DE4011182A1

DE4011182A1 - Drosselklappe

Info

Publication number: DE4011182A1
Application number: DE4011182A
Authority: DE
Inventors: Josef Buechl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1991-10-10
Also published as: US5297522A; DE69103002T2; DE69103002D1; ES2056640T3; JP2953476B2; EP0523072B1; JPH05505658A; EP0523072A1; WO1991015669A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Drosselklappe ist in der DE-A 37 11 779 beschrieben. Diese bekannte Drosselklappe wird über einen Stellmotor zwischen der vollkommen geschlossenen Stellung (Nullgradstellung) und der maximalen Öffnungs stellung, die durch einen mechanischen Geber vorgegeben wird, gesteuert. Bei nicht betätigtem Gaspedal gibt der mechanische Geber die vollständige Schließung der Dros selklappe vor, es wird also die Sicherheit eines mecha nischen Gaspedals bei Wahrnehmung der Möglichkeiten der Regelung eines elektronischen Gaspedals erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Dros selklappe derart weiterzubilden, daß eine Leerlauffül lungsregelung über den Stellmotor möglich wird und die Notlaufeigenschaften aufrechterhalten bleiben.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.

Die nicht vorveröffentlichte europäische Patentanmeldung 8 91 05 378 beschreibt eine Drosselklappenansteuerung zur Lösung der Aufgabe, bei der die Drosselklappe nicht vom Seilzug geschlossen wird, sondern der Gaszug nur bis zu einem Winkel von etwa 10° schließt, der restliche Win kelbereich zwischen 0 und 10° wird durch den Elektromo tor verstellt.

Das haptische Gaspedalgefühl wird beeinträchtigt durch eine Änderung in der Kraftlinie der Betätigung. Dies ist geändert durch die bei der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen.

Durch die Erfindung ist vorgesehen, daß der Anschlag steller zur Begrenzung der mechanischen Schließung der Drosselklappe direkt dem durch den Gaszug betätigten Bauteil zugeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur im Detail dargestellt.

In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Drossel klappe bezeichnet, die in ein Saugrohr einer Brennkraft maschine eingebaut wird, das in der hier vorgesehenen Darstellung senkrecht verlaufen müßte. Die Drosselklappe 10 ist im geschlossenen Zustand dargestellt, sie ist um eine Welle 12 schwenkbar, wobei ein Schwenk in Pfeil richtung 100 die Drosselklappe 10 in ihre Öffnungsstel lung bringen würde.

Die Welle 12 ist an ihrem einen Ende winkelig zu einem radialen, bewegungsmäßig mit der Drosselklappe 10 zwangsverbundenen Fortsatz 16 abgebogen, in der Fortset zung ihrer Achse 14 ist die Welle eines Stellteiles 18 koaxial angeordnet vorgesehen, das einen Antriebshebel 22 sowie einen Abtriebshebel 28 aufweist. Über den An triebshebel 22 wird die Verschwenkung des Stellteiles 18 eingestellt, der Abtriebshebel 28 überträgt diese Ver schwenkung in einer noch zu beschreibenden Weise auf den bewegungsmäßig mit der Drosselklappe 10 zwangsverbunde nen Fortsatz 16. Am Antriebshebel 22 oder, wie hier dar gestellt, am Abtriebshebel 28, greift weiterhin eine Rückholfeder 24 an, deren anderes Ende am Punkt 26 ge häuseseitig angelenkt ist, diese Rückholfeder 24, die aus Sicherheitsgründen als Doppelfeder ausgeführt ist, beaufschlagt die Drosselklappe 10 in ihre Schließstel lung.

Der Abtriebshebel 28 weist einen parallel zur Achse 14 verlaufenden Mitnehmerstift 30 auf, der mit dem Fortsatz 16 in Berührung steht. Eine Anschlagfeder 32 beauf schlagt unter Vorspannung die Drosselklappe 10 in ihre Öffnungsstellung und somit den Fortsatz 16 in seine Be rührungsstellung mit dem Mitnehmerstift 30 des Stelltei les 18. Wesentlich dabei ist, daß die Feder 32 eine kleinere Federkraftkennlinie als die Rückstellfeder 24 besitzt, also weicher ist. Die Feder 32 kann den Fort satz 16 direkt mit dem Abtriebshebel verbinden, sie kann aber auch, wie zeichnerisch dargestellt, mit ihrem einen Ende ein Drehmoment auf die Achse 12 ausüben und mit ih rem anderen Ende 80 motorseitig fest angelenkt sein.

Eine Verlängerung 50 des Abtriebshebels 28 des Stell teils 18 besitzt an ihrem Ende 58 eine verstellbare An schlagschraube 82, die in Anlage an einen Anschlagbe grenzer 54 kommt und somit die Verschwenkung des Stell teils 18 in Schließstellung der Drosselklappe 10 be grenzt.

Der Stellhebel 18 wird in Richtung Öffnungsstellung der Drosselklappe 10, also in der Drehrichtung des Pfeiles 100, durch ein Schwenkteil 60 verdreht, das sich durch Betätigung eines Seilzuges 20, der mit einem nicht dar gestellten Gaspedal verbunden ist, verschwenken läßt.

In der Figur sind die Welle 12 der Drosselklappe 10, die Drehachse des Stellteiles 18 sowie die Drehachse des Schwenkteiles 60 koaxial zueinander ausgerichtet.

Um diese Achse 14 läßt sich mit Hilfe eines Seilhebels 62, an dem der Seilzug 20 angreift, ein Gegenarm, der als Stellhebel 64 ausgebildet ist, verschwenken. Der Stellhebel 64 besitzt einen Mitnehmer 66, der auf die eine Seite des Antriebshebels 22 des Stellteiles 18 drückt und dieses Stellteil 18 somit in Richtung Öff nungsstellung bewegt.

Eine Rückholfeder 70 ist vorgesehen, die dafür Sorge trägt, daß bei nicht betätigtem Gaspedal und somit bei lockerem Seilzug 20 das Schwenkteil 60 in seine Nullage bewegt wird.

Zugeordnet zu dem Schwenkteil 60 ist ein Sollwertgeber 72, der als Sensor auf elektrischem Wege ein Signal ab gibt, das repräsentativ ist für die Lastanforderung, wie sie aufgrund der Betätigung des Gaspedales vom Fahrer erzeugt wird.

Ein weiterer Eingriff in die Stellung der Drosselklappe 10 ist über den Stellmotor 42 möglich. Der Stellmotor 42 wird angesteuert von einer Elektronik. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Schlupfregelung handeln. Die ansteuernde Elektronik berücksichtigt weiterhin ver brauchsoptimierte Kennlinien, gemäß denen der Elektromo tor 42 zum Öffnen oder Schließen der Drosselklappe 10 gesteuert werden kann. Auch Maßnahmen zur Dämpfung des Lastwechselschlages beim plötzlichen Öffnen der Dros selklappe 10 können hier berücksichtigt werden.

Um plötzlichem Schlupf, einem Lastwechselschlag oder auch einem zu hohen Verbrauch entgegenzuwirken, soll die Drosselklappe 10 in Richtung ihrer Schließstellung be aufschlagt werden. Dazu wird der Elektromotor 42 ange steuert. Somit drückt ein Mitnehmer 38 auf einen radia len Zapfen 36 und dreht die Welle 12 entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles 100. Damit kommt der Fortsatz 16 im Anschlagpunkt 88 mit dem Mitnehmerstift 30 des Stelltei les 18 außer Eingriff, die Feder 32 entgegen ihrer Be aufschlagungsrichtung beansprucht und die Drosselklappe um den durch die elektronische Logik vorgegebenen Betrag geschlossen.

Ein Istwertgeber 68, der den tatsächlichen Schließgrad der Drosselklappe 10 feststellt, ist entweder der Welle 12 oder der Welle 40 zugeordnet und liefert einen Wert für den tatsächlichen Drosselklappenöffnungsgrad.

Der Stellhebel 64 besitzt an seinem achsentfernten Ende eine Verlängerung 90, die bei nicht betätigtem Gaspedal an einen Anschlag 94 zu liegen kommt, diese Stellung entspricht einer Öffnungsstellung der Drosselklappe von etwa 10°. Der Anschlag 94 kann durch einen Stift gebil det werden, der durch einen Elektromagneten 92 ausgefah ren oder eingezogen werden kann, und bei nicht erregtem Elektromagneten 92 ausgefahren ist. Der Stift besitzt zwei Stufen 96 und 98, wobei die Stufe 96 die Stufe ist, die im Normalfall den Anschlagpunkt für die Verlängerung 90 bildet.

Im erregten Zustand des Elektromagneten 92 ist der Stift 94 eingezogen, und die Verlängerung 90 kommt nicht in Berührung mit dem Stift 94, was einem kleineren Öff nungsgrad der Drosselklappe entspricht. Dies ist die Notlaufstufe, der exakte Mindestöffnungsgrad der Dros selklappe wird in diesem Fall mit der verstellbaren Anschlagschraube 82 gebildet.

In einer weiteren Erregungsstufe mit geringerer Strombe aufschlagung ist der Stift halb eingezogen und die Ver längerung 90 kommt in Anlage an die Stufe 98.

Die Funktion der dargestellten Anordnung ist wie folgt:
Durch Zug an dem Gaspedal 20 wird das Schwenkteil 60 um seine Achse gedreht und drückt über den Mitnehmer 66 im Anschlag 52 auf den Antriebshebel 22 des Stellteils 18. Dadurch wird das Stellteil 18 auf der Zeichnung im Uhr zeigersinn verschwenkt, wobei ein Schwenken über das Maß, das durch die Verschwenkung des Schwenkteiles 60 vorbestimmt wird, hinaus, z. B. bei Aktivierung einer Geschwindigkeitsregelanlage möglich ist, in diesem Falle käme der Antriebshebel 22 im Punkt 52 nicht mehr in Anlage an den Mitnehmer 66 des Schwenkteiles 60.

Die Rückstellfeder 24 hält jedoch den Antriebshebel 22 in Anlage an dem Punkt 52, sofern keine weiteren Wider stände, z. B. eine aktivierte Geschwindigkeitsregelan lage, dieses verhindern.

Die Schwenkbewegung des Stellteiles 18 überträgt sich über den Mitnehmerstift 30 des Stellteils 18 auf den Fortsatz 16, der mit der Welle 12 der Drosselklappe 10 verbunden ist, da die Feder 32 den Fortsatz 16 in Anlage an den Mitnehmerstift 30 drückt, solange keine weiteren Kräfte die Drosselklappe 10 beeinflussen. Auf diese Wei se wird der maximale Öffnungswinkel der Drosselklappe 10 vorgegeben, wohingegen die Drosselklappe 10 ungehindert sich entgegen der Pfeilrichtung 100 schließen kann, so lange die Schließkraft die Federkonstante der Feder 32 überwindet.

Das Schließen der Drosselklappe zwischen dem maximalen Öffnungsgrad, der durch die Stellung des Gasseilzuges 20 vorgegeben wird und der vollkommen geschlossenen Stel lung wird eingestellt durch den Stellmotor 42.

Die Parameter zur Ansteuerung des Motors 42 werden er mittelt durch entsprechend vorgegebene und in Speichern abgelegte Parameter sowie durch Fahrzeugbetriebsparame ter (Geschwindigkeit, Drehzahl, Fahrpedalkennlinien und ähnliches) und die Werte, die die Geber 68 und 72 lie fern, und zwar 68 zur Ist-Stellung der Drosselklappe 10 und 72 zur Soll-Stellung der Drosselklappe 10, wie es über die Lastanforderung, die durch das Gaspedal be stimmt wird, vorgegeben ist.

Ein vollständiges mechanisches Schließen der Drossel klappe wird im Normalbetrieb verhindert, und zwar durch den ausgefahrenen Stift 94, so daß die Stufe 96 mit der Verlängerung 90 in Berührung kommt, was den Öffnungsgrad der Drosselklappe mechanisch auf etwa 10° beschränkt. Das Sollwert-Potentiometer 72 gibt in diesem Zustand die Information an die Steuerung, daß das Gaspedal nicht be tätigt ist, wodurch die entsprechende Leerlaufeinstel lung stattfindet, die über den Elektromotor 42 gesteuert wird. In diesem Bereich zwischen 0 und 10° wird die exakte Stellung der Drosselklappe 10 somit über die An steuerung des Elektromotors 42 veranlaßt.

Der über den Anschlagsteller 58 eingestellte untere Wert für den Öffnungswinkel bei eingefahrenem Stift 96 ist so gewählt, daß der notwendige Spielraum für den Notbetrieb zur Verfügung steht. Bei einem Defekt kann somit das Fahrzeug noch betrieben werden.

Ein wichtiger Bereich für die Anwendung der Erfindung ist die Dämpfung des sogenannten Lastwechselschlages. Bei plötzlichem Niedertreten des Gaspedales wird zwar schlagartig das Schwenkteil 60 und das Stellteil 18 ver dreht und somit der maximale Öffnungswinkel nach oben verstellt, der Stellmotor 42 regelt jedoch die tatsäch liche Öffnung der Drosselklappe 10 nach, um somit ein weicheres Ansprechverhalten zu erreichen, das ohne merkbare Leistungseinbuße den Beschleunigungskomfort erhöht.

Umgekehrt wird bei einem plötzlichen Loslassen des Gas pedales die Drosselklappe 10 nicht vollständig geschlos sen, sondern durch den Anschlagsteller 54 bleibt eine Mindestöffnung von 11° (als Beispielswert) garantiert, so daß auch hier kein abrupter Lastwechselschlag durch vollständiges Wegnehmen der Last auftritt.

Zur Überprüfung des Elektromagneten 92 kann vorgesehen sein, daß im Fahrbetrieb, wenn das Potentiometer 72 eine Auslenkung anzeigt, der Stift 96 halb eingefahren wird, und erst mit Loslassen des Gaspedals und somit einem Schließen des Stellhebels 66 wird der Elektromagnet 92 entregt und fährt den Stift 96 aus. Damit ist ein Zusam menspiel der Stufe 96 und der Verlängerung 90 im Normal betrieb möglich. Bei Fehlererkennung wird der Stift 94 nicht ausgefahren, so daß die oben erwähnte Notlaufstel lung stattfindet, in der die Drosselklappe 10 in ihrer Einstellung mechanisch geregelt wird.

Claims

1. Drosselklappe (10) für eine Brennkraftmaschine, mit

a) einer Welle (12), auf der die Klappe (10) gelagert ist,
b) einem Anschlagpunkt (88), der die Öffnungsbewegung der Drosselklappe (10) in Richtung Offenstellung begrenzt,
c) einer Einrichtung (18, 60) zur Verlegung des An schlagpunktes (88) in Richtung Öffnungsstellung in Ansprache auf die Betätigung eines mechanischen Seilzuges (20) über das Gaspedal,
d) einer Beaufschlagung (32) der Drosselklappe (10) in Richtung des Anschlagpunktes (88),
e) einem Stellmotor (42), der den Öffnungsgrad der Drosselklappe (10) zwischen der Geschlossenstel lung und der durch den Anschlagpunkt (88) defi nierten maximalen Öffnungsstellung einstellt,
f) einer Rückstelleinrichtung (24), die bei losem mechanischem Seilzug (20) den Anschlagpunkt (88) in Richtung Geschlossenstellung der Drosselklappe (10) beaufschlagt, und
g) einem Sollwertgeber (72) für die Drosselklappen stellung und einem Istwertgeber (68) für die Dros selklappenstellung, der dem Stellmotor (42) zu geordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
h) der mechanische Seilzug (20) auf ein Schwenkteil (60) wirkt, das mit dem Anschlagpunkt (88) zu dessen Verstellung zusammenwirkt,
i) dem Schwenkteil (60) ein Anschlagsteller (92) zugeordnet ist, der im Normalbetrieb die Auslen kung des Schwenkteils auf einen Mindestwinkel be grenzt, der größer ist als die Leerlaufstellung der Drosselklappe (10).

2. Drosselklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Anschlagsteller (92) zwei Stufen defi niert, deren erste dem Normalbetrieb entspricht und deren zweite im Störungsfall aktiviert wird.

3. Drosselklappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Stufe ein weiteres Schließen der Drosselklappe im Vergleich zur ersten Stufe ermög licht.

4. Drosselklappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß eine Einstelleinrichtung (58) vorgesehen ist, die bei Aktivierung der zweiten Stufe den exak ten Schließgrad der Drosselklappe (10) einstellt.

5. Drosselklappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Einstellvorrichtung (58) die Minimalaus lenkung eines Stellteiles (18) begrenzt, das den An schlagpunkt zwischen der durch das Schwenkteil defi nierten Maximalstellung und der durch den Anschlag steller definierten Minimalstellung verstellt.

6. Drosselklappe nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagsteller (92) aus einem Elektromagneten besteht, der im er regten Zustand einen Stift (94) ausfährt, um die er ste Stufe (96) wirksam zu schalten.

7. Drosselklappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß der Elektromagnet (92) im nicht erregten Zustand durch Ausfahren des Stiftes (96) die zweite Stufe (98) aktiviert.