DE69014645T2

DE69014645T2 - Gaspedal für ein elektronisches drosselbetätigungssystem.

Info

Publication number: DE69014645T2
Application number: DE69014645T
Authority: DE
Inventors: William James Williamsburg Va 23185 Imoehl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2010-09-11
Also published as: US4944269A; DE69014645D1; WO1991004165A1; CA2067117A1; JPH0624888B2; JPH04504238A; EP0491752A1; EP0491752B1

Description

Es wird Bezug genommen auf des Anmelders gleichzeitig anhängige, erteilte Anmeldung Nr. 07/157,766, die am 18. Februar 1988 eingereicht wurde und den Titel "Pedal Assembly For An Electronic Throttle Actuation System" trägt (entspricht der WO 89/07706). Der Stand der Technik wird durch die in dieser Anmeldung genannten Entgegenhaltungen wiedergegeben. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der WO 89/07706 bekannt.

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Beschleunigerpedal für ein elektronisches Drosselbetätigungssystem. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Verbesserung, indem sie eine Hysterese erzeugt, die auf die Pedalwelle wirkt, so dar das "Gefühl" der Pedalbetätigung dasjenige simuliert, das bei einem mit der Drossel ausschließlich durch mechanische Kupplungseinrichtungen verbundenen Pedal vorhanden ist.
Bei einem elektronischen Drosselbetätigungssystem für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine wird die Stellung der Drosselklappe durch eine Betätigungsvorrichtung gesteuert, die ein elektrisches Signal von einer elektronischen Steuereinheit empfängt. Die elektronische Steuereinheit empfängt ihrerseits ein Eingangssignal von einer Pedalanordnung, die in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet ist, und das System funktioniert in der Weise, dar die Drosselklappe unter der Steuerung der Pedalanordnung steht. Die Pedalanordnung weist einen Übertrager auf, der an die elektronische Steuereinheit ein Signal entsprechend dem erwünschten Grad der Drosselbetätigung abgibt. Die Anordnung weist ferner einen Rückholfedermechanismus auf, der das Pedal in eine Stellung drückt, in der die Drosselklappe eine nahezu geschlossene Stellung bzw. Leerlaufstellung einnimmt. Wenn das Pedal aus dieser Leerlaufstellung niedergedrückt wird, dreht sich die Pedalwelle entgegen der Feder, und als Folge gibt die elektronische Steuereinheit ein entsprechendes Signal an die Betätigungsvorrichtung ab, die die Drosselklappe soweit verstellt, wie dies durch den Betrag, um den das Pedal niedergedrückt wurde, bestimmt wird. Damit die Pedalanordnung das "Gefühl" von ausschließlich mechanischen Drosselbetätigungssystemen simuliert, ist es erforderlich, dar die in dem elektronischen Drosselsteuersystem eingesetzte Pedalanordnung Reibmittel aufweist, die der Pedalwelle eine Hysterese bzw. Dämpfung aufprägen. Genau dieses Merkmal ist der Gegenstand der oben erwähnten Patentanmeldung.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei einer Pedalanordnung für ein elektronisches Drosselsteuersystem, die auf die Mittel zum Erzeugen einer Hysterese der Pedalwelle gerichtet sind. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Platte an der Pedalwelle bef estigt, und zwei Reibbacken sind auf gegenüberliegenden Seiten der Platte angeordnet. Die Reibbacken werden elastisch gegen die gegenüberliegenden Seiten der Platte mittels eines Federmetallclips gedrückt, der die Reibbacken enthält. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Reibglieder von zwei Reibringen gebildet, die an gegenüberliegenden Seiten der Platte befestigt sind. Zwei metallische Ringe auf gegenüberliegenden Seiten der Platte werden elastisch gegen die Reibringe gedrückt. Bei beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung erzeugt die Drehung der Pedalwelle eine Reibwirkung, die der Drehbewegung der Pedalwelle einen Widerstand entgegensetzt. Hierdurch wird erreicht, dar das "Gefühl" der Pedalanordnung das Gefühl simuliert, welches bei Drosselbetätigungs- Systemen anzutreffen ist, die ausschließlich mechanische Kupplungsmittel zwischen dem Pedal und der Drosselklappe verwenden.
Die oben stehenden Merkmale, Vorteile und vorteilhaften Auswirkungen der Erfindung zusammen mit weiteren sind aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu betrachten sind. Die Zeichnungen offenbaren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß der derzeit zum Ausführen der Erfindung für am besten gehaltenen Methode.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein elektronisches Drosselbetätigungssystem darstellt;
Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Pedalanordnung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht in Blickrichtung der Pfeile 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht in Blickrichtung der Pfeile 4-4 in Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Pedalanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Pedalanordnung der Fig. 5.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise ein elektronisches Drosselsteuersystem eines Kraftfahrzeugs. Das Fahrzeug besitzt eine Fahrgastzelle 10, das eine fußpedalbetätigte Beschleuniger-Steuereinrichtung 12 der vorliegenden Erfindung enthält. Das System enthält ferner eine elektronische Steuereinheit 14 und eine Betätigungsvorrichtung 16. Die Betätigungsvorrichtung 16 ist an einer Drosselanordnung 18 der Brennkraftmaschine angebracht und steuert die Stellung der Drosselklappe 20 in Abhängigkeit von den Befehlen der Steuereinrichtung 12, die von der elektronischen Steuereinheit 14 verarbeitet werden. Das Pedal 22, das die Anordnung 12 betätigt, ist zwischen der mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung und der mit unterbrochenen Linien gezeigten Stellung in Fig. 1 schwenkbar. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung nimmt die Drosselklappe die minimal geöffnete Stellung ein, während die mit unterbrochenen Linien dargestellte Stellung der Pedalanordnung die vollgeöffnete Drosselstellung bewirkt. In jeder Stellung des Pedals zwischen diesen beiden Endstellungen befindet sich die Drosselklappe in einer entsprechenden Stellung zwischen ihrer minimalen und maximalen Öffnung.
Einzelheiten der Anordnung 12 sind in den Fig. 2 bis 4 zu sehen. Die Anordnung 12 weist ein Gehäuse 24 auf, das eine Pedalwelle 26 um eine horizontale Achse 28 drehbar lagert. Das Pedal 22 umfalt einen Hebel 30, der durch eine Kupplung 32 mit einem Ende der Welle 26 verbunden ist. Zwei Torsionsfedern 34, 36 sind zwischen dem Gehäuse 12 und dem Hebel 30 angeordnet, um das Pedal in die mit ausgezogenen Linien gezeigte Stellung in Fig. 1 in Drehrichtung vorzuspannen. Genau diese Stellung ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. In dieser Stellung wird ein Hebel 38 an dem der Kupplung 32 gegenüberliegenden Ende der Welle 26 entgegen dem Uhrzeigersinn (in Fig. 3) vorgespannt, um mit der Spitze eines elektrischen Schalters 40 Kontakt zu machen. Dies ermöglicht ferner, dar ein Hebel 42 an der Welle 44 eines Drehübertragers 46 eine maximale Stellung entgegen dem Uhrzeigersinn (in Fig. 3) einnimmt. Eine Drehung der Welle 26 im Uhrzeigersinn (in Fig. 3) unterbricht den Kontakt zwischen dem Hebel 38 und der Spitze des Schalters 40 und verstellt gleichzeitig den Hebel 42 im Uhrzeigersinn.
Der Übertrager 46 gibt an die elektronische Steuereinheit 14 ein Eingangssignal ab, das den Betrag der Drehung der Schalterwelle darstellt. Wenn somit der Hebel 42 im Uhrzeigersinn (in Fig. 3) gedreht wird, ändert sich das vom Übertrager 46 an die elektronische Steuereinheit 14 abgegebene Ausgangssignal in gleicher Weise. Die elektronische Steuereinheit wirkt auf dieses Signal so ein, dar ein entsprechendes Signal an die Betätigungsvorrichtung 16 abgegeben wird, was eine entsprechende Verstellung der Drosselklappe 20 bewirkt.
Soweit die Anordnung 12 bisher beschrieben wurde, ist sie im wesentlichen identisch mit den entsprechenden Teilen der Anordnung, die in der oben erwähnten Patentanmeldung offenbart ist.
Um dem drehbaren Mechanismus der Anordnung 12 eine Hysterese zu verleihen, ist ein reibungserzeugender Mechanismus 48 vorgesehen. Der Hebel 38 ist so geformt, daß er eine Platte 50 besitzt, die zu der Achse 28 konzentrisch ist. Auf gegenüberliegende Seiten der Platte 50, und zwar am Boden der Platte, wirken zwei Reibbacken 52, 54. Diese Backen werden elastisch gegen die gegenüberliegenden Seiten der Platte mittels eines metallischen Federclips 56 gedrückt, an dem die Reibbacken 52,54 befestigt sind.
Der Clip 56 besitzt eine Basis 58, die an der unteren Wand 60 des Gehäuses 24 anliegt. An den Enden der Basis 58 ist der Clip mit hakenförmigen Vorsprüngen 62 ausgebildet, die in Nuten 64 im Gehäuse 24 passen. Der Clip besitzt Seiten 66, die von der Basis 58 aus nach oben stehen und dann nach innen auf sich zurückgedreht sind, um die Backen 52 und 54 abzustützen.
In seinem freien Zustand positioniert der Clip 56 die Bakken 52 und 54 in einem Abstand zueinander, der kleiner als die Dicke der Platte 50 ist. Bei der Herstellung der Einrichtung wird der Clip 56 zwischen die Wand 60 und das Gehäuse 24 eingesetzt, ehe die beiden Teile 60, 24 zusammengebaut werden. Wenn die Anordnung fertig ist, sitzt der Rand der Platte 50 zwischen den Backen 52 und 54, wodurch der Clip gespreizt wird, und die Vorsprünge 62 greifen in Nuten 64. Der Clip wird hierdurch präzise am Gehäuse positioniert und gegen eine Drehbewegung festgelegt. Bei einer Drehung der Welle 26 gleitet die Platte 50 zwischen den Backen, während die Backen zur Erzeugung des gewünschten Hystereseeffektes eine Reibkraft auf die Platte ausüben.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 weist eine Welle 70 auf, die sich innerhalb eines Gehäuses 72 um eine Achse 74 dreht. Die Welle 70 verläuft durch eine Kappe 75, die an das rechtsseitige Ende des Gehäuses 72 (in Fig. 5 und 6) angesetzt ist. Innerhalb des rechtsseitigen Abschnittes des Gehäuses sind im zusammengebauten Zustand zwei Torsionsfedern 76, 78 angeordnet, die in der gleichen Weise wie die Torsionsfedern des ersten Ausführungsbeispiels arbeiten. Mit anderen Worten, sind sie zwischen dem Gehäuse und der Welle angeordnet, um die Welle am Gehäuse in eine Stellung entsprechend der mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung des Pedals 22 in Fig. 1 vorzuspannen. Diese Stellung wird durch Anlage des Hebelarmabschnitts 80 der Welle 70 an einem Anschlag 82 definiert, der einstückig mit dem Gehäuse 72 ausgebildet ist.
Eingebaut in das Gehäuse 72, und zwar vom linksseitigen Ende in den Fig. 5 und 6 aus, sind eine gewellte Scheibe 84, ein metallischer Ring 86, eine Platte 88, ein weiterer metallischer Ring 90, eine Schraubenfeder 92 und ein Übertrager 94. Nachdem die Welle 70, die Kappe 75 und die Federn 76, 78 in das rechtsseitige Ende des Gehäuses 72 eingebaut wurden, kann die Platte 88 durch das linksseitige Ende des Gehäuses hindurch eingesetzt und mit der Welle 70 verstiftet werden. Vor Zusammenbau der Platte und der Welle werden jedoch die gewellte Scheibe 84 und der Ring 86 eingesetzt. Das Innere des Gehäuses ist mit einem Mittel 96 zum Zentrieren der gewellten Scheibe 84 versehen. Der Ring 86 ist mit um 180º gegeneinander versetzten Laschen 98 versehen, und das linksseitige Ende des Gehäuses 72 ist mit zwei Längsnuten 100, 102 versehen, durch die die Laschen 98 verlaufen. Wenn die Laschen 98 in den Nuten 100, 102 angeordnet sind, ist der Ring 86 konzentrisch zur Achse 74 positioniert und gegen eine Drehung gesichert. Die Wand des Gehäuses 72 kann mit einer geeigneten Öffnung (nicht gezeigt) versehen sein, die einen Zugang bildet, um die Platte 88 mittels eines Stiftes 104 mit der Welle 70 zu verstiften.
Nach dem Verstiften der Platte 88 und der Welle 70 werden der Ring 90, die Feder 92 und die Übertrageranordnung 94 in das Gehäuse eingebaut. Der Ring 90 ist identisch mit dem Ring 86 und weist zwei Laschen 98 auf, die in Längsnuten 106, 108 des Gehäuses 72 passen, wobei die vier Nuten 100, 102, 106, 108 um die Achse 74 herum um 90º versetzt zueinander angeordnet sind.
Der Übertrager 74 weist eine Eingangswelle 110 auf, mit der ein Hebel 112 mittels eines Stiftes 114 verstiftet ist. Der Hebel 112 besitzt eine zylindrische Hülse, die auf das äußere Ende der Welle 110 paßt, und zwei Finger 116, die von der zylindrischen Hülse abstehen. Im zusammengebauten Zustand paßt eine axial abstehende Stange 118 der Platte 88 zwischen die Finger 116, so dar eine Drehung der Welle 70, die die Platte 88 dreht, ihrerseits eine Drehung der Übertrager-Eingangswelle 110 hervorruft. Der Übertrager 94 ist am Gehäuse 74 mittels Ansätzen 120 angebracht, die in die Nuten 100, 102, 106, 108 passen und in Schlitze 172 in der Wand jeder Nut einschnappen. Eine Drehung der Übertrager-Eingangswelle 110 durch die Welle 170 bewirkt, daß der Übertrager ein entsprechendes elektrisches Signal an die elektronische Steuereinheit in der gleichen Weise wie der Übertrager des ersten Ausführungsbeispiels abgibt.
Die Hysterese wird der Drehung der Welle 70 innerhalb der Einrichtung durch Zusammenwirken der Ringe 86 und 90 mit der Platte 88 aufgeprägt. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, dienen die Scheibe 84 und die Schraubenfeder 92 dazu, die Ringe 86 und 90 gegen gegenüberliegende Seiten der Platte 88 zu drücken. Die Platte 88 ist auf gegenüberliegenden Seiten mit Reibringen 124 versehen, die bei einer Drehung der Welle 70 an den Ringen 86 und 90 entlangwischen. Wenngleich das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 8 keinen Schalter entsprechend dem Schalter 40 des ersten Ausführungsbeispiels enthält, kann jedoch, falls erwünscht, ein Schalter vorgesehen werden.

Claims

1. Beschleunigerpedal-Steuervorrichtung (12) zum Einbau und zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug in Verbindung mit einem Fußpedal (12) zur Fernsteuerung einer Kraftmaschine des Fahrzeugs über elektrische Signale, wobei die Vorrichtung (12) aufweist: ein Gehäuse (24;72), das am Fahrzeug anbringbar ist, eine Welle (26;70), die an dem Gehäuse (24;72) drehbar gelagert ist und eine Drehbewegung in Abhängigkeit von der Betätigung des Pedals (22) ausführt, eine Feder (34,36;76,78), die die Welle (26; 70) in Richtung auf eine erste Stellung, in der das Pedal (22) nicht betätigt wird, vorspannt, einen Drehübertrager (46; 94), der am Gehäuse (24,72) angeordnet ist und durch eine Drehbewegung der Welle (26;70) in Stellungen weg von der ersten Stellung betätigt wird, um die Größe der der Welle (26;70) verliehenen Drehbewegung weg von der ersten Stellung entgegen der Feder (34,36; 76,78) zu signalisieren, und einen Reibmechanismus (48), der am Gehäuse (24;72) angeordnet ist und auf die Welle (26;70) einwirkt, um die Drehbewegung der Welle (26;70) zu dämpfen, dadurch gekennzeichnet, dar der Reibmechanismus (48) aufweist: ein Bauteil (50;88), das von der Welle (26;70) betätigt wird, um eine Drehbewegung gemeinsam mit dieser auszuführen, Reibglieder (52,54;124) auf gegenüberliegenden Seiten dieses Bauteils (50;88), zwei Metallformteile (62,64;86,90), die auf die Reibglieder (52,54;124) und das Bauteil (50;88) sandwichartig einwirken, und elastische Mittel (56), die die Metallformteile (62,64;86,90) so vorspannen, daß sie die Reibglieder (52,54;124) und das Bauteil (50;88) mit Kraft sandwichartig zusammendrücken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Reibglieder zwei Backen (52,54) sind, die an den Metallformteilen (62,64) befestigt sind, und dar die elastischen Mittel (56) mit den Metallformteilen (62,64) einteilig ausgebildet sind, so dar die Metallformteile (62,64) und die elastischen Mittel (56) ein einziges Teil sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das einzelne Teil ein Metallformclip (56) ist, der eine am Gehäuse (24) angeordnete Basis (58) und zu dieser Basis (58) unter Winkeln angeordnete Seitenabschnitte aufweist, wobei die Seitenabschnitte die besagten Backen (52,54) enthalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Seitenabschnitte Seiten aufweisen, die sich von der Basis (58) weg erstrecken und nach innen auf sich selbst zurückgedreht sind, wobei die Reibbacken (52,54) an den Abschnitten angeordnet sind, die auf sich selbst zurückgedreht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Reibglieder zwei kreisförmige Ringe (124) auf gegenüberliegenden Seiten der Platte (88) sind und die Metallformteile Ringe (86,90) sind, die zu den Reibgliedern (124) konzentrisch sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, mit Festlegungsmitteln (98,122), die die Ringe (86,90) am Gehäuse (24) festlegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei jeder metallische Ring zwei diametral gegenüberliegende Laschen (98) aufweist und die Festlegungsmittel im Gehäuse angeordnete Schlitze (122) aufweisen, in denen die Laschen (98) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein anderer Satz Schlitze (122) die Laschen (98) eines metallischen Ringes (86) von den Schlitzen (122) aufnimmt, die die Laschen (98) des anderen metallischen Ringes aufnehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die elastischen Mittel (56) eine auf einen metallischen Ring (86) wirkende gewellte Scheibe (84) und eine auf den anderen metallischen Ring (90) wirkende Schraubenfeder (92) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, mit zwei Fingern (116), die von der Eingangswelle (110) des Drehübertragers (94) axial abstehen, und einer an der Platte (88) vorgesehenen Stange (118), die axial vorsteht und zwischen die Finger (116) der Drehübertrager-Eingangswelle (110) paßt, um die Platte (88) mit der Eingangswelle (110) des Drehübertragers (24) drehfest zu verbinden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Drehübertrager (94) Ansätze (120) aufweist, die in Schlitze (122) des Gehäuses (72) einschnappen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit an dem Drehübertrager (94) vorgesehenen Ansätzen (120), die in den Schlitzen (122) angeordnet sind und in Öffnungen in der Wand der Schlitze (122) einschnappen, um den Drehübertrager (94) an dem Gehäuse (72) zu befestigen.