DE10335700A1

DE10335700A1 - Einrichtung zur Betätigung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10335700A1
Application number: DE10335700A
Authority: DE
Inventors: Berndt Röhrig; Martin Spickermann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US7234445B2; EP1651850B1; JP2007501350A; DE502004002119D1; US20060185645A1; EP1651850A1; WO2005017334A1

Abstract

Einrichtung zur Betätigung wenigstens einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, wobei bei kleinen Drosselklappenöffnungswinkeln Drosselklappe und Betätigungseinrichtung formschlüssig miteinander gekoppelt sind und bei großen Drosselklappenöffnungswinkeln Drosselklappe und Betätigungseinrichtung in Schließrichtung unbedingt, jedoch in Öffnungsrichtung nur bedingt miteinander gekoppelt sind, so dass ein Drosselklappeneingriff in Richtung kleinerer Drosselklappenöffnungswinkel erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Einrichtung zur Betätigung wenigstens einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungseinrichtung, wie Gasdrehgriff, einem mittels der Betätigungseinrichtung um eine Achse verschwenkbaren Anschlag, einem mit dem Anschlag korrespondierenden Mitnehmer und einer mit dem Mitnehmer verschwenkbaren Drosselklappe, wobei der Anschlag eine Bewegung der Drosselklappe in Öffnungsrichtung begrenzt, der Anschlag in Schließrichtung der Drosselklappe federbeaufschlagt ist, der Mitnehmer dem Anschlag federbeaufschlagt folgt und eine Stelleinrichtung zum gesteuerten Drosselklappeneingriff vorgesehen ist.

Derartige Betätigungseinrichtungen ermöglichen einen dem Fahrerwunsch überlagerten Drosselklappeneingriff in Schließrichtung; In diesem Zusammenhang wird auf die DE 40 11 182 A1 verwiesen.

Beispielsweise bei einem Motorrad erfolgt bei einer Betätigung des Gasdrehgriffes durch den Fahrer über einen Seilzug ein Verschwenken einer Seilscheibe, welche mittel- oder unmittelbar einen mit ihr verschwenkbaren Anschlag aufweist. Die Seilscheibe ist federkraftbeaufschlagt in Schließrichtung vorgespannt. Gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer kinematischer Übertragungsglieder korrespondiert der Anschlag mit einem Mitnehmer und betätigt eine auf einer Welle angeordnete Drosselklappe in Öffnungsrichtung.

Wird der Gasdrehgriff nicht oder weniger betätigt, verschwenkt die Seilscheibe federkraftbeaufschlagt in Schließrichtung in die entsprechende vom Fahrer vorgegebene Stellung, wobei der Mitnehmer – ebenfalls federkraftbeaufschlagt – dem Anschlag folgt.

Ein Drosselklappeneingriff erfolgt nach Maßgabe einer Steuereinrichtung abhängig von einer Mehrzahl von Eingangsgrößen, indem eine Stelleinrichtung in Schließrichtung auf die Drosselklappe einwirkt. Dabei hebt der Mitnehmer vom Anschlag ab, so dass fahrerseitig am Gasdrehgriff der Eingriff nicht spürbar ist.

Ein derartiger Drosselklappeneingriff kann beispielsweise hinsichtlich einer Begrenzung der Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit, des Brennkraftmaschinen Drehmoments oder aus Gründen der Akustik ebenso wie vor dem Hintergrund eines optimierten Lastwechsels erfolgen.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Entkoppelung von Anschlag und Mitnehmer insbesondere im unteren Lastbereich problematisch ist. Bei kleinen Drosselklappenwinkeln ist eine gute Dosierbarkeit notwendig, welche dadurch, dass der Mitnehmer dem Anschlag federkraftbedingt lediglich schwach folgt und insbesondere im unteren Lastbereich die Drosselklappe stark unterdruckbelastet ist, nicht gegeben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln, betriebssicher und kostengünstig, eine eingangs genannte Betätigungseinrichtung bereitzustellen, welche auch im unteren Lastbereich eine gute Dosierbarkeit der Brennkraftmaschinenleistung ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß dem zugrundeliegenden Gedanken Anschlag und Mitnehmer formschlüssig miteinander koppelbar sind.

Besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Koppelung von Anschlag und Mitnehmer abhängig vom Drosselklappenöffnungswinkel, wobei unterhalb eines vorbestimmten Drosselklappenöffnungswinkels – bei kleinen Drosselklappenöffnungswinkeln-Anschlag und Mitnehmer miteinander gekoppelt sind und oberhalb des vorbestimmten Drosselklappenöffnungswinkels – bei kleinen Drosselklappenöffnungswinkeln-Anschlag und Mitnehmer entkoppelt sind.

Bei einer Ausgestaltung, bei welcher der Anschlag einer mittels eines Seilzuges betätigbaren Seilscheibe zugeordnet ist, der Seilzug einen Teilumfang der Seilscheibe überdeckt und der Mitnehmer zur Seilscheibe axial beabstandet angeordnet ist, ist zweckmäßigerweise zur Verbindung von Seilscheibe und Mitnehmer ein mittels des Seilzuges betätigbares Hebelelement vorgesehen. Gegebenenfalls kann auch mehr als ein Teilumfang der Seilscheibe vom Seilzug überdeckt sein, wesentlich ist, dass der Seilzug sich in einem Übergangsbereich tangential von der Seilscheibe abhebt. Der Mitnehmer betätigt eine Welle, welche koaxial zur Seilscheibenachse angeordnet ist.

Sehr von Vorteil ist es, wenn das Hebelelement der Seilscheibe zugeordnet und mit dieser um die Seilscheibenachse verschwenkbar ist.

Einem besonders zu bevorzugenden Ausführungsbeispiel der Erfindung zufolge weist das Hebelelement einen ersten seilscheibenseitigen Endbereich und einen zweiten mitnehmerseitigen Endbereich auf, wobei zweckmäßigerweise der erste Endbereich des Hebelelementes abhängig von der Stellung der Seilscheibe dem vom Seilzug überdeckten oder dem vom Seilzug nicht überdeckten Teilumfang der Seilscheibe zugeordnet ist.

Vorteilhafterweise wirkt im überdeckten Teilumfang der Seilscheibe der Seilzug auf den ersten Endbereich des Hebelelementes derart ein, dass das Hebelelement in Einrückrichtung betätigt ist, wobei der zweite Endbereich mit dem Mitnehmer in Verbindung steht; Im nicht überdeckten Teilumfang der Seilscheibe ist der erste Endbereich des Hebelelementes freigegeben, so dass das Hebelelement federkraftbeaufschlagt ausgerückt ist.

Zweckmäßigerweise weist der Mitnehmer zur formschlüssigen Verbindung mit dem Hebelelement eine mit dem zweiten Endbereich des Hebelelementes korrespondierende Ausnehmung auf.

Nachfolgend wird ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
1 einen mit einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine verbundenen Gasdrehgriff,
2 eine Einrichtung zur Betätigung einer Drosselklappe mit Drosselklappeneingriff in Schließrichtung,
3a eine Einrichtung zur Koppelung einer Seilscheibe mit einer Drosselklappenwelle in eingerückter Lage sowie
3b eine Einrichtung zur Koppelung einer Seilscheibe mit einer Drosselklappenwelle in ausgerückter Lage.
In 1 ist eine Einrichtung 100 zur Betätigung einer Drosselklappe 108 einer hier nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine mittels eines Gasdrehgriffes 102 dargestellt. Derartige Einrichtungen finden sich üblicherweise bei Motorrädern, wobei der Gasdrehgriff 102 rohrabschnittsförmig, zylindrisch ausgebildet ist und um seine Längsachse drehbar am äußeren Ende eines Lenkers angeordnet ist. Der Gasdrehgriff 102 ist in einer Leerlaufstellung entsprechend einer nicht betätigten Stellung rückstellkraftbeaufschlagt gegen einen Anschlag gehalten. Eine Betätigung erfolgt durch eine Verdrehung des Gasdrehgriffes 102 entgegen der Rückstellkraft.
Mit dem Gasdrehgriff 102 ist koaxial eine Seilscheibe 104 verbunden, welche umfangsseitig das Ende eines Seilzuges 106 aufnimmt und gemeinsam mit dem Gasdrehgriff 102 verdrehbar ist. Ausgehend von der Leerlaufstellung wird der Seilzug 106 bei einer Drehung der Seilscheibe 104 auf der Seilscheibe 104 entgegen der Rückstellkraft aufgewickelt und somit verkürzt, so dass die Drosselklappe 108, mit welcher der Seilzug 106 beispielsweise über eine weitere, hier nicht näher gezeigte Seilscheibe, welche mit der Drosselklappenwelle 110 verbunden ist, in Öffnungsrichtung verschwenkt wird.
Auch wenn vorliegend nur eine Drosselklappe 108 dargestellt ist, sind sinngemäß selbstverständlich auch Anordnungen mit mehreren Drosselklappen beispielsweise für mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine umfasst. Die Drosselklappe 108 dient zur Regelung eines in den Zylinder einströmenden Gasvolumens, wobei eine Zumischung des Kraftstoffes beispielsweise durch Einspritzung in das Saugrohr oder direkt in den Brennraum erfolgt.
Eine Einrichtung 200 zur Betätigung einer Drosselklappe 208 mit Drosselklappeneingriff in Schließrichtung b ist in 2 dargestellt. Eine verschwenkbare Seilscheibe 212, welche zu ihrer Achse radial beabstandet einen Anschlag 214 aufweist, ist auf einer Welle 218 angeordnet. Koaxial zur Welle 218 der Seilscheibe 212 ist eine Drosselklappenwelle 210 mit einer ebenfalls verschwenkbaren Drosselklappe 208 vorgesehen; Die Drosselklappenwelle 210 weist ein Hebelelement mit einem Mitnehmer 216 auf, welcher mit dem Anschlag 214 korrespondiert.
Eine Feder 202, welche sich am Brennkraftmaschinengehäuse 222 abstützt, hält die Seilscheibe 212 in Drosselklappenschließrichtung vorgespannt. Der Mitnehmer 216 wird, durch die Kraft der Feder 204 beaufschlagt, am Anschlag 214 gehalten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stützt sich die Feder 204 einerseits an der Drosselklappenwelle 210 und andererseits an der Welle 218 der Seilscheibe 212 ab, gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels kann sich die Feder 204 jedoch beispielsweise auch am Brennkraftmaschinengehäuse 222 abstützen. Die Federkraft der Feder 204 wirkt der der Feder 202 entgegen und ist wesentlich geringer.
Bei einer Betätigung der Einrichtung 200 wird der Seilzug 206 entgegen der Kraft der Feder 202 in Pfeilrichtung a gezogen, wobei die Seilscheibe 212 und mit ihr der Anschlag 214 in Pfeilrichtung d verschwenkt. Bedingt durch die Kraft der Feder 204 folgt der Mitnehmer 216 dem Anschlag 214 und die Drosselklappe 208 verschwenkt in Öffnungsrichtung gemäß der Pfeilrichtung b. Wird der Seilzug 206 entgegen der Pfeilrichtung a zurückbewegt, dreht sich die Seilscheibe 212 bedingt durch die Kraft der Feder 202 zurück, der Anschlag 214 betätigt den Mitnehmer 216 und die Drosselklappe 208 schließt.
Anschlag 214 und Mitnehmer 216 bewirken in Drosselklappenschließrichtung eine unbedingte, in Drosselklappenöffnungsrichtung jedoch nur eine – durch die Feder 204 – bedingte Koppelung, so dass ein Drosselklappeneingriff in Schließrichtung möglich ist. Hierfür ist eine Stelleinrichtung 220 vorgesehen, welche mittels einer hier nicht näher gezeigte Steuereinrichtung aufgrund von Eingangsgrößen wie Brennkraftmaschinendrehmoment, -drehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Änderung oder Änderungsgeschwindigkeit seitens der Betätigungseinrichtung (1, 102) steuerbar ist. Die Stelleinrichtung 220 ist vorliegend ein elektromotorischer Steller, wie Schrittmotor, jedoch kann gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels auch ein hydraulischer, pneumatischer oder mechanischer Steller zum Einsatz kommen. Die Stelleinrichtung 220 wirkt auf dem Mitnehmer 216 in Pfeilrichtung c ein und bewirkt so einen Drosselklappeneingriff derart, dass ein kleinerer Drosselklappenwinkel eingestellt wird, als seitens der Betätigungseinrichtung respektive der Seilscheibe 214 vorgegeben ist. Dabei hebt sich der Mitnehmer 216 vom Anschlag 214 entgegen der Kraft der Feder 204 ab.
3a zeigt eine Einrichtung 300 zur Koppelung einer Seilscheibe 302 mit einer Drosselklappenwelle 304 in eingerückter Lage. Die Drosselklappenwelle 304 ist koaxial zur Seilscheibe 302 angeordnet und weist endseitig eine zur Seilscheibe 302 parallele, axial beabstandete Koppelscheibe 306 auf. Zwischen der Seilscheibe 302 und der Koppelscheibe 306 ist, der Seilscheibe 302 zugeordnet, eine Verbindungseinrichtung vorgesehen, welche einen ein- bzw. ausrückbaren Hebel 308 umfasst, welcher um einen Lagerpunkt 314 verschwenkbar und mittels einer Feder 316 in ausgerückter Stellung vorgespannt gehalten ist.
Im Bereich geringer Drosselklappenöffnungswinkel ist der Endbereich 310 des Hebels 308 dem vom Seilzug 318 überdeckten Bereich 320 der Seilscheibe 203 zugeordnet und der Seilzug 318 drückt das Hebelende 310 entgegen der Kraft der Feder 316 an den Umfang der Seilscheibe 302. Der Hebel verschwenkt um den Lagerpunkt 314, so dass der Endbereich 312 des Hebels 308 in eine Ausnehmung an der Koppelscheibe 306 eingreift und so eine formschlüssige Verbindung zwischen Seilscheibe 302 und Koppelscheibe 306 hergestellt ist. Eine besonders gute Dosierbarkeit der Brennkraftmaschinenleistung ist trotz der geringen Kraft der Feder 204 ( 2) auch bei einer starken unterdruckbedingten Belastung der Drosselklappe möglich. Alternativ kann eine Koppelung auch mittels anderer Elemente, wie beispielsweise einer Reibungskupplung in Abhängigkeit der Winkellage, erfolgen.
Bei einer weiteren Betätigung in Richtung größerer Drosselklappenöffnungswinkel stellt sich der in 3b dargestellte Zustand ein. Der Endbereich 352 des Hebels 350 ist – aufgrund der weiteren Drehung der Seilscheibe 360 – nun dem vom Seilzug 362 nicht überdeckten Bereich 364 der Seilscheibe 360 zugeordnet. Das Hebelende 352 ist nicht mehr vom Seilzug 362 beaufschlagt und somit frei, es hebt sich bedingt durch die Kraft der Feder 356 vom Umfang der Seilscheibe 360 ab, so dass das Hebelende 354 ausrückt und die Koppelscheibe 358 freigibt. Es ist keine formschlüssige Verbindung mehr zwischen der Seilscheibe 360 und der Koppelscheibe 358 vorhanden.
Es wird noch einmal auf 2 Bezug genommen, welche die Feder 204 zeigt, aufgrund deren Kraft die Koppelscheibe 358 und somit die Drosselklappe 208 der Seilscheibe 360, 212 kraftschlüssig folgt. In diesem Bereich ist ein Drosselklappeneingriff wie beschrieben möglich.

Claims

Einrichtung zur Betätigung wenigstens einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, mit – einer Betätigungseinrichtung, wie Gasdrehgriff, – einem mittels der Betätigungseinrichtung um eine Achse verschwenkbaren Anschlag, – einem mit dem Anschlag korrespondierenden Mitnehmer und – einer mit dem Mitnehmer verschwenkbaren Drosselklappe wobei – der Anschlag eine Bewegung der Drosselklappe in Öffnungsrichtung begrenzt, – der Anschlag in Schließrichtung der Drosselklappe federbeaufschlagt ist, – der Mitnehmer dem Anschlag federbeaufschlagt folgt und – eine Stelleinrichtung zum gesteuerten Drosselklappeneingriff vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlag (214) und Mitnehmer (216) formschlüssig miteinander koppelbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppelung von Anschlag (214) und Mitnehmer (216) abhängig vom Drosselklappenöffnungswinkel erfolgt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb eines vorbestimmten Drosselklappenöffnungswinkels Anschlag (214) und Mitnehmer (216) miteinander gekoppelt sind und oberhalb des vorbestimmten Drosselklappenöffnungswinkels Anschlag (214) und Mitnehmer (216) entkoppelt sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Anschlag einer mittels eines Seilzuges betätigbaren Seilscheibe zugeordnet ist, – der Seilzug einen Teilumfang der Seilscheibe überdeckt und – der Mitnehmer zur Seilscheibe axial beabstandet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung von Seilscheibe (212, 302, 360) und Mitnehmer (214, 306, 358) ein mittels des Seilzuges (206, 318, 362) betätigbares Hebelelement (308, 350) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (308, 350) der Seilscheibe (212, 302, 360) zugeordnet und mit dieser verschwenkbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (308, 350) einen ersten seilscheibenseitigen Endbereich (310, 352) und einen zweiten mitnehmerseitigen Endbereich (312, 354) aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endbereich (310, 352) des Hebelelementes (308, 350) abhängig von der Stellung der Seilscheibe (212, 302, 360) dem vom Seilzug (206, 318, 362) überdeckten oder dem vom Seilzug nicht überdeckten Teilumfang der Seilscheibe zugeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im überdeckten Teilumfang (320) der Seilscheibe (212, 302, 360) der Seilzug (206, 318, 362) auf den ersten Endbereich (310, 352) des Hebelelementes (308, 350) einwirkt und das Hebelelement in Einrückrichtung betätigt ist, wobei der zweite Endbereich (312, 354) mit dem Mitnehmer (214, 306, 358) in Verbindung steht.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im nicht überdeckten Teilumfang (364) der Seilscheibe (212, 302, 360) der erste Endbereich (310, 352) des Hebelelementes (308, 350) freigegeben und das Hebelelement federkraftbeaufschlagt ausgerückt ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (214, 306, 358) eine mit dem zweiten Endbereich (312, 354) des Hebelelementes (308, 350) korrespondierende Ausnehmung aufweist.