trotzdem verstellt der Elektromotor wegen der gelösten Kupplung in diesem Betriebsfall nicht den Anschlagstift in unerwünschter Weise.
  • Daraus folgen die wesentlichen Vorteile der Erfindung, daß auf eine Unterbrechung der elektrischen Signalwege in dem Leerlaufregelkreis völlig verzichtet werden kann. Es wird kein Leerlaufkontakt und kein Schaltungsteil der Leerlauf- bzw. Regelelektronik zum Auswerten der Stellung des Leerlaufkontaktes benötigt. Dementsprechend entfällt auch eine Justierung des Leerlaufkontaktes. Die Unterbrechung der kraftschlüssigen Verbindung durch die Kupplung erfolgt hingegen in unkomplizierter Weise selbsttätig durch die Wirkung der Feder - Drosselklappenrückzugsfeder. Der Aufwand für mecha nische Bauelemente der Stelleinrichtung zur Unterbrechung des Leerlaufregelkreises auf die Einstellung des Anschlagstiftes ist vergleichsweise gering.
  • Eine besonders wenig aufwendige Ausführung der Stelleinrichtung besteht darin, daß das selbsthemmende Getriebe, welches zwischen dem Anschlagstift und dem verschiebbaren Kupplungsteil vorgesehen ist, aus einer mit der Kupplung verbundenen Gewindestange und einem in diese eingreifenden Gewindeabschnitt des verschiebbaren Anschlagstiftes besteht, der gegen Verdrehung gesichert ist. Dieses im wesentlichen nur aus zwei Teilen bestehende selbsthemmende Getriebe setzt die Drehbewegung des mit ihm verbundenen Kupplungsteils dadurch in eine Verschiebung des Anschlagstiftes um, daß sich die Gewindestange mehr oder weniger in den Gewindeabschnitt des Anschlagstiftes eindreht, der verschiebbar, aber nicht drehbar gelagert ist. Da sich die Gewindestange und der Gewindeabschnitt nicht weiter gegen das feste Kupplungsteil verschieben kann, bleibt nur die gewünschte Verschiebung des Anschlagstiftes in Richtung auf den Anschlag des Stellorgans. Diese Verschiebung tritt entsprechend der voranstehend skizzierten Funktion nur dann auf, wenn der Anschlag kraftschlüssig gegen den Anschlagstift gepreßt wird.
  • Eine Einzelheit des unkomplizierten selbsthemmenden Getriebes, welches voranstehend beschrieben wurde, besteht darin, daß zur Sicherung gegen Verdrehen ein mit dem Anschlagstift verbundener Gleitstift entlang einer ortsfesten Gleitfläche verschiebbar ist.
  • Anstatt des voranstehend beschriebenen speziellen Getriebes kann in einer Variante auch ein Schneckengetriebe verwendet werden.
  • Als Kupplung ist zwischen dem Elektromotor und dem Anschlagstift vorteilhaft eine Reibkupplung vorgesehen, bei der der Kraftschluß in jeder Drehstellung der Kupplungsteile zueinander erfolgen kann.
  • Statt dessen kann auch eine Klauenkupplung als Kupplung dienen, die mit einer kraft- und formschlüssigen Verbindung die Drehbewegung des Elektromotors auf das Getriebe übertragen kann, wenn der Anschlagstift belastet ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert:
  • In der Zeichnung ist mit 1 ein Elektromotor bezeichnet, der von einer nicht dargestellten Leerlauf- bzw. Regelelektronik mit Stellsignalen gespeist wird, die insbesondere von der Drehzahl eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors abhängen. Mit einer Abtriebswelle 2 des Motors steht eine Reibkupplung 3 mit zwei Kupplungsteilen 4 und 5 in Verbindung.
  • Aus dem Kupplungsteil 5, welches gegenüber dem Kupplungsteil 4 verschiebbar ist, wurde eine Gewindestange 6 mit einem Innengewinde ausgeformt. In das Innengewinde greift ein Außengewinde eines Gewindeabschnitts 7 ein, welches in einen Anschlagstift 8 eingedreht ist.
  • Ein Stift 9 an dem Anschlagstift 8 kann an einer Gleitfläche 10 entlang gleiten.
  • Der Anschlagstift 8 begrenzt die Verstellung eines Hebels 11 durch eine Feder 12, die als Drosselklappenrückzugsfeder dient. Die Drosselklappe ist mit 13 bezeichnet. Sie ist ebenso wie der Hebel 11 und die Feder 12 gegenüber der Stelleinrichtung nicht maßstäblich dargestellt. - Das der Stirnseite des Anschlagstifts zugewandte Ende des Hebels 11 wird auch als Anschlag 14 bezeichnet.
  • Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Trennfeder sorgt dafür, daß die Kupplungsteile 4 und 5 voneinander getrennt werden, wenn sie nicht unter der Kraft der Feder 12 aneinander gepreßt sind. Die Federkraft der Feder 12 ist hierzu wesentlich größer als diejenige der Trennfeder.
  • In der in der Zeichnung dargestellten geöffneten Lage der Kupplung 3 kann der Motor 1 mit beliebigen Stellsignalen gespeist werden, ohne eine Verstellung des Anschlagstiftes und damit der Leerlaufdrehzahl hervorzurufen. Es ist daher nicht nötig, die elektrischen Signalwege zu der Leerlauf- bzw. Regelelektronik in irgendeiner Weise zu unterbrechen oder unwirksam zu machen, wenn das Fahrpedal des Fahrzeugs willkürlich betätigt wird, wodurch der Anschlag 14 des Hebels 11 von dem Anschlagstift 8 getrennt ist, so daß der Anschlagstift nicht durch die Feder 12 belastet ist. In diesem Fall sind die Kupplungsteile 4 und 5 durch die Trennfeder getrennt.
  • Wird jedoch das Fahrpedal losgelassen, so wird der Anschlagstift 8 durch die Feder 12 belastet, d. h. der Anschlagstift drückt das Kupplungsteil 5 gegen das Kupplungsteil 4 unter Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung mit der Kupplung. In diesem Fall wird die Drehbewegung des Elektromotors 1 in eine Verschiebung des Anschlagstiftes 8 umgesetzt, um die gewünschte Leerlaufdrehzahl einzuregeln. Durch die in diesem Fall kraftschlüssige Verbindung der Reibkupplung 3 wird die Drehbewegung auf die Gewindestange 6 übertragen, die das Gewindeteil 7 des Anschlagstifts je nach Drehrichtung mehr eindreht oder mehr ausdreht, da sich der Anschlagstift nicht drehen kann. Vielmehr wird die Drehbewegung durch den Stift 9 verhindert, welcher bei einer Verschiebung des Anschlagstiftes an der Gleitfläche 10 entlang gleitet. - Insgesamt wird also die Drehbewegung des Elektromotors 1 im selbsthemmenden Getriebe 15 in eine Verschiebung des Anschlagstifts 8 und damit des Anschlags 14 der Drosselklappe 13 umgesetzt. Diese Einstellung des Anschlagstifts bleibt bei einer erneuten Betätigung des Fahrpedals erhalten, da hier wiederum die kraftschlüssige Verbindung der Reibkupplung 3 gelöst wird.

Claims (6)

1. Stelleinrichtung zur geregelten Verstellung eines mit einem Stellorgan verbundenen Leerlaufanschlages eines Verbrennungsmotors, der mittels einer Feder gegen einen durch ein geregeltes elektrisches Antriebsorgan (1) verstellbaren Anschlagstift (8) gedrückt wird und der unter Lösen einer kraftschlüssigen Verbindung zu dem elektrischen Antriebsorgan (1) unabhängig von diesem Antriebsorgan (1) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlagstift (8) und einem Elektromotor (1) als Antriebsorgan eine Kupplung (3) mit einem ersten, gegen ein zweites Kupplungsteil (4) verschiebbaren Kupplungsteil (5) und eine die Kupplungsteile (4, 5) trennende Kupplungsfeder angeordnet ist und daß ein eine Drehbewegung in eine Verschiebung des Anschlagstifts umsetzendes selbsthemmendes Getriebe (15) derart zwischen dem Anschlagstift und dem verschiebbaren Kupplungsteil (5) angeordnet ist, daß die Kupplung durch Druck der Feder (12) über den Anschlag (14) auf den Anschlagstift kraftschlüssig ist.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsthemmende Getriebe (15) aus einer mit der Kupplung (3) verbundenen Gewindestange (6) und einem in diese eingreifenden Gewindeabschnitt (7) des verschiebbaren Anschlagstiftes (8) besteht, der gegen Drehbewegung gesichert ist.
3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen Verdrehen ein mit dem Anschlagstift (8) verbundener Gleitstift (9) entlang einer ortsfesten Gleitfläche (10) verschiebbar ist.
4. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Schneckengetriebe als selbsthemmendes Getriebe.
5. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor (1) und dem Anschlagstift (8) eine Reibkupplung (3) vorgesehen ist.
6. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Klauenkupplung als Kupplung.
EP82107429A 1981-11-21 1982-08-16 Stelleinrichtung zur geregelten Verstellung eines mit einem Stellorgan verbundenen Anschlags Expired EP0080026B1 (de)

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EP0080026A1 EP0080026A1 (de) 1983-06-01
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