DE3853834T2 - Drosselklappensteuervorrichtung mit separater Ventilantriebsvorrichtung. - Google Patents
Drosselklappensteuervorrichtung mit separater Ventilantriebsvorrichtung.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft allgemein eineDrosselklappen-Stellvorrichtung, wie sie zum Einstellen derLeistung eines Kraftfahrzeugmotors verwendet wird. Genauergesagt, ist die Erfindung auf eine Drosselklappen-Stellvorrichtung gerichtet, die wechselseitig von einem Gaspedalund auch einem Elektromotor gesteuert werden kann.
- Bei Drosselklappen-Stelivorrichtungen erfolgten verschiedene Versuche zum Einstellen der Drosselklappe eines Kraftfahrzeugs. Eine herkömmlichedrosselklappen-Stellvorrichtung ist in der Veröffentlichung Nr. 61-215436 (1986) zueiner von Mitsubishi Denki K.K. in Japan eingereichten Japanischen Patentanmeldung offenbart.
- Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm der vorstehend genannten herkömmlichen Drosselklappen-Stellvorrichtung. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Differentialgetriebe mit einem Paar einander gegenüberstehender Zahnräder 2 und 3 sowie einem Paar einander gegenüberstehender Zahnräder 5 und 6, die mit den Zahnrädern 2 und 3 kämmen. Die Zahnräder 2 und 3 werden drehbar auf einer Welle 4 gehalten. Ein Motor 7 ist vorhanden, um das Zahnrad 2 des Differentialgetriebes 1 über ein Zahnrad 8 anzutreiben. Ein Gaspedal 9 ist vorhanden, um das Zahnrad 3 des Differentialgetriebes 1 über einen Gaspedalzug 10, eine Riemenscheibe 11 und ein Zahnrad 12 dadurch anzutreiben, daß eine Niederdrückkraft auf das Gaspedal ausgeübt wird. Ein Zahnrad 13 ist an einer die Zahnräder 5 und 6 tragenden Welle 14 befestigt und kämrnt mit dem Zahnrad 15. Eine Drosselklappe 16 wird bei Verdrehung des Zahnrads 13 mittels des Zahnrads 15 angetrieben.
- Wenn das Gaspedal 9 niedergetreten wird, wird der Gaspedalzug 10 so angezogen, daß die Riemenscheibe 11 und das Zahnrad 12 verdreht werden und sie dadurch das Zahnrad 3 verdrehen. Dabei wird das Zahnrad 3, wenn sich der Motor 7 in deaktiviertem Zustand befindet, verdreht, um das Zahnrad 13 und das Zahnrad 15 zu verdrehen und dadurch die Drosselklappe 16 zu öffnen und zu schließen. Wenn der Motor 7 und das Gaspedal 9 gleichzeitig betätigt werden, wird von beiden jeweils eine Antriebskraft ausgegeben oder an das Zahnrad 13 übertragen. Demgemäß ist die Antriebskraft am Zahnrad 13 die Summe oder die Differenz zwischen der Antriebskraft vom Motor 7 und derjenigen vom Gaspedal 9.
- Jedoch wird dann, wenn die Antriebskräfte des Motors 7 und des Gaspedals 9 parallel auf dasselbe Zahnrad 13 übertragen werden, ein Gegendrehmoment des Motors 7 auf das Gaspedal 9 übertragen. Im Ergebnis spürt der Fahrer dann, wenn sein Fuß auf dem Gaspedal 9 sitzt, eine Änderung der Niederdrückkraft, wie er sie auf das Gaspedal 9 ausübt, und zwar wegen der Verdrehung des Motors 7, was zu einer Verschlechterung des Fahrgefühls, d.h. des Fahrvermögens führt.
- Ferner kann dann, wenn der Motor 7 fehlerhaft nicht arbeitet, die Drosselklappe 16 beim Auftreten eines solchen Motorausfalls nicht von einer eingestellten Position in die Klappenschließposition zurückgestellt werden. Demgemäß hat die herkömmliche Stellvorrichtung Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Betriebssicherheitsstruktur.
- Außerdem besteht dann, wenn das Gaspedal 9 dann schnell niedergetreten wird, wenn die Drosselklappe 16 durch den Motor 7 mit einem bestimmten Winkel geöffnet ist, die Möglichkeit, daß die Drosselklappe 16 in einen Gehäusekörper 17 einfrißt. Wenn ein Anschlag vorhanden ist, um ein solches Einfressen in den Gehäuskörper zu verhindern, ist der Niedertretehub des Gaspedals 9 verkürzt, was das Gefühl beim Gasgeben verschlechtert.
- Die Erfindung wurde erzielt, um die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Schwierigkeiten zu überwinden.
- Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Drosselklappen-Stellvorrichtung zu schaffen, die die Wechselwirkung zwischen der Antriebskraft vom Motor und der Antriebskraft vom Gaspedal beseitigen kann.
- Es ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, eine Drosselklappen-Stellvorrichtung zu schaffen, die eine betriebssichere Konstruktion gegen Motorversagen dadurch gewährleisten kann, daß sie schnell den Ventilantrieb durch den Motor unterbricht.
- Es ist eine dritte Aufgabe der Erfindung, eine Drosselklappen-Stellvorrichtung zu schaffen, die selbst dann verhindern kann, daß die Drosselklappe in ihren Gehäusekörper einfrißt, wenn das Gaspedal schnell niedergetreten wird, während die Drosselklappe durch den Motor um einen bestimmten Winkel geöffnet ist.
- Die vorstehend angegebenen Aufgaben der Erfindung werden dadurch gelöst, daß eine Drosselklappen-Stellvorrichtung geschaffen ist, wie sie durch Anspruch 1 beansprucht ist.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen beansprucht.
- Der vorstehend genannte Zweck und andere nützliche und neuartige Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen:
- Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Drosselklappen-Stellvorrichtung ist;
- Fig. 2 schematisch den Aufbau einer Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 geinäß der Grundidee der Erfindung veranschaulicht;
- Fig. 3 ein Querschnitt durch die Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 entlang der Linie II-II in Fig. 2 ist;
- Fig. 4 schematisch eine Anordnung der Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 und einer Drosselklappenvorrichtung veranschaulicht; und
- Fig. 5 und 6 schematisch modifizierte Konstruktionen der in Fig. 2 dargestellten Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 veranschaulichen.
- Die Grundidee der Drosselklappen-Stellvorrichtung, mit der die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird, ist die folgende.
- Die Drosselklappen-Stellvorrichtung weist folgendes auf: eine luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung, die zum Vor- oder Zurückstellen mit einem Gaspedal zusammenwirkt; einen Rahmen, der über ein Universalgelenk mit der luftdruckbetätigten Antriebseinrichtung verbunden ist; ein Gehäuse zum drehbaren Haltern einer Ausgangswelle, die mit einer Drosselklappe verbunden ist und eine Trommel an der Ausgangswelle aufnimmt. Der Rahmen ist funktionsmäig mit der Trommel verbunden, wodurch dann, wenn der Rahmen durch die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung vor- oder zurückgestellt wird, die Trommel durch den Rahmen so verdreht wird, daß sie das Drosselventil öffnet/schließt. Andererseits werden das Gehäuse und die Ausgangswelle gleichzeitig durch Antreiben eines Motors verdreht.
- Bei dieser Anordnung wird dann, wenn die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung durch eine Niederdrückkraft auf das Gaspedal vor- oder zurückgestellt wird, eine Linearbewegung des Rahmens in eine Drehbewegung der mit dem Rahmen in Eingriff stehenden Trommel umgesetzt, um dadurch die Ausgangswelle zu verdrehen und die Drosselklappe zu öffnen/zu schließen. Andererseits wird dann, wenn der Motor angetrieben wird, die Antriebskraft vom Motor über Zahnräder auf das Gehäuse übertragen, um dadurch das Gehäuse zusammen mit der Ausgangswelle zu verdrehen und die Drosselklappe zu öffnen/zu schliessen. Demgemäß wirkt keine Gegenkraft gegen die Antriebskraft des Gaspedals und auch des Motors darauf. Ferner besteht keine Möglichkeit, daß die Drosselklappe beim Niederdrücken des Gaspedals in einen Gehäusekörper einfrißt.
- In Fig. 2, die ein Querschnitt durch eine Drosselklappen- Stellvorrichtung 300 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist, bezeichnet die Bezugszahl 321 eine mit der Drosselklappenwelle einer Drosselklappe 16 verbundene Ausgangswelle. Die Ausgangswelle 321 wird über Lager 323A und 323B drehbar an einem Gehäuse 322 gehalten. Die Ausgangswelle 321 ist mit einer Trommel 324 mit einer Spiralnut 326 an ihrem Außenumfang versehen. Ein Ring 326 ist auf der Trommel 324 so gelagert, daß er in deren axialer Richtung verschoben werden kann (d.h. in der horizontalen Richtung bei der Blickrichtung gemäß Fig. 2). Wie in Fig. 3 dargestellt (Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 2), ist der Ring 326 an seinem Tnnenumfang mit einem nach innen vorstehenden Stift 327 versehen, der in die Spiralnut 325 der Trommel 324 eingreifen soll. Ein Rahmen 328 ist an seinem einen Ende mit dem Ring 326 verbunden, und er erstreckt sich bewegbar aus dem Gehäuse 322 heraus. Der Rahmen 328 ist am anderen Ende mit einer luftdruckbetätigten Antriebseinrichtung 329 verbunden, die mit einem Gaspedal zusammenwirkt.
- Die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung 329 beinhaltet einen Gehäusemantel 330, der durch eine Membran 321 in eine erste und eine zweite Luftkammer 332 und 333 unterteilt ist, und eine Stange 335, die an ihrem einen Ende mit der Membran 331 und mit ihrem anderen Ende über ein Universalgelenk 334 mit dem Rahmen 328 verbunden ist. Zwischen den Gehäusemantel 329 und die Membran 331 ist eine Rückstellfeder 336 eingesetzt, um die Membran 331 in ihre neutrale Stellung zurückzustellen. Der Gehäusemantel 329 ist mit Luftlöchern 337 und 338 versehen, die mit der ersten bzw. zweiten Luftkammer 332 bzw. 333 in Verbindung stehen. Die Bezugszahl 350 bezeichnet einen Motor mit einem Ausgangszahnrad 341, das mit einem am Gehäuse 322 angebrachten Zahnrad 329 kämmt.
- Insbesondere die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung 329 bildet einen wesentlichen Teil der Drosselklappen-Stellvorrichtung 300.
- Gemäß Fig. 4, die eine Anordnung der Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 zeigt, die so an einen Motor angepaßt ist, daß sie eine Drosselklappe 16 ansteuert, ist die Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 mit einer Drosselklappensteuerung 344 zum Ansteuern der Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 beim Empfang eines Signals von einem Beschleunigungssensor 343 zum Erfassen des Ausmaßes des Niederdrückens eines Gaspedals 9 verbunden.
- Es wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 die Betriebsweise der Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 gemäß der Grundidee der Erfindung beschrieben.
- Wenn sich der Motor 340 unter Steuerung durch die in Fig. 4 dargestellte Stellgliedsteuerung 344 in deaktiviertem Betriebszustand befindet und Luft in der ersten Luftkammer 332 aus dem Luftloch 337 der Antriebseinrichtung 329 herausgezogen wird, wird zwischen der ersten und der zweiten Luftkammer 332 und 333 eine Druckdifferenz erzeugt. Im Ergebnis wird die Stange 335 durch die Membran 331 nach links in eine Position gedrückt, in der die Druckdifferenz mit der durch die Rückstellfeder 336 ausgeübten Vorbelastungskraft im Gleichgewicht steht, wodurch der Rahmen 328 und der Ring 326 nach links, wie in Fig. 2 gesehen, vorgeschoben werden. Da der Stift 327 des Rings 326 in die Spiralnut 325 der Trommel 324 eingreift, wird die Trommel 324 durch das Vorstellen des Rings 326 verdreht, um dadurch die Ausgangswelle 321 zu verdrehen und die Drosselklappe 16 zu öffnen (siehe Fig. 4).
- Demgegenüber wird die Membran 331 nach rechts, wie in Fig. 2 gesehen, verstellt, wenn der Luftdruck in der zweiten Luftkammer 333 größer als der Luftdruck in der ersten Luftkammer 332 gemacht wird, um dadurch die Stange 335 und den Rahmen 328 nach rechts, wie in Fig. 2 gesehen, zurückzuziehen. Im Ergebnis wird die Trommel 324 in umgekehrter Richtung verdreht, um die Drosselklappen 16 über die Ausgangwelle 321 zu schließen.
- Andererseits wird das Gehäuse 322 dann, wenn der Motor 340 angesteuert durch die Stellgliedsteuerung 344 angetrieben wird, das Gehäuse 322 durch die Zahnräder 341 und 339 verdreht. Im Ergebnis wird die Ausgangswelle 321 zusammen mit dem Gehäuse 322 verdreht, um den Betrieb der Drosselklappe 16 zu steuern. D.h., daß der gesamte Drehwinkel der Ausgangswelle 321 von der Summe oder Differenz zwischen dem Drehwinkel durch die Antriebseinrichtung 329 unddem Drehwinkel durch den Motor 340 herrührt. Ferner wirddas Drehmoment vom Gehäuse 322 nicht auf die Antriebseinrichtung 329 übertragen, da der Rahmen 328 über das Universalgelenk 335 mit der Stange 335 der Antriebseinrichtung 325 verbunden ist.
- Zusammengefaßt gesagt, weist die Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 die folgenden Wirkungen auf. Zunächst kann, da die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung 329 als Antriebseinrichtung zum Antreiben der Drosselklappe 16 verwendet wird, ein Dämpfungseffekt erzielt werden, wenn die Drosselklappe 16 beim Niederdrücken des Gaspedals 9 tatsächlich mit dem Gehäuse 17 in Berührung kommt, um dadurch zu verhindern, daß die Drosselklappe 16 in das Gehäuse 17 einfrißt. Zweitens wird dann, wenn die Stellgliedsteuerung 344 ausfällt, die Luft in der ersten und zweiten Luftkammer 332 und 333 der Antriebseinrichtung 329 an die Atmosphäre ausgelassen, um die Membran 331 in ihre neutrale Stellung zurückzuführen.
- Demgemäß kann die Drosselklappe ohne Automatik verstellt werden, was Sicherheitsbetrieb des Fahrzeugs gewährleistet.
- Obwohl beim vorstehend genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Gehäuse 322 durch den Motor 340 verdreht wird, kann es direkt durch einen Zug verdreht werden, der mit dem Gaspedal 9 verbunden ist. Ferner kann, während beim vorstehend genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Mechanismus zum Umsetzen einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung durch die Kombination aus der Trommel 324 und dem Ring 326 errichtet ist, jeder andere Mechanismus verwendet werden, wie als Beispiel in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Gemäß Fig. 5 ist die Trommel 324 an ihrem Außenumfang mit einer Spiralrippe 324A versehen und der Ring 326 ist an seinem Innenumfang mit einer schrägen Nut 326A versehen, in die die Spiralrippe 324A der Trommel 324 eingreifen soll. Gemäß Fig. 6 ist die Trommel 324 an ihrem Außenumfang mit mehreren Spiralnuten 325 versehen und der Ring 326 ist an seinem Innenumfang mit mehreren nach innen vorspringenden Stiften 327 versehen, die in die Spiralnuten 325 der Trommel 324 eingreifen sollen.
- Bei einer erfindungsgemäßen Drosselklappen-Stellvorrichtung 300 wird die Linearbewegung der Stange der luftdruckbetätigten Antriebseinrichtung in eine Drehbewegung der Ausgangswelle umgesetzt, um dadurch die Drosselklappe zu öffnen/zu schließen. Andererseits wird die Ausgangswelle auch mit dem vom Motor antreibbaren Gehäuse verdreht, um dadurch die Drosselklappe zu öffnen oder zu schließen. Demgemäß stören die beiden Antriebskräfte der luftdruckbetätigten Antriebseinrichtung und des Motors einander nicht, was das Fahrgefühl oder das Fahrvermögen verbessert. Ferner kann, da die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung als Antriebseinrichtung zum Antreiben der Drosselklappe verwendet wird, ein Dämpfungseffekt erzielt werden, wenn die Drosselklappe beim Niederdrücken des Gaspedals mit dem Gehäuse in Berührung kommt, wodurch verhindert wird, daß die Drosselklappe in das Gehäuse einfrißt. Darüber hinaus wird dann, wenn die Stellgliedsteuerung versagt, die Luft in der ersten und zweiten Luftkammer der Antriebseinrichtung an die Atmosphäre ausgelassen, um die Membran in ihre neutrale Stellung zurückzustellen. Demgemäß kann die Drosselklappe ohne Automatik eingestellt werden, um sicheren Fahrbetrieb des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Claims (5)
1. Drosselklappen-Stellvorrichtung (300) mit:
einem Gaspedal (9);
einer luftdruckbetätigten Antriebseinrichtung (329) mit
einer Antriebsstange (335), die vom Gaspedal (9) zur axialen
Bewegung der Antriebsstange (335) angesteuert wird;
einem Schub-Drehbewegungs-Wandler zur Umwandlung der
axialen Bewegung der Antriebsstange (335) in eine
Drehbewegung der Drosselklappe (16); wobei der Wandler eine mit der
Drosselklappe (16) verbundene Ausgangswelle (321), eine fest
auf der Ausgangswelle (321) angebrachte und mit einer
Koppeleinrichtung (325, 324A) versehene Trommel (324), einen Rahmen
(326, 328), der an seinem einen Ende mittels der
Koppeleinrichtung mit der Trommel (324) und an seinem anderen Ende
Über ein Universalgelenk (334) mit der Antriebsstange (335)
gekoppelt ist, und ein Gehäuse (322) zum Halten der
Ausgangswelle (321), der Trommel (324) und des Rahmens (326, 328)
umfaßt, wobei das Gehäuse (322) beidseitig der Trommel drehbar
auf der Ausgangswelle (321) angebracht ist, wobei ferner das
tjniversalgelenk (334) eine Axialbewegung der Antriebsstange
(335) auf den Rahmen (326, 320) überträgt, während es nicht
die Drehbewegung des Rahmens (326, 328) an die Antriebsstange
(335) überträgt; und wobei der Rahmen (326, 328) mit der
Trommel (324) gekoppelt ist, um die Schubbewegung der
Antriebsstange (335) in eine Drehbewegung der Trommel (324)
umzuwandeln; und
einer Motoreinrichtung (340), um das Gehäuse (322) in
Drehung zu versetzen;
wodurch die luftdruckbetätigte Antriebseinrichtung (329)
und die Motoreinrichtung (340) die Drosselklappe (16)
unabhängig voneinander ansteuern.
2. Drosselklappen-stellvorrichtung (300) nach Anspruch 1,
wobei:
die Koppeieinrichtung eine Spiralnut (325) ist; und
der Rahmen mit der Nut (325) über einen Ring (326)
gekoppelt ist, der einen mit der Spiralnut (325) der Trommel
(324) im Eingriff stehenden Stift (327) umfaßt.
3. Drosselklappen-Stellvorrichtung (300) nach Anspruch 1,
wobei:
die Koppeleinrichtung eine Spiralrippe (324A) ist; und
der Rahmen mit der Rippe (324A) über einen Ring (326)
gekoppelt ist, der eine mit der Spiralrippe (324A) der
Trommel (324) im Nut-Feder-Eingriff stehende Spiralnut (326A)
umfaßt.
4. Drosselklappen-Stellvorrichtung (300) nach Anspruch 1,
wobei:
die Koppeleinrichtung aus mehreren Spiralnuten (325)
besteht; und
der Rahmen mit den Nuten (325) über einen Ring (326)
gekoppelt ist, der mehrere mit den Spiralnuten (325) der
Trommel (324) im Eingriff stehende Stifte (327) umfaßt.
5. Drosselklappen-Stellvorrichtung (300) nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, wobei die luftdruckbetätigte
Antriebseinrichtung (329) aus einer ersten Luftkammer (332), einer
zweiten Luftkammer (333), einer mit der Antriebsstange (335)
verbundenen Membran (331) zur Trennung der ersten und der
zweiten Luftkammer (332, 333) und einer Ausgleichsfeder (336)
besteht, die auf der Antriebsstange (335) vorgesehen ist, um
die Membran (331) mit einer ausgleichenden Federkraft zu
beaufschlagen, wodurch die Membran (331) durch die
ausgleichende Federkraft in ihre neutrale Stellung zurückgeführt
wird, wenn sowohi die erste als auch die zweite Luftkammer
(332, 333) gegenüber dem Umgebungsdruck geöffnet sind.
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