Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betätigung einer Leistungssteuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine umfassend eine fahrerbetätigbare Eingabeeinrichtung zur fahrerseitigen Eingabe eines Leistungswunsches, eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Eingabeeinrichtung und Generierung eines entsprechenden Ausgangssignals und eine Stelleinrichtung zur Verstellung der Leistungssteuerungseinrichtung unter Berücksichtung des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung, wobei die Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung vom Signal der Eingabeeinrichtung abweichend betätigbar ist sowie ein Verfahren zur Betätigung einer derartigen Leistungssteuerungseinrichtung.
Die
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Stelleinrichtung mit der Leistungssteuerungseinrichtung mittels einer ein Eingangs- und ein Ausgangsteil aufweisenden Kupplung verbunden ist, deren Eingangsteil der Stelleinrichtung und deren Ausgangsteil der Leistungssteuerungseinrichtung zugeordnet ist. Damit ist es möglich, die Stelleinrichtung von der Leistungssteuerungseinrichtung zu entkoppeln, so dass die Stellung der Stelleinrichtung nicht mehr für die Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung maßgeblich ist. Erfindungsgemäß ist bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung der Leistungssteuerungseinrichtung eine mechanische Verbindung zwischen Eingabeeinrichtung und Leistungssteuerungseinrichtung wirksam. Dadurch wird der mittels der Eingabeeinrichtung mechanisch fahrerseitig eingegebene Leistungswunsch der auf Sensorsignalen basierenden Stellung der Stelleinrichtung vorgezogen und so die Sicherheit erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kupplung eine entsperrbare, gegensinnig wirksame Freilaufkupplung ist. Eine Freilaufkupplung - auch Überholkupplung - umfasst ein Eingangs- und ein Ausgangsteil, welche drehrichtungsabhängig beispielsweise mittels Sperrklinken oder Klemmkörpern miteinander verbindbar sind. Bei der bevorzugten gegensinnig wirksamen, entsperrbaren Freilaufkupplung sind Kupplungseingang und Kupplungsausgang in beiden Drehrichtungen miteinander verbunden, die Verbindung ist jedoch jeweils mittels einer Entsperreinrichtung, so dass eine Relativdrehung zwischen Eingangs- und ein Ausgangsteil ermöglicht werden kann.
Gegebenenfalls ist es sehr zweckmäßig, als Kupplung eine entsperrbare einsinnige wirksame Freilaufkupplung zu verwenden. Insbesondere wenn auf eine Sperrbarkeit in einer Drehrichtung verzichtet werden kann, kann so eine vereinfachte Kupplung genutzt und Vorteile in Bezug auf Bauraum, Komplexität, Wartung und Montage sowie Kosten erreicht werden.
Zur Verbindung der Eingabeeinrichtung mit der Leistungssteuerungseinrichtung ist es von Vorteil, wenn ein der Eingabeeinrichtung zugeordnetes konturiertes erstes Übertragungselement mit einem zweiten, eine Gegenkontur aufweisenden Übertragungselement korrespondiert. Vorzugsweise weist das erste Übertragungselement einen stiftförmigen Fortsatz auf, welcher mit einem einen Winkelbereich von 60°-110°, insbesondere von ca. 80°-90°, überdeckenden Ausschnitt im zweiten Übertragungselement korrespondiert. Mit dieser Ausführung ist in einem Normalbetrieb eine Betätigung der Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung unter Berücksichtung des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Eingabeeinrichtung möglich, während bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung der Leistungssteuerungseinrichtung ein Formschluss zwischen erstem und zweiten Übertragungselement zustande kommt und eine von der Stelleinrichtung abweichende Betätigung erfolgen kann.
Bevorzugt ist es, wenn bei einer wirksamen mechanischen Verbindung zwischen Eingabeeinrichtung und Leistungssteuerungseinrichtung die Freilaufkupplung entsperrbar ist. Dazu sind zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil der Kupplung betätigungsrichtungsabhängig Sperrkörper wirksam, welche mittels des zweiten, Entsperrklinken umfassenden Übertragungselements lösbar sind.
Der Erfindung liegt ferner die Idee zugrunde, dass bei einem Verfahren zur Betätigung einer Leistungssteuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsches von dem mittels der Stelleinrichtung eingestellten Position der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung der mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsch zur Verstellung der Leistungssteuerungseinrichtung vorrangig herangezogen wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Falle einer Bevorzugung des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsches die Stelleinrichtung von der Leistungssteuerungseinrichtung entkoppelt und die Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Eingabeeinrichtung unmittelbar betätigt.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn außerdem bei einer fahrerseitigen Eingabe eines erhöhten Leistungswunsches mittels der Eingabeeinrichtung mit einem einen vorgegebenen Gradienten übersteigenden Gradienten eine Betätigung der Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung vom Signal der Eingabeeinrichtung abweichend mit einem begrenzten Gradienten erfolgt. Damit wird eine übermäßig schnelle Betätigung der Leistungssteuerungseinrichtung in Öffnungsrichtung verhindert.
Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Einrichtung 100 zur Betätigung einer Brennkraftmaschine eines Kraftrads und die Leistungssteuerungseinrichtung 134 ist eine Drosselklappe, jedoch kann in einem Ausführungsbeispiel auch eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs betätigt werden und/oder die Leistungssteuerungseinrichtung 134 ein Kraftstoffzumessventil oder eine Einrichtung zur Hubhöhenveränderung eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine sein.
Zur Steigerung der Brennkraftmaschinenleistung ist die Drosselklappe in Öffnungsrichtung und zur Reduzierung der Leistung in Schließrichtung verschwenkbar. Hierzu ist die Drosselklappe drehfest mit einer Drosselklappenwelle 130 verbunden, die entweder mittels einer hier als Elektromotor ausgebildeten Stelleinrichtung 122 oder manuell mittels einer hier als Gasdrehgriff ausgebildeten Eingabeeinrichtung 102 verdrehbar ist.
In einem normalen Fahrbetrieb gibt der Fahrer mittels der Eingabeeinrichtung 102 einen Leistungswunsch ein, indem er den Gasdrehgriff entsprechend verdreht. Mit dem Gasdrehgriff ist drehfest eine erste Seilscheibe 104 verbunden, die über einen Seilzug 106 eine zweite Seilscheibe 108 betätigt. Die zweite Seilscheibe 108 ist mit einer Welle 110 drehfest verbunden, so dass bei einer Betätigung des Gasdrehgriffs die Welle 110 verdreht wird. Die Verdrehung oder die Drehstellung der Welle 110 ist mittels eines Sensors 112 detektierbar, der mit einer Leitung 114 signalleitend mit einer Steuereinrichtung 118 verbunden ist. Mittels eines weiteren Sensors 128 ist die Verdrehung oder die Drehstellung der Drosselklappenwelle 130 detektierbar, der mit einer Leitung 126 signalleitend mit der Steuereinrichtung 118 verbunden ist. Basierend auf den Signalen der Sensoren 112, 128 und gegebenenfalls weiterer Signale und/oder gespeicherter Informationen gibt die Steuereinrichtung 118 über eine Leitung 120 ein dem Leistungswunsch des Fahrers entsprechendes Steuersignal an die Stelleinrichtung 122 aus, die - vorliegend mittels eines Getriebes 124 mit einem Eingangsteil der Kupplung 138 verbunden - mit der Drosselklappenwelle 130 in Drehantriebsverbindung steht. Sowohl die Welle 110 als auch die Drosselklappenwelle 130 sind mittels sich gehäuseseitig abstützenden Federn 116, 132 in Drosselklappenschließrichtung beaufschlagt.
Die Freilaufkupplung 200 umfasst ein außenringförmigen Eingangsteil 202, das außenseitig eine radiale Verzahnung zur Verbindung mit der Stelleinrichtung 122 aufweist, und ein radial innerhalb des Eingangsteils 202 angeordnetes und zu diesem relativ verdrehbares Ausgangsteil 204. Im vorliegenden Schnitt nicht sichtbar weist das Ausgangsteil 204 einen Bereich mit Außenverzahnung zur Verbindung mit der Leistungssteuerungseinrichtung 134 auf.
Zwischen Kupplungseingangsteil 202 und Kupplungsausgangsteil 204 sind Bereiche mit rampenförmigen Anlaufflächen ausgebildet, in denen Klemmkörper 206, 208 angeordnet und in Richtung Klemmposition mittels Federn 210 vorgespannt sind. Dabei sind die rampenförmigen Anlaufflächen derart ausgerichtet, dass erste Klemmkörper 206 eine Drehung in der einen Richtung ermöglichen und eine Drehung in der anderen Richtung - Pfeilrichtung a - sperren und zweite Klemmkörper 208 eine Drehung in der einen Richtung sperren und in der anderen Richtung - Pfeilrichtung a - ermöglichen. Befinden sowohl die Klemmkörper 206 als auch die Klemmkörper 208 in Klemmposition, ist eine Kraftübertragung zwischen Kupplungseingangsteil 202 und Kupplungsausgangsteil 204 in beiden Drehrichtungen möglich, dies entspricht dem regulären Betriebszustand.
Mittels einer Entsperreinrichtung (zweites Übertragungselement 220) mit Entsperrklinken 222 sind die Klemmkörper 206, 208 lösbar. Abhängig davon, ob die Klemmkörper 206 oder Klemmkörper 208 gelöst werden, wird eine Relativdrehung zwischen Eingangs- 202 und Ausgangsteil 204 in der einen oder in der anderen Richtung möglich, wobei jeweils eine Drehung in Gegenrichtung gesperrt bleibt.
Die Vorliegende Anordnung bildet eine Sicherheitseinrichtung, welche bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) um mindestens einen vorgegebenen Betrag eine bevorzugte Berücksichtigung des mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches gewährleistet.
Die zweite Seilscheibe 108 bildet ein erstes Übertragungselement 214, das einen stiftförmigen Fortsatz 216 aufweist und ist in axialer Richtung benachbart des Eingangsteils 202 der Kupplung 138, 200 angeordnet, wobei das erste Übertragungselement 214 und das Eingangsteil 202 der Kupplung 138, 200 jeweils um zumindest annähernd fluchtende Achsen relativ zueinander drehbar sind. Der stiftförmige Fortsatz 216 greift in einen Ausschnitt 218 des Kupplungsausgangsteils 204 ein. Indem bei einem normalen Fahrbetrieb der stiftförmige Fortsatz 216 ohne Anlage an einer der den Ausschnitt 218 begrenzenden Seiten positioniert ist, kann eine Betätigung der Leistungssteuerungseinrichtung 134 mittels der Stelleinrichtung 122 erfolgen. Hierzu ist ein die Stelleinrichtung 122 mit dem Eingangsteil 202 der Kupplung 138, 200 verbunden, das außenseitig eine Verzahnung - beispielsweise zum Angriff eines zwischen Stelleinrichtung 122 und Leistungssteuerungseinrichtung 134 angeordneten Getriebes - aufweist.
Bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) um mindestens einen vorgegebenen Betrag kommt der stiftförmige Fortsatz 216, wie in der Figur gestrichelt und mit 224 bezeichnet, an der den Ausschnitt 218 begrenzenden Seiten zur Anlage, so dass das erste Übertragungselement 214 formschlüssig kraftübertragend mit dem zweiten Übertragungselement 220 verbunden und das zweite Übertragungselement 220 gegenüber dem Ausgangsteil 204 der Kupplung 138, 200 in Pfeilrichtung b verdreht wird. Dabei lösen die Entsperrklinken 222 die Klemmkörper 206 und die Verbindung zwischen Eingangsteil 202 und Ausgangsteil 204 der Kupplung 138, 200 wird gelöst. Damit ist die Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) von der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) entkoppelt und die Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) über die Übertragungselemente 214, 220, die Entsperrklinken 222, die Klemmkörper 206 und die Federn 210 mit dem Ausgangsteil 204 der Kupplung 138, 200 und damit mit der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) gekoppelt. Die Leistungssteuerungseinrichtung 134 wird so nach Maßgabe der Stelleinrichtung 122 betätigt. In diesem Fall wird über die Eingabeeinrichtung 102 die Leistungssteuerungseinrichtung 134 gesteuert, es sei denn die Stelleinrichtung 122 dreht wieder unterhalb des Fahrerwunsches.
Eine Detailansicht einer entsperrbaren, einsinnig wirksamen Freilaufkupplung 300 ist in den
Auf einer gemeinsamen Welle 330 sind Kupplungseingangsteil 302, Kupplungsausgangsteil 304, erstes Übertragungselement 314 und zweites Übertragungselement 320 angeordnet, wobei die Freilaufkupplung 300 mit Kupplungseingangsteil 302 und Kupplungsausgangsteil 304 sowie das zweite Übertragungselement 320 auf der Welle 330 drehbar angeordnet sind und das erste Übertragungselement 314 mit der Welle 330 drehfest verbunden ist. Hierfür ist umfasst die Welle 330 einen runden Bereich 332 sowie einen unrund konturierten Bereich 334.
Die Welle 330 ist kinematisch mit der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) gekoppelt, so dass bei einer Betätigung der Eingabeeinrichtung 102 die Welle 330 und damit auch das erste Übertragungselement 314 verdreht werden. Solange mittels der Stelleinrichtung (E-Motor) 122, welche mit dem Kupplungseingangsteil 302 gekoppelt ist, die Kupplung 300 und damit auch das zweite Übertragungselement 320 entsprechend dem mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsch nachgeführt wird und eine nur geringe Differenz zwischen Stellung der Eingabeeinrichtung 102 und der Stelleinrichtung 122 auftritt, bewegt sich der stiftförmige Fortsatz 316 des ersten Übertragungselements 314 frei im Ausschnitt 318 des zweiten Übertragungselements 320. Sobald der fahrerseitig mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) eingegebene reduzierte Leistungswunsch von der mittels der Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung abweicht, kommt der stiftförmige Fortsatz 316 des ersten Übertragungselements 314 wie in der
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