EP0523432A2 - Stellvorrichtung für eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Stellvorrichtung für eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0523432A2 EP92110907A EP92110907A EP0523432A2 EP 0523432 A2 EP0523432 A2 EP 0523432A2 EP 92110907 A EP92110907 A EP 92110907A EP 92110907 A EP92110907 A EP 92110907A EP 0523432 A2 EP0523432 A2 EP 0523432A2
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Definitions

  • the invention relates to an actuating device for a throttle valve of an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an actuator is already disclosed in DE-OS 29 42 296 in a carburetor for controlling the position of the throttle valve for the purpose of controlling the engine idling speed, regardless of whether this engine idling speed by the operator, for. B. a motor vehicle is exceeded or not.
  • the servomotor used in this actuating device is a linear motor, which only engages in the opening direction of the throttle valve against a throttle lever (second plate) connected to the throttle valve, namely against the action of force clamped between an actuating lever (first plate) and the throttle lever Coupling spring.
  • an actuator in which an electric motor acts via a gear against the closing force of a return spring on the throttle valve and adjusts it in accordance with control signals.
  • a Bowden cable which acts on a throttle lever via an additional spring and is connected to the accelerator pedal, tensions this additional spring in the event of an accelerating gas actuation. With this device, too, an active adjustment of the throttle valve by the electric motor is only possible in the area that has been released by the accelerator pedal.
  • the object of the invention is to design an actuating device mentioned in the introduction in such a way that an active adjustment of the throttle valve is independent of the accelerator pedal position is achievable, but security aspects must also be taken into account.
  • an actuating device 1 consisting of an actuating lever 2 connected to the accelerator pedal of a motor vehicle, which in the idle position under the force of a return spring 3 bears against an adjustable idling stop 4, which can correspond to an increased idling speed in relation to the throttle valve position, a throttle lever 6 fixedly connected to a throttle valve shaft 5, a throttle valve 7 arranged on the throttle valve shaft 5 and arranged in an air intake duct section of an internal combustion engine (not shown).
  • the throttle valve shaft 5 on the other hand, carries a disk 8 of an electromagnetic clutch 9, the other disk 10 of which is arranged on a gear lever 11, to which an electric motor 12 engages with a pinion 13.
  • the electric motor 12 receives electrical control signals, not shown Control unit and adjusts the throttle valve 7 in accordance with the accelerator pedal position and a control program stored in the control unit, which functions depending on the operating parameters of the internal combustion engine.
  • the position of the actuating lever 2 is determined by a setpoint potentiometer 14 and that of the gear lever 11 by an actual value potentiometer 15 and fed to the control unit.
  • a leg spring 16 is arranged as a coupling spring between the actuating lever 2 and the throttle lever 6, which clamps the two levers 2 and 6 together under tension in a predetermined position.
  • This position of the two levers 2 and 6 is only changed when one of the levers 2 and 6 overcomes the spring torque caused by the leg spring 16, which is the case when the higher-level adjustment of the throttle valve 7 by the electric motor 12 from the adjustment of the Actuating lever 2 deviates, d. H.
  • the spring torque can be overcome in both directions, as a result of which a throttle valve position above or below the one specified by the actuating lever 2 can be set.
  • FIG. 2 and 3 show the arrangement of the leg spring 16 in a spring cup 17 as a detail, the spring cup 17 being freely rotatably mounted on the throttle valve shaft 5 and receiving the leg spring 16 with a leg 18 on the outer edge.
  • the leg spring 16 wound in the pot 17 presses the two levers 2 and 6 projecting through a recess 19 through the pot 17 with their free leg 20 under tension against a recess wall 21. If the predetermined position of the two levers 2 and 6 is changed to one another, then one lever always holds the spring cup 17 and the other lever the free leg 21 of the leg spring 16 fixed (Fig. 3).
  • the spring torque can thus also be overcome in both directions. Compared to the embodiment according to FIG.
  • this embodiment results in a more precise position of the levers 2 and 6 with respect to one another due to their abutment on the machined wall 21 and enables a more precise adjustment of the spring torque.
  • the spring cup 17 offers the possibility of arranging two springs (redundant system) and protection against contamination.
  • the actuating device shown is particularly suitable for use in motor vehicle engines that have to comply with special exhaust gas laws and safety requirements.
  • the control unit After switching on the ignition, the control unit is activated and, after evaluating sensor signals via temperature, etc., provides control signals for the electric motor 12, as a result of which the throttle valve 7 assumes an opening position required for starting, the spring torque being overcome here and the position of the levers relative to one another .
  • the controlled electric motor 12 takes over the adjustment of the throttle valve 7 for engine warm-up. If the actuating lever 2 is adjusted from its idle position by accelerator pedal actuation, then the setpoint potentiometer value changes and the control unit outputs corresponding control signals to the electric motor 12 until the setpoint and actual value potentiometer values match.
  • the gear lever 11 follows the adjustment of the actuating lever 2, so that the position of the levers 2 and 6 does not change relative to one another. If the accelerator pedal is pressed quickly or the electric motor opens slowly according to the control program 12, the position of levers 2 and 6 to each other is changed as well as during start and warm up.
  • the new actuator also enables engine operation with speed control.
  • the magnetic coupling 9 separates the gearbox 11 from the throttle valve shaft 5, so that the levers 2 and 6 remain in their predetermined position or get into it by the spring torque.
  • the throttle valve 7 only follows the adjustments caused by the actuating lever 2, as in a previously conventional mechanical transmission system.
  • the throttle valve 7 is adjusted exclusively via the electric motor 12, with further signals for detecting a failure, e.g. B. from the braking system can be processed in the control unit.
  • the aforementioned setting of the idle stop for an increased speed offers the possibility of emergency operation with restricted function.
  • leg spring can also be replaced by two springs connected in parallel, which, just as with the return springs of the actuating lever, provides a redundant system.
  • the actuating lever can have one or two stops protruding into the movement path of the throttle lever 6, which, however, are not shown because of the conceivability, in which case the electric magnetic coupling 9 can be omitted.

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Abstract

Bekannte Stellvorrichtungen ermöglichen nur eine beschränkte Verstellung der Drosselklappe durch einen elektrischen Stellmotor. Die neue Vorrichtung sieht daher vor, daß eine Koppelfeder (16) zwischen einem Betätigungshebel (2) und einem Drosselhebel (6) in beide Drehrichtungen entkoppelt. Damit eignet sich diese Vorrichtung für eine aktive Verstellung der Drosselklappe auch unter Beachtung von Sicherheitsaspekten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Stellvorrichtung ist bereits in der DE-OS 29 42 296 bei einem Vergaser offenbart zur Steuerung der Stellung der Drosselklappe zwecks Steuerung der Motorleerlaufdrehzahl, unabhängig davon, ob diese Motorleerlaufdrehzahl durch die Bedienungsperson, z. B. eines Kraftfahrzeuges, überschritten wird oder nicht. Bei dem in dieser Stellvorrichtung verwendeten Stellmotor handelt es sich um einen Linearmotor, der nur in Öffnungsrichtung der Drosselklappe gegen einen mit der Drosselklappe verbundenen Drosselhebel (zweite Platte) angreift, und zwar gegen die Kraftwirkung einer zwischen einem Betätigungshebel (erste Platte) und dem Drosselhebei eingespannten Koppelfeder.
  • Aus der DE-OS 37 30 241 ist eine Stellvorrichtung bekannt, bei der ein Elektromotor über ein Getriebe gegen die Schließkraft einer Rückdrehfeder auf die Drosselklappe einwirkt und diese nach Maßgabe von Steuersignalen verstellt. Ein auf einen Drosselhebei über eine Zusatzfeder einwirkender, mit dem Gaspedal verbundener Bowdenzug spannt im Falle einer voreilenden Gasbetätigung diese Zusatzfeder. Auch bei dieser Einrichtung ist eine aktive Verstellung der Drosselklappe durch den Elektromotor nur in dem Bereich möglich, der durch das Gaspedal freigegeben wurde.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs erwähnte Stellvorrichtung derart zu gestalten, daß eine aktive Verstellung der Drosselklappe unabhängig von der Gaspedalstellung erreichbar wird, wobei jedoch auch Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden müssen.
  • Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst worden, vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Mit der Erfindung erreichbare Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen angegeben, die in der Zeichnung dargestellt sind.
  • Die Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
      eine schematische Darstellung der Stellvorrichtung,
    • Fig. 2 und 3
      eine besondere Ausführung.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Stellvorrichtung 1, bestehend aus einem mit dem Gaspedal eines Kraftfahrzeuges verbundenen Betätigungshebel 2, der in Leerlaufstellung unter der Kraftwirkung einer Rückdrehfeder 3 gegen einen einstellbaren Leerlaufanschlag 4 anliegt, der in bezug auf die Drosselklappenstellung einer erhöhten Leerlaufdrehzahl entsprechen kann, einem mit einer Drosselklappenwelle 5 fest verbundenen Drosselhebel 6, einer auf der Drosselklappenwelle 5 angeordneten Drosselklappe 7, die in einem Luftansaugkanalabschnitt einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  • Die Drosselklappenwelle 5 trägt andererseits eine Scheibe 8 einer elektromagnetischen Kupplung 9, deren andere Scheibe 10 an einem Getriebehebel 11 angeordnet ist, an den ein Elektromotor 12 mit einem Ritzel 13 eingreift. Der Elektromotor 12 erhält elektrische Steuersignale eines nicht dargestellten Steuergerätes und verstellt die Drosselklappe 7 nach Maßgabe der Gaspedalstellung und eines im Steuergerät abgelegten Steuerregelprogramms, das in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine funktioniert. Die Stellung des Betätigungshebels 2 wird durch ein Sollwertpotentiometer 14 und die des Getriebehebels 11 durch ein Istwertpotentiometer 15 festgestellt und dem Steuergerät zugeführt.
  • Erfindungsgemäß ist zwischen dem Betätigungshebel 2 und dem Drosselhebel 6 eine Schenkelfeder 16 als Koppelfeder angeordnet, die die beiden Hebel 2 und 6 unter Spannung in einer vorgegebenen Position zusammenklammert. Diese Position der beiden Hebel 2 und 6 wird nur dann verändert, wenn einer der Hebel 2 und 6 das von der Schenkelfeder 16 bewirkte Federmoment überwindet, was dann der Fall ist, wenn die übergeordnete Verstellung der Drosselklappe 7 durch den Elektromotor 12 von der Verstellung des Betätigungshebels 2 abweicht, d. h. in beide Richtungen kann das Federmoment überwunden werden, wodurch eine gegenüber der durch den Betätigungshebel 2 vorgegebenen Drosselklappenstellung darüber oder darunter liegende eingestellt werden kann.
  • Fig. 2 und 3 zeigen die Anordnung der Schenkelfeder 16 in einem Federtopf 17 als Einzelheit, wobei der Federtopf 17 frei drehbar auf der Drosselklappenwelle 5 gelagert ist und die Schenkelfeder 16 mit einem Schenkel 18 am äußeren Rand aufnimmt. Die im Topf 17 aufgewickelte Schenkelfeder 16 drückt die beiden durch eine Ausnehmung 19 durch den Topf 17 hindurchragenden Hebel 2 und 6 mit ihrem freien Schenkel 20 unter Spannung gegen eine Ausnehmungswand 21.
    Wird nun die vorgegebene Position der beiden Hebel 2 und 6 zueinander verändert, dann hält ein Hebel immer den Federtopf 17 und der andere Hebel den freien Schenkel 21 der Schenkelfeder 16 fest (Fig. 3). Somit kann das Federmoment ebenso in beide Richtungen überwunden werden. Gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 ergibt diese Ausführung eine genauere Position der Hebel 2 und 6 zueinander durch ihre Anlage an der bearbeiteten Wand 21 und ermöglicht eine genauere Justage des Federmomentes. Darüber hinaus bietet der Federtopf 17 die Möglichkeit, zwei Federn anzuordnen (redundantes System) und Schutz vor Verschmutzung.
  • Funktion
  • Die dargestelle Stellvorrichtung eignet sich in besonderem Maße für den Einsatz bei Kraftfahrzeugmotoren, die besonderen Abgasgesetzen und Sicherheitsanforderungen entsprechen müssen.
  • Nach dem Einschalten der Zündung wird das Steuergerät aktiviert und stellt nach Auswertung von Sensorsignalen über Temperatur u.s.w. Ansteuersignale für den Elektromotor 12 bereit, wodurch die Drosselklappe 7 eine für den Start erforderliche Öffnungsstellung einnimmt, wobei hierbei das Federmoment überwunden wird und die Position der Hebel zueinander variiert.
    Nach dem Starten und Motorlauf übernimmt der gesteuerte Elektromotor 12 die Verstellung der Drosselklappe 7 für den Motorwarmlauf. Wird der Betätigungshebel 2 durch Gaspedalbetätigung aus seiner Leerlaufstellung verstellt, dann ändert sich der Sollwertpotentiometerwert und das Steuergerät gibt entsprechnde Steuersignale an den Elektromotor 12 aus, bis Sollwert- und Istwertpotentiometerwerte übereinstimmen. Bei langsamer Gaspedalbetätigung folgt der Getriebehebel 11 der Verstellung des Betätigungshebels 2, so daß sich die Position der Hebel 2 und 6 zueinander nicht verändert. Bei schneller Gaspedalbetätigung oder bei steuerprogrammäßigem langsamen Öffnen durch den Elektromotor 12 wird die Position der Hebel 2 und 6 zueinander ebenso wie bei Start- und Warmlauf verändert.
    Die neue Stellvorrichtung ermöglicht auch einen Motorbetrieb mit Geschwindigkeitsregelung.
  • Bei Ausfall des Elektromotors 12 oder der Ansteuersignale trennt die Magnetkupplung 9 den Getriebehebei 11 von der Drosselklappenwelle 5 ab, so daß die Hebel 2 und 6 in ihrer vorgegebenen Position verharren oder in diese durch das Federmoment gelangen. Somit folgt die Drosselklappe 7 nur noch den durch den Betätigungshebel 2 verursachten Verstellungen, wie bei einem bisher üblichen mechanischen Übertragungssystem.
    Bei Ausfall des Gaspedalbetätigungshebelsystems (z. B. durch Kabelbruch, Federbruch) erfolgt die Verstellung der Drosselklappe 7 ausschließlich über den Elektromotor 12, wobei weitere Signale zur Feststellung eines Ausfalls, z. B. vom Bremssystem, im Steuergerät verarbeitet werden können. Bei Ausfall beider Systeme bietet die erwähnte Einstellung des Leerlaufanschlags für eine erhöhte Drehzahl die Möglichkeit eines Notbetriebs mit eingeschränkter Funktion.
  • Es versteht sich von selbst, daß die Schenkelfeder auch durch zwei parallel geschaltete Federn ersetzt werden kann, womit ebenso wie bei den Rückdrehfedern des Betätigungshebels ein redundantes System besteht.
  • Für den Fall, daß die Stellvorrichtung nur eine eingeschränkte Verstellung der Drosselklappe durch den Elektromotor zulassen soll, kann der Betätigungshebel ein oder zwei in die Bewegungsbahn des Drosselhebels 6 hineinragende Anschläge aufweisen, die jedoch der Vorstellbarkeit wegen nicht extra dargestellt werden, wobei dann die elektrische Magnetkupplung 9 entfallen kann.

Claims (8)

  1. Stellvorrichtung für eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, gebildet aus einem mit dem Gaspedal verbundenen Betätigungshebel, der unter Kraftwirkung einer/mehrerer Rückdrehfedern steht, aus einem mit der Drosselklappe verbundenen Drosselhebel, der unter der Kraftwirkung einer Koppelfeder mit dem Betätigungshebel gekoppelt ist, aus einem elektrischen Stellmotor, der über ein Getriebe auf die Drosselklappe einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelfeder (16) die Hebel (2 und 6) in beide Drehrichtungen gegeneinander koppelt.
  2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkoppelung erst bei Überschreitung eines vorgegebenen Koppelmoments erfolgt.
  3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelfeder (16), die Hebel (2 und 6) und ein Federtopf (17) konzentrisch zur Drosselklappenwelle (5) angeordnet sind und die Koppelfeder (16) einerseits an dem drehbar gelagerten Federtopf (17) befestigt ist und andererseits in die Bewegungsbahn der Hebel (2 und 6) ragt und diese mit dem Koppelmoment gegen eine Ausnehmungswand (21) des Federtopfes (17) belastet.
  4. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stellmotor (12) bzw. Getriebe (11) und Drosselklappe (7) eine elektrische Magnetkupplung (9) angeordnet ist.
  5. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (2) gegen einen einstellbaren Leerlaufanschlag (4) anliegt, der in bezug auf die Drosselklappenstellung einer erhöhten Leerlaufdrehzahl entspricht.
  6. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (2) mit einem Sollwertgeberpotentiometer (14) gekoppelt ist.
  7. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselhebel (6) bzw. das Getriebe (11) bzw. der Stellmotor (12) mit einem Istwertgeberpotentiometer (15) gekoppelt ist.
  8. Stellvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (2) ein oder zwei in die Bewegungsbahn des Drosselhebels (6) hineinragende Anschläge aufweist.
EP92110907A 1991-07-02 1992-06-27 Stellvorrichtung für eine Drosselklappe einer Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0523432B1 (de)

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