DE3918852A1 - Elektrisch ansteuerbare drosselklappenbetaetigungseinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch ansteuerbare Drosselklappenbetätigungseinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentenspruchs 1.

Es ist bekannt, die Drosselklappe einer Brennkraftmaschine vom Gaspedal zu trennen, eine Einrichtung zur Erfassung der Gaspedalstellung vorzusehen und die Drosselklappe durch einen Elektromotor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Erfassungseinrich­ tung und anderer Signale zu regeln.

Aus der DE-OS 37 20 897 ist eine Einrichtung bekannt, bei der Fehlfunktionen des Elektromotors durch eine zusätzliche mechanische Betätigungseinrichtung, die direkt mit dem Gaspedal verbunden ist, kompensiert werden sollen. Diese Einrichtung läßt je­ doch eine Kompensation bzw. eine Betätigung über die mechanische Einrichtung nur für den Fall zu, wenn das Steuerdrehmoment des Elektromotors verlorengeht. Sollte der Elektromotor blockieren, beispielsweise in Leerlaufstellung der Drosselklappe, wäre ein Start- bzw. Notlaufbetrieb der Brennkraftmaschine ausgeschlossen. Darüber hinaus wird die Drosselklappe direkt von einer in Öffnungsrichtung wirkenden Feder belastet, d. h. bei Bruch einer der mechanischen Anschläge kännte die Drosselklappe voll öff­ nen, was zu gefährlichen Betriebszuständen führen könnte.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung ausgehend von einer gattungsgemäßen Betäti­ gungseinrichtung die Aufgabe zugrunde, auch bei blockiertem Elektromotor, Start- und Notlauffunktionen zu erreichen, wobei die Drosselklappe im wesentlichen nur durch Schließfederkräfte beaufschlagt sein soll.

Diese Aufgabe ist bei einer Betätigungseinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst worden. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung erreichte Vorteile können der Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels entnommen werden, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Diese zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel bestehend aus einem Luftansaugkanal 1 einer Brennkraftmaschine, in dem eine Drosselklappe 2 auf einer drehbaren Drossel­ klappenwelle 3 befestigt ist. Auf ihren außerhalb des Luftansaugkanals 1 bestehenden Enden weist die Drosselklappenwelle 3 ein Istwert-Potentiometer 4 und einen Drossel­ hebel 5 auf, wobei an den Drosselhebel 5 eine Schließfeder 6 angreift und die Mindest­ öffnungsstellung der Drosselklappe 2 durch eine Einstellschraube 7 eingestellt ist, die in die Bewegungsbahn des Drosselhebels 5 hineinragt.

Auf der Drosselklappenwelle 3 ist drehbar ein Getriebehebel 8 angeordnet, der durch ein Zahnrad 9 eines Elektromotors 10 links- und rechtsdrehend verstellt werden kann. Bei Rechtsdrehung schwenkt der Getriebehebel 8 mit einem Anschlagstift 11 gegen ei­ nen ersten Schenkel 12 einer Feder 13, deren zweiter Schenkel 14 sich dabei an einen Anschlagstift 15 des Drosselhebels 5 abstützt und die Drosselklappe in Schließrichtung belastet. Bei Linksdrehung schwenkt der Getriebehebel 8 und damit der Anschlagstift 11 gegen den zweiten Schenkel 14 der Feder 13, wodurch der erste Schenkel 12 den Anschlagstift 15 des Drosselhebels 5 belastet und die Drosselklappe 2 geöffnet wird, sofern dies nicht durch einen Betätigungshebel 1 6 mit einem Anschlaglappen 17 verhin­ dert wird, der in die Bewegungsbahn von zwei Anschlagansätzen 18, 19 eines über eine Verbindungsstange 20 mit dem Drosselhebel 5 verbundenen Zwischenhebel 21 hineinragt und beim Anschlagen des Anschlagansatzes 18 die Öffnungsbewegung des Drosselhebels 5 bzw. der Drosselklappe 2 durch den Elektromotor 10 beendet. Danach kann eine weitere Linksdrehung des Getriebehebels 8 gegen die zwischen Getriebehebel 8 und Drosselhebel 5 eingespannte Feder 13 erfolgen.

Der Betätigungshebel 16 ist drehbar gelagert und kann über einen Gaszug 22 entgegen der Kraft einer Rückzugsfeder 23 - nach Maßgabe eines Motorbetreibers - geschwenkt werden, wobei dessen entlastete Position durch einen gehäusefesten Anschlag 24 be­ stimmbar ist, der auf ein Notsignal aus der Bewegungsbahn des Betätigungshebels 16 austreten kann.

Die Schwenkbewegung des Betätigungshebels 16 wird durch eine mit diesem verbunde­ ne Welle 25 auf ein Sollwert-Potentiometer 26 übertragen.

Der Anschlag 24 kann von einem pneumatischen Stellglied (strichpunktiert dargestellt) bei entsprechender Druckbeaufschlagung entgegen der Kraft der Schließfeder 23 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe 2 verstellt werden. Bei Verdrehung des Betäti­ gungshebels 16 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe 2 bewegt sich der Anschlaglappen 17 in der Bewegungsbahn zwischen den Anschlagansätzen 18, 19 des Zwischenhebels 21 bis zum Anschlag an den Anschlagansatz 19, wodurch dieser nach einem vorgegebenen Schwenkfreibetrag 27 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe geschwenkt wird. Sollte der Getriebehebel 8 ggf. in einer Stellung befindlich sein, die der Leerlaufstellung entspricht, würde die Feder 13 gespannt werden.

Wirkungsweise

Beim Starten der Brennkraftmaschine erhält der Elektromotor 10 Steuersignale eines nicht dargestellten elektrischen Steuergerätes, wodurch der Elektromotor 10 über das Zahnrad 9 den Getriebehebel 8 in eine Drehung versetzt, der der mit dem Anschlag­ stift 15 unter der Kraft Feder 13 gegen den Getriebehebel 8 bzw. dessen Anschlagstift 11 anliegende Drosselhebel 5 folgt, bis eine für den Start geeignete Drosselklappen­ stellung vorliegt, die durch den Istwertpotentiometer 4 angezeigt wird.

Die Starteinstellung der Drosselklappe 2 wird durch den Anschlaglappen 17 des Betäti­ gungshebels 16 nicht behindert, da ein ausreichend großer Schwenkfreibetrag 28 kon­ struktiv vorgesehen oder durch das pneumatische Stellglied bzw. den Anschlag 24 ein­ gestellt ist.

Bei Selbstlauf der Brennkraftmaschine erfolgt durch den Elektromotor eine Füllungsre­ gelung selbsttätig nach vorgegebenem Programm.

Bei einer durch den Motorbetreiber über ein Gaspedal und den Gaszug 22 bewirkten Verstellung des Betätigungshebels 16 im Sinne einer Motorbelastung wandert der An­ schlaglappen 17 rechtsdrehend aus und vergrößert den bestehenden Schwenkfreibetrag 28 des Zwischenhebels 21. Der Elektromotor 10 kann dadurch auf Steuersignale des Steuergerätes reagierend die Drosselklappe 2 entsprechend verstellen, wobei die Steuersignale in Abhängigkeit der mit der Verstellung des Betätigungshebels 16 erfolg­ ten Sollwertpotentiometersignale und der sich einstellenden lstwertpotentiometersigna­ le ausgegeben werden.

Die an den Elektromotor 10 ausgegebenen Steuersignale bewirken eine zeitlich und größenmäßig bestimmte Verstellung des Drosselhebels 5 in bezug auf die Gaspedalver­ stellung durch den Motorbetreiber.

Die Drosselklappenöffnungsstellung kann auch bei Fehlfunktion des Elektromotors 10 nicht über dem durch den Betätigungshebel 16 vorgegebenen Betrag liegen, da der Elektromotor 10 die Öffnungsverstellung der Drosselklappe 2 nur bis zum Anschlag des Anschlagansatzes 18 an den Anschlaglappen 17 durchführen kann.

Bei einer abrupten Entlastung des Gaspedals kann eine Schließdämpfung durch den Elektromotor erfolgen. Das pneumatische Stellglied kann den Betätigungshebel 16 in mehreren Positionen halten, wodurch der Elektromotor 10 die Drosselklappe 2 für weitere Funktionen verstellen kann, z. B. Tempomatfunktion, ohne das Auswirkungen dieser Funktionen am Gaspedal bemerkbar werden.

Bei Fehlfunktion elektrischer und/oder elektronischer Bauteile, die eine Fehleinstellung der Drosselklappe 2 oder ein Blockieren des Elektromotors 10 verursachen können, wird die Drosselklappe 2 mechanisch durch Entlastung des Gaspedals durch Federkraft geschlossen, die Drosselklappe 2 kann durch das Gaspedal auch bei in Leerlaufstellung befindlichem, durch den Elektromotor 10 blockiertem Getriebehebel 8 auf einen be­ stimmten Öffnungsbetrag geöffnet werden, so daß Notsituationen, die bei Einsatz des Motors in einem Kraftfahrzeug entstehen können, gemeistert werden und das Fahrzeug bis zu einer Werkstatt gefahren werden könnte.

Bei Vorliegen eines Notsignals kann der Anschlag 24 aus der Bewegungsbahn des Betä-­ tigungshebels 16 herausgezogen werden. Diese Maßnahme kann den Schwenkfreibetrag 28, der für Startleerlaufbetrieb usw. vorgesehen ist, reduzieren.

Die Schließfeder 6 und die Rückzugsfeder 23 können redundant ausgeführt werden zur Erfüllung von Sicherheitsvorschriften. Die Kraft jeder dieser Federn 6, 23 ist größer als die der Feder 13 in Bezug auf die Schließfunktion.

Das Stellglied kann alternativ auch hydraulisch oder elektrisch betätigt sein.

Claims (9)

1. Elektrisch ansteuerbare Drosselklappenbetätigungseinrichtung für Brennkraftmaschi­ nen, gebildet aus einem Elektromotor, der die Öffnungsstellung der unter der Ein­ wirkung einer Schließfeder stehenden Drosselklappe steuert, einer mit einem Gaspe­ dal verbundenen mechanischen Einrichtung, mit der der Betrag der maximalen Öff­ nungsstellung der Drosselklappe vorgegeben werden kann, sowie einer Sollwert- und lstwertpotentiometersignale verarbeitenden Steuer- bzw. Regeleinrichtung für die Ausgabe der elektrischen Steuersignale an den Elektromotor, dadurch gekennzeich­ net,
daß der Elektromotor (10) über einen in beide Drehrichtungen federnd mit einem Drosselhebel (5) verbundenen Getriebehebel (8) auf die Drosselklappe (2) einwirkt,
daß die mechanische Einrichtung derart auf einen mit dem Drosselhebel (5) verbun­ denen Zwischenhebel (21) einwirkt,
daß der Drosselhebel (5) bzw. die Drosselklappe (2) durch eine Schließfeder (23) be­ lastbar ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechani­ sche Einrichtung darüber hinaus derart auf den Zwischenhebel (21) einwirkt, daß der Drosselhebel (5) bzw. die Drosselklappe (2) mit der Gaspedalkraft in Öffnungsrich­ tung belastbar ist.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechani­ sche Einrichtung gegenüber einem Anschlagansatz (18) des Zwischenhebels (21) mit einem Anschlaglappen (17) eines Betätigungshebels (16) einen vorgegebenen 1. Schwenkfreibetrag (28) aufweist, bevor die Schließfederbelastung einsetzt.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mecha­ nische Einrichtung gegenüber einem zweiten Anschlagansatz (19) des Zwischenhebels (21) mit dem Anschlaglappen (17) des Betätigungshebels (16) einen vorgegebenen 2. Schwenkfreibetrag (27) aufweist, bevor die Gaspedalbelastung einsetzt.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (16) durch einen gehäusefesten Anschlag (24) in seiner von der Gaspedalkraft entlasteten Position eingestellt ist.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuse­ feste Anschlag (24) durch ein Notsignal aus der Bewegungsbahn des Betätigungshe­ bels (16) austritt.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (24) durch ein Stellglied in einer Position gehalten werden kann, bei der der 1. Schwenkfreibetrag (28) besteht.

8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied den Anschlag (24) in mindestens zwei Positionen halten kann.

9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbar ist.