DE3720897C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs durch Niederdrücken eines Beschleunigungspedals (Fahrpedals) zu regeln. Dieses Pedal ist mit einer Drosselklappe der Brenn­ kraftmaschine des Fahrzeugs durch einen Seilzug oder dgl. verbunden.

Es ist auch bekannt, die Drosselklappe vom Fahrpedal zu tren­ nen und einen Fühler zur Ermittlung der Fahrpedalverlagerung vorzusehen und die Drosselklappe durch einen Elektromotor in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal dieses Fühlers zu regeln.

Beispielsweise zeigt die JP-PS 58-25 853 eine Regelvorrich­ tung für die Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine, bei der ein Elektromotor die Drosselklappe über einen Steuerkreis regelt, der Signale von einem Fahrpedal-Stellungsfühler, einem Wassertemperaturfühler und einem Drosselklappen-Stel­ lungsfühler empfängt. Bei dieser motorgetriebenen Regelvor­ richtung ist es notwendig, eine Kompensationsvorrichtung vorzusehen, um zu gewährleisten, daß die Drosselklappe in eine geeignete Öffnungsstellung dann gebracht wird, wenn eine Fehlfunktion des Elektromotors auftritt, bei der die Brennkraftmaschine in einen unkontrollierbaren Zustand gelangen kann.

Deshalb ist bei dieser bekannten Regelvorrichtung eine Kupplung zwischen Elektromotor und Drosselklappe vorgesehen. Jedoch tritt hierdurch ein weiteres Problem insofern auf, als der Betrieb der Brennkraftmaschine unterbrochen wird, wenn eine Fehlfunktion des Elektromotors vorliegt.

Die JP-OS 59-1 22 742 offenbart eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine mit einer Kompensationsvorrichtung, bei der die Regelvorrichtung ein die Drosselklappe in Schließrichtung belastendes Federelement, einen Elektromotor mit einem Antriebsrad, das mit der Drossel­ klappe über einen Seilzug verbunden ist und einen seitlichen Vorsprung hat, und ein koaxiales, zweites Rad aufweist, das mit dem Fahrpedal über einen Seilzug verbunden ist und einen seitlichen Vorsprung hat, wobei die seitlichen Vorsprünge an in der Winkelrichtung beabstandeten Stellen angeordnet sind. Das zweite Rad ist relativ zum Antriebsrad drehbar. Wenn der Elektromotor normal arbeitet, treffen beide Vorsprünge nicht aufeinander, so daß der Elektromotor die Drosselklappe ohne Schwierigkeiten durch eine Steuereinrichtung regeln kann. Wenn der Elektromotor ausfällt, wird der seitliche Vor­ sprung des Abtriebsrads zur Ausgangslage in Gegenuhrzeigersinn durch das Federelement zurückgestellt, während durch Niederdrüc­ ken des Fahrpedals der seitliche Vorsprung des zweiten Rads im Uhrzeigersinn gedreht werden kann, um gegen den anderen Vor­ sprung anzustoßen und eine minimale Öffnung der Drosselklappe zu gewährleisten. Bei diesem Mechanismus tritt jedoch ein Problem insofern auf, als die Drosselklappe nicht geöffnet werden kann, bevor das Fahrpedal weiter niedergedrückt wird, und der Mechanismus selbst nicht arbeiten kann, nachdem die Drosselklappe durch den Motor völlig geöffnet ist.

Die JP-OS 59-1 90 440 zeigt eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe, die eine Drosselklappenwelle, einen mit deren einem Ende verbundenen Elektromotor und eine an deren anderem Ende angeordnete Kompensationsvorrichtung umfaßt. Diese Kom­ pensationsvorrichtung enthält einen Hebel mit einer Nabe, die frei über die Drosselklappenwelle gesetzt ist, wobei ein kleiner Hebelarm durch eine Feder in Drosselklappen- Schließrichtung belastet und ein großer Hebelarm mit dem Fahrpedal über einen Seilzug verbunden ist. Dieser große Hebelarm hat einen seitlichen Vorsprung, während am Ende der Drosselklappenwelle eine bewegbare Platte befestigt ist. Wenn das Fahrpedal niedergedrückt wird, so wird auf den großen Hebelarm mit dem seitlichen Vorsprung eine Zugwirkung ausgeübt, wobei sich der seitliche Vorsprung von der bewegbaren Platte an der Drosselklappenwelle wegbewegt, so daß der Elektromotor die Drosselklappe in Abhängigkeit vom Ausgang eines Beschleu­ nigungspotentiometers regeln kann. Wenn der Elektromotor seine Regelfähigkeit verliert, kann der seitliche Vorsprung des großen Hebelarms durch Freigabe des Fahrpedals gegen den Vorsprung anschlagen und ihn in die Schließstellung der Drosselklappe zurückdrücken. Ein Problem bei dieser Vorrichtung liegt darin, daß die Drosselklappe nicht wieder geöffnet werden kann, nachdem sie einmal geschlossen ist, wenn der Elektromotor das Regeldrehmoment nicht abgeben kann.

Die US 45 24 740 zeigt eine Regelvorrichtung für eine Drossel­ klappe in einer Brennkraftmaschine mit einer mit einem Betäti­ gungsglied fest verbundenen Drosselklappenwelle. Die Drossel­ klappenwelle wird gegen die Kraft eines die Drosselklappe in Schließrichtung vorspannenden Federelements verstellt, wobei ein erstes, mechanisch mit einem manuell betätigbaren Leistungsstellglied verbundenes Anschlagteil die Stellung der Drosselklappe gegen die Federkraft begrenzt und ein zweites Anschlagteil, das unabhängig vom ersten mit einem elektrisch betätigbaren Stellglied verbunden ist, ebenfalls die Stellung der Drosselklappe gegen die Federkraft begrenzt.

Bei dieser bekannten Regelvorrichtung kann die Drosselklappe bei einer Störung bzw. einem Ausfall des das Stellglied antrei­ benden Elektromotors nur durch ein unter Umständen unerwünsch­ tes Niederdrücken des Fahrpedals betätigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelvorrichtung für die Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die auch bei einem Ausfall des Elektromotors für das zweite Anschlagteil ohne Betätigung des Fahrpedals einen sicheren Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Federvorspannung der Drosselklappe in Öffnungsrichtung. Demgemäß dienen die Anschlagteile dazu, den Öffnungsgrad der Drosselklappe nach oben zu begrenzen.

Die beiden Anschlagteile können unabhängig voneinander und alternativ mit dem Betätigungsglied der Drosselklappe in Anlage kommen. Wenn das zweite elektrisch betriebene Anschlag­ teil normalerweise mit dem Betätigungsglied der Drosselklappe in Anlage ist, kann das erste Anschlagteil als Kompensations­ vorrichtung arbeiten, die einen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, selbst wenn der Elektromotor ausfällt.

Gemäß Patentanspruch 10 ist ein Steuergerät vorgesehen, das einen Fühler zur Ermittlung des Ausmaßes der Fahrpedalverlage­ rung umfaßt und den Elektromotor steuert, um den Öffnungsgrad der Drosselklappe unabhängig vom ersten Anschlagteil in einer anderen Relation zum Ausmaß der Fahrpedalverlagerung zu regeln; hierbei kommt das zweite Anschlagteil normalerweise mit dem Betätigungsglied der Drosselklappe in Anlage, um die Drossel­ klappe in die gewünschte Öffnungsstellung zu bringen, während das erste Anschlagteil oberhalb des Betätigungsglieds der Drosselklappe bewegbar ist, wenn die Drosselklappe in der gewünschten Öffnungsstellung ist. Demgemäß arretiert das zweite Anschlagteil die Drosselklappe in der oberen Grenzlage, wenn der Elektromotor ausfällt.

Wenn das erste Anschlagteil normalerweise mit der Drosselklap­ pe gekoppelt ist, kann das zweite, elektrisch betriebene Anschlagteil als Kompensationsvorrichtung arbeiten, um die Drosselklappe in eine weitere Schließstellung zu bringen. Wenn das erste Anschlagteil normalerweise mit dem Betätigungs­ glied der Drosselklappe in Anlage ist und das Steuergerät einen Fühler zur Ermittlung der Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine aufweist, kann der Elektromotor betrieben werden, um den Öffnungsgrad der Drosselklappe gegenüber dem vom ersten Anschlagteil vorgegebenen Öffnungsgrad nur dann zu begrenzen, wenn eine übermäßige Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erfaßt wird.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine zu bauen, die einen konstruktiv einfachen Aufbau hat, mit niedrigen Kosten zu fertigen ist und die Möglichkeit bietet, auf einfa­ che Weise mechanische und elektrische Vorgänge parallel für die Drosselklappe auszuführen. Insbesondere öffnet sich die Drosselklappe nicht über die Obergrenze des Öffnungsgrades, wie er durch das Fahrpedal bestimmt ist, so daß ein zuverläs­ siger Betrieb vom Sicherheitsgesichtspunkt aus vorliegt, wenn sie elektrisch gesteuert wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht der Regelvorrichtung aus der Richtung des Pfeils II in Fig. 1, wobei der Elektromotor weggelassen wurde;

Fig. 3 bis 5 zu Fig. 2 gleichartige Ansichten der Regelvor­ richtung in unterschiedlichen Betriebszuständen;

Fig. 6 ein Diagramm der oberen Endregellage der Drosselklappe;

Fig. 7 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Fahrpedalverla­ gerung und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe im Nor­ malbetriebszustand;

Fig. 8 eine Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine zu Fig. 2 gleichartige Ansicht der Regelvor­ richtung aus Fig. 8;

Fig. 10 eine zu Fig. 9 gleichartige Ansicht der Regelvorrich­ tung in einem anderen Betriebszustand;

Fig. 11 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Fahrpedalverla­ gerung und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe;

Fig. 12 eine zu Fig. 9 gleichartige Ansicht mit einer Feder in abgewandelter Anordnung.

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Re­ gelvorrichtung für eine Drosselklappe 14 in einer Brennkraft­ maschine ist ein Drosselklappengehäuse 10 im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordnet und enthält die auf einer Drosselklappenwelle 12 befestigte Drosselklappe 14. Die Dros­ selklappenwelle 12 ist an ihrem einen Ende mit einem ersten Federelement bzw. einer ersten Schraubenfeder 18 versehen, deren eines Ende am Ende der Drosselklappen­ welle 12 fest angebracht und deren anderes Ende an einem im Drosselklappen­ gehäuse 10 ortsfesten Teil bzw. befestigten Stift 16 gehalten ist. Demzufolge kann diese Schraubenfeder 18 die Drosselklappe 14 in deren Öffnungsrichtung A (siehe Fig. 2) belasten. Die Drosselklappenwelle 12 trägt am selben Ende einen durch eine Mutter 20 befestigten Hebel 22, dessen Lage von einem Drosselklappen-Stellungsfühler 24 er­ faßt wird. Am gegenüberliegenden Ende der Drosselklappenwelle 12 ist über eine Mutter 26 ein Betätigungsglied in Form eines zweiarmigen Drosselklappenhebels 28 be­ festigt.

Eine mit einem Fahrpedal, d. h. einem extern betätigbaren Leistungsstellglied, in Verbindung stehende Welle 30 verläuft parallel zur Drosselklappenwelle 12 durch das Dros­ selklappengehäuse 10. Diese Welle 30 ist an ihrem einen Ende mit einem durch eine Mutter 32 gehaltenen Hebel 34 versehen; dessen Lage von einem Fühler 36 ermittelt wird. Am gegenüber­ liegenden Ende der Welle 30 befindet sich ein zweites Federelement bzw. eine zweite Schraubenfeder 40, deren eines Ende am Ende der Welle 30 und deren anderes Ende an einem im Gehäuse festen Stift 38 gehal­ ten ist. Demzufolge belastet diese zweite Schraubenfeder 40 die Welle 30 im Uhrzeigersinn (Pfeil B in Fig. 2). Ferner befindet sich an dem die zweite Schraubenfeder 40 überragenden End­ abschnitt der Welle 30 ein erstes Anschlagteil bzw. eine Beschleunigungsschwinge 42, die über ein Verbindungsglied bzw. einen Seilzug 43 mit dem nicht gezeigten Fahrpedal verbunden ist. Die Beschleunigungsschwinge 42 dreht zusam­ men mit der Welle 30 um deren Achse und hat ein freies Ende, an dem ein Stift 44 für eine drehbare Rolle 46 befestigt ist.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Drosselklappenhebel 28 ein allgemein gerader, zweiarmiger Hebel mit den Armen 28 a und 28 b, dessen Schwenkpunkt von der Drosselklappenwelle 12 gebildet wird. Die Beschleunigungsschwinge 42 ist mit Be­ zug zum Drosselklappenhebel 28 so angeordnet, daß die Rolle 46 an einer Seitenkante des ersten Arms 28 a des Drosselklappenhebels 28 zur Anlage kommen kann. Gemäß Fig. 1 ist ein fester Anschlag 48 vorgese­ hen, um die Beschleunigungsschwinge 42 an einer Stelle anzu­ halten, in der die Drosselklappe 14 ganz geschlossen ist.

Am Drosselklappengehäuse 10 ist des weiteren ein Elektromotor bzw. ein Elektro- Schrittmotor 52 mit einer als elektrisch betätigbares Stellglied fungierenden Antriebswelle 50, die parallel zur Drosselklappenwelle 12 verläuft, angebracht. An der Antriebs­ welle 50 des Elektromotors 52 ist duch eine Mutter 54 ein zweites Anschlagteil bzw. eine Motor­ schwinge 56 befestigt, die ein freies Ende hat, an dem ein Stift 58, der eine drehbare Rolle 60 trägt, gehalten ist. Der Stift 58 und die Rolle 60 erstrecken sich in derselben Richtung wie der Stift 44 und die Rolle 46. Die Rolle 60 kann mit dem zweiten Arm 28 b des Drosselklappenhebels 28 auf der zur Rolle 46 entgegengesetzten Seite zur Anlage kommen.

Zur Steuerung des Elektro-Schrittmotors 52 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist ein elektrisches Steuergerät 62 vorgesehen, das Ausgangsignale vom Fühler 36, der das Ausmaß der Fahrpedalverlagerung erfaßt, und vom Drosselklappen-Stellungsfühler 24, der den Öffnungs­ grad der Drosselklappe 14 erfaßt, wie auch den Be­ triebszustand kennzeichnende Signale, wie ein Signal a für den Leerlauf, ein Signal b für die Drehzahl und ein Signal c für die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine, empfängt. Bei dieser Ausführungs­ form steuert das Steuergerät 62 den Elektro-Schrittmotor 52 derart, daß die Öffnung der Drosselklappe 14 in der Hauptsache in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der Fahrpe­ dalverlagerung bestimmt wird. Es ist jedoch nicht notwendig, den Öff­ nungsgrad der Drosselklappe 14 in einer linearen Beziehung zum Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals zu bestimmen, vielmehr ist es möglich, irgendeine gewünschte Beziehung festzulegen. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, die Beziehung so zu bestimmen, wie in Fig. 7 gezeigt, wobei der Öffnungsgrad der Drosselklappe 14 mit Bezug zum Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals im kleinen Beschleunigungs­ bereich relativ gering ist und in einem Bereich hoher Be­ schleunigung schnell groß wird. Das kann durch Speichern der Kennkurve aus Fig. 7 geschehen.

Die Arbeitsweise der Regelvorrichtung für die Drosselklappe 14 wird im folgenden erläutert.

Die Kraft der die Drosselklappe 14 öffnenden Schraubenfeder 18 wird so gewählt, daß sie kleiner ist als das Drehmoment des Elektro-Schritt­ motors 52, wenn Energie zugeführt wird, und größer ist als das Drehmoment dieses Elektro-Schrittmotors 52, wenn die Energiezu­ fuhr abgeschaltet ist. Auch ist die Kraft der zweiten Schraubenfeder 40, die durch die Beschleunigungsschwinge 42 und den Drossel­ klappenhebel 28 die Drosselklappe 14 schließt, ausreichend größer als die Kraft der ersten Schraubenfeder 18, so daß, wenn das Fahrpedal nicht niedergetreten wird und somit der Seilzug 43 nicht unter Zugspannung steht, die zweite Schraubenfeder 40 gegen die Kraft der ersten Schraubenfeder 18 die Beschleunigungsschwinge 42 betä­ tigt und somit die Drosselklappe 14 in ihre völlige Schließ­ lage bringt. Dieser völlige Schließzustand der Drosselklappe 14 ist in Fig. 2 gezeigt. Hieraus wird klar, daß sowohl die Beschleunigungsschwinge 42, die mechanisch mit dem Fahrpedal verbunden ist, wie auch die mit dem Elektromotor 52 verbundene Motor­ schwinge 56 unabhängig voneinander auf die Drosselklappe 14 in deren Schließrichtung gegen die Öffnungskraft der ersten Schraubenfeder 18 einwirken.

Die Fig. 2-5 zeigen einen Fall, wobei der Elektromotor 52 normaler­ weise in Abhängigkeit vom Ausgang des Fühlers 36 zur Erfassung der Fahrpdalstellung arbeitet. In diesem Fall regeln der Elektromotor 52 und die Motorschwinge 56 primär die Drosselklappe 14, während die Beschleunigungsschwinge 42, die mechanisch mit dem Fahr­ pedal verbunden ist, in einer Nebeneigenschaft als Sicherheits­ einrichtung tätig ist.

Wenn das Fahrpedal aus der in Fig. 2 gezeigten völlig ge­ schlossenen Drosselklappenstellung niedergedrückt wird, so folgt die Beschleunigungsschwinge 42 zuerst der Einwirkung des Fahrpedals und dreht gegen die Kraft der zweiten Schraubenfeder 40, wobei die Beschleunigungsschwinge 42 unverzüglich vom Drosselklap­ penhebel 28 gelöst wird, wie die Fig. 3 zeigt. Dann wirkt die Kraft der ersten Schrabenfeder 18 zur Öffnung der Drosselklappe 14, und es wird ein Steuersignal an den Elektro-Schrittmotor 52 in Abhängig­ keit vom Niederdrücken des Fahrpedals gelegt, so daß die mit dem Elektromotor 52 verbundene Motorschwinge 56 um einen ausgewähl­ ten Winkel gedreht wird. Der Drosselklappenhebel 28 folgt, wenn er von der ersten Schraubenfeder 18 belastet wird, der Bewegung der Motorschwinge 56. Hieraus folgt, daß der Elektro-Schrittmotor 52 und die Motorschwinge 56 den Öffnungsgrad der Drosselklap­ pe 14 gegen die erste Schraubenfeder 18 begrenzen. In dieser Situation kann der Drosselklappenhebel 28, wie die Fig. 4 zeigt, einen re­ lativ großen Drehwinkel durchlaufen, obwohl der Drehwinkel der Beschleunigungsschwinge 42 relativ klein ist, wobei die Rolle 46 an der Beschleunigungsschwinge 42 noch vom Drossel­ klappenhebel 28 auf Grund des Armverhältnisses zwischen der Beschleunigungsschwinge 42 sowie dem Drosselklappenhebel 28 wie auch deren charakteristischer Ausgestaltung getrennt ist. Diese Beziehung wird beibehalten, wenn die Winkel der Be­ schleunigungsschwinge 42 und des Drosselklappenhebels 28 ver­ ändert werden. Es ist somit möglich, die Öffnung der Drossel­ klappe 14 allein durch den Elektro-Schrittmotor 52 zu regeln.

Die Drosselklappe 14 wird in die völlig geöffnete Lage durch die zweite Schraubenfeder 40, die eine größere Federkraft hat, ge­ bracht, wenn die Beschleunigungsschwinge 42 in ihrer völlig geschlossenen Lage ist. Während des Arbeitens der Drossel­ klappe 14 ist die Beschleunigungsschwinge 42 vom Drosselklap­ penhebel 28 getrennt, jedoch hängt auch diese Trennung vom Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals ab. Es ist ersicht­ lich, daß die Regelung der Drosselklappe 14 aufgehoben wird und sie zu einem weiteren Öffnen neigt, wenn das Steuerdreh­ moment des Elektro-Schrittmotors 52 verlorengeht, da die Drosselklap­ pe 14 durch die erste Schraubenfeder 18 in der Öffnungsrichtung belastet wird. In dieser Situation kommt der Drosselklappenhebel 28, wie die Fig. 5 zeigt, an der Rolle 46 der Beschleunigungs­ schwinge 42 in dieser speziellen Lage zum Anschlag, womit ein übermäßiges Öffnen der Drosselklappe 14 verhindert wird. Auf diese Weise bestimmt die Beschleunigungsschwinge 42 die Obergrenze des Öffnungswinkels der Drosselklappe 14. Ferner besteht in einem Notfall die Möglichkeit, die Drosselklappe 14 durch die Beschleunigungsschwinge 42 zu regeln.

In Fig. 6 gibt die Kurve X eine Beziehung zwischen dem Grad des Niederdrückens des Fahrpedals und der Drosselklappenöff­ nung an, wenn die Beschleunigungsschwinge 42 in Berührung mit dem Drosselklappenhebel 28 betätigt wird. In einem Not­ fall wird die Drosselklappenöffnung längs der Kurve X gere­ gelt. Im Normalbetrieb ist die Beschleunigungsschwinge 42 vom Drosselkappenhebel 28 getrennt, wobei die Drosselklappe 14 durch den Elektro-Schrittmotor 52 geregelt wird. Die durch den Schrittmotor 52 bewirkte geregelte Drosselklappenöffnung kann in bezug auf das Ausmaß des Niederdrückens in geeigne­ ter Weise nach Wahl aus dem in Fig. 6 unter der Kurve X schraffierten Bereich bewirkt werden. Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel für diese Beziehung. Es ist für den Fahrer die Möglichkeit gegeben weiterzufahren, selbst wenn eine Fehlfunktion des Elektro-Schrittmotors 52 des Steuergeräts 62 auftritt, und das Auftreten einer solchen Fehlfunktion wegen einer Änderung im Drehmoment aus dem Pedalgefühl zu erkennen, da die Drosselklappe 14 in einem größeren Ausmaß öffnet als das in bezug auf das Ausmaß des Niedertretens des Fahrpedals beabsichtigt ist, weil die erste Schraubenfeder 18, wenn die Beschleunigungsschwinge 42 mit dem Drosselklappenhebel 28 zur Anlage kommt, dahingehend bewirkt, die Kraft der zweiten Schraubenfeder 40 zu mindern, um ein leichtes Pedalgefühl zu vermitteln.

Die Fig. 8-11 zeigen eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung. Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1-5) ist der Elektro-Schrittmotor 52 vorhanden, der normalerweise in der Haupt­ sache in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal vom Fühler 36 betrieben wird und somit primär die Drosselklappe 14 mit der mechanisch mit dem Fahrpedal verbundenen Beschleunigungs­ schwinge 42, die als eine Sicherheitseinrichtung wirkt, regelt. Die in den Fig. 8-11 gezeigte zweite Ausführungs­ form umfaßt eine mechanisch mit dem Fahrpedal verbundene Be­ schleunigungsschwinge 42, die primär die Drosselklappe 14 regelt, wobei ein Elektro-Schrittmotor 52 nur zeitweise betätigt wird, wenn die Leistung der Maschine herabgesetzt werden muß.

Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, ist die grundsätzliche Anord­ nung zur vorherigen Ausführungsform gleichartig, d. h., es sind eine die Drosselklappe 14 in deren Öffnungsrichtung be­ lastende erste Schraubenfeder 18, ein mit der Drosselklappe 14 verbundener Drosselklappenhebel 28, eine Beschleunigungsschwinge 42 und eine mit dem Elektro-Schrittmotor 52 verbundene Motorschwinge 56 vorhanden. Auch können die Beschleunigungsschwinge 42 und die Motorschwinge 56 beide mit dem Drosselklappenhbel 28 aus der Richtung, in der die Drosselklappe 14 geschlossen wird, zur Anlage kommen. jedoch ist der in Fig. 1 gezeigte Fühler 36 nicht vorhanden, sondern das elektrische Steuergerät 62 empfängt zusätzlich zu den vorher genannten Erfassungs­ signalen für den Motorbetriebszustand, wie ein Leerlaufsignal a, ein Drehsignal b und ein Kühlmitteltemperatursignal c, weitere Signale d, e und f, die den Fahrbetriebszustand des Fahrzeugs kennzeichnen. Diese Signale d, e und f stellen den Zustand fest, in welchem es notwendig ist, die Ausgangs­ leistung der Brennkraftmaschine herabzusetzen, z. B. bei Erfassen eines auf einer übermäßigen Augangsleistung während eines Starts oder einer Beschleunigung des Fahrzeugs hervor­ gerufenen Radschlupfes oder einer Übersetzungsänderung in einem Automatikgetriebe.

Obwohl die Schraubenfedern 18 und 40 mit dem Drosselklappenhebel 28 bzw. der Beschleunigungsschwinge 42 verbunden in Fig. 9 dar­ gestellt sind, ist klar, daß sie in gleichartiger Weise arbeiten können, wenn sie um die Wellen 12 bzw. 30 herum ange­ ordnet sind, wie die Fig. 8 zeigt. Auch kann die erste Schraubenfeder 18 zwischen dem Drosselklappenhebel 28 und die Beschleunigungs­ schwinge 42 eingesetzt sein, wie die Fig. 12 zeigt.

Gemäß Fig. 9 liegt die Motorschwinge 56 gewöhnlich an einem Anschlag 70 an, der an einer der völlig geöffneten Lage der Drosselklappe 14 entsprechenden Stelle angeordnet ist, und sie ist normalerweise nicht mit dem Drosselklappenhebel 28 in Anlage. Deshalb wird der Drosselklappenhebel 28 durch die Beschleunigungsschwinge 42 geregelt, um die Drosselklappen­ öffnung zu begrenzen. Auch in diesem Fall kann die Drossel­ klappenöffnung mit Bezug auf das Ausmaß des Niederdrückens des Fahrpedals bestimmt werden, beispielsweise kann aus den Kurven X, Y und Z in Fig. 11 eine Beziehung ausgewählt wer­ den, die nach Wunsch z. B. durch Verändern des Armverhältnis­ ses der Hebel oder der Ausgestaltung des an die Rolle 46 der Beschleunigungsschwinge 42 anschlagenden Teils des Drossel­ klappenhebels 28 bestimmt werden kann. In Fig. 11 wird auch der Motorregelbereich der Drosselklappe 14 durch den Elektro-Schritt­ motor 52 durch den schraffierten Bereich unter der Kurve Z wiedergegeben, wobei unter der Annahme, daß die Kurve Z ge­ wählt wird, die durch den Elektro-Schrittmotor 52 geregelte Drossel­ klappenöffnung somit innerhalb der Obergrenze der Kurve Z festgelegt wird.

Auf diese Weise wird die Drosselklappe 14 im Normalfall durch die Beschleunigungsschwinge 42 geregelt, während der Elektro-Schritt­ motor 52 von der in Fig. 9 gezeigten Lage zu der in Fig. 10 gezeigten Lage hin betrieben wird, um den Drosselklappenhe­ bel 28 mit der Motorschwinge 56 zu bewegen, wenn ein Rad­ schlupf od. dgl. erfaßt wird, wobei der Drosselklappenhebel 28 von der Beschleunigungsschwinge 42 getrennt und die Dros­ selklappenöffnung mehr als bei einer Regelung durch die Be­ schleunigungsschwinge 42 vermindert wird. Die Verminderung in der Drosselklappenöffnung hat eine Abnahme in der Ausgangs­ leistung der Brennkraftmaschine zum Ergebnis, weshalb die Motorschwinge 56 dann zu der in Fig. 9 gezeigten Lage zurückgeführt wird, indem der Elektro-Schrittmotor 52 nach dem Wiedererlangen des Be­ triebszustands der Brennkraftmaschine in umgekehrter Richtung betrieben wird.

Auch in diesem Fall kann der Fahrer das Auftreten einer über­ mäßigen Ausgangsleistung trotz des Ar­ beitens des Elektro-Schrittmotors 52 erkennen, weil das Fahrpedal üblicherweise die Federkraft empfängt, die durch die zweite Schraubenfeder 40 minus der ersten Schraubenfeder 18 entwickelt wird, jedoch ver­ schwindet bei dieser Gelegenheit die Kraft der ersten Schraubenfeder 18 auf das Fahrpedal plötzlich und kann der Fahrer die Änderung in der Kraft zum Niederdrücken des Fahrpedals fühlen. Die durch das Betreiben des Elektro-Schrittmotors 52 erhaltene Drosselklappen­ öffnung kann ebenfalls die von der Beschleunigungsschwinge 42 bestimmte Obergrenze nicht überschreiten, womit ein wei­ terer Sicherheitsfaktor geliefert wird. Ferner ist es in die­ sem Fall möglich, die Drosselklappe 14 über das Fahrpedal zu schließen, selbst wenn die Motorschwinge 56 in einer be­ stimmten Lage aufgrund beispielsweise einer Fehlfunktion des Elektro- Schrittmotors 52 blockiert, und es ist möglich, die Drossel­ klappe 14 durch Niederdrücken des Fahrpedals in einem Ausmaß, wobei die Motorschwinge 56 blockiert wird, zu öffnen und die Drosselklappe 14 mittels des üblichen Fahrpedalgefühls inner­ halb dieser Öffnung zu betätigen. Insbesondere ist es bei die­ ser Ausführungsform möglich, die Drosselklappe 14 in der Schließrichtung im gewünschten Ausmaß, wenn es notwendig ist, zu betätigen und eine optimale Regelung der Maschinenleistung zu erzielen.

Es ist ersichtlich, daß die Möglichkeit besteht, auf einfache Weise die mechanischen und elektri­ schen Vorgänge parallel für die Drosselklappe zu bewirken und eine Regelvorrichtung für eine Drosselklap­ pe in einer Brennkraftmaschine zu erlangen, die einen einfachen Aufbau aufweist und mit niedrigen Kosten zu fertigen ist.

Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung für eine Drossel­ klappe einer Brennkraftmaschine mit einem hand- oder fußbetätigten Leistungsstellglied umfaßt ein die Drosselklappe in der Öffnungsrichtung belastendes erstes Federelement, ein erstes mechanisches mit dem Leistungsstellglied verbundenes Anschlagteil und ein zweites, mit einem Elektromotor verbundenes Anschlagteil. Das erste und zweite Anschlagteil können die Drosselklappe gegen die Kraft des ersten Federelements sowie unabhängig voneinander betätigen. Das erste Anschlagteil bestimmt hierbei eine Obergrenze des Grads der Öffnung der Drosselklappe in einer vorbestimmten Bezie­ hung mit dem Ausmaß des Niederdrückens des Leistungsstell­ glieds, während das zweite Anschlagteil den Grad der Öffnung der Drosselklappe unterhalb dieser Obergrenze festlegt.

Claims (12)

1. Regelvorrichtung für eine Drosselklappe in einer Brenn­ kraftmaschine, mit einem Betätigungsglied (28), das fest mit der Drosselklappe (14) verbunden und durch ein Federelement (18) vorgespannt ist, einem ersten Anschlagteil (42), gegen daß das Betätigungsglied (28) in Anlage bringbar und dessen Stellung durch ein mechanisch mit ihm verbundenes, manuell betätigbares Leistungsstellglied variierbar ist, mit einem zweiten Anschlagteil (56), gegen daß das Betätigungsglied (28) in Anlage bringbar ist und dessen Stellung unabhängig von der des ersten Anschlagteils (42) durch ein elektrisch betätigbares Stellglied (50) variierbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mit der Drosselklappe (14) fest verbundene Betätigungsglied (28) durch das Federelement (18) in Öffnungs­ richtung der Drosselklappe (14) vorgespannt ist und daß das erste Anschlagteil (42) bei unbetätigtem Leistungsstellglied das Betätigungsglied (28) gegen die Kraft des Federelements (18) in Schließstellung der Drosselklappe (14) hält, sich bei betätigtem Leistungsstellglied vom Betätigungsglied (28) löst und entsprechend dem Ausmaß der Betätigung einen Verstell­ bereich für das Betätigungsglied (28) zur Öffnung der Drossel­ klappe (14) freigibt, in dem das Betätigungsglied (28) dem gegen die Vorspannkraft des Federelements (18) wirkenden zwei­ ten Anschlagteil (56) bei dessen Verstellung durch das elek­ trisch betätigbare Stellglied (50) folgen kann.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Anschlagteil als eine mit dem Leistungsstellglied durch ein Verbindungsglied (43) gekoppelte Beschleunigungs­ schwinge (42) ausgebildet ist und daß das zweite Anschlagteil eine an einer Abtriebswelle (50) eines Elektromotors (52) befestigte Motorschwinge (56) ist, wobei die Beschleunigungs­ schwinge (42) und die Motorschwinge (56) unabhängig voneinander mit der Drosselklappe (14) kuppelbar sind.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied als Seilzug (43) ausgebildet ist.

4. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (14) an einer Drossel­ klappenwelle (12) fest angebracht ist, an der das als Drossel­ klappenhebel (28) ausgebildete Betätigungsglied befestigt ist.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit einem Ende an der Drosseklappen­ welle (12) und mit dem anderen Ende an einem ortsfesten Teil (16) der Brennkraftmaschine befestigt ist.

6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit einem Ende am Betätigungsglied (28) und mit dem anderen Ende an einem orts­ festen Teil (16) der Brennkraftmaschine befestigt ist.

7. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) mit einem Ende am Betätigungsglied (28) und mit dem anderen Ende am ersten Anschlagteil (42) befestigt ist.

8. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied bzw. der Drosselklappenhebel (28) ein etwa gerader, zweiarmiger Hebel mit einem ersten Arm (28 a) und einem zweiten Arm (28 b) ist, die sich von der Drosselklappenwelle (12) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, daß das erste Anschlagteil bzw. die Beschleunigungsschwinge (42) mit dem ersten Arm (28 a) an der Seite, an der die Beschleunigungsschwinge (42) dem Feder­ element (18), wenn die Beschleunigungsschwinge (42) mit dem Drosselklappenhebel (28) in Anlage ist, Widerstand entgegen­ setzt, in Anlage bringbar ist und daß das zweite Anschlagteil bzw. die Motorschwinge (56) mit dem zweiten Arm (28 b) an der von der Beschleunigungsschwinge (42) entfernten, jedoch in Drehrichtung des Drosselklappenhebels (28) selben Seite in Anlage bringbar ist.

9. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsschwinge (42) durch ein zweites Federelement (40) in der Schließrichtung der Drosselklappe (14) belastet ist, wenn die Beschleunigungs­ schwinge (42) mit dem Drosselklappenhebel (28) in Anlage ist, und daß das zweite Federelement (40) eine gegenüber dem ersten Federelement (18) größere Federkraft hat, so daß die Drosselklappe (14) bei Freigabe des Leistungsstellglieds durch das zweite Federelement (40) in die Schließstellung zurückkehrt.

10. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein den Betriebszustand der Brennkraft­ maschine feststellendes Steuergerät (62), mittels dem das zweite Anschlagteil (56) entsprechend einem vom Steuergerät (62) ausgehenden Steuersignal zur Begrenzung der Offenstellung der Drossel­ klappe (14) betätigbar ist, wobei das erste Anschlagteil (42) und das zweite Anschlagteil (56) unabhängig voneinander mit dem Betätigungsglied (28) in Anlage bringbar sind und das erste Anschlagteil (42) eine Obergrenze für die Öffnung der Drosselklappe (14) entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Leistungsstellglieds festlegt und das zweite Anschlagteil (56) den Öffnungsgrad der Drosselklappe (14) unterhalb dieser Obergrenze bestimmt.

11. Regelvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Steuergerät (62) einen die Verlagerung des Lei­ stungsstellglieds erfassenden Fühler (36) aufweist und daß der Elektromotor (52) zur Bestimmung des Öffnungsgrads der Drosselklappe (14) in einer unabhängig von der Beziehung für das erste Anschlagteil (42) vorbestimmten weiteren Bezie­ hung zum Ausmaß der Verlagerung des Leistungsstellglieds regelbar ist, so daß das zweite Anschlagteil (56) im Normal­ fall mit dem Betätigungsglied (28) in Anlage kommt, um die Drosselklappe (14) in die gewünschte Offenstellung zu bringen, und daß das erste Anschlagteil (42) oberhalb des Betätigungs­ glieds (28) bewegbar ist, wenn die Drosselklappe (14) in der gewünschten Öffnungsstellung ist, und das Betätigungsglied (28) an der oberen Grenzlage arretiert, wenn die Steuerung des Elektromotors (52) ausfällt.

12. Regelvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Anschlagteil (42) im Normalfall mit dem Betätigungsglied (28) in Anlage ist und daß das Steuer­ gerät (62) den Zustand, in dem die Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine vermindert werden muß, erfaßt, wobei der Elek­ tromotor (52) zur Begrenzung der Drosselklappenöffnung unter den vom ersten Anschlagteil (42) bestimmten Öffnungsgrad nur bei einer übermäßigen Ausgangsleistung der Brennkraftma­ schine betrieben wird.