[0001] Die Erfindung betrifft eine Lastverstelleinrichtung mit einem auf eine Drosselklappe
einer Brennkraftmaschine einwirkbaren Steuerelement, das mit einem mit einem Fahrpedal
gekoppelten Mitnehmer verbunden ist und zusätzlich mittels eines elektrischen Stellantriebes
bewegbar ist, mit einem dem Mitnehmer zugeordneten Sollwerterfassungselement, einem
mit diesem zusammenwirkenden und auf den elektrischen Stellantrieb einwirkenden Istwerterfassungselement,
wobei der elektrische Stellantrieb in Abhängigkeit von den erfaßten Werten von einer
elektronischen Regeleinrichtung ansteuerbar ist.
[0002] Lastverstelleinrichtungen dieser Art werden in Kraftfahrzeugen zur Betätigung der
Drosselklappe durch das Fahrpedal vorgesehen, um mittels der elektronischen Regeleinrichtung
derart eingreifen zu können, daß beispielsweise Radschlupf beim Anfahren infolge zu
hoher Leistung vermieden wird. Die Regeleinrichtung kann bei zu raschem Niedertreten
des Fahrpedals dafür sorgen, daß beispielsweise die Drosselklappe weniger geöffnet
wird, als es der Fahrpedalstellung entspricht, so daß die Brennkraftmaschine nur
eine zu keinem Durchdrehen der Räder führende Leistung erzeugt. Andere, automatische
Eingriffe in die Lastverstelleinrichtung sind erforderlich, wenn ein Getriebe automatisch
schalten soll oder wenn die Leerlaufdrehzahl auch bei unterschiedlichen Leistungserfordernissen
im Leerlauf auf einen konstanten Wert geregelt werden soll. Bekannt ist es bei einer
solchen Verstelleinrichtung auch, durch einen Geschwindigkeitsbegrenzungsregler einzugreifen,
der durch die Möglichkeit der Entkoppelung des Steuerelements vom Fahrpedal dafür
sorgen kann, daß jeweils diejenige Leistung eingestellt wird, die zur Aufrechterhaltung
der eingestellten Geschwindigkeit erforderlich ist. Daneben kann es insbesondere unter
dem Aspekt des Fahrkomfort erwünscht sein, eine progressive bzw. degressive Anlenkung
des Fahrpedals vorzusehen, mit der Möglichkeit einer gegenüber der Fahrpedalstellung
verringerten bzw. erhöhten Leistungseinstellung.
[0003] Sicherheitsgesichtspunkte machen es jedoch erforderlich, daß auch bei einem Defekt
in der Regeleinrichtung sichergestellt ist, daß bei Rücknahme der Fahrpedalstellung
die Leistungseinstellung synchron mit der Stellung des Fahrpedals abnimmt. Erreicht
wird dies bislang durch Sicherheitseinrichtungen in der elektronischen Regeleinrichtung.
Fehlermöglichkeiten in der Regeleinrichtung verringert man dadurch, daß man die Elektronik
redundant baut. Dennoch ist eine nicht der Fahrpedalstellung entsprechende, zu hohe
Leistungseinstellung bei einem Defekt nicht völlig ausgeschlossen.
[0004] Lastverstelleinrichtungen der genannten Art sind in aller Regel mehrteilig ausgebildet,
das heißt bestimmte Elemente sind dem Fahrpedal zugeordnet, während andere Elemente
mit dem Steuerelement zusammenwirken. Eine derartige getrennte Anordnung der Bauteile
bedingt einerseits ein erhöhtes Bauvolumen der Lastverstelleinrichtung, andererseits
ist durch die Anordnung der Bauteile an verschiedenen Stellen des Fahrzeuges nicht
sichergestellt, daß die Bauteile rückwirkungsfrei mit der Drosselklappe zusammenwirken.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lastverstelleinrichtung der eingangs
genannten Art derart zu gestalten, daß sie kompakt ausgebildet ist und in allen Lastzuständen,
insbesondere bei Ausfall der elektronischen Regeleinrichtung, eine definierte Rückwirkung
auf die Drosselklappe ermöglicht.
[0006] Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im Drosselklappengehäuse der
Mitnehmer, das Steuerelement, das Sollwerterfassungselement, das Istwerterfassungselement
und der Stellantrieb angeordnet sind, wobei der Mitnehmer und das Steuerelement mittels
einer Koppelfeder gekoppelt sind und das Steuerelement in Richtung eines Anschlages
des Mitnehmers vorgespannt ist.
[0007] Durch die Anordnung von Mitnehmer, Koppelfeder, Steuerelement, Sollwerterfassungselement
und Istwerterfassungselement in unmittelbarer Wirkkette ist gewährleistet, daß Steuerungsabläufe
zwischen den Teilen auf kleinstem Raum erfolgen können, durch die Anordnung der Teile
im Drosselklappengehäuse ist zudem sichergestellt, daß die Wirkkette unmittelbar im
Bereich der Brennkraftmaschine einwirkt. So kann beispielsweise das Fahrpedal über
einen Bowdenzug direkt an dem im Bereich der Drosselklappe angeordneten, über eine
weitere Feder in Leerlaufrichtung vorgespannten Mitnehmer angreifen, die Position
des Mitnehmers wird durch das Sollwerterfassungselement und die des Steuerelements
durch das Istwerterfassungselement dargestellt und die von den beiden Elementen erfaßten
Werte an die elektronische Regeleinrichtung weitergegeben, die das mit der Drosselklappe
zusammenwirkende Steuerelement entsprechend der zwischen den beiden Elementen vorgegebenen
Regelcharakteristik über den gleichfalls in unmittelbarer Nachbarschaft zur Drosselklappe
angeordneten elektrischen Stellantrieb steuert. Die Koppelfeder stellt dabei sicher,
daß bei divergierenden Bewegungen von Mitnehmer und Steuerelement ein Ausfall der
elektronischen Regeleinrichtung immer zu einer Änderung der Leistungseinstellung in
eine der Stellung des Fahrpedals entsprechende Leistungsgröße führt.
[0008] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Steuerelement
durch die Lagerwelle der Drosselklappe und einen drehfest mit einem Ende der Lagerwelle
verbundenen Steuerhebel gebildet ist. Es bietet sich damit die Möglichkeit, die Koppelfeder
einerseits am Mitnehmer und andererseits an der Lagerwelle angreifen zu lassen, wobei
dann der Steuerhebel mit dem Anschlag des Mitnehmers zusammenwirkt.
[0009] Die Lastverstelleinrichtung gestaltet sich im Bereich des Drosselklappengehäuses
baulich besonders einfach, wenn ein Ende der Lagerwelle der Drosselklappe kraftschlüssig
mit dem Mitnehmer und das andere Ende der Lagerwelle über eine elektromagnetisch
wirkende Kupplung mit dem als Elektromotor ausgebildeten Stellantrieb verbunden ist.
Die Lastregelung kann somit einerseits über das Fahrpedal und das diesem zugeordnete
eine Ende der Lagerwelle, andererseits über den Elektromotor und das andere Ende der
Lagerwelle auf die Drosselklappe einwirken. Zweckmäßig ist zwischen dem Elektromotor
und der Kupplung ein Untersetzungsgetriebe angeordnet, wodurch bei Betätigung des
Elektromotors minimale Schwenkwinkel erzeugt werden können, was zu einer optimalen
Regelgüte führt. Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Mitnehmer
konzentrisch zur Lagerachse der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse drehbar gelagert
ist, ferner ergibt sich eine minimale Bautiefe des Drosselklappengehäuses, wenn die
Koppelfeder als Spiralfeder, insbesondere als Flachspiralfeder, ausgebildet ist,
die beispielsweise den als Glocke ausgebildeten Mitnehmer durchsetzt.
[0010] Die erfindungsgemäße Lastverstelleinrichtung kann beispielsweise mit einem Potentiometer
arbeiten, das Sollwerterfassungselement ist dabei zweckmäßig als mit dem Mitnehmer
verbundener erster Schleifer des zwei Schleifer aufweisenden Vorgabe- und Rückmeldepotentiometers
ausgebildet, dessen zweiter Schleifer mit dem Steuerelement gekoppelt ist, wobei
der gegenseitige Abstand der Schleifer mittels der elektronischen Regeleinrichtung
überwacht wird.
[0011] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Mitnehmer
zweiteilig ausgebildet ist, mit einem ersten, mit dem Fahrpedal gekoppelten Teil,
das dem Sollwerterfassungselement zugeordnet ist und einem relativ zum ersten Teil
beweglichen, zweiten Teil mit dem Anschlag, das dem Steuerhebel zugeordnet ist, wobei
das zweite Teil mittels der Koppelfeder mit dem Steuerelement verbunden ist. Durch
die zweiteilige Ausbildung ist eine unabhängige Bewegung des dem Sollwerterfassungselement
zugeordneten ersten Teiles bezüglich des dem Steuerelement zugeordneten zweiten Teiles
und damit eine aufregelnde Funktion möglich, wobei beim Aufregeln die gegebenenfalls
vorgesehene Abstandsüberwachungseinrichtung deaktiviert wird und das zweite Teil
des Mitnehmers über das Steuerelement gegen die Kraft der weiteren Feder relativ zu
dem mit dem Fahrpedal gekoppelten ersten Teil des Mitnehmers verschoben wird und diese
Feder dafür Sorge trägt, daß beim Ausfall der elektronischen Regeleinrichtung der
Mitnehmer und das Steuerelement zueinander geometrisch definiert geführt werden.
[0012] Denkbar wäre es, daß trotz Trennung des elektrischen Stellantriebes die den Mitnehmer
in Leerlaufrichtung vorspannende Koppelfeder und auch die weitere Feder infolge eines
Klemmens von Bauteilen nicht in der Lage sind, den Mitnehmer in Leerlaufrichtung
zu bewegen. Ein solcher Fehler kann auf einfache Weise dadurch festgestellt werden,
daß am Fahrpedal ein Pedalkontaktschalter vorgesehen ist, durch den die Kraftbeaufschlagung
des Fahrpedals durch den Fahrer feststellbar ist.
[0013] Von besonderer Bedeutung ist bei der erfindungsgemäßen Lastverstelleinrichtung,
daß alle über einen elektronischen Kreis auf das Steuerelement einwirkenden Elemente
der Lastverstelleinrichtung beim Ausfall des elektrischen Systems deaktiviert werden,
so daß die Lastverstelleinrichtung über die Koppelung von Mitnehmer und Steuerelement
mittels der Koppelfeder mechanisch arbeitet. So ist vorgesehen, daß die Regelelektronik
im spannungsfreien Zustand der Lastverstelleinrichtung abgeschaltet ist. Entsprechendes
gilt für den elektrischen Stellantrieb, dessen zugeordnete Kupplung im spannungsfreien
Zustand des elektrischen Stellantriebes geöffnet sein sollte. Prinzipiell ist es
aber nicht erforderlich, daß eine Kupplung vorgesehen ist, bei einer unmittelbaren
Kopplung des elektrischen Stellantriebes mit dem Steuerelement müßte bei einem Ausfall
der elektronischen Regeleinrichtung dann aber die weitere Feder so stark dimensioniert
sein, daß sie den elektrischen Stellantrieb bewegen kann, womit Rückwirkungen auf
den Mitnehmer und das Fahrpedal aber nicht vollständig ausgeschlossen werden können.
[0014] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der elektrische
Stellantrieb in Abhängigkeit von einer oder mehreren zusätzlichen Regelgrößen ansteuerbar
ist. Eine zusätzliche Regelgröße kann beispielsweise die Drehzahl des Motors sein,
insbesondere die Leerlaufdrehzahl. Darüber hinaus sind von besonderer Bedeutung Regelgrößen,
die auf den Höhendruck, den Kaltstart und damit die Motortemperatur, die Gangposition
und damit den Lastzustand des Fahrzeuges, den Schubbetrieb und damit indirekt die
Fahrzeuggeschwindigkeit Bezug nehmen, ferner können sich Regelgrößen aus der Geschwindigkeitsreglervorgabe,
der Antischlupfregelung und damit der Raddrehzahlerfassung sowie der Motorschleppmomentregelung
ergeben.
[0015] Von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist es, daß zwischen dem Anschlag
und dem Steuerelement, insbesondere dem Steuerhebel eine Abstandsüberwachungseinrichtung
vorgesehen ist, die bei Unterschreiten eines vorgegebenen Abstandes der elektronischen
Regeleinrichtung ein Signal zum Zwecke der Plausibilitätsprüfung zuführt. In diesem
Sinne kann die elektronische Regeleinrichtung bei Vorlegen des Signals und definierten
Plausibilitätsbedingungen den elektrischen Stellmotor abkoppeln, sofern er mittels
einer Kupplung mit dem Steuerelement verbunden ist oder, falls dies nicht der Fall
ist, direkt abschalten. Die Abstandsüberwachungseinrichtung sollte dabei bei Unterschreiten
eines vorgegebenen Abstandes einen Sicherheitskontakt öffnen, der die Kupplung stromlos
schaltet und dadurch öffnet. Der Sicherheitskontakt hat zweckmäßig eine Überbrückungsleitung
mit einem bei Vorliegen zusätzlicher Regelgrößen sich öffnenden bzw. schließenden
Schalter. Durch die Abstandsüberwachungseinrichtung wird eine zusätzliche, von der
elektronischen Regeleinrichtung unabhängige, weitgehend mechanisch arbeitende Redundanz
geschaffen, so daß eine besonders hohe Sicherheit gegen eine unerwünschte Leistungseinstellung
gegeben ist. Die Abstandsüberwachungseinrichtung wird außer Kraft gesetzt, wenn gegenüber
dem Wunsch des Fahrers eine aufregelnde Lastfunktion erzeugt werden soll und in diesem
aufgeregelten Lastzustand nur dann wieder aktiviert, wenn die elektronische Regeleinrichtung
ausfallen sollte, wodurch das Lastniveau über die Koppelfeder dem durch das Fahrpedal
vorgegebenen Niveau wieder angepaßt wird.
[0016] Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt,
wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen
erfindungswesentlich sind.
[0017] In den Figuren ist die Erfindung an zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt,
ohne auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein. Es zeigt:
Figur 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des Grundprinzips der ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit einteiligem Mitnehmer,
Figur 2 einen Längsschnitt durch das Drosselklappengehäuse der nach dem vorgenannten
Prinzip arbeitenden Lastverstelleinrichtung,
Figur 3 eine räumliche Ansicht des Drosselklappengehäuses mit einer Explosionsdarstellung
der im Bereich des mitnehmerseitigen Endes des Drosselklappengehäuses angeordneten
Teile,
Figur 4 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des Grundprinzips der zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit zweiteiligem Mitnehmer und
Figur 5 eine Detaildarstellung der Ausführungsform nach Figur 4 für den Bereich des
mitnehmerseitigen Endes der Drosselklappengehäuse, dargestellt im Schnitt.
[0018] In der Figur 1 ist ein Fahrpedal 1 gezeigt, mit dem ein Hebel 2 zwischen einer Vollaststellung
VL und einer Leerlaufstellung mit maximaler Leerlaufleistung LLmax verschiebbar ist.
Der Hebel 2 vermag über ein Gestänge 3 einen einteiligen Mitnehmer 4 in Vollastrichtung
VL zu verschieben und ist mittels einer am Hebel 2 angreifenden Rückzugfeder 5 in
Leerlaufrichtung vorgespannt. Eine Rückstellfeder 6 spannt den Mitnehmer 4 in Leerlaufrichtung
vor. Der Mitnehmer 4 ist mit einem Sollwerterfassungselement in Art eines Schleifers
7 eines Potentiometers 8 verbunden, welches einen Stellmotor 9 steuert, der über eine
Kupplung 10 ein Steuerelement 11 zu verschieben vermag. Das Steuerelement 11 dient
unmittelbar zum Verstellen einer Drosselklappe 16. Die Stellung des Steuerelementes
11 wird über ein Istwerterfassungselement in Art eines zweiten, mit ihm fest verbundenen
Schleifers 12 auf das Potentiometers 8 übertragen. Folgt das Steuerelement 11 exakt
der Vorgabe des Fahrpedals 1, so muß der gegenseitige Abstand der Schleifer 7 und
12 konstant bleiben.
[0019] Mit den Schleifern 7 und 12 des Potentiometers 8 wirkt eine elektronische Regeleinrichtung
22 zusammen, die u.a. den elektrischen Stellmotor 9 und die Kupplung 10 ansteuert.
Aufgrund der Möglichkeit externe Vorgabewerte durch die Regeleinrichtung 22 darzustellen,
kann das Steuerelement 11 unabhängig vom Mitnehmer 4 bewegt werden.
[0020] Für den Fall eines Ausfallens der Elektronik ist eine mechanische Verbindung zwischen
dem Mitnehmer 4 und dem Steuerelement 11 durch eine Koppelfeder 13 vorgesehen, die
das Steuerelement11 in Richtung eines Anschlages 14 des Mitnehmers 4 vorspannt. Der
Abstand zwischen dem Anschlag 14 und dem Steuerelement 11 ist in der Darstellung der
Figur 1 übertrieben groß gezeichnet und bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Lastverstelleinrichtung
gering und wird durch eine Abstandsüberwachungseinrichtung 15 überwacht, bei der
es sich um einen einfachen Endschalter handeln kann. Fällt die Elektronik aus, so
kann der Mitnehmer 4 nach Überwinden des geringen Abstandes zwischen Anschlag 14
und Steuerelement 11 dieses in Leerlaufstellung verschieben.
[0021] Durch die in Figur 1 gezeigte Umrahmung 23 soll verdeutlicht werden, daß der Mitnehmer
4, die Koppelfeder 13, das Steuerelement11 sowie das Potentiometer 8 mit den beiden
Schleifern 7 und 12 eine bauliche Einheit darstellen, die innerhalb der Umrahmung
23 angeordnete Drosselklappe 16, der elektrische Stellmotor 9 und die Kupplung 10
verdeutlichen zusätzlich, daß die genannten Teile gleichzeitig eine bauliche Einheit
mit dem Drosselklappengehäuse bilden.
[0022] Von Bedeutung ist schließlich bei der in Figur 1 gezeigten Variante die Anordnung
eines Sicherheitskontaktes 17, der mit der Kupplung 10 zusammenwirkt. So ist bereits
eine geringe Abstandsverminderung ein Hinweis darauf, daß die Drosselklappe 16 weiter
geöffnet ist, als der Fahrervorgabe entspricht. Dieser Umstand wird von der Abstandsüberwachungseinrichtung
15 festgestellt und führt dazu, daß der Sicherheitskontakt 17 öffnet, was zum Lösen
der Kupplung 10 führt. Wird hingegen gegenüber dem Wunsch des Fahrers eine aufregelnde
Lastfunktion angestrebt, erfolgt eine Deaktiviertung der Abstandsüberwachungseinrichtung
15, so daß das Steuerelement11 den Mitnehmer 4 in Vollastrichtung mitnehmen kann,
ohne daß der Sicherheitskontakt 17 öffnet.
[0023] Für den Fall, daß nach dem Loslassen des Fahrpedals 1 sich der Mitnehmer 4 und das
Steuerelement 11 nicht in Richtung Leerlauf verschieben lassen sollten, ist am Fahrpedal
1 ein Pedalkontaktschalter 18 vorgesehen, durch den ein solcher Mißstand feststellbar
ist.
[0024] Der Vollständigkeit halber ist in der Figur 1 ein automatisches Getriebe 19 angedeutet,
bei welchem über den Mitnehmer 4 ein Automatikzug 20 verschoben werden kann.
[0025] Die Figuren 2 und 3 zeigen das Drosselklappengehäuse 24, in dem eine Lagerwelle 16a
für die Drosselklappe 16 gelagert ist, wobei das Drosselklappengehäuse 24 im Bereich
des Endes 16a′ der Lagerwelle 16a den Mitnehmer 4, die formschlüssig mit einem Ende
mit diesem verbundene Koppelfeder 13, die gleichzeitig formschlüssig mit dem anderen
Ende mit der Lagerwelle 16a verbunden ist, sowie den kraftschlüssig mit der Lagerwelle
16a verbundenen, einen Teil des Steuerelementes 11 bildenden Steuerhebel 21, und die
Schleifer 7 und 12 und das Potentiometer 8 aufnimmt, ferner im Bereich des Endes 16a˝
der Lagerwelle 16a den elektrischen Stellmotor 9, die elektromagnetisch wirkende Kupplung
10 sowie ein zwischen diesen angeordnetes Untersetzungsgetriebe. Auf die Darstellung
von Details betreffend die Regelelektronik 22, die Abstandsüberwachungseinrichtung
15 und den Sicherheitskontakt 17 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
[0026] Im einzelnen zeigen die Figuren 2 bzw. 3 zwei Nadellager 25 für die Lagerwelle 16a,
mit der die Drosselklappe 16 verschraubt ist. Das freie Ende 16a′ der Lagerwelle 16a
durchsetzt eine Lageröffnung 26 im Drosselklappengehäuse 24 und nimmt dort drehfest
den einen Anschlag 38 aufweisenden Steuerhebel 21 auf. Gleichfalls drehfest mit diesem
Ende 16a′ der Lagerwelle 16a ist ein Schleifarm 27 verbunden, dessen Schleifer 12
an diesen zugeordneten Schleifbahnen 28 einer Potentiometerplatte 8 anliegen, die
mit Kabelzuführungen 30 versehen ist und sich an einem am Drosselklappengehäuse 24
anliegenden Kabelschutzring 31 abstützt. Ein mit dem Drosselklappengehäuse 24 verschraubter
Haltering 32 fixiert dabei die Potentiometerplatte 8 in einer definierten Stellung.
[0027] Eine Lagerbohrung im Drosselklappengehäuse 24 bzw. die der Lagerbohrung angrenzende
Gehäusewandung nehmen Nadellager 33 und 34 auf, in denen der Mitnehmer 4 radial und
axial gelagert ist. Dieser ist als ebene Platte ausgebildet und besitzt aussen einen
konzentrisch zur Mittelachse der Welle 16a angeordneten Hohlzapfen 35, der drehfest
mit einem Hebel 36 mit einem Anschlußnippel 37 und über dieses mit dem Gestänge 3
verbunden ist. Der Mitnehmer 4 besitzt am Umfang den radialen Anschlag 14, der bei
einer definierten Stellung von Mitnehmer 4 und Steuerhebel 21 zueinander in Anlage
mit dem Anschlag 38 des Steuerhebels 21 gelangt. Der Mitnehmer ist auf seiner dem
Steuerhebel 21 zugewandten Seite mit einer zylindrischen Öffnung zur Aufnahme der
Koppelfeder 13 und diametral zum Anschlag 14 mit einer Kulissenführung 40 versehen.
Mittels diese durchsetzender Schrauben 41 ist eine die zylindrische Öffnung des Mitnehmers
4 verschließende Schleiferaufnahme 39, die die Schleifer 7 aufweist, verbunden, wobei
diese an zugeordneten Schleiferbahnen 43 der Potentiometerplatte 8 anliegen und infolge
der Verbindung des Mitnehmers 4 mit der Schleiferaufnahme 39 über die die Kulissenführung
40 durchsetzenden Schrauben 41 eine Justage des Potentiometers gegeben ist. Die Schleiferaufnahme
39 weist schließlich auf ihrer dem Mitnehmer 4 und der Flachspiralfeder 13 zugewandten
Seite zwei Haltestifte 44 auf, zwischen denen das äußere, abgekrümmte Ende 45 der
Spiralfeder 13 gehalten ist, während deren inneres Ende 46 eine Nut 47 in der Lagerwelle
16a durchsetzt, wobei letztere durch Bohrungen in der Schleiferaufnahme 39 und einer
zwischen dieser und der Spiralfeder 13 angeordneten Führungsplatte 48 gesteckt ist.
[0028] Figur 2 zeigt im Bereich des Endes 16a˝ der Lagerwelle 16a der Drosselklappe 16
den im Drosselklappengehäuse 24 gelagerten Elektromotor 9, der über ein Ritzel 49
ein Zwischenrad 50 antreibt, welches über ein mit diesem verbundenes weiteres Ritzel
51 mit einem drehbar auf der Lagerwelle 16a gelagerten Antriebsrad 52 zusammenwirkt,
das bei aktivierter elektromagnetischer Kupplung 10 die Lagerwelle 16a antreibt.
[0029] Figur 4 zeigt eine mit der Darstellung in Figur 1 weitgehend identische Lastverstelleinrichtung,
bei der jedoch der Mitnehmer 4 aus zwei Teilen 4a und 4b besteht. Mit der Ausführungsform
nach Figur 1 in ihrer Funktion übereinstimmende Teile sind der Einfachheit halber
mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
[0030] Die Figur 4 zeigt das erste Teil 4a des Mitnehmers 4, an ersterem greift unmittelbar
die Rückzugfeder 5 an. Das Teil 4a kann mittels des dem Fahrpedal 1 zugeordneten Hebels
2 über das Gestänge 3 in Vollastrichtung VL verschoben werden und ist mit dem Schleifer
7 des Potentiometers 8 verbunden. Relativ zu dem ersten Teil 4a ist gegen die Kraft
der Koppelfeder 13 das zweite Teil 4b des Mitnehmers 4 beweglich, die Koppelfeder
13 greift dabei am Steuerelement 11 und an dem zweiten Teil 4b an und versucht es
in Leerlaufrichtung gegen das erste Teil 4a zu ziehen. Die Rückstellfeder 6 spannt
wiederum den gesamten Mitnehmer 4 in Leerlaufrichtung vor. Im gegenüber dem Fahrerwunsch
abgeregelten Lastbereich arbeitet die Lastverstelleinrichtung gemäß der Ausführungsform
nach Figur 4 genau wie die in Figur 1 gezeigte. Im aufgeregelten Lastbereich hingegen
wird bei deaktivierter Abstandsüberwachungseinrichtung 15 nur das zweite Teil 4b
des Mitnehmers 4 verschoben, während das erste Teil 4a, das mit der Stellung des
Fahrpedals 1 korreliert, in dieser Stellung verbleibt. Sollte die Regelelektronik
ausfallen, führt dies dazu, daß die Rückstellfeder 6 nach dem Lösen der Kupplung
10 das zweite Mitnehmerteil 4b zur Anlage an dem ersten Mitnehmerteil 4a in Leerlaufrichtung
zurückzieht, bis zum Erreichen der durch das Fahrpedal 1 vorgegebenen geringeren Lastgröße.
[0031] Figur 5 zeigt unter Bezugnahme auf die Prinzipdarstellung gemäß Figur 4 die entsprechende
Ausbildung der Lastverstelleinrichtung im Bereich des Mitnehmers, die sich im wesentlichen
an dem entsprechenden Ausschnitt gemäß Figur 2 orientiert. Auch hier sind wieder mit
der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 in ihrer Funktion übereinstimmende Teil
der Einfachheit halber mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In dem nur teilweise
dargestellten Drosselklappengehäuse 24 ist zunächst die Welle 16a für die Drosselklappe
nadelgelagert, die den Steuerhebel 21 drehfest aufnimmt. Gleichfalls drehfest ist
mit dieser Welle der Schleifarm 27 verbunden, dessen Schleifer 12 an der diesen zugeordneten
Schleifbahn des Potentiometers 8 anliegen. Eine Lagerbohrung im Drosselklappengehäuse
24 nimmt das Wälzlager 33 und die entsprechende Gehäusewandung das Lager 34 auf,
in denen das Mitnehmerteil 4a gelagert ist bzw. anliegt. Dieses besitzt einen konzentrisch
zur Mittelachse der Welle 16a angeordneten Hülsenbereich 41a, an den sich auf der
der Welle 16a zugewandten Seite in radialer Richtung ein Kreisringbereich 42a anschließt,
der außen in einen parallel zur Welle 16a verlaufenden Sektor 43a mündet, welcher
im Bereich seines freien Endes die Schleiferaufnahme 39 mit den Schleifern 7 aufweist,
die an der diesen zugeordneten Schleifbahn des Potentiometers 8 anliegen. Der im
Bereich des Wälzlagers 33 aus dem Drosselklappengehäuse 24 herausragende Abschnitt
der Hülse 41a nimmt drehfest einen Hebel 44a mit einem Anschlußnippel 3′ zur Verbindung
mit dem Gestänge 3 auf.
[0032] Im Hülsenbereich 41a des Mitnehmerteiles 4a ist der Zapfen 41b des Mitnehmerteiles
4b mittels axial bzw. radial wirkender Gleitlager 53, 54 drehbar gelagert und nimmt
im Bereich seines aus dem Drosselklappengehäuse 24 herausragenden freien Endes einen
Hebel 42b mit Anschlußnippel 6′ auf, an welchem die Rückstellfeder 6 angreift. Das
auf die Welle 16a gerichtete Ende des Zapfens 41b mündet in geringfügigem Abstand
zur Welle 16a in einen Kreisringbereich 43b, der außen in einem axialen Ring 44b endet.
Im Ring 44b ist die Flachspiralfeder 13 angeordnet, sie umgibt das auf den Zapfen
41b gerichtete freie Ende der Welle 16a und ist entsprechend mit ihrem äußeren Ende
in den sie umschließenden Bereich des Mitnehmerteiles 4b und mit ihrem inneren Ende
in den Schlitz 47 der Welle 16a eingehängt. Das Mitnehmerteil 4b ist schließlich außen
an dem Ring 44b mit dem Anschlag 14 versehen, in dessen Weg der am Steuerhebel 21
angeordnete Ansatz 38 ragt.
[0033] Die in der Figur 5 gezeigte Ausführungsform betreffend den zweiteiligen Mitnehmer
ist somit ohne weiteres auf die Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 betreffend
den einteiligen Mitnehmer übertragbar. Um den Anforderungen des einteiligen Mitnehmers
gerecht zu werden, müßten bei dem zweiteiligen Mitnehmer nur die Mitnehmerteile 4a
und 4b drehfest miteinander verbunden werden.
Bezugszeichenliste
[0034]
1 Fahrpedal
2 Hebel
3 Gestänge
4 Mitnehmer
4a Mitnehmerteil
4b Mitnehmerteil
5 Rückzugfeder
6 Rückstellfeder
7 Schleifer
8 Potentiometer
9 Stellmotor
10 Kupplung
11 Steuerelement
12 Schleifer
13 Koppelfeder
14 Anschlag
15 Abstandsüberwachungseinrichtung
16 Drosselklappe
16a Lagerwelle
16a′ Ende
16a˝ Ende
17 Sicherheitskontakt
18 Pedalkontaktschalter
19 Getriebe
20 Automatikzug
21 Steuerhebel
22 elektronische Regeleinrichtung
23 Umrahmung
24 Drosselklappengehäuse
25 Nadellager
26 Lageröffnung
27 Schleifarm
28 Schleifbahnen
30 Kabelzuführungen
31 Kabelschutzring
32 Haltering
33 Wälzlager
34 Nadellager
35 Zapfen
36 Hebel
37 Anschlußnippel
38 Ansatz
39 Schleiferaufnahme
40 Kulissenführung
41 Schrauben
43 Schleiferbahnen
44 Haltestifte
45 äußeres Ende
46 inneres Ende
47 Nut
48 Führungsplatte
49 Ritzel
50 Zwischenrad
51 Ritzel
52 Antriebsrad
53 Nadellager
54 Nadellager
1. Lastverstelleinrichtung mit einem auf eine Drosselklappe (16) einer Brennkraftmaschine
einwirkbaren Steuerelement (11), das mit einem mit einem Fahrpedal (1) gekoppelten
Mitnehmer (4) verbunden ist und zusätzlich mittels eines elektrischen Stellantriebes
(9) bewegbar ist, mit einem dem Mitnehmer (4) zugeordneten Sollwerterfassungselement
(7), einem mit diesem zusammenwirkenden und auf den elektrischen Stellantrieb (9)
einwirkenden Istwerterfassungselement (12), wobei der elektrische Stellantrieb (9)
in Abhängigkeit von den erfaßten Werten von einer elektronischen Regeleinrichtung
(22) ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß im Drosselklappengehäuse (24) der Mitnehmer (4), das Steuerelement (11), das
Sollwerterfassungselement (7), das Istwerterfassungselement (12) und der Stellantrieb
(9) angeordnet sind, wobei der Mitnehmer (4) und das Steuerelement (11) mittels einer
Koppelfeder (13) gekoppelt sind und das Steuerelement (11) in Richtung eines Anschlages
(14) des Mitnehmers (4) vorgespannt ist.
2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement
(11) durch die Lagerwelle (16a) der Drosselklappe (16) und einen drehfest mit einem
Ende (16a′) der Lagerwelle (16a) verbundenen Steuerhebel (21) gebildet wird.
3. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Ende (16a′) der Lagerwelle (16a) der Drosselklappe (16) kraftschlüssig mit dem Mitnehmer
(4) und das andere Ende (16a˝) der Lagerwelle (16a) über eine elektromagnetisch wirkende
Kupplung (10) mit dem als Elektromotor (9) ausgebildeten Stellantrieb verbunden ist.
4. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor
(9) über ein Untersetzungs getriebe (49, 50, 51, 52) auf die Kupplung (10) einwirkt.
5. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmer (4) konzentrisch zur Lagerachse der Drosselklappe (16) im Drosselklappengehäuse
(24) drehbar gelagert ist.
6. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Koppelfeder als Spiralfeder, insbesondere als Flachspiralfeder (13), ausgebildet
ist, die mit einem Ende (45) mit dem Mitnehmer (4) und dem anderen Ende (46) mit dem
zugewandten Ende (16a′) der Lagerwelle (16a) verbunden ist.
7. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sollwerterfassungselement (7) als mit dem Mitnehmer (4) verbundener erster
Schleifer (7) eines zwei Schleifer (7, 12) aufweisenden Vorgabe- und Rückmeldepotentiometers
(8) ausgebildet ist, dessen Istwerterfassungselement (12) in Form des zweiten Schleifers
(12) mit dem Steuerhebel (21) gekoppelt ist, wobei der gegenseitige Abstand der Schleifer
(7, 12) durch die elektronische Regeleinrichtung (22) überwacht wird.
8. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmer (4) zweiteilig ausgebildet ist, mit einem ersten, mit dem Fahrpedal
(1) gekoppelten Teil (4a), dem das Sollwerterfassungselement (7) zugeordnet ist und
einem relativ zum ersten Teil (4a) bewegbaren zweiten Teil (4b) mit dem Anschlag (14),
das dem Steuerelement (11) zugeordnet ist, wobei das zweite Teil (4b) mittels der
Koppelfeder (13) mit dem Steuerelement (11) verbunden ist.
9. Lastverstelleinrichtung anch einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine weitere Feder (6) den Mitnehmer (4) in Leerlaufrichtung vorspannt.
10. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere
Feder (6) am zweiten Teil (4b) des Mitnehmers (4) angreift.
11. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß am Fahrpedal (1) ein Pedalkontaktschalter (18) vorgesehen ist.
12. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Regeleinrichtung (22) im spannungsfreien Zustand der Lastverstelleinrichtung
ausgeschaltet ist.
13. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung
(10) im nicht angesteuerten Zustand des elektrischen Stellantriebes (9) geöffnet ist.
14. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der elektrische Stellantrieb (9) in Abhängigkeit von einer oder mehreren zusätzlichen
Regelgrößen ansteuerbar ist.
15. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Anschlag (14) und dem Steuerhebel (21) eine Abstandsüberwachungseinrichtung
(15) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten eines vorgegebenen Abstandes der elektronischen
Regeleinrichtung (22) ein Signal zum Zwecke der Plausibilitätsprüfung zuführt.
16. Lastverstelleinrichtung anch Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische
Regeleinrichtung (22) bei Vorliegen des Signals und definierten Plausibilitätsbedingungen
den elektrischen Stellantrieb (9) abkoppelt oder abschaltet.
17. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsüberwachungseinrichtung
(15) bei Unterschreiten eines vorgegebenen Abstandes einen Sicherheitskontakt (17)
öffnet, der die Kupplung (10) stromlos schaltet und dadurch öffnet.
18. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitskontakt
(17) eine Überbrükkungsleitung mit einem bei Vorliegen zusätzlicher Regelgrößen
sich öffnenden bzw. schließenden Schalter hat.