[0001] Die Erfindung betrifft eine Lastverstelleinrichtung mit einer die Leistung einer
Brennkraftmaschine bestimmenden Drosselklappe, die mit einer in einem Drosselklappengehäuse
gelagerten Drosselklappenwelle drehfest verbunden ist, wobei die Drosselklappenwelle
eine fahrpedalseitige, mechanische Anlenkseite und eine stellmotorige Anlenkseite
aufweist, der ein Kupplungselement zum mechanischen Entkoppeln der Drosselklappenwelle
vom Stellmotor in einem definierten Winkelbereich der Drosselklappe zugeordnet ist,
sowie eine Einrichtung zum Rückmelden der jeweiligen Position des Kupplungselementes
an eine elektronische Regeleinrichtung vorgesehen ist.
[0002] Bei einer derartigen Lastverstelleinrichtung erfolgt üblicherweise die Ansteuerung
der Drosselklappe fahrpedalseitig über einen mit der Anlenkseite der Drosselklappewelle
verbundenen Mitnehmer, der beispielsweise mittels eines Bowdenzuges mit dem Fahrpedal
verbunden ist. In bestimmten Fahrzuständen, beispielsweise bei einer Geschwindigkeitsbegrenzungs-
und/oder Leerlaufregelung erfolgt jedoch die Ansteuerung der Drosselklappenwelle
durch einen der Lastverstelleinrichtung zugeordneten elektrischen Stellmotor, die
damit der manuellen Regelung durch den Fahrer vorgeht. Hieraus resultiert die Notwendigkeit
die Drosselklappe für definierte Winkelbereiche von dem elektrischen Stellmotor mechanisch
zu entkoppeln. Bedingt durch diese Entkoppelung ist es für die Regelgüte der Lastverstelleinrichtung
erforderlich, die örtliche Position des elektrischen Stellmotors rückzumelden. Die
Erfassung der Position erfolgt durch die Einrichtung zum Rückmelden, die einer Regeleinrichtung
zugeordnet ist, wobei bauartbedingt im Sinne einer Standardisierung anzustreben
ist, daß das eigentliche, die Position des Stellmotors elektrisch erfassende Teil
der Einrichtung zum Rückmelden auf der fahrpedalseitigen, mechanischen Anlenkseite
der Lastverstelleinrichtung angeordnet ist.
[0003] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lastverstelleinrichtung zu schaffen,
bei der bei zweiseitiger Ansteuerung der Drosselklappe eine konstruktiv einfache Rückmeldung
der Position des elektrischen Stellmctors auf die fahrpedalseitige Anlenkseite möglich
ist.
[0004] Gelöst wird die Aufgabe bei einer Lastverstelleinrichtung der genannten Art dadurch,
daß die Drosselklappe als Rohr ausgebildet ist und die Einrichtung zum Rückmelden
eine Durchsteckwelle, die die Drosselklappenwelle durchsetzt, ein auf der stellmotorigen
Anlenkseite mit der Durchsteckwelle und dem Kupplungselement drehfest verbundenes
erstes Übertragungsglied und auf der fahrpedalseitigen Anlenkseite ein drehfest mit
der Durchsteckwelle verbundenes zweites Übertragungsglied aufweist, das mit einer
der Regeleinrichtung zugeordneten Istwerterfassungseinrichtung zusammenwirkt.
[0005] Erfindungsgemäß wird somit die Position des Stellmotors bzw. des Kupplungselementes
mittels der Durchsteckwelle mechanisch zur Istwerterfassungseinrichtung übertragen.
Die Istwerterfassungseinrichtung kann dabei ein im Drosselklappengehäuse gelagertes
Potentiometer und einen mit diesem zusammenwirkenden, mit dem zweiten Übertragungsglied
verbundenen Schleifer aufweisen.
[0006] Vorteilhaft ist das erste und/oder das zweite Übertragungsglied als Hebel ausgebildet.
Die Drosselklappe weist zweckmäßig im Bereich der Drosselklappenwelle ein Halbkreisprofil
mit der Außenkrümmung der Drosselklappenwelle entsprechender Innenkrümmung auf. Vorteilhaft
verbinden Be festigungselemente in der Symmetrieebene des Halbkreisprofiles die
Drosselklappe mit der Drosselklappenwelle. Die Befestigungselemente können beispielsweise.
als Schrauben ausgebildet sein, die Ausnehmungen in der Drosselklappe durchsetzen
und in Gewindebohrungen der Drosselklappenwelle eingeschraubt sind. Es wird daneben
als vorteilhaft angesehen, wenn zusätzlich eine Abdeckplatte vorgesehen ist, die
im Mittelbereich Halbkreisprofil, mit der Außenkrümmung der Drosselklappenwelle entsprechender
Innenkrümmung aufweist, wobei die Befestigungsmittel beidseitig der Drosselklappenwelle
die Drosselklappe und die Abdeckplatte miteinander verbinden. Bei einer Verbindung
der Drosselklappe im Bereich des Halbkreisprofiles unmittelbar mit der Drosselklappenwelle
oder mit der Abdeckplatte ist es somit nicht erforderlich, die als Rohr ausgebildete
Drosselklappenwelle zu durchbohren, womit eine freie Druchgänglichkeit der Durchsteckwelle
gewährleistet ist.
[0007] Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt,
wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen
erfindungswesentlich sind.
[0008] In den Figuren ist die Erfindung an einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt,
ohne auf diese beschränkt zu sein. Es stellt dar:
Figur 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der prinzipiellen Funktion der erfindungsgemäßen
Lastverstelleinrichtung,
Figur 2 einen senkrechten Schnitt durch das Drosselklappengehäuse im Bereich der
Drosselklappenwelle,
Figur 3 einen Schnitt A-A durch die Drosselklappenwelle im Bereich des dem Stellmotor
zugeordneten Kupplungselementes,
Figur 4 eine Ansicht der stellmotorigen Anlenkseite in Pfeilrichtung B gesehen bei
abgenommenem Gehäusedeckel,
Figur 5 eine Draufsicht auf die Hauptfläche der Drosselklappe sowie die Drosselklappenwelle
für zwei mögliche Befestigungsvarianten von Drosselklappe und Drosselklappenwelle
und
Figuren 6a und 6b einen senkrechten Schnitt gemäß der Linie C-C in Figur 5 für die
beiden Befestigungsvarianten.
[0009] Figur 1 verdeutlicht die prinzipielle Funktion der Lastverstelleinrichtung, dargestellt
bei einem Geschwindigkeitsbegrenzungsregelungs-/Leerlaufregelungsstellglied in der
Funktion der Leerlaufregelung bei der Notlaufposition. Die Figur zeigt ein Fahrpedal
1, mit dem ein Hebel 2 zwischen einem Leerlaufanschlag LL und einen Vollastanschlag
VL verschiebbar ist. Der Hebel 2 vermag über einen Gaszug 3 einen zwischen einem
weiteren Leerlaufanschlag LL und einem weiteren Vollastanschlag VL bewegbaren Mitnehmer
4 in Richtung des diesem zugeordneten Vollastanschlages VL zu verschieben und ist
mittels einer am Gaszug 3 angreifenden Rückzugfeder 5 in Leerlaufrichtung vorgespannt.
Zwei am Mitnehmer 4 angreifende Rückstellfedern 6a und 6b spannen diesen in Leerlaufrichtung
vor, wobei die Federn 6a und 6b so ausgelegt sind, daß sie redundante Auswirkungen
auf den Rückstellantrieb besitzen. Bei nicht beaufschlagtem Gaszug 3 liegt der Mitnehmer
4 damit an dem diesem zugeordneten Leerlaufanschlag LL an. Der Mitnehmer 4 kann gleichfalls
mittels eines Automatikzuges 7 eines nicht näher dargestellten automatischen Getriebes
verschoben werden.
[0010] Der Mitnehmer 4 wirkt unmittelbar mit einem ersten Steuerelementteil 8a zusammen,
das dem Verstellen der Drosselklappe 9 einer Brennkraftmaschine dient. Im Detail
ist das dem Mitnehmer 4 zugewandte Ende des ersten Steuerelementteiles 8a mit einer
Ausnehmung 10 versehen, die ein Ansatz 11 des Mitnehmers 4 hintergreift. Zwischen
dem Steuerelementteil 8a und einem ortsfesten Punkt 29 weist die Lastverstelleinrichtung
eine Feder 12a auf, die das Steuerelementteil 8a in Leerlaufrichtung beaufschlagt.
Durch diese ortsfeste Anordnung der Feder 12a wird eine direkte Rückstellung der
Drosselklappe 9 bewirkt, wobei die Feder über den gesamten Verstellbereich des Steuerelementteiles
8a und damit den gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine wirksam ist und damit
die Kraft der Federn 6a und 6b reduziert werden kann. Die Lastverstelleinrichtung
weist neben dem ersten Steuerelementteil 8a ein zweites Steuerelementteil 8b auf,
das über eine Kupplung 13 mit einem Elektromotor 14 verbindbar ist. Um die beiden
Steuerelementteile 8a und 8b mechanisch miteinander koppeln zu können, weist das zweite
Steuerelementteil 8b einen Ansatz 15 auf, wobei das erste Steuerelementteil 8a auf
der der maximalen Leerlaufstellung zugewandten Seite des Ansatzes 15 in dessen Stellweg
und damit den Stellweg des zweiten Steuerelementteils 8b ragt. Eine Bewegung des zweiten
Steuerelementteiles 8b in Vollastrichtung führt damit zur Anlage es Ansatzes 15 am
ersten Steuerelementteil 8a, das dann mittels des Elektromotors 14 entgegen der
Kraft der Feder 12a in Vollastrichtung verschoben werden kann. Die Regelung der Lastverstelleinrichtung
erfolgt mittels einer elektronischen Regeleinrichtung 17. Mit dieser wirkt eine dem
ersten Steuerelementteil 8a zugeordnete, die jeweilige Position dieses Steuerelementteiles
ermittelnde Istwerterfassungseinrichtung 18′ sowie eine dem zweiten Steuerelementteil
8b zugeordnete, die jeweilige Position dieses Steuerelementteiles ermittelnde Istwerterfassungseinrichtung
18 zusammen. Von der elektronischen Regeleinrichtung 17 werden darüber hinaus Signale
erfaßt, die von einem Leerlaufkontakt 19 ausgehen, der immer dann aktiviert wird,
wenn der Mitnehmer 4 an dem diesem zugeordneten Leerlaufanschlag LL anliegt. Überdies
werden externe Zustandsgrößen betreffend die Brennkraftmaschine oder allgemein betreffend
das mit dieser ausgerüstete Kraftfahrzeug in die Regelelektronik 17 eingegeben und
von dieser abgerufen sowie von der Regelelektronik zu dem auf das zweite Steuerelementteil
8b einwirkenden Elektromotor 14 transferiert. Die elektronische Regeleinrichtung
17 dient somit im Zusammenwirken mit den beiden Istwerterfassungseinrichtungen 18
und 18′ und dem Leerlaufkontakt 19 sowie den externen Bezugsgrößen dem Zweck, eine
Sicherheitslogik betreffend die Steuerung von erstem und zweitem Schaltelementteil
8a und 8b sowie Mitnehmer 4 aufzubauen. Sollte die elektronische Regeleinrichtung
17 oder der Elektromotor 14 nicht ordnungsgemäß funktionieren, bewirkt eine in Richtung
der maximalen Leerlaufstellung vorgespannte, wegbegrenzte Feder 20 die Überführung
des zweiten Steuerelementteils 8b in eine Leerlaufnotstellung LL
Not. Darüber hinaus ist die Lastverstelleinrichtung mit einem den gesamten Leerlaufregelbereich
des zweiten Steuerelementteiles 8b erfassenden Kontakt 27 versehen, mit einem Schaltpunkt
bei LL
max. Soll eine Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung im Teillast-/Volllastbereich der
Brennkraftmaschine über die elektronische Regeleinrichtung 17 und den Elektromotor
14 erfolgen, wird das zweite Steuerelementteil 8b über die Kupplung 13 mit dem Elektromotor
14 gekoppelt, eine Bewegung des zweiten Steuerelementteiles 8b in Richtung Vollast
führt zunächst zu einer entsprechenden Bewegung des ersten Steuerelementteiles 8a
bis zu einer Position LL
max, bei einem weiteren Aufregeln schaltet der Kontakt 27 und gibt damit an die elektronische
Regeleinrichtung 17 ein Signal, daß dieses im Sinne einer Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung
erkennt. Durch die Umrahmung 28 ist verdeutlicht, daß die von dieser umschlossenen
Teile eine Baueinheit bilden. Mit der Bezugsziffer 24 ist ein Pedalkontaktschalter
bezeichnet.
[0011] Die Figuren 2 bis 4 verdeutlichen die konstruktive Ausbildung der Lastverstelleinrichtung
mit der besonderen Erfassung der Position des elektrischen Stellantriebes mittels
der diesem zugeordneten Istwerterfassungseinrichtung 18. Gezeigt ist das Drosselklappengehäuse
30 mit einer in zwei Lagern 31 des Drosselklappengehäuses 30 gelagerten, als Rohr
ausgebildeten Drosselklappenwelle 32. Mit dieser ist in noch näher zu beschreibender
Art und Weise die in Figur 1 nicht ersichtliche, da senkrecht zur Zeichenebene angeord
nete Drosselklappe verbunden. Mit der Bezugsziffer 33 ist die fahrpedalseitige, mechanische
Anlenkseite bezeichnet, das heißt die dem Mitnehmer 4 zugeordnete Anlenkseite, mit
der Bezugsziffer 34, die dem Stellmotor, das heißt dem Elektromotor 14 zugeordnete
Anlenkseite. Die Figur 2 verdeutlicht bezüglich der Anlenkseite 33 die schwenkbare
Lagerung des Mitnehmers 4 in einem Gehäusedeckel 35 des Drosselklappengehäuses 30.
Der Mitnehmer 4 ist drehfest mit einem im weitesten Sinne einen Bestandteil des Mitnehmers
4 bildenden Hebel 36 verbunden, der mit dem Gaszug 3 verbindbar ist. Die Lagerung
des Mitnehmers 4 ist konzentrisch zur Lagerung der Drosselklappenwelle 32. Mit dieser
ist das gleichfalls als Hebel ausgebildete erste Steuerelementteil 8a drehfest verbunden,
das mit einem axialen Ansatz 37 in den Bewegungsweg des Mitnehmers 4 ragt. Im Sinne
der Freilauffunktion im Leerlaufbereich von Mitnehmer 4 und erstem Steuerelementteil
8a gemäß der Darstellung in Figur 1 weist der Mitnehmer 4 einen mit dem axialen Ansatz
37 zusammenwirkenden radialen Ansatz 38 auf, der einen definierten Freilauf von Mitnehmer
4 und erstem Steuerelementteil 8a in einem geringen Drehwinkelbereich erlaubt. Die
Position des ersten Steuerelementteiles 8a bzw. der mit diesem drehfest verbundenen
Drosselklappenwelle 32 erfaßt die Istwerterfassungseinrichtung 18′, die aus einem
in das Drosselklappengehäuse 30 eingesetzten Potentiometer 39 und einem drehfest
mit der Drosselklappenwelle 32 verbundenen Schleifer 40 besteht.
[0012] Der Antrieb der Drosselklappenwelle 32 über die elektromotorige Anlenkseite 34 erfolgt,
wie der Darstellung der Figur 4 zu entnehmen ist, über ein Untersetzungsgetriebe.
Gezeigt ist der Elektromotor 14 mit Ritzel 41, das mit einem grossen Zwischenrad
42 kämmt und konzentrisch zur Drehachse drehfest mit einem weiteren Ritzel 43 verbunden
ist, das mit einem weiteren Zwischenrad 44 kämmt. Der Darstellung der Figur 2 ist
zu entnehmen, daß das Zwischenrad 44 über ein Kupplungselement 45 der Kupplung 13
in Wirkstellung mit der Drosselklappenwelle 32 bringbar ist, die Figur 3 ver deutlicht
darüber hinaus die Verbindung der Drosselklappenwelle 32 mit dem Kupplungselement
45 über eine eine Winkelausnehmung 46 durchsetzende Paßfeder, wobei die Winkelausnehmung
46 so bemessen ist, daß sich zwischen der Drosselklappenwelle 32 und dem Kupplungselement
45 ein Freilaufbereich von etwa 80° ergibt, wodurch eine manuelle Steuerung der Drosselklappe
nicht beeinträchtigt wird.
[0013] Der Darstellung der Figur 3 ist zu entnehmen, daß durch die rohrförmige Drosselklappenwelle
32 eine Durchsteckwelle 48 gesteckt ist. Das der Anlenkseite 34 zugeordnete Wellenende
ist drehfest mit einem aus Blech gebildeten Hebel 49 verbunden, der außen am Kupplungselement
45 fest mit diesem verbunden ist. Eine Drehbewegung des Kupplungselementes 45 führt
damit zu einer entsprechenden Drehbewegung der Durchsteckwelle 48. Auf der Anlenkseite
33 ist das dieser zugeordnete freie Ende der Durchsteckwelle 48 drehfest mit einem
weiteren Hebel 50 verbunden, der mit einem radialen Ansatz 51 versehen ist. Mit diesem
ist ein weiterer Schleifer 52 verbunden, der mit einem im Drosselklappengehäuse 30
angeordneten, weiteren Potentiometer 53 zusammenwirkt, Schleifer 52 und Potentiometer
53 bilden die der Durchsteckwelle 48 zugeordnete Istwerterfassungseinrichtung 18.
Die Durchsteckwelle 48 ist desweiteren mit einem Hebel 54 drehfest verbunden, der
den Kontakt 27 aufnimmt.
[0014] Vorstehende Ausführungen verdeutlichen, daß sämtliche Bauteile zum unmittelbaren
Umsetzen von mechanischen Regelgrößen in elektrische auf der pedalseitigen, mechanischen
Anlenkseite 33 untergebracht sind. Dies erfolgt bezüglich der Übertragung der Bewegung
des elektrischen Stellantriebes durch die besondere Ausbildung der Drosselklappenwelle
32, die als Rohr ausgebildet ist und damit eine Übertragung der Bewegung des elektrischen
Stellantriebes von der Anlenkseite 34 durch die Drosselklappenwelle 32 zur Anlenkseite
33 ermöglicht.
[0015] Die Figuren 5, 6a und 6b verdeutlichen mögliche Befestigungsarten der Drosselklappe
55 an der Drosselklappenwelle 32. Bei beiden Varianten weist die Drosselklappe 55
im Bereich der Drosselklappenwelle 32 Halbkreisprofil auf, mit der Außenkrümmung der
Drosselklappenwelle 32 entsprechender Innenkrümmung. Die Figur 6b verdeutlicht darüber
hinaus die Befestigung der Drosselklappe 55 an der Drosselklappenwelle 32 mittels
einer zusätzlichen Abdeckplatte 56, die im Mittelbereich Halbkreisprofil aufweist,
mit der Außenkrümmung der Drosselklappenwelle 55 entsprechender Innenkrümmung. Bei
_der Ausführungsform nach der Figur 6b (II) werden die Drosselklappe 55 und die Abdeckplatte
56 beidseitig der Drosselklappenwelle 32 mit jeweils zwei Schrauben 57 verschraubt
und klemmen damit die Drosselklappenwelle 32 zwischen sich ein, bei der Ausführungsform
nach der Figur 6a (1) erfolgt die Befestigung der Drosselklappe 55 an der Drosselklappenwelle
22 durch unmittelbares Verschrauben dieser beiden Teile mittels zweier Schrauben 57′,
die jeweils eine nicht näher gezeigte Bohrung im halbkreisförmigen Abschnitt der Drosselklappe
55 durchsetzen und in eine gleichfalls nicht näher gezeigte Gewindebohrung in der
Drosselklappenwelle 32 eingeschraubt sind.
Bezugszeichenliste
[0016]
1 Fahrpedal
2 Hebel
3 Gaszug
4 Mitnehmer
5 Rückzugfeder
6a Rückstellfeder
6b Rückstellfeder
7 Automatikzug
8a erstes Steuerelementteil
8b zweites Steuerelementteil
9 Drosselklappe
10 Ausnehmung
11 Ansaz
12a Feder
13 Kupplung
14 Elektromotor
15 Ansatz
17 elektronische Regeleinrichtung
18 Istwerterfassungseinrichtung
18′ Istwerterfassungseinrichtung
19 Leerlaufkontakt
20 Feder
24 Pedalkontaktschalter
27 Kontakt
28 Bauteil
29 ortsfester Punkt
30 Drosselklappengehäuse
31 Lager
32 Drosselklappenwelle
33 Anlenkseite
34 Anlenkseite
35 Gehäusedeckel
36 Hebel
37 axialer Ansatz
38 radialer Ansatz
39 Potentiometer
40 Schleifer
41 Ritzel
42 Zwischenrad
43 Ritzel
44 Zwischenrad
45 Kupplungselement
46 Winkelausnehmung
47 Paßfeder
48 Durchsteckwelle
49 Hebel
50 Hebel
51 Ansatz
52 Schleifer
53 Potentiometer
54 Hebel
55 Drosselklappe
56 Abdeckplatte
57 Schraube
57′ Schraube
1. Lastverstelleinrichtung mit einer die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden
Drosselklappe, die mit einer in einem Drosselklappengehäuse gelagerten Drosselklappenwelle
drehfest verbunden ist, wobei die Drosselklappenwelle eine fahrpedalseitige, mechanische
Anlenkseite und eine stellmotorige Anlenkseite aufweist, der ein Kupplungselement
zum mechanischen Entkoppeln der Drosselklappenwelle vom Stellmotor in einem definierten
Winkelbereich der Drosselklappe zugeordnet ist, sowie eine Einrichtung zum Rückmelden
der jeweiligen Position des Kupplungselementes an eine elektronische Regeleinrichtung
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappenwelle (32) als Rohr
ausgebildet ist und die Einrichtung zum Rückmelden eine Durchsteckwelle (48), die
die Drosselklappenwelle (32) durchsetzt, ein auf der stellmotorigen Anlenkseite (34)
mit der Durchsteckwelle (48) und dem Kupplungselement (45) drehfest verbundenes erstes
Übertragungsglied (49) und auf der fahrpedalseitigen Anlenkseite (33) ein drehfest
mit der Durchsteckwelle (48) verbundenes zweites Übertragungsglied (50) aufweist,
das mit einer der Regeleinrichtung (17) zugeordneten Istwerterfassungseinrichtung
(18) zusammenwirkt.
2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzechnet, daß die Istwerterfassungseinrichtung
(18) ein im Drosselklappengehäuse (30) gelagertes Potentiometer (53) und einen mit
diesem zusammenwirkenden, mit dem zweiten Übertragungsglied (50) verbundenen Schleifer
(52) aufweist.
3. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste und/oder das zweite Übertragungsglied (49, 50) als Hebel ausgebildet sind.
4. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselklappe (55) im Bereich der Drosselklappenwelle (32) Halbkreisprofil
mit der Außenkrümmung der Drosselklappenwelle (32) entsprechender Innenkrümmung aufweist.
5. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungselemente
(57′) in der Symmetrieebene des Halbkreisprofils die Drosselklappe (55) mit der Drosselklappenwelle
(32) verbinden.
6. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Abdeckplatte
(56), die im Mittelbereich Halbkreisprofil mit der Außenkrümmung der Drosselklappenwelle
(32) entsprechender Innenkrümmung aufweist, wobei Befestigungsmittel (57) beidseitig
der Drosselklappenwelle (32) die Drosselklappe (55) und die Abdeckplatte (56) miteinander
verbinden.
7. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungselemente (57, 57′) als Schrauben ausgebildet sind.