DE3940178A1

DE3940178A1 - Stelleinrichtung fuer ein regelorgan

Info

Publication number: DE3940178A1
Application number: DE19893940178
Authority: DE
Inventors: Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1991-06-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für ein Regelor gan, insbesondere für die Drosselklappe eines Verbrennungsmo tors eines Kraftfahrzeuges zur Regelung des Antriebsschlupfs oder der Fahrgeschwindigkeit nach dem Oberbegriff des An spruches 1.

Aus der DE-OS 37 13 947 ist bereits eine Stelleinrichtung be kannt, dessen Stellmotor über eine Verstellspindel und über Führungsstäbe einen Rahmen translatorisch bewegt, so daß über eine parallel am Rahmen befestigte Umlenkrolle die manuell eingesteuerte Gaspedalbewegung durch die von der Spindel her vorgerufene Verkürzung oder Lenkung des die Umlenkrolle um schlingenden Seilzuges die Bewegung der Drosselklappe beein flußt.

Diese Stelleinrichtung hat den Nachteil, daß in Folge der funktionsrelevanten Bauteilverknüpfung der Spindel mit dem Rahmen und der Führungsstäbe eine Vielzahl von Einstellteilen hintereinander anzuordnen sind, die den Herstellungsaufwand und im Besonderen die Baulänge der Stelleinrichtungen erheb lich vergrößern.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung eine Stelleinrichtung der zuvor genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß unter Umgehung der zuvor genannten Nachteile eine kleinbauen de sowie funktionsverbesserte Stelleinrichtung realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die den Pa tentanspruch 1 kennzeichnende Merkmale gelöst.

Als vorteilhaft ist die erste Betätigungsvorrichtung in der Ausbildung als zwei parallel sowie koaxial angeordnete Stell glieder anzusehen, die von flexiblen Übertragungselementen teilumschlungen sind. Hierdurch können auf engstem Raum be liebige Umlenkwinkel der als Seilzüge ausgeführten Übertra gungselemente realisiert werden.

Empfehlenswert ist es, die kraftschlüssige Verbindung der Drosselklappe mit dem Gaspedal mittels flexibler Übertra gungselemente, vorzugsweise Seilzügen durchzuführen, um an passungsfähig an die Erfordernisse des benachbarten Umfeldes reagieren zu können, wobei zusätzlich durch die Lageflexi bilität der Seilzüge die Übertragung von Schwingungen des Verbrennungsmotors gedämpft werden können.

Die weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Bewegung der zweiten Betätigungsvorrichtung durch einen an der Haltevorrichtung des Stellmotors angebrachten Feststeller zu beeinflussen, um auf verblüffend einfache und zugleich billige Weise ein trägheitsarmes Blockiersystem zu installieren. Durch die separate Anordnung des Feststellers ist der Stellmotor kleinbauend und der Feststeller ohne große Kosten- und Zeitaufwand austauschbar angeordnet.

Um bei kleinstem Raumbedarf die Regelaufgabe hinsichtlich Anfahrschlupf- und Tempomatfunktion lückenlos zu erfüllen,zeigt es sich als besonders vorteilhaft, das erste Stellglied freibeweglich gegenüber dem zweiten Stellglied eine Relativbewegung vollziehen zu lassen, damit die Pedalbe wegung von der Bewegung der Drosselklappe auf einfache Weise entkoppelt werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Un teransprüchen und den nachfolgend beschriebenen drei Ausfüh rungsbeispielen hervor.

Fig. 1 zeigt eine schematische Funktionsdarstellung der er findungsgemäßen Stelleinrichtung

Fig. 2 und 3 beschreiben ein konstruktive Ausführungsform der Stelleinrichtung für das Regelorgan in der Gesamt- und in der Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt das prinzipielle Funktionsschema der erfin dungsgemäßen Stelleinrichtung, die im wesentlichen durch die koaxial zueinander angeordneten beiden Stellglieder 3, 4 ge bildet ist, wobei über die als Seilzüge ausgeführten flexib len Übertragungselemente das Betätigungsorgan 7 und das Re gelorgan 8 kraftschlüssig mit den beiden als Seilrollen aus gebildeten Stellgliedern 3, 4 verbunden ist. Sofern die koaxial zueinander ausgerichteten Seilrollen 3, 4 über den Stellmotor 11 starrgekoppelt sind, erfolgt bei Aktivierung des Betätigungsorganes 7 und somit des Gaspedals ein synchro ner Drehwinkelaufschlag, so daß die Betätigung des Regelor ganes 8 ebenfalls synchron zum Betätigungsorgan 7 erfolgt.

Bei Anfahrschlupf- oder automatischer Fahrgeschwindigkeits regelung erfolgt sodann über eine nicht näher abgebildete Re gelelektronik die Ansteuerung des die Seilrollen 3, 4 auf nehmenden Stellmotors 11 und des elektromagnetischen Fest stellers 10. Dies hat zur Folge, daß beim festgebremsten Mo torgehäuse 13 die darauf befestigte erste Seilrolle 3 eben falls wirkungslos verharrt, wodurch nur die auf der Motor welle 14 des Stellmotors 11 angeflanschte zweite Seilrolle 4 einen elektromechanisch geregelten rechts- oder linksgerich teten Drehwinkelausschlag vollzieht. Vorzugsweise läßt sich die gewünschte Drehrichtung über ein mit dem Stellmotor 11 vereintes Reversiergetriebe bewerkstelligen.

Bei ausschließlichem Tempomatbetrieb der Stelleinrichtung verdreht die zweite Seilrolle 4 die Drosselklappe 8 des Ver brennungsmotors soweit, bis die programmierte Reisegeschwin digkeit erreicht ist. Um im Falle einer kritischen Verkehrs situation keine zusätzliche Reaktionsverzögerung des Systems bei plötzlicher Betätigung des Gaspedals durch einen etwaig nicht gelösten Feststeller 10 in Kauf nehmen zu müssen, bleibt der Feststeller 10 während der tempomatgesteuerten Be schleunigungsphase bis zum Erreichen der Sollgeschwindigkeit inaktiv, das heißt vom Bremsband 15 gelöst.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in der Seitenansicht, wonach die erste Betä tigungsvorrichtung 1, bestehend aus den als Seilrollen ausgeführten beiden Stellgliedern 3, 4 mit dem als zweite Be tätigungsvorrichtung 2 ausgeführten Stellmotor 11 zusammen wirkt. Zumindest das zweite Stellglied 4 ist in Seilrollennu ten vom zweiten als Seilzug 6 ausgeführten Übertragungsglied voll umschlungen, um abhängig von der Stellrichtung des Stellmotors 11 die Seillänge auf und abspulen zu können. Das zweite Stellglied 4 ist fest mit der Getriebewelle 14 verbun den, während die erste Seilrolle 3 auf dem Motorgehäuse 13 vorzugsweise aufgeschrumpft befestigt ist. Die in der Abbil dung links- und rechtsseitig hervorstehenden Lagerzapfen 12 des Stellmotors 11 sind in der gabelförmig abgekröpften Hal tevorrichtung 9 geführt, so daß eine ungehinderte Drehbewe gung des Stellmotors 11 bzw. dessen Getriebewelle 14 gewähr leistet ist. Ein in der Gabelöffnung der Haltevorrichtung 9 angeordneter Feststeller 10 korrespondiert mit dem das Motor gehäuse 13 radial umschließenden Bremsband 15. Die Stromver sorgung des Stellmotors 11 geschieht vorzugsweise über den als Kabelzuführung ausgebildeten, in der Abbildung links dar gestellten hohlen Lagerzapfen 12.

Nachfolgend ist die Funktionsweise für die einzelnen Regel aufgaben und Regelvorgänge beschrieben.

Bei stromlos inaktiven Zustand der Stelleinrichtung bzw. des Drosselklappenstellers dreht sich der gesamte Stellmotor 11 über die Lagerzapfen 12 in der Haltevorrichtung 9, sobald das Gaspedal 7 über den ersten Seilzug 5 auf die auf dem Motorge häuse 13 koaxial befestigte erste Seilrolle 3 einwirkt. Um eine Relativbewegung damit einen Drehrichtungausgleich zwischen der ersten und zweiten Seil rolle 3, 4 auszuschließen, ist sodann über das zwischen Mo torgehäuse 13 und Getriebewelle 14 in der Abbildung nicht weiter ersichtlich integrierte Sperr- und Reversiergetriebe eine starre Verbindung wirksam, wodurch die manuell einge steuerte Drehbewegung über das Sperrgetriebe synchron von der ersten auf die zweite Seilrolle 3, 4 übertragen wird. Somit folgt auch die Drosselklappe 8 durch Zwischenschaltung einer starren Verbindung in die erste und zweite Betätigungsvor richtung 1, 2 verzögerungsfrei und synchron der eingesteuer ten Bewegung des Gaspedals 7.

Im Antriebsschlupf-Regelmodus ist es angebracht die manuelle Betätigung des Gaspedals 7 möglichst zu übersteuern, d. h. auszuschalten. Dies kann entweder über das Blockieren der ersten Seilrolle 3 geschehen oder durch Aktivierung des Reve siergetriebes, wodurch im ersten Fall auf recht einfache Wei se über den Feststeller 10 das Motorgehäuse 13 blockiert ist und somit das weitere manuelle Niedertreten des Gaspedals 7 ausgeschlossen ist oder im zweiten Fall über ein freibetätig bares Gaspedal 7 eine Trennung der Kinematik zur Drosselklap pe 8 ermöglicht ist, in dem über die erste Seilrolle 3 das Motorgehäuse 13 wirkungslos verdreht werden kann. Jedoch sorgt in beiden Fällen der aktivierte Stellmotor 11 über das integrierte Sperr- und Reversiergetriebe und über das zweite Stellglied 4 für eine antriebsschlupfsensierte Drosselklap penregelung. Vorzugsweise ist das Sperr- und Reversiergetrie be als Planetengetriebe konzipiert, so daß eine raumsparende, koaxiale Anpassung der Getriebeeinheit an dem Stellmotor 11 erfolgt.

Zur Einhaltung einer gewünschten konstanten Fahrgeschwindig keit ist einerseits aus Komfortgründen eine Entkoppelung des Gaspedals 7 vom stetigen Regelvorgang des Stellmotors 11 er wünscht, um ein am Pedalanschlag ruhend positioniertes Gaspe dal 7 zu erhalten, andererseits ist es erforderlich den Tot weg zwischen Betätigungsorgan 7 und Regelorgan 8 möglichst gering zu halten, damit bei einer plötzlich zu vollziehenden Fahrzeugbeschleunigung keine zusätzlichen Verzögerungszeiten entstehen. Daher sieht die Erfindung vor, während der Be schleunigungsphase den Feststeller 10 vom Bremsband 15 des Stellmotors 11 zu lösen, so daß der erste Seilzug unter Zug beanspruchung die manuelle Verbindung zwischen der ersten Seilrolle 3 und dem Gaspedal 7 spielfrei aufrecht erhält, so wie nach dem Erreichen der programmierten Reisegeschwindig keit und dem danach nur noch geringfügig nachzuregelnden Drehwinkelbewegungen der Drosselklappe 8 das Motorgehäuse 13 über den Feststeller 10 blockiert ist, wodurch das Gaspedal 7 bewegungslos in seiner Anschlagposition verharren kann. Wei terhin ist aus funktions- und somit sicherheitsrelevanten Aspekten die elektrische bzw. elektromechanische Regelung derart konzipiert, daß bei Stromausfall die zweite Seil rolle 4 mechanisch vorzugsweise durch Federkraft in die Grundstellung gebracht wird und der Feststeller 10 im strom losen Zustand vom Bremsband 15 gelöst ist. Hierdurch ist der mittelbare manuelle Kraftschluß zwischen dem Betätigungsor gan 7 und dem Regelorgan 8 wieder hergestellt.

Fig. 3 zeigt schematisch die Seitenansicht der Stelleinrich tung an der Schnittstelle A-A von Fig. 2, wobei die zweite Seilrolle 4 mit einer Steuerscheibe 17 versehen ist, die mit zwei motorseitig angeschlossenen Kontaktschaltern 18, 19 ab hängig von der Drehrichtung des zweiten Stellgliedes 4 für deren elektromechanisch gesteuerte Grundpositionierung sorgt. Die Steuerkurve der Steuerscheibe 17 ist derart bemessen, daß Drehwinkeländerungen im Bereich von 200° rechtsdrehend (Dros selklappenschließrichtung) und Drehwinkeländerungen in der Größenordnung von 100° linksdrehend (Drosselklappe öffnet) realisiert werden können.

Bezugszeichenliste

1 erste Betätigungsvorrichtung
2 zweite Betätigungsvorrichtung
3 erstes Stellglied (erste Seilrolle)
4 zweites Stellglied (zweite Seilrolle)
5 erster Seilzug
6 zweiter Seilzug
7 Betätigungsorgan (Gaspedal)
8 Regelorgan (Drosselklappe)
9 Haltevorrichtung
10 Feststeller
11 Stellmotor
12 Lagerzapfen
13 Motorgehäuse
14 Getriebewelle
15 Bremsband
16 Blockierstempel
17 Steuerscheibe
18 Kontaktschalter
19 Kontaktschalter

Claims

1. Stelleinrichtung für ein Regelorgan, insbesondere für die Drosselklappe eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahr zeuges zur Regelung des Antriebsschlupfes oder der Fahr geschwindigkeit, bestehend aus zwei Betätigungsvorrich tungen, die die Stellung der Drosselklappe beeinflussen, wozu die erste Betätigungsvorrichtung vom Fahrer, z. B. mittels eines Gaspedals und die zweite Betätigungsvor richtung aufgrund eines elektrischen Signals aktivierbar ist, wobei die Grundstellung der zweiten Betätigungsvor richtung einer Mittelstellung entspricht, von der aus die Stellung der Drosselklappe sowohl im schließenden als auch im öffnenden Sinne beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betätigungs vorrichtung (1) unmittelbar an der zweiten Betätigungs vorrichtung (2) angeordnet ist.

2. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betä tigungsvorrichtung (1) aus einem Paar von flexiblen Über tragungselementen zumindest teilumschlungenen Stellglie dern (3, 4) gebildet ist.

3. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Übertragungselemente vorzugsweise aus zwei Seilzügen (5, 6) bestehen, wobei der erste Seilzug (5) das Betätigungsorgan (7) mit dem ersten vorzugsweise als Seilrolle ausgeführten Stellglied (3) verbindet, während das zweite Stellglied (4) vorzugsweise ebenfalls als Seilrolle ausgeführt, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Regelorgan (8) und dem zweiten Stell glied (4) herstellt.

4. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stellglie der (3, 4) parallel sowie koaxial zur zweiten Betäti gungsvorrichtung (2) angeordnet sind.

5. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der zweiten Betäti gungsvorrichtung (2) zugeordneten Stellglieder (3, 4) von einem separaten sowie ortsfest an eine Haltevorrichtung (9) angebrachten Feststeller (10) steuerbar ist.

6. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Stellglied (3) gegenüber dem zweiten Stellglied (4) eine Relativbewegung zu vollziehen vermag.

7. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungsvorrichtung (2) einen drehbar in der Haltevor richtung (9) gelagerten sowie drehrichtungsunabhängig schaltbaren elektromechanischen Stellmotor (11) aufnimmt.

8. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, daß die drehbare Lage rung in der Haltevorrichtung (9) des Stellmotors (11) an zwei Lagerzapfen (12) vorzugsweise am Gehäuse, bzw. am Getriebeausgang des Stellmotors (11) erfolgt.

9. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (9) zur Aufnahme der Lagerzapfen (12) gabelförmig gekröpft ist, sowie den Feststeller (10) aufnimmt.

10. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Stellglied (3) auf einem drehbar gelagerten Motorgehäuse (13) des Stell motors (11) befestigt ist.

11. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stell glied (4) auf einer Getriebewelle (14) des Stellmo tors (11) befestigt ist.

12. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar gelagerte Motorgehäuse (13) über den radialen Umfang ein Brems band (15) aufweist, das mit dem Feststeller (10) zusam menwirkt.

13. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststeller (10) mit einem elektromagnetisch betätigbaren Blockierstempel (16) versehen ist, der den Reibschluß mit dem Bremsband (15) am Motorgehäuse (13) herstellt.

14. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Stell glied (4) eine Steuerscheibe (17) angebracht ist, die über eine Steuerkurve zwei am Motorgehäuse (13) befestig te Kontaktschalter (18, 19) zur Grundpositionierung der Stellglieder (3, 4) ansteuert.

15. Stelleinrichtung für ein Regelorgan nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (11) zum Zwecke der Drehrichtungsumkehr sowie zur Synchronisation der beiden Stellglieder (3, 4) im Motorgehäuse (13) ein Sperr- und Reversiergetriebe aufnimmt, das vorzugsweise aus einem koaxial zur Motorwelle (14) angeordneten Pla netenradsatz besteht.