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DE3713947A1 - Drosselklappensteller - Google Patents

Drosselklappensteller

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Publication number
DE3713947A1
DE3713947A1 DE19873713947 DE3713947A DE3713947A1 DE 3713947 A1 DE3713947 A1 DE 3713947A1 DE 19873713947 DE19873713947 DE 19873713947 DE 3713947 A DE3713947 A DE 3713947A DE 3713947 A1 DE3713947 A1 DE 3713947A1
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DE
Germany
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throttle valve
signal
actuator according
valve actuator
cable
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Withdrawn
Application number
DE19873713947
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Steffes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ITT Automotive Europe GmbH
Original Assignee
Alfred Teves GmbH
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Publication date
Application filed by Alfred Teves GmbH filed Critical Alfred Teves GmbH
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Priority to FR8804317A priority patent/FR2614362B1/fr
Priority to US07/181,456 priority patent/US4838225A/en
Priority to GB8809295A priority patent/GB2203798B/en
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/10—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the vehicle 
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    • F02D2011/103—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 characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being alternatively mechanically linked to the pedal or moved by an electric actuator

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  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappen­ steller für die Drosselklappe eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zur Regelung des Antriebsschlupfes oder der Geschwindigkeit, bestehend aus zwei Vorrich­ tungen, die die Stellung der Drosselklappe in addierender Weise beeinflussen, wozu die erste Vorrichtung vom Fahrer z.B. mittels eines Pedals und die zweite Vorrichtung auf­ grund eines elektronisch gebildeten Signals betätigt wird, wobei die Grundstellung der zweiten Vorrichtung einer Mittelstellung entspricht, von der aus die Stellung der Drosselklappe sowohl im schließenden als auch im öff­ nenden Sinne beeinflußbar ist.
Ein derartiger Drosselklappensteller ist in der Patent­ schrift (gemäß Patentanmeldung P 36 36 417) beschrieben. Bei der Konstruktion derartiger Drosselklappensteller ist das Problem zu lösen, daß bei einer notwendig werdenden Antriebsschlupfregelung die Pedalbetätigung möglichst schnell von der Drosselklappe abgekoppelt wird. In der genannten Schrift wird dazu vorgeschlagen, die erste Stelleinrichtung zu blockieren, so daß eine Bewegung des Pedals lediglich gegen die Kraft einer Feder erfolgt, aber keinen Einfluß mehr auf die Drosselklappenstellung hat. Zum Blockieren der ersten Stellvorrichtung wird vor­ geschlagen, ein Seilzugstück zwischen dem Pedal und einer Umlenkrolle mit einem festen Stab zu versehen, der von einer Klemmeinrichtung umfaßt wird. Derartige Klemmvor­ richtungen haben den Nachteil, daß sie sehr träge arbei­ ten, so daß, obwohl schon eine Antriebsschlupfregelung für notwendig erachtet wird, der Fahrer weiterhin Einfluß auf die Antriebsleistung des Motors hat.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, die Ansprech­ zeiten der Antriebsschlupfregelung zu verkürzen und, wenn möglich, eine weitere Verbilligung des Geräts herbeizu­ führen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein der Drosselklap­ penstellung entsprechendes Ist-Signal gebildet wird, das mit einem von einer Steuerelektronik gebildeten Soll-Signal verglichen wird, und daß die zweite Stellein­ richtung zur Antriebsschlupf- oder Geschwindigkeits­ regelung im Sinne einer Angleichung von Soll- und Ist-Signal betätigt wird.
Die Erfindungsidee läßt sich am einfachsten realisieren, wenn die Verstelleinrichtung aus einem Seilzug besteht, der über eine Umlenkrolle gelegt ist. Der Seilzug wird vom Pedal betätigt, während die Umlenkrolle in ihrer Lage von einem Stellmotor, der seine Signale von einer Steuer­ elektronik erhält, beeinflußt wird.
Wird als Grundstellung der Umlenkrolle eine Mittelstel­ lung definiert, die sowohl eine Vor- und Zurückbewegung zuläßt, läßt sich eine Geschwindigkeitsregelung (Tempostat) realisieren.
Zur Erzeugung des Ist-Signals kann ein Potentiometer ver­ wandt werden, wobei der Schleifkontakt an dem Seilzug­ stück zwischen Drosselklappe und Umlenkrolle befestigt ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindungsidee sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zur besseren Verdeutlichung der Erfindungsidee soll im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden, das durch Figuren skizziert ist.
Fig. 1 zeigt in prinzipieller Darstellungsweise die Funktionsweise des Drosselklappenstellers, während die
Fig. 2a u. b ein konkretes Ausführungsbeispiel skizzieren.
Zunächst wird auf die Fig. 1 bezug genommen. An der Drosselklappe 1 greift ein Seilzug 2 an, der von einem Gaspedal 3 gegen die Kraft einer Feder 4 betätigt wird. Die Feder 4 wirkt im Sinne einer Schließbewegung auf die Drosselklappe ein.
Der Seilzug 2 läuft über eine Umlenkrolle 5 und erfährt dabei eine Richtungsänderung von ca. 180°. Die Umlenk­ rolle 5 ist drehbar an einem Halter 6 befestigt.
Der Halter 6 besteht aus einem Rahmen 7, an dessen einem Ende die Umlenkrolle 5 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende ist ein Gewinde 8 eingeschnitten, in das eine Spin­ del 9 eingedreht ist. Die Spindel 9 ist über eine Kupp­ lung 10 an einen Elektromotor 11 angekoppelt.
Der Elektromotor 11 versetzt die Spindel 9 in eine Dreh­ bewegung, wodurch der Rahmen 7, je nach Drehrichtung des Motors, in nicht dargestellten Führungsschienen vor- und zurückgeschoben wird.
Am Rahmen ist weiterhin ein Betätigungsstift 12 be­ festigt, der mit einem Mittelschalter 13 bzw. mit den Endschaltern 14 und 15 zusammenwirkt.
Am Seilzugstück 16 zwischen der Drosselklappe und der Um­ lenkrolle 5 ist ein Schleifkontakt 17 befestigt, der lei­ tend an einem elektrischen Widerstand 18 entlanggleiten kann. Am Widerstand 18 ist die Spannung einer Spannungs­ quelle 19 angelegt, so daß, je nach Stellung des Schlei­ fers 17 über eine Leitung 20 ein Spannungssignal zum Ver­ gleicher 21 geleitet wird.
Weiterhin ist eine Steuerelektronik 22 vorgesehen, die über Signalleitungen 23 u.a. Signale entsprechend der Drehbewegung der Räder erhält. Diese Signale werden ver­ arbeitet und zu einem Soll-Signal geformt, das über die Steuerleitung 24 ebenfalls dem Vergleicher 21 zugeführt wird. Der Vergleicher 21 kann, in Abhängigkeit vom Soll- und Ist-Signal, über eine Befehlsleitung 25 ein Be­ fehlssignal an den Elektromotor 11 liefern.
Die beschriebene Anlage arbeitet wie folgt.
Beim Niedertreten des Pedals 3 wird die Drosselklappe 1 in üblicher Weise im öffnenden Sinne betätigt, was zur Folge hat, daß die Antriebsräder mit einem der Drossel­ klappenstellung entsprechenden Drehmoment angetrieben werden.
Der Halter 6 und damit die Umlenkrolle 5 verbleiben in ihrer Grundposition, der durch die Schalter 13 definiert ist. Sollte außerhalb einer Regelung der Betätigugsstift 12 den Schalter 13 nicht geschlossen halten, so wird un­ verzüglich ein Signal an den Stellmotor 11 geliefert, wo­ durch der Halter 6 wieder in seine Mittelposition ge­ bracht wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn eine Re­ gelung abgeschlossen ist und der Halter 6 sich außerhalb seiner Grundposition befindet.
Wird nun von der Steuerelektronik 22 festgestellt, daß eines der Antriebsräder droht, durchzudrehen, weil das gelieferte Drehmoment nicht den Haftbedingungen zwischen Reifen und Fahrbahn entspricht, so wird ein entsprechen­ des Soll-Signal unter Berücksichtigung des momentanen Ist-Signals gebildet und gleichzeitig der Stellmotor 11 in dem Sinne aktiviert, daß das Soll-Signal mit dem Ist-Signal übereinstimmt.
Die Regelung kann unabhängig von der Pedalstellung er­ folgen, da eine von der Pedalstellung beeinflußte Än­ derung der Drosselklappenstellung unmittelbar vom Stell­ motor kompensiert wird, bis das Ist-Signal dem Soll-Signal entspricht.
Die Nachregelung kann sehr schnell erfolgen, da der ge­ samte Stellweg von dem Elektromotor 11 in weniger als 200 Millisekunden durchfahren werden kann. Da die Nachstel­ lung im allgemeinen schneller arbeitet als das Pedal vom Fahrer verstellt wird, erfolgt die Einstellung der Dros­ selklappe nun entsprechend dem Soll-Signal, wobei der Fahrer das Pedal, ohne Einfluß aus der Drosselklappen­ stellung zu nehmen, durchtreten kann. Sollte das Pedal 3 vom Fahrer ausnahmsweise in weniger als 200ms durchge­ treten werden, so kann die Regelung abgeschaltet und eine Warnlampe eingeschaltet werden. Die Regelung könnte nach einer Verzögerungszeit wieder aktiviert und betriebsbereit geschaltet werden.
In ähnlicher Weise kann eine Gechwindigkeitsregelung er­ folgen.
Die Drosselklappenstellung erfolgt zunächst in üblicher Weise, bis die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist. Durch ein Signal an die Steuerelektronik 22 kann der Fah­ rer die erreichte Geschwindigkeit als gewünschten Wert vorgeben, wobei von der Steuerelektronik ein entsprechen­ des Soll-Signal gebildet wird. Gibt der Fahrer nun das Pedal 3 frei, so wird von dem Vergleicher 21 ein ent­ sprechendes Signal an den Elektromotor 11 gegeben, der die Umlenkrolle 5 so lange verschiebt, bis das Soll-Signal mit dem Ist-Signal übereinstimmt, wobei gleichzeitig eine Pedalbewegung kompensiert wird.
Die Geschwindigkeitsregelung kann durch Betätigen der Bremse oder Betätigung des Gaspedals über die Sollstel­ lung hinaus abgeschaltet werden.
Abschließend sei angemerkt, daß das Ist-Signal auf viel­ fältige Weise erzeugt werden kann, z.B. ist es durchaus möglich, die Winkellage der Umlenkscheibe 5 durch einen Binärcode zu registrieren und diesen Wert als Ist-Signal für den Vergleicher 21 aufzubereiten.
Das Potentiometer 17, 18 kann vorteilhafterweise auch an die Umlenkrolle 5 befestigt werden, wobei entweder der Schleifkontakt 17 an der Umlenkrolle 5 und der Widerstand 18 an dem Halter 7 angeordnet wird oder aber Schleifkontakt 17 und Widerstand 18 gerade in umgekehrter Weise montiert werden.
Diese Anordnung ist weniger problematisch, da die Befestigung des Schleifkontakts 17 an dem Seilzug 2 Probleme aufwerfen könnte.
Die Anordnung des Potentiometers 17, 18 an der Umlenkrolle 5 bzw. am Halter 7 hat weiterhin den Vorteil, daß sie selbstjustierend ist. Dazu muß entweder der Schleifkontakt 17 oder aber der Widerstand 18 mit dem Halteteil über eine Rutschkupplung verbunden sein. Beim erstmaligen Niedertreten des Pedals gelangt der Schleifkontakt am Ende des Widerstands 18 an einen Anschlag, so daß bis zum vollständigen Durchtreten des Pedals Schleifkontakt 17 und Widerstand 18 gemeinsam verschoben werden. Die vollständige Öffnung der Drosselklappe ist dann in eindeutiger Weise mit einem bestimmten Spannungswert verknüpft.
Beim erstmaligen Niedertreten des Pedals muß die Reibungskraft in der Rutschkupplung überwunden werden. Beim Freigeben des Pedals bewegt sich der Schleifkontakt 17 am Widerstand 18 entlang, wobei die einmal definierte Position der Teile relativ zu den Halteteilen beibehalten wird. Die auftretenden Schleifkräfte können die Reibungskräfte der Kupplung nicht überwinden.
In Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel des mechanischen Teils dargestellt.
In Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel des mechanischen Teils dargestellt.
Die Fig. 2a zeigt eine Draufsicht und die Fig. 2b einen Schnitt gemäß der Linie A-A.
Die Umlenkrolle 5, der Rahmen 7 und die Schalter 13, 14 und 15 sind in einem Gehäuse 26 angeordnet. Das Gehäuse hat die Form eines Kastens und wird von einem Deckel 27 verschlossen. In dem Gehäuse erstrecken sich zwei stabförmige Führungsschienen 28, die durch seitliche Bohrungen 29 in das Gehäuseinnere eingeführt werden können und auf der gegenüberliegenden Gehäusewand von Sackbohrungen 30 aufgenommen werden. Die Führungsstäbe 28 werden in den Bohrungen 29 durch Splinte 31 gesichert.
Der Rahmen 7 weist die Form eines Doppel-T′s auf, wobei in den Armen des T′s Führungsbohrungen 33 ausgebildet sind, die die Führungsstäbe 28 aufnehmen.
Die Arme des Doppel-T′s sind durch einem Sockel 33 miteinander verbunden. An dem Sockel 33 ist eine Achse 34 befestigt, auf die die Umlenkrolle 5 aufgesetzt und mit einem Sprengring gesichert ist. Die Achse 34 der Umlenkrolle 5 befindet sich in der Mitte zwischen den beiden Führungsstäben 28. Parallel zu den Führungsstäben 28 ist die Spindel 9 eingesetzt, die auf beiden Gehäuseseiten drehbar gelagert ist. Die Spindel 9 verläuft exakt unterhalb der Achse 5 der Umlenkrolle 33. Die Spindel 9 ist auf der einen Seite des Doppel-T′s in einem mit dem Rahmen 7 verbundenen Gewinde 8 geführt.
An der einen Gehäuseseite ist der Stellmotor 11 angeschraubt, wobei Motor 11 und Spindel 9 über eine Kupplung 10 miteinander verbunden werden.
Die Endschalter 13, 14 und 15 sind als Mikroschalter ausgebildet, die in einer parallel zu den Führungsstäben 28 verlaufenden Gehäusewand 35 angeordnet sind. Ein Arm des Doppel-T′s ist als Betätigungsstift ausgebildet, der mit den Betätigungseinrichtungen der Schalter 13, 14, 15 zusammenwirkt.
Nach der Montage der Einzelteile im Gehäuseinneren wird das Gehäuse durch den Deckel 27 verschlossen.
  • Bezugszeichenliste:  1 Drosselklappe
     2 Seilzug
     3 Gaspedeal
     4 Feder
     5 Umlenkrolle
     6 Halter
     7 Rahmen
     8 Gewinde
     9 Spindel
    10 Kupplung
    11 Stellmotor/Elektromotor
    12 Betätigungsstift
    13 Mittelschalter
    14 Endschalter
    15 Endschalter
    16 Teilstück des Seilzugs
    17 Schleifkontakt
    18 elektrischer Widerstand
    19 Spannungsquelle
    20 Leitung
    21 Vergleicher
    22 Steuerelektronik
    23 Signalleitung
    24 Steuerleitung
    25 Befehlsleitung
    26 Gehäuse
    27 Deckel
    28 Führungsstäbe
    29 Bohrungen
    30 Sackbohrung
    31 Splinte
    32 Führungsbohrungen
    33 Sockel
    34 Achse
    35 Gehäusewand

Claims (9)

1. Stelleinrichtung für die Drosselklappe (1) eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs zur Regelung des Antriebsschlupfes oder der Geschwindigkeit, be­ stehend aus zwei Vorrichtungen, die die Stellung der Drosselklappe in addierender Weise beeinflussen, wo­ zu die erste Vorrichtung vom Fahrer z.B. mittels eines Pedals (3) und die zweite Vorrichtung aufgrund eines elektronisch gebildeten Signals betätigt wird, wobei die Grundstellung der zweiten Vorrichtung einer Mittelstellung entspricht, von der aus die Stellung der Drosselklappe (1) sowohl im schließen­ den als auch im öffnenden Sinne beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Drosselklappenstellung entsprechendes Ist-Signal (17, 18, 19) gebildet wird, das mit einem von einer Steuerelektronik (22) gebildeten Soll-Signal ver­ glichen wird, und daß die zweite Stelleinrichtung zur Antriebsschlupf- oder Geschwindigkeitsregelung im Sinne einer Angleichung von Soll- und Ist-Signal betätigt wird.
2. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe von einem pedalbetätigten Seilzug gegen die Kraft einer Feder betätigt wird (1. Stelleinrichtung), wobei das Zugseil (2) über eine Umlenkrolle (5) geführt ist, deren Lage veränderbar ist (2. Stelleinrichtung).
3. Drosselklappensteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung des Zugseils (2) um ca. 180° erfolgt, wobei die Lageänderung der Umlenkrolle (5) parallel zur Seilzuglage erfolgt.
4. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Seilzugteil (16) zwischen der Drosselklappe (1) und der Umlenkrolle (5) ein Schleifkontakt (17) befestigt ist, der leitend an einem elektrischen Widerstand (18) entlanggleitet, wobei das erzeugte Spannungssignal als Ist-Signal zum Vergleicher (21) geführt wird.
5. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stelleinrichtung einen Elektromotor (11) aufweist, der über eine Spindelmutterkombination (9, 8) auf die Lage der Umlenkrolle (5) einwirkt, wodurch die Drehbewegung des Motors (11) in eine Längsbewegung des Umlenkrollenhalters (6) übersetzt wird.
6. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Steuerelektronik (22) ein Soll-Signal gebildet wird, das dem Vergleicher (21) zugeführt wird.
7. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (21) im Falle einer notwendig werdenden Antriebsschlupfregelung oder gewünschten Geschwindigkeitsregelung ein Befehlsignal an den Stellmotor (11) zum Ausgleich von Soll- und Ist-Signal sendet.
8. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Umlenkrollenhalter ein Betätigungsstift angeordnet ist, der auf einen Mittelschalter (13) einwirkt, wobei der Stellmotor außerhalb der Regelung derart aktiviert wird, daß der Betätigungsstift in Anlage an den Mittelschalter (13) verbleibt.
9. Drosselklappensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Endschalter (14, 15) vorgesehen sind, auf die der Betätigungsstift (12) einwirkt.
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