DE3815735A1 - Lastverstelleinrichtung - Google Patents
LastverstelleinrichtungInfo
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- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D11/107—Safety-related aspects
Description
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 elek
trischen Stellantriebes bewegbar ist, mit einem dem Mitneh
mer zugeordneten Sollwerterfassungselement, einem mit die
sem zusammenwirkenden und auf den elektrischen Stellantrieb
einwirkenden Istwerterfassungselement, wobei der elektrische
Stellantrieb in Abhängigkeit von den erfaßten Werten von
einer elektronischen Regeleinrichtung ansteuerbar ist.
Lastverstelleinrichtungen dieser Art werden in Kraftfahr
zeugen 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 Fahr
pedals dafür sorgen, daß beispielsweise die Drosselklappe
weniger geöffnet wird, als es der Fahrpedalstellung ent
spricht, 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 Geschwindigkeitsbe
grenzungsregler einzugreifen, der durch die Möglichkeit der
Entkoppelung des Steuerelements vom Fahrpedal dafür sorgen kann,
daß jeweils diejenige Leistung eingestellt wird, die zur Auf
rechterhaltung der eingestellten Geschwindigkeit erforderlich
ist. Daneben kann es insbesondere unter dem Aspekt des Fahr
komfort erwünscht sein, eine progressive bzw. degressive An
lenkung des Fahrpedals vorzusehen, mit der Möglichkeit einer
gegenüber der Fahrpedalstellung verringerten bzw. erhöhten
Leistungseinstellung.
Sicherheitsgesichtspunkte machen es jedoch erforderlich, daß
auch bei einem Defekt in der Regeleinrichtung sichergestellt
ist, daß bei Rücknahme der Fahrpedalstellung die Leistungs
einstellung 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 Fahr
pedalstellung entsprechende, zu hohe Leistungseinstellung
bei einem Defekt nicht völlig ausgeschlossen.
Lastverstelleinrichtungen der genannten Art sind in aller Re
gel mehrteilig ausgebildet, das heißt bestimmte Elemente sind
dem Fahrpedal zugeordnet, während andere Elemente mit dem
Steuerelement zusammenwirken. Eine derartige getrennte Anord
nung der Bauteile bedingt einerseits ein erhöhtes Bauvolumen
der Lastverstelleinrichtung, andererseits ist durch die An
ordnung der Bauteile an verschiedenen Stellen des Fahrzeuges
nicht sichergestellt, daß die Bauteile rückwirkungsfrei mit
der Drosselklappe zusammenwirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lastverstell
einrichtung 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.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im Dros
selklappengehäuse der Mitnehmer, das Steuerelement, das Soll
werterfassungselement, 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.
Durch die Anordnung von Mitnehmer, Koppelfeder, Steuerelement,
Sollwerterfassungselement und Istwerterfassungselement in
unmittelbarer Wirkkette ist gewährleistet, daß Steuerungsab
läufe zwischen den Teilen auf kleinstem Raum erfolgen können,
durch die Anordnung der Teile im Drosselklappengehäuse ist
zudem sichergestellt, daß die Wirkkette unmittelbar im Be
reich 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 Po
sition des Mitnehmers wird durch das Sollwerterfassungsele
ment und die des Steuerelements durch das Istwerterfassungs
element 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 Steuer
element ein Ausfall der elektronischen Regeleinrichtung immer
zu einer Änderung der Leistungseinstellung in eine der Stel
lung des Fahrpedals entsprechende Leistungsgröße führt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß das Steuerelement durch die Lagerwelle der
Drosselklappe und einen drehfest mit einem Ende der Lager
welle verbundenen Steuerhebel gebildet ist. Es bietet sich
damit die Möglichkeit, die Koppelfeder einerseits am Mit
nehmer und andererseits an der Lagerwelle angreifen zu lassen,
wobei dann der Steuerhebel mit dem Anschlag des Mitnehmers
zusammenwirkt.
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 elek
tromagnetisch wirkende Kupplung mit dem als Elektromotor
ausgebildeten Stellantrieb verbunden ist. Die Lastregelung
kann somit einerseits über das Fahrpedal und das diesem zu
geordnete eine Ende der Lagerwelle, andererseits über den
Elektromotor und das andere Ende der Lagerwelle auf die Dros
selklappe einwirken. Zweckmäßig ist zwischen dem Elektromo
tor und der Kupplung ein Untersetzungsgetriebe angeordnet,
wodurch bei Betätigung des Elektromotors minimale Schwenk
winkel erzeugt werden können, was zu einer optimalen Regel
güte führt. Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen,
wenn der Mitnehmer konzentrisch zur Lagerachse der Drossel
klappe im Drosselklappengehäuse drehbar gelagert ist, ferner
ergibt sich eine minimale Bautiefe des Drosselklappengehäuses,
wenn die Koppelfeder als Spiralfeder, insbesondere als Flach
spiralfeder, ausgebildet ist, die beispielsweise den als
Glocke ausgebildeten Mitnehmer durchsetzt.
Die erfindungsgemäße Lastverstelleinrichtung kann beispiels
weise mit einem Potentiometer arbeiten, das Sollwerterfas
sungselement ist dabei zweckmäßig als mit dem Mitnehmer ver
bundener erster Schleifer des zwei Schleifer aufweisenden
Vorgabe- und Rückmeldepotentiometers ausgebildet, dessen zwei
ter Schleifer mit dem Steuerelement gekoppelt ist, wobei der
gegenseitige Abstand der Schleifer mittels der elektronischen
Regeleinrichtung überwacht wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vor
gesehen, 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 Be
wegung 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 Abstandsüber
wachungseinrichtung 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 Regelein
richtung der Mitnehmer und das Steuerelement zueinander geo
metrisch definiert geführt werden.
Denkbar wäre es, daß trotz Trennung des elektrischen Stellan
triebes 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 Leer
laufrichtung zu bewegen. Ein solcher Fehler kann auf einfache
Weise dadurch festgestellt werden, daß am Fahrpedal ein Pe
dalkontaktschalter vorgesehen ist, durch den die Kraftbeauf
schlagung des Fahrpedals durch den Fahrer feststellbar ist.
Von besonderer Bedeutung ist bei der erfindungsgemäßen Last
verstelleinrichtung, daß alle über einen elektronischen Kreis
auf das Steuerelement einwirkenden Elemente der Lastverstell
einrichtung beim Ausfall des elektrischen Systems deaktiviert
werden, so daß die Lastverstelleinrichtung über die Koppelung
von Mitnehmer und Steuerelement mittels der Koppelfeder me
chanisch arbeitet. So ist vorgesehen, daß die Regelelektronik
im spannungsfreien Zustand der Lastverstelleinrichtung abge
schaltet ist. Entsprechendes gilt für den elektrischen Stell
antrieb, dessen zugeordnete Kupplung im spannungsfreien Zu
stand des elektrischen Stellantriebes geöffnet sein sollte.
Prinzipiell ist es aber nicht erforderlich, daß eine Kupplung
vorgesehen ist, bei einer unmittelbaren Kopplung des elek
trischen Stellantriebes mit dem Steuerelement müßte bei einem
Ausfall der elektronischen Regeleinrichtung dann aber die
weitere Feder so stark dimensioniert sein, daß sie den elek
trischen Stellantrieb bewegen kann, womit Rückwirkungen auf
den Mitnehmer und das Fahrpedal aber nicht vollständig ausge
schlossen werden können.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vor
gesehen, 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 Motor
temperatur, die Gangposition und damit den Lastzustand des
Fahrzeuges, den Schubbetrieb und damit indirekt die Fahrzeug
geschwindigkeit Bezug nehmen, ferner können sich Regelgrößen
aus der Geschwindigkeitsreglervorgabe, der Antischlupfrege
lung und damit der Raddrehzahlerfassung sowie der Motor
schleppmomentregelung ergeben.
Von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist
es, daß zwischen dem Anschlag und dem Steuerelement, insbe
sondere 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 elek
trischen Stellmotor abkoppeln, sofern er mittels einer Kupp
lung mit dem Steuerelement verbunden ist oder, falls dies nicht
der Fall ist, direkt abschalten. Die Abstandsüberwachungs
einrichtung sollte dabei bei Unterschreiten eines vorgege
benen Abstandes einen Sicherheitskontakt öffnen, der die
Kupplung stromlos schaltet und dadurch öffnet. Der Sicher
heitskontakt hat zweckmäßig eine Überbrückungsleitung mit
einem bei Vorliegen zusätzlicher Regelgrößen sich öffnenden
bzw. schließenden Schalter. Durch die Abstandsüberwachungs
einrichtung wird eine zusätzliche, von der elektronischen
Regeleinrichtung unabhängige, weitgehend mechanisch arbei
tende 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.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der
Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzel
merkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfin
dungswesentlich sind.
In den Figuren ist die Erfindung an zwei Ausführungsformen
beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsformen
beschränkt zu sein. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des
Grundprinzips der ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit einteiligem Mitnehmer,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Drosselklappen
gehäuse der nach dem vorgenannten Prinzip ar
beitenden Lastverstelleinrichtung,
Fig. 3 eine räumliche Ansicht des Drosselklappenge
häuses mit einer Explosionsdarstellung der im
Bereich des mitnehmerseitigen Endes des Dros
selklappengehäuses angeordneten Teile,
Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des
Grundprinzips der zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit zweiteiligem Mitnehmer
und
Fig. 5 eine Detaildarstellung der Ausführungsform
nach Fig. 4 für den Bereich des mitnehmersei
tigen Endes der Drosselklappengehause, darge
stellt im Schnitt.
In der Fig. 1 ist ein Fahrpedal 1 gezeigt, mit dem ein Hebel
2 zwischen einer Vollaststellung VL und einer Leerlaufstel
lung 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 mit
tels einer am Hebel 2 angreifenden Rückzugfeder 5 in Leer
laufrichtung 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 unmittel
bar 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.
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 Re
geleinrichtung 22 darzustellen, kann das Steuerelement 11 un
abhängig vom Mitnehmer 4 bewegt werden.
Für den Fall eines Ausfallens der Elektronik ist eine me
chanische Verbindung zwischen dem Mitnehmer 4 und dem Steuerele
ment 11 durch eine Koppelfeder 13 vorgesehen, die das Steuer
element 11 in Richtung eines Anschlages 14 des Mitnehmers 4
vorspannt. Der Abstand zwischen dem Anschlag 14 und dem
Steuerelement 11 ist in der Darstellung der Fig. 1 übertrieben
groß gezeichnet und bei ordnungsgemäßem Arbeiten der Last
verstelleinrichtung gering und wird durch eine Abstandsüber
wachungseinrichtung 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 Ab
standes zwischen Anschlag 14 und Steuerelement 11 dieses in
Leerlaufstellung verschieben.
Durch die in Fig. 1 gezeigte Umrahmung 23 soll verdeutlicht
werden, daß der Mitnehmer 4 die Koppelfeder 13, das Steuer
element 11 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.
Von Bedeutung ist schließlich bei der in Fig. 1 gezeigten
Variante die Anordnung eines Sicherheitskontaktes 17, der
mit der Kupplung 10 zusammenwirkt. So ist bereits eine ge
ringe Abstandsverminderung ein Hinweis darauf, daß die Dros
selklappe 16 weiter geöffnet ist, als der Fahrervorgabe ent
spricht. Dieser Umstand wird von der Abstandsüberwachungs
einrichtung 15 festgestellt und führt dazu, daß der Sicher
heitskontakt 17 öffnet, was zum Lösen der Kupplung 10 führt.
Wird hingegen gegenüber dem Wunsch des Fahrers eine aufre
gelnde Lastfunktion angestrebt, erfolgt eine Deaktiviertung
der Abstandsüberwachungseinrichtung 15, so daß das Steuer
element 11 den Mitnehmer 4 in Vollastrichtung mitnehmen kann,
ohne daß der Sicherheitskontakt 17 öffnet.
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.
Der Vollständigkeit halber ist in der Fig. 1 ein automa
tisches Getriebe 19 angedeutet, bei welchem über den Mit
nehmer 4 ein Automatikzug 20 verschoben werden kann.
Die Fig. 2 und 3 zeigen das Drosselklappengehäuse 24
in den eine Lagerwelle 16 a für die Drosselklappe 16 gelagert
ist, wobei das Drosselklappengehäuse 24 im Bereich des Endes
16 a′ der Lagerwelle 16 a den Mitnehmer 4, die formschlüssig
mit einem Ende mit diesem verbundene Koppelfeder 13, die
gleichzeitig formschlüssig mit dem anderen Ende mit der La
gerwelle 16 a verbunden ist, sowie den kraftschlüssig mit der
Lagerwelle 16 a 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
16 a′′ der Lagerwelle 16 a den elektrischen Stellmotor 9, die
elektromagnetisch wirkende Kupplung 10 sowie ein zwischen
diesen angeordnetes Untersetzungsgetriebe. Auf die Darstel
lung von Details betreffend die Regelelektronik 22, die Ab
standsüberwachungseinrichtung 15 und den Sicherheitskontakt
17 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
Im einzelnen zeigen die Fig. 2 bzw. 3 zwei Nadel
lager 25 für die Lagerwelle 16 a, mit der die Drosselklappe
16 verschraubt ist. Das freie Ende 16 a′ der Lagerwelle 16 a
durchsetzt eine Lageröffnung 26 im Drosselklappengehäuse
24 und nimmt dort drehfest den einen Anschlag 38 aufweisenden
Steuerhebel 21 auf. Gleichfalls drehfest mit diesem Ende 16 a′
der Lagerwelle 16 a 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 Stel
lung.
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 aus
sen einen konzentrisch zur Mittelachse der Welle 16 a angeord
neten 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 Öff
nung zur Aufnahme der Koppelfeder 13 und diametral zum Anschlag
14 mit einer Kulissenführung 40 versehen. Mittels diese durch
setzender 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 Schleiferauf
nahme 39 über die die Kulissenführung 40 durchsetzenden Schrau
ben 41 eine Justage des Potentiometers gegeben ist. Die
Schleiferaufnahme 39 weist schließlich auf ihrer dem Mitneh
mer 4 und der Flachspiralfeder 13 zugewandten Seite zwei Halte
stifte 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 16 a durchsetzt, wobei letztere
durch Bohrungen in der Schleiferaufnahme 39 und einer zwischen
dieser und der Spiralfeder 13 angeordneten Führungsplatte 48
gesteckt ist.
Fig. 2 zeigt im Bereich des Endes 16 a′′ der La
gerwelle 16 a der Drosselklappe 16 den im Drosselklappengehäuse
24 gelagerten Elektromotor 9, der über ein Ritzel 49 ein Zwi
schenrad 50 antreibt, welches über ein mit diesem verbundenes
weiteres Ritzel 51 mit einem drehbar auf der Lagerwelle 16 a
gelagerten Antriebsrad 52 zusammenwirkt, das bei aktivierter
elektromagnetischer Kupplung 10 die Lagerwelle 16 a antreibt.
Fig. 4 zeigt eine mit der Darstellung in Fig. 1 weitgehend
identische Lastverstelleinrichtung bei der jedoch der Mit
nehmer 4 aus zwei Teilen 4 a und 4 b besteht. Mit der Ausfüh
rungsform nach Fig. 1 in ihrer Funktion übereinstimmende
Teile sind der Einfachheit halber mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
Die Fig. 4 zeigt das erste Teil 4 a des Mitnehmers 4, an
ersterem greift unmittelbar die Rückzugfeder 5 an. Das Teil
4 a 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. Re
lativ zu dem ersten Teil 4 a ist gegen die Kraft der Koppel
feder 13 das zweite Teil 4 b des Mitnehmers 4 beweglich, die
Koppelfeder 13 greift dabei am Steuerelement 11 und an dem
zweiten Teil 4 b an und versucht es in Leerlaufrichtung gegen
das erste Teil 4 a zu ziehen. Die Rückstellfeder 6 spannt
wiederum den gesamten Mitnehmer 4 in Leerlaufrichtung vor.
Im gegenüber dem Fahrerwunsch abgeregelten Lastbereich ar
beitet die Lastverstelleinrichtung gemäß der Ausführungsform
nach Fig. 4 genau wie die in Fig. 1 gezeigte. Im aufge
regelten Lastbereich hingegen wird bei deaktivierter Abstands
überwachungseinrichtung 15 nur das zweite Teil 4 b des Mitneh
mers 4 verschoben, während das erste Teil 4 a, das mit der
Stellung des Fahrpedals 1 korreliert, in dieser Stellung ver
bleibt. Sollte die Regelelektronik ausfallen, führt dies da
zu, daß die Rückstellfeder 6 nach dem Lösen der Kupplung 10
das zweite Mitnehmerteil 4 b zur Anlage an dem ersten Mitneh
merteil 4 a in Leerlaufrichtung zurückzieht, bis zum Erreichen
der durch das Fahrpedal 1 vorgegebenen geringeren Lastgröße.
Fig. 5 zeigt unter Bezugnahme auf die Prinzipdarstellung ge
mäß Fig. 4 die entsprechende Ausbildung der Lastverstellein
richtung im Bereich des Mitnehmers, die sich im wesentlichen
an dem entsprechenden Ausschnitt gemäß Fig. 2 orientiert.
Auch hier sind wieder mit der Ausführungsform nach den Fig.
1 bis 3 in ihrer Funktion übereinstimmende Teil der Einfach
heit halber mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In dem nur
teilweise dargestellten Drosselklappengehäuse 24 ist zunächst
die Welle 16 a für die Drosselklappe nadelgelagert, die den
Steuerhebel 21 drehfest aufnimmt. Gleichfalls drehfest ist
mit dieser Welle der Schleifarm 27 verbunden, dessen Schlei
fer 12 an der diesen zugeordneten Schleifbahn des Po
tentiometers 8 anliegen. Eine Lagerbohrung im Drosselklappen
gehäuse 24 nimmt das Wälzlager 33 und die entsprechende Ge
häusewandung das Lager 34 auf, in denen das Mitnehmerteil
4 a gelagert ist bzw. anliegt. Dieses besitzt einen konzen
trisch zur Mittelachse der Welle 16 a angeordneten Hülsenbe
reich 41 a, an den sich auf der der Welle 16 a zugewandten
Seite in radialer Richtung ein Kreisringbereich 42 a an
schließt, der außen in einen parallel zur Welle 16 a verlau
fenden Sektor 43 a mündet, welcher im Bereich seines freien
Endes die Schleiferaufnahme 39 mit den Schleifern 7 aufweist,
die an der diesen zugeordneten Schleifbahn des Potentio
meters 8 anliegen. Der im Bereich des Wälzlagers 33 aus dem
Drosselklappengehäuse 24 herausragende Abschnitt der Hülse
41 a nimmt drehfest einen Hebel 44 a mit einem Anschlußnippel
3′ zur Verbindung mit dem Gestänge 3 auf.
Im Hülsenbereich 41 a des Mitnehmerteiles 4 a ist der Zapfen
41 b des Mitnehmerteiles 4 b mittels axial bzw. radial wirken
der Gleitlager 53, 54 drehbar gelagert und nimmt im Bereich
seines aus dem Drosselklappengehäuse 24 herausragenden freien
Endes einen Hebel 42 b mit Anschlußnippel 6′ auf, an welchem
die Rückstellfeder 6 angreift. Das auf die Welle 16 a gerich
tete Ende des Zapfens 41 b mündet in geringfügigem Abstand
zur Welle 16 a in einen Kreisringbereich 43 b, der außen in
einem axialen Ring 44 b endet. Im Ring 44 b ist die Flach
spiralfeder 13 angeordnet, sie umgibt das auf den Zapfen
41 b gerichtete freie Ende der Welle 16 a und ist entsprechend
mit ihrem äußeren Ende in den sie umschließenden Bereich des
Mitnehmerteiles 4 b und mit ihrem inneren Ende in den Schlitz
47 der Welle 16 a eingehängt. Das Mitnehmerteil 4 b ist
schließlich außen an dem Ring 44 b mit dem Anschlag 14 ver
sehen, in dessen Weg der am Steuerhebel 21 angeordnete An
satz 38 ragt.
Die in der Fig. 5 gezeigte Ausführungsform betreffend den
zweiteiligen Mitnehmer ist somit ohne weiteres auf die Aus
führungsform nach den Fig. 2 und 3 betreffend den eintei
ligen Mitnehmer übertragbar. Um den Anforderungen des ein
teiligen Mitnehmers gerecht zu werden, müßten bei dem zwei
teiligen Mitnehmer nur die Mitnehmerteile 4 a und 4 b drehfest
miteinander verbunden werden.
Bezugszeichenliste:
1 Fahrpedal
2 Hebel
3 Gestänge
4 Mitnehmer
4 a Mitnehmerteil
4 b 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
16 a Lagerwelle
16 a′ Ende
16 a′′ 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 Schleifaufnahme
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
2 Hebel
3 Gestänge
4 Mitnehmer
4 a Mitnehmerteil
4 b 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
16 a Lagerwelle
16 a′ Ende
16 a′′ 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 Schleifaufnahme
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
Claims (18)
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 elek
trischen Stellantrieb (9) einwirkenden Istwerterfassungs
element (12), wobei der elektrische Stellantrieb (9) in
Abhängigkeit von den erfaßten Werten von einer elektro
nischen Regeleinrichtung (22) ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß im Drosselklappen
gehäuse (24) der Mitnehmer (4), das Steuerelement (11),
das Sollwerterfassungselement (7), das Istwerterfassungs
element (12) und der Stellantrieb (9) angeordnet sind,
wobei der Mitnehmer (4) und das Steuerelement (11) mit
tels einer Koppelfeder (13) gekoppelt sind und das Steuer
element (11) in Richtung eines Anschlages (14) des Mit
nehmers (4) vorgespannt ist.
2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steuerelement (11) durch die Lagerwelle
(16 a) der Drosselklappe (16) und einen drehfest mit einem
Ende (16 a′) der Lagerwelle (16 a) verbundenen Steuerhebel
(21) gebildet wird.
3. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Ende (16 a′) der Lagerwelle (16 a)
der Drosselklappe (16) kraftschlüssig mit dem Mitnehmer
(4) und das andere Ende (16 a′′) der Lagerwelle (16 a) über
eine elektromagnetisch wirkende Kupplung (10) mit dem als
Elektromotor (9) ausgebildeten Stellantrieb verbunden ist.
4. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, 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 Drosselklappen
gehäuse (24) drehbar gelagert ist.
6. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelfeder als Spiral
feder, insbesondere als Flachspiralfeder (13), ausgebil
det ist, die mit einem Ende (45) mit dem Mitnehmer (4)
und dem anderen Ende (46) mit dem zugewandten Ende (16 a′)
der Lagerwelle (16 a) verbunden ist.
7. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sollwerterfassungselement
(7) als mit dem Mitnehmer (4) verbundener erster Schlei
fer (7) eines zwei Schleifer (7, 12) aufweisenden Vorgabe
und Rückmeldepotentiometers (8) ausgebildet ist, dessen
Istwerterfassungselement (12) in Form des zweiten Schlei
fers (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 (4 a), dem das Sollwerterfassungselement
(7) zugeordnet ist und einem relativ zum ersten Teil (4 a)
bewegbaren zweiten Teil (4 b) mit dem Anschlag (14), das
dem Steuerelement (11) zugeordnet ist, wobei das zweite
Teil (4 b) mittels der Koppelfeder (13) mit dem Steuerele
ment (11) verbunden ist.
9. Lastverstelleinrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Feder (6) den
Mitnehmer (4) in Leerlaufrichtung vorspannt.
10. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die weitere Feder (6) am zweiten Teil (4 b)
des Mitnehmers (4) angreift.
11. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrpedal (1) ein Pe
dalkontaktschalter (18) vorgesehen ist.
12. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regel
einrichtung (22) im spannungsfreien Zustand der Lastver
stelleinrichtung ausgeschaltet ist.
13. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, 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 Stellan
trieb (9) in Abhängigkeit von einer oder mehreren zu
sätzlichen Regelgrößen ansteuerbar ist.
15. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlag
(14) und dem Steuerhebel (21) eine Abstandsüberwachungs
einrichtung (15) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten
eines vorgegebenen Abstandes der elektronischen Regelein
richtung (22) ein Signal zum Zwecke der Plausibilitäts
prüfung zuführt.
16. Lastverstelleinrichtung anch Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die elektronische Regeleinrichtung (22) bei
Vorliegen des Signals und definierten Plausibilitäts
bedingungen den elektrischen Stellantrieb (9) abkoppelt
oder abschaltet.
17. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, 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 gekenn
zeichnet daß der Sicherheitskontakt (17) eine Überbrüc
kungsleitung mit einem bei Vorliegen zusätzlicher Regel
größen sich öffnenden bzw. schließenden Schalter hat.
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