DE4142809C2 - Drosselklappen-Regelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselklappen-Regel­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer Brennkraftmaschine, die mit einem Vergaser ausge­ stattet ist, regelt eine Drosselklappe ein aus Luft und Kraftstoff bestehendes Gasgemisch, während in einer Brenn­ kraftmaschine, die mit einer elektronisch gesteuerten Kraft­ stoff-Einspritzvorrichtung versehen ist, eine Drosselklap­ pe die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine dadurch re­ gelt, daß sie die Ansaugluftmenge reguliert. Diese Drossel­ klappen sind so aufgebaut oder konstruiert, daß sie mit einem ein Gaspedal enthaltenden Beschleuniger-Betriebs­ mechanismus verbunden sind.

In den letzten Jahren wurden Vorrichtungen vorgeschlagen, die jeweils dazu ausgebildet sind, die Drosselklappe durch eine Antriebsquelle, wie einen Motor od. dgl. im Anspre­ chen auf eine Betätigung eines Gaspedals zu öffnen und zu schließen, was gegensätzlich zu dem obigen Stand der Tech­ nik ist, wobei der Beschleuniger-Betriebsmechanismus me­ chanisch mit der Drosselklappe verbunden ist. Eine Vorrich­ tung, wobei ein Schrittmotor die mit ihm verbundene Drossel­ klappe im Ansprechen auf eine Betätigung eines Gaspedals antreibt, ist beispielsweise in der JP 55-145 867 A offenbart.

Eine beispielhafte Maßnahme gegenüber dem Zustand, in wel­ chem die Regelung eines elektronisch gesteuerten Antriebs zum Betreiben des o.a. Schrittmotors undurchführbar ist, ist in der JP 59-153 945 A offenbart. Hiernach wird eine Drosselklappenwelle beispielsweise so angeordnet, daß sie vom elektrischen Antrieb durch eine elektromagnetische Kupplung getrennt werden kann, um die Drosselklappe durch eine Rückstellfeder zu schließen. Gemäß diesem Stand der Technik ist jedoch keine Antriebseinrich­ tung vorhanden, die nach der Fehlfunktion in der Regelung des elektronisch gesteuerten Antriebs die Drosselklappe öffnet bzw. schließt, was den Nachteil zur Folge hat, daß das Fahrzeug nicht zu einem geeigneten Platz für eine Repa­ ratur gefahren werden kann. Eine Vorrichtung, die den obigen Nachteil überwindet, ist deshalb in der JP-Patent-OS- Nr. 59(1984)-153 945 beschrieben.

Diese Vorrichtung enthält eine elektromagnetische Kupplung, welche zwischen die Drosselklappenwelle und eine durch ein Niedertreten des Gaspedals gedrehte Welle einge­ setzt sowie so ausgebildet ist, daß sie im erregten Zu­ stand beide Wellen voneinander trennt und im entregten Zu­ stand beide Wellen miteinander verbindet. Ferner enthält diese Vorrichtung einen Steuerkreis, um Unregelmäßigkeiten im Arbeiten eines elektronisch geregelten Antriebs festzu­ stellen und die Zufuhr von Elektroenergie zum elektronisch geregelten Antrieb sowie zur Elektromagnetkupplung durch ein Relais zu unterbrechen. Bei dieser Vorrichtung wird, wenn die Regelung des elektronisch geregelten Antriebs un­ durchführbar wird, die Drosselklappenwelle mechanisch mit dem Gaspedal mittels der Elektromagnetkupplung verbunden.

Die Erfindung bezieht sich indessen auf eine Drosselklappen-Regel- Vorrichtung, nachfolgend Regelvorrichtung genannt, wie sie aus der DE 37 30 239 A1 bekannt ist. Diese bekannte Regelvorrichtung hat eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Drosselklappenwelle mit einer daran drehfest angebrachten Drosselklappe. An der Welle und um diese drehbar sind ferner ein Betätigungshebel, der mit dem Gaszug verbunden ist, ein Schaltmagnet und ein Antriebszahnrad, das mit einem Stellmotor über ein Zahn­ rad verbunden ist, angebracht. An der Welle ist drehfest und axial verschieblich ein über eine Feder in Richtung auf den Stellhebel vorgespanntes Kupplungsglied ange­ bracht, das von dem Schaltmagneten anziehbar ist. Im Normalbetrieb ist das Kupplungsglied vom Schaltmagneten angezogen und stellt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebszahnrad und der Welle her. Im Störfall wird das Kupplungsglied vom Schaltmagneten freigegeben und der Kraft der Feder folgend zum Betätigungshebel ver­ schoben und mit diesem verbunden, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Betätigungshebel und der Welle hergestellt wird. Die beschriebene Vorrichtung hat den Nach­ teil, daß der Schaltmagnet im Normalbetrieb von dem Stell­ motor mitgedreht werden muß, so daß der Stellmotor zusätzlich belastet ist, und dementsprechend groß dimen­ sioniert sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drosselklappen- Regelvorrichtung mit geringem Gewicht, einer verbesserten Leistungsfähigkeit und einer hohen Zuverlässigkeit zu schaffen.

Die Aufgabe wird mit einer Drosselklappen-Regelvorrichtung mit den Merkmalen des anliegenden Hauptanspruchs gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer Dros­ selklappen-Regelvorrichtung in einer Ausführungs­ form gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 3 eine Übersichtsdarstellung von Teilen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 4 eine Übersichtsdarstellung von in der Fig. 3 gezeig­ ten Teilen;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, wobei eine Kupplungsscheibe mit einem Rotor der Drossel­ klappen-Regelvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung verbunden ist;

Fig. 6 eine zu Fig. 5 gleichartige Darstellung, wobei die Kupplungsscheibe jedoch vom Rotor getrennt ist;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts mit einem Ein- und Ausgabeteil für die er­ findungsgemäße Regelvorrichtung;

Fig. 8 einen Flußplan zur allgemeinen Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Drosselklappen-Regelvorrichtung.

Es wird zuerst auf die Fig. 1-3 Bezug genommen. Hiernach ist eine Drosselklappe 11 in einem Gehäuse 1 untergebracht, das einen Ansaug-Luftkanal einer Brennkraftmaschine bildet. Die Drosselklappe 11 ist an einer Drosselklappenwelle (Klap­ penwelle) 12 befestigt, welche im Gehäuse 1 drehbar gelagert ist. Das eine Ende der Klappenwelle 12 ragt von einer Seite des Gehäuses 1 nach außen und bildet einen Wellenfortsatz 12a, der von einem am Gehäuse 1 ausgebildeten Topf 2 um­ schlossen wird. Der Topf 2 wird von einem Deckel 3 abge­ schlossen. Die wesentlichen Bauteile, die die Drosselklap­ pen-Regelvorrichtung gemäß der Erfindung bilden, sind in dem durch den Topf 2 und den Deckel 3 abgegrenzten Raum aufgenom­ men. An der dem Topf 2 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 ist das andere Ende der Klappenwelle 12 gelagert und ein­ stückig mit dem Gehäuse eine zylindrische Lagerung 4 ausgebil­ det, in welcher eine (nicht dargestellte) Rückstellfeder auf­ genommen ist, durch die die Drosselklappe 12 so belastet wird, daß die Drosselklappe 11 in ihre gänzlich geschlossene Lage gebracht wird.

Mit dem außenliegenden Ende der Klappenwelle 12 ist im Be­ reich der Lagerung 4 ein Drosselklappen-Stellungsfühler ange­ ordnet, der Drehungsgrade der Klappenwelle 12 in elektrische Signale umwandelt. Der Aufbau eines solchen Fühlers ist be­ kannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert. Der Dros­ selklappen-Stellungsfühler 13 gibt beispielsweise ein Leer­ laufsignal, das den gänzlich geschlossenen Zustand der Dros­ selklappe 11 anzeigt, und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe entsprechende Signale an ein Steuergerät als seine Ausgän­ ge ab.

Ein Schaltmagnet 20 ist an der im Topf 2 liegenden Fläche des Gehäuses 1 befestigt und umgibt den Wellenfortsatz 12a der Klappenwelle 12. Der Schaltmagnet 20 ist mit einem Joch 21 aus einem magnetischen Material und einem Spulenkörper 22 aus Kunstharz, die in Fig. 2 und 3 gezeigt sind, verse­ hen. Das Joch 21 besitzt in seiner Mitte einen Zylinderkra­ gen 21a, um den herum ein kreisförmiges Teil des Jochs 21 sowie der Spulenkörper 22 verlaufen, in welchem eine Spule 23 angeordnet ist. Ein Basisteil des Jochs 21 ist am Gehäuse 1 befestigt, und der Wellenfortsatz 12a der Klappenwelle 12 ragt in den Zylinderkragen 21a hinein.

An dem Wellenfortsatz 12a der Klappenwelle 12 ist ein Rotor 30 aus einem magnetischen Material so gelagert, daß er um die Welle drehen kann. Der Rotor 30 befindet sich an einer vorbestimmten Stelle, die zum Joch 21 entgegengesetzt ist, und wird so gehalten, daß er sich in der Achsrichtung der Klappenwelle 12 nicht bewegen kann. Der in den Fig. 2 und 4 deutlicher dargestellte Rotor 30 besteht aus einem unter Verwendung von hauptsächlich Eisen gesinterten Metall und weist einen Zylinderring 32 auf, der mit einer axialen, auf der Klappenwelle 12 gelagerten Buchse 31 über Speichen­ stücke 33 verbunden ist. Die axiale Buchse 31 des Rotors 30 ist in den Zylinderkragen 21a des Jochs 21 mit einem vorbe­ stimmten Spalt so eingesetzt, daß sich der Kragen und die Buchse in der axialen Richtung überlagern. Der Zylinderring 32 des Rotors 30 umgibt die Seiten- oder Randfläche des Jochs 21. Dadurch wird ein in den Spalten zwischen dem Joch 21 und dem Rotor 30 erzeugter magnetischer Verlust beschränkt, so daß ein vorbestimmter mangetischer Leitwert aufrechterhalten wird.

An einer Außenumfangsfläche des Zylinderrings 32 des Rotors 30 ist mit diesem einstückig ein Außenzahnkranz 34 ausgebil­ det. Ferner sind an einer an den Außenzahnkranz 34 angrenzen­ den Stirnfläche an deren Peripheriebereich, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, erste Klauen 35 ausgestaltet, die eine dreieckige Querschnittsgestalt haben. Diese Klauen 35 sind über den gesamten Umfang des Zylinderrings 32 fortlaufend so angeordnet, daß sie sich radial erstrecken und eine Art von Wellungen bilden.

Auf der Drosselklappenwelle 12 ist eine Kupplungsscheibe 40 von Kreisform in Gegenüberlage zur Stirnfläche des Rotors 30 gelagert. Die Kupplungsscheibe 40 stellt ein bewegbares Bauteil der Regelvorrichtung dar, sie ist in axialer Rich­ tung der Klappenwelle 12 bewegbar und besteht aus einem magne­ tischen Material. Sie ist darüber hinaus mit zweiten Klauen 41 von gleichem dreieckigen Querschnitt wie die ersten Klauen 35 versehen, die am gesamten Umfang ihrer den ersten Klauen 35 gegenüberliegenden Stirnfläche mit radialem Verlauf wie die ersten Klauen 35 ausgebildet sind. Die zweiten Klauen 41 können durch eine spanende Bearbeitung, Elektrofunkenbear­ beitung und auch durch einen Preßvorgang ausgestaltet sein.

Ein Zapfen 42, der erfindungsgemäß als Einrückglied dient, ist an einer Fläche der Kupplungsscheibe 40, welche Fläche zu derjenigen mit den zweiten Klauen 41 entgegengesetzt liegt, fest angebracht. Ferner sind an dieser Fläche der Kupplungs­ scheibe 40 die einen Enden von Blattfedern 45, die in Fig. 3 gestrichelt und in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellt sind, durch Niete oder Stifte 46 befestigt. Die anderen En­ den dieser Blattfedern 45 sind an einer Halteplatte 50 durch (nicht dargestellte) Niete fest angebracht. Zwischen der Kupp­ lungsscheibe 40 und der Halteplatte 50 besteht insofern über die Blattfedern 45 eine Verbindung. Wenn einer der Niete oder Stifte 46 für die Befestigung der Blattfedern 45 ver­ längert und als der Zapfen 42 mitverwendet wird, kann dadurch die Anzahl der Bauteile verringert werden. Die Blattfedern 45 stellen ein Kopplungselement dar.

Am freien Ende des Wellenfortsatzes 12a der Klappenwelle 12 ist die ein Halteorgan gemäß der Erfindung bildende Halte­ platte 50 befestigt, welche in ihrer Mitte ein Ovalloch 51 besitzt. Der freie Endabschnitt des Wellenfortsatzes 12a ist mit gleicher Querschnittsgestalt wie das Loch 51 ausgebildet und in dieses eingepaßt. Dadurch wird die Halteplatte 50 ge­ genüber einer Drehung mit Bezug zur Klappenwelle 12 festge­ halten. Das äußerste Endstück des Wellenfortsatzes 12a weist dieselbe Länge wie die Dicke der Halteplatte 50 auf. Von der Stirnfläche des Wellenfortsatzes 12a ist eine Schraube 14 eingedreht, durch die die Halteplatte 15 gegen einen Ring­ bund am freien Ende des Wellenfortsatzes 12a geklemmt wird. Selbstverständlich kann anstelle der Schraube 14 eine Mutter auf ein am Wellenfortsatz 12a ausgebildetes Gewinde gedreht werden, um die Klemmwirkung zu erhalten. Das Loch 51 und der Endabschnitt des Wellenfortsatzes 12a können auch beispiels­ weise halbkreisförmig im Querschnitt oder andersartig ausge­ staltet sein, um die Halteplatte 51 gegen ein Drehen auf der Klappenwelle 12 festzuhalten.

In der Halteplatte 50 sind ferner eine Bohrung 52 und Löcher 53 ausgestaltet, wobei die Bohrung 52 in einem äußeren Rand­ bereich der Halteplatte 50 liegt und der Zapfen 42 die Boh­ rung 52 durchsetzt. Die Löcher 53 sind zum Verstemmen der Blattfedern 45 ausgebildet. Wenn die Halteplatte 50 an der Klappenwelle 12 fest angebracht ist, so ragt das freie Ende des Zapfens 42 aus der Bohrung 52 heraus, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Der Zapfen 42, der an der Kupplungsscheibe 40 fest ist, wirkt mit einer Betätigungsscheibe 60 zusammen, die dem äußeren Randabschnitt der Halteplatte 50 gegenüberliegt. Mit dem Zen­ trum der Betätigungsscheibe 60 ist eine Beschleunigungswelle 62 fest verbunden, die im Deckel 3 parallel zur Klappenwelle 12 drehbar gelagert ist. Die Betätigungsscheibe (-element) 60 wird ge­ genüber einer Bewegung in Achsrichtung der Welle 62 festge­ halten und ist in ihrem Randabschnitt mit einer Kerbe 61 ver­ sehen, die den Zapfen 42 übergreift, wodurch wenigstens die eine von zwei radialen Flächen 61a und 61b mit einer Seite des Zapfens 42 in Abhängigkeit von der Drehung der Betäti­ gungsscheibe 60 im entregten Zustand des Schaltmagneten 20 zur Anlage kommen kann.

Das zur Betätigungsscheibe 60 entgegengesetzte Ende der Be­ schleunigungswelle 62 ist mit einer Beschleunigungsschwinge 5 (s. Fig. 1) über eine Schraube oder eine Mutter verbunden, wobei längs eines Bogens der Beschleunigungsschwinge das Zugseil 6 verläuft, dessen Zugseilende 6a an einer Außen­ kante der Beschleunigungsschwinge 5 gehalten ist. Das andere Ende des Gaszugseils 6 ist an ein Gaspedal 7 und damit an den Beschleuniger-Betriebsmechanismus angeschlossen, durch welchen die Betätigungsscheibe 60 um die Achse der Beschleu­ nigungswelle 62 im Ansprechen auf eine Betätigung des Gaspe­ dals 7 gedreht wird. Ein an sich bekannter Beschleunigungs­ fühler 8 ist am Gaspedal 7 angebracht. Auf diese Weise wird eine Verlagerungsgröße, d. h. ein Betätigungswert, des Gaspe­ dals 7 durch den Beschleunigungsfühler 8 erfaßt, der ein diesem Betätigungswert entsprechendes Signal dem Steuerge­ rät 100 zuführt. Der Beschleunigungsfühler 8 kann auch mit der Beschleunigungswelle 62 in Verbindung stehen.

Am Deckel 3 ist ein als Antriebsquelle dienender Motor 90 befestigt, dessen Welle parallel zur Klappenwelle 12 ver­ läuft. Am freien Ende dieser Welle des Motors 90 ist ein Ritzel 91 fest angebracht, das mit dem Außenzahnkranz 34 des Rotors 30 kämmt. Im gezeigten Beispiel wird als Motor 90 ein Schrittmotor verwendet, der durch das Steuergerät 100 geregelt und betrieben wird. Anstelle des Schrittmotors kann auch ein anderer Motortyp, z. B. ein Gleichstrommotor, zum Einsatz kommen.

Wenn der Motor 90 arbeitet, wird das Ritzel 91 gedreht, durch dessen Kämmen mit dem Außenzahnkranz 34 der Rotor 30 rund um die Klappenwelle 12 gedreht wird. Wenn in dieser Situation der Schaltmagnet 20 entregt ist, so ist die Kupplungsscheibe 40 durch die Druckkraft der Blattfedern 45 vom Rotor 30 ge­ trennt und in der zur Halteplatte 50 benachbarten Position angeordnet. Insofern können die Kupplungsscheibe 40, die Hal­ teplatte 50 und die Drosselklappe 11 durch die Klappenwelle 12 ohne Rücksicht auf den Zustand des Rotors 30 frei gedreht werden. Der an der Kupplungsscheibe 40 feste Zapfen 42 befin­ det sich in diesem Fall zwischen den beiden Radialkanten 61a und 61b der in der Betätigungsscheibe 60 ausgebildeten Kerbe 61.

Wenn der Schaltmagnet 20 erregt ist, wird durch das Joch 21, den Rotor 30 und die Kupplungsscheibe 40 ein geschlossener magnetischer Kreis gebildet. Dadurch wird die Kupplungsschei­ be 40 zum Rotor 30 hin gegen die Druckkraft der Blattfedern 45 aufgrund einer elektromagnetischen Kraft angezogen, so daß die ersten Klauen 35 des Rotors 30 und die zweiten Klauen 41 der Kupplungsscheibe 40 miteinander in Eingriff gelangen. Der Rotor 30 und die Kupplungsscheibe 40 befinden sich somit im gekuppelten Zustand, in welchem sie als eine Einheit dre­ hen können. Eine antriebsabhängige Variable des Motors 90 wird insofern vom Ritzel 91 über den Außenzahnkranz 34 auf den Rotor 30 und dann über die Klauen 35 und 41 auf die Kupplungsscheibe 40 übertragen. Ferner wird diese antriebs­ seitige Variable von der Kupplungsscheibe 40 über die Blatt­ federn 45 der Halteplatte 50 vermittelt, wodurch die Klappen­ welle 12 mit der Halteplatte 50 als Einheit gedreht wird. Das hat zum Ergebnis, daß der Öffnungswert der Drosselklappe 11 im Ansprechen auf die genannte antriebsabhängige Variable geregelt wird. Da in diesem Zustand der Zapfen 42 mit der Kupplungsscheibe 40 eine Bewegung zum Rotor 30 hin ausführt und nicht zwischen den Radialkanten der Kerbe 61 liegt, wird die Betätigungsscheibe 60 frei vom Zapfen 42 gedreht.

Wenn im geöffneten Zustand der Drosselklappe der Strom zum Schaltmagneten 20 unterbrochen wird, so wird der Eingriff zwischen den ersten Klauen 35 am Rotor 30 und den zweiten Klauen 41 an der Kupplungsscheibe 40 gelöst, so daß die Drosselklappe 11 durch die Kraft der in der Lagerung 4 unterge­ brachten (nicht dargestellten) Rückstellfeder ganz geschlossen wird. Der Zapfen 42 befindet sich dann zwischen den beiden Radialkanten 61a und 61b der Kerbe 61 in der Betätigungsscheibe 60. Wenn diese Scheibe 60 betrieben und gedreht wird, kommt die Radialkante 61a mit dem Zapfen 42 zur Anlage, so daß die Kupplungsscheibe 40 und die Halteplatte 50 gedreht werden.

Das Steuergerät 100 enthält einen Mikrocomputer und arbeitet als ein Regel­ kreis, der in das Fahrzeug eingebaut ist und mit Ermittlungssignalen von verschiedenen Fühlern oder Gebern, wie in Fig. 7 gezeigt ist, gespeist wird. Durch das Steuergerät 100 werden verschiedene Steuer- oder Regelvorgänge einschließlich der Antriebsregelung des Schaltmagneten 20 und des Motors 90 durchgeführt; diese sind eine Konstantgeschwindigkeitregelung, eine Be­ schleunigungsschlupfregelung usw. neben einer gewöhnlichen Regelung im An­ sprechen auf die Betätigung des Gaspedals durch das Steuergerät 100.

Gemäß Fig. 7 ist das Steuergerät 100 mit einem Mikrocomputer 110, einem Eingabeverarbeitungskreis 120 und einem Ausgabeverarbeitungskreis 130 ausge­ stattet. Die beiden Verarbeitungskreise 120 und 130 sind mit dem Mikrocom­ puter 110 verbunden, während der Motor 90 und der Schaltmagnet 20 mit dem Ausgabeverarbeitungskreis 130 verbunden sind. Ferner steht das Steuergerät 100 über einen Zündschalter 101 mit einer Stromquelle (elektrische Energie­ quelle) V_B in Verbindung. Anstelle des Zündschalters 101 können auch ein Transistor oder ein Relais oder andere Schaltelemente als eine die Strom­ quelle öffnende bzw. schließende Einrichtung im Steuergerät 100 zum Ein­ satz kommen.

Der Beschleunigungsfühler 8 ist mit dem Eingabeverarbeitungskreis 120 ver­ bunden. Ein in Abhängigkeit vom Wert des Niederdrückens (Verlagerungs­ wert) des Gaspedals 7 erzeugtes Signal wird zusammen mit einem Aus­ gangssignal des Drosselklappen-Stellungsfühlers 13 dem Eingabeverar­ beitungskreis 120 zugeführt. Der Schaltmagnet 20 wird durch das Steuer­ gerät 100 so geregelt, daß er im Ansprechen auf den Fahr- oder Betriebs­ zustand des Fahrzeugs er- oder entregt wird, und ferner wird der Motor 90 durch das Steuergerät 100 in geregelter Weise derart betrieben, daß ein Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 erhalten wird, der in Abhängigkeit vom Verlagerungswert des Gaspedals 7 und verschiedenen Regelbedingungen bestimmt wird. Eine Konstantgeschwindigkeit-Regeleinheit wird aus mehreren Gruppen von (nicht dargestellten) Schaltern gebildet und ist mit dem Eingabeverarbeitungskreis 120 verbunden.

Ein Raddrehzahlfühler 122 wird für eine Regelung eines Be­ triebs mit konstanter Geschwindigkeit, für eine Beschleuni­ gungsschlupfregelung usw. verwendet, und als der Raddrehzahl­ fühler 122 kommen ein elektromagnetischer Meßwertgeber, ein Schlitzfühler od. dgl. zum Einsatz. In Fig. 7 ist lediglich ein einziger Raddrehzahlfühler 122 gezeigt, jedoch wird nach Erfordernis an jedem Rad ein solcher Fühler 122 angebracht. Ferner steht mit dem Steuergerät 100 eine Zündvorrichtung 123 in Verbindung, die dem Steuergerät ein Zündsignal zuführt, aus dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Eine Getriebesteuerung 124 ist eine Vorrichtung, die der Re­ gelung eines Automatikgetriebes dient, und ein in dieser Ge­ triebesteuerung 124 erzeugtes veränderliches Geschwindigkeits­ signal sowie ein Zeitsignal werden dem Steuergerät 100 zuge­ führt.

Mit dem Eingabeverarbeitungskreis 120 sind ferner ein Betriebs­ art-Umschalter 125, ein Beschleunigungschlupfregelung-Sperr­ schalter 126 und ein Lenkwinkelfühler 127 verbunden. Der Be­ triebsart-Umschalter 125 wählt aus Datentafeln, die in bezug auf Beziehungen zwischen dem Niederdrück- oder Verlagerungs­ wert des Gaspedals 7 und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von verschiedenen Fahr- oder Betriebs­ weisen vorherbestimmt wurden, eine aus und setzt den Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 in Abhängigkeit von der gewähl­ ten Betriebsweise fest. Die Datentafeln sind im Mikrocompu­ ter 110 gespeichert. Auf die beschriebene Art wird z. B. eine Sport- oder Leistungsfahrweise bzw. eine Sparfahrweise, d. h. eine Schnellstraßen- oder Stadtverkehrfahrweise, als die Betriebsart selektiv bestimmt. Der Beschleunigungs­ schlupfregelung-Sperrschalter 126 gibt an den Mikro­ computer 110 ein die Beschleunigungsschlupfregelung ver­ hinderndes Signal ab, wenn der Fahrer eine solche Regelung nicht wünscht und insofern den Schalter betätigt. Der Lenk­ winkelfühler 127 entscheidet, ob ein (nicht dargestelltes) Lenkgetriebe betätigt wird oder nicht, z. B. wenn die Be­ schleunigungsschlupfregelung durchgeführt wird, und be­ stimmt in Abhängigkeit vom Ergebnis der Entscheidung eine Zielschlupfrate. Mit dem Eingabeverarbeitungskreis ist auch eine Startschaltung 128 verbunden, die das Betreiben eines (nicht dargestellten) Anlassers regelt. Der Anlasser wird insofern nicht betrieben, bis die normale Funktionsweise der Drosselklappen-Regelvorrichtung durch einen praktischen Öffnungs-/Schließvorgang der Drosselklappe 11 bestätigt wird, wenn eine einleitende Überprüfung, ob die Drosselklappen- Regelvorrichtung normal funktioniert oder nicht, durchgeführt wird. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, eine übermäßige Drehung auf Seiten der Brennkraftmaschine zu vermeiden, wenn die einleitende Überprüfung der Drosselklappen-Regelvor­ richtung vorgenommen wird.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Drosselklappen-Regelvorrichtung arbeitet in der im folgenden erläuterten Weise, wobei die Fig. 8 einen Flußplan zum allgemeinen Betrieb der Regelvorrichtung zeigt. Im Steuer­ gerät 100 wird zuerst im Schritt S1 eine Initialisierung durchgeführt, worauf die oben erwähnten verschiedenen Eingabe­ signale, die dem Eingabeverarbeitungskreis 120 zugeführt wer­ den, im Schritt S2 verarbeitet werden. Anschließend wird der Schritt S3 durchgeführt und in Abhängigkeit von den Eingangs­ signalen eine Regelart, d. h. einer der Schritte S4-S8, gewählt.

Im Schritt S4 wird die gewöhnliche Beschleunigungsregelung, im Schritt S5 wird die Konstantgeschwindigkeitsbetriebrege­ lung und im Schritt S6 wird die Beschleunigungsschlup­ regelung durchgeführt. Wenn die Regelungen der Schritte S4-S6 durchgeführt werden, wird im Schritt S9 bzw. im Schritt S10 eine Drehmomentregelung und eine Lenkungsrege­ lung ausgeführt. In der Drehmomentregelung wird die Dros­ selklappe so geregelt, daß ein in einem Betrieb mit veränder­ licher Geschwindigkeit erzeugter Stoß vermindert wird. In der Lenkungsregelung wird dagegen die Drosselklappe im An­ sprechen auf einen Lenkwinkel des Lenkgetriebes geregelt. Da jedoch beide Regelungen nicht unmittelbar mit der Erfin­ dung in Verbindung stehen, soll eine nähere Erläuterung un­ terbleiben. Im Schritt S7 wird eine Leerlaufdrehzahlregelung bewirkt, wodurch die Drosselklappen-Regelvorrichtung dazu gebracht wird, die Leerlaufdrehzahl auch dann aufrechtzuer­ halten, wenn sich der Zustand der Brennkraftmaschine ändert. Im Schritt S8 wird ein Schlupfprozeß abgearbeitet, nachdem der Zündschalter 101 auf AUS geschaltet wurde. Nach Durch­ führung der Schritte S9 und S10 wird im Schritt S11 durch eine Diagnoseeinrichtung eine Selbstdiagnose und ferner im Schritt S11 ein Ausfallprozeß durchgeführt. Im Schritt S12 schließt sich ein Ausgangsprozeß an, so daß über den Ausgabe­ verarbeitungskreis 130 der Schaltmagnet 20 und der Motor 90 betrieben werden. Die vorstehend beschriebene Routine wird mit einer vorbestimmten Periode wiederholt abgearbeitet.

Im folgenden wird die Arbeitsweise für die gewöhnliche Be­ schleunigungsregelung erläutert. Wenn das Gaspedal 7 nicht betätigt ist, d. h. die Drosselklappe 11 gänzlich geschlossen ist, so befindet sich die Kupplungsscheibe 40 durch die Druck­ kraft der Blattfedern 45 nahe der Halteplatte 50 und ist vom Rotor 30 getrennt.

Wird dem Schaltmagneten 20 elektrischer Strom zugeführt und werden das Joch 21 sowie der Rotor 30 erregt, so wird die Kupplungsscheibe 40 gegen den Rotor 30 angezogen, so daß die ersten Klauen 35 und die zweiten Klauen 41 miteinander in Eingriff kommen, womit ein Zustand erlangt wird, in wel­ chem die Antriebskraft des Motors 90 auf die Klappenwelle 12 übertragen wird. Da in dieser Situation der Zapfen 42 mit der Kupplungsscheibe 40 zum Rotor 30 hin bewegt wird, steht der Zapfen 42 nicht in der Kerbe 61 der Betätigungs­ scheibe 60. Hierauf wird mit Ausnahme von abnormalen Zustän­ den oder Bedingungen, auf die noch eingegangen werden wird, die Klappenwelle 12 durch den Motor 90 gedreht und dadurch der Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 über die Regelung des Motors 90 von Seiten des Steuergeräts 100 reguliert.

Bei der üblichen Beschleunigungsregelung, wenn das Gas­ pedal 7 niedergedrückt wird, wird ein Ausgangssignal des Beschleunigungsfühlers 8 dem Steuergerät 100 in Abhängig­ keit vom Betätigungsgrad zugeführt und im Steuergerät ein Zielwert für die Drosselklappenöffnung bestimmt. Wenn der Motor 90 betrieben und die Klappenwelle 12 gedreht wird, so wird dann ein Ausgangssignal des Drosselklappen-Stellungs­ fühlers 13 in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Klappenwelle 12 dem Steuergerät 100 zugeführt, und der Betrieb des Motors 90 wird durch dieses Steuergerät 100 so geregelt, daß der Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 nahezu dem erwähnten Zielwert des Öffnungsgrades gleich wird. Auf diese Weise wird die Drosselklappe entsprechend dem Betätigungswert des Gaspedals geregelt, wodurch die Antriebsleistung der Ma­ schine derart erhalten wird, daß sie mit dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 übereinstimmt.

Wie bereits gesagt wurde, ist das Gaspedal 7 nicht mechanisch mit der Drosselklappe 11 verbunden, so daß ein ruhiger, gleichförmiger Start und ein zügiges, stetiges Fahren des Fahrzeugs zu erlangen sind. Wenn die Betätigung oder der Druck auf das Gaspedal 7 aufhören, wird die Drosselklappe 11 durch die Antriebskraft des Motors 90 und die Druckkraft der in der Lagerung 4 untergebrachten Rückstellfeder gänz­ lich geschlossen.

Wenn in dem oben erwähnten Beschleunigungsregelbetrieb ab­ normale Zustände, die eine abnormale Betätigung der Drossel­ klappe einschließen, erfaßt werden, wird der den Schaltmagne­ ten 20 speisende elektrische Strom unterbrochen. Dadurch wird die Kupplungsscheibe 40 vom Rotor 30 durch die Druckkraft der Blattfedern 45 gelöst und die Drosselklappe 11 in ihrer Ausgangslage durch die in der Lagerung 4 untergebrachte Rück­ stellfeder zurückgeführt. Darüber hinaus wird der Antrieb des Rotors 30 durch den Motor 90 ebenfalls beendet. Da in dieser Situation die Kupplungsscheibe 40 zur Halteplatte 50 hin verschoben ist, befindet sich der Zapfen 42 zwischen den beiden Radialkanten 61a und 61b der Kerbe 61 der Betätigungs­ scheibe 60. Demzufolge wird, wenn das Gaspedal 7 über einen vorbestimmten Wert hinaus niedergedrückt wird, die Betäti­ gungsscheibe 60 gedreht, wobei die Radialkante 61a der Kerbe 61 mit dem Zapfen 42 zur Anlage kommt. Dadurch besteht die Möglichkeit, die vom Fahrer auf das Gaspedal 7 ausgeübte Be­ tätigungskraft auf die Klappenwelle 12 zu übertragen.

Im folgenden wird die Beschleunigungsschlupfregelung erläu­ tert. Wenn zur Zeit eines Startens oder einer Beschleunigung ein Schlupf der Antriebsräder durch das Steuergerät 100 im Ansprechen auf das Ausgangssignal vom Raddrehzahlfühler 122, der in Fig. 7 gezeigt ist, ermittelt wird, wird der Regelbe­ trieb vom oben beschriebenen gewöhnlichen Beschleunigungs­ regelbetrieb auf den Beschleunigungsschlupfregelbetrieb umge­ schaltet und der Grad der Öffnung der Drosselklappe 11 in der folgenden Weise geregelt.

Im Steuergerät 100 wird ein Schlupfverhältnis, das eine aus­ reichende Traktionskraft und eine ausreichende Seiten- oder Reaktionskraft erreichen läßt, sowie darüber hinaus ein Ziel­ wert der Drosselklappenöffnung berechnet, um dieses Schlupf­ verhältnis beizubehalten. Dann wird der Antrieb des Motors 90 durch das Steuergerät 100 so geregelt, daß die Drossel­ klappe 11 den Zielwert der Drosselklappenöffnung einhält. Wenn die Schlupfrate niedriger als ein vorbestimmter Wert und der Zielwert der Drosselklappenöffnung größer als der Wert für die Drosselklappenöffnung, der im gewöhnlichen Be­ schleunigungsregelbetrieb bestimmt ist, wird, endet die Be­ schleunigungsschlupfregelung, und der Regelbetrieb geht zur gewöhnlichen Beschleunigungsregelung zurück.

Da in dieser Situation die Betätigungsscheibe 60 und der Zap­ fen 42 miteinander im normalen Zustand, wie erwähnt wurde, in Eingriff sind, wird, selbst wenn das Gaspedal über den vorbestimmten Wert hinaus niedergedrückt wird, ein mechani­ scher Eingriff in der Regelung des Werts der Drosselklappen­ öffnung durch den Motor 90 nicht hervorgerufen. Wenn bei­ spielsweise ein Beschleunigungsschlupf auf einer Straßenflä­ che mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hervorgerufen und der Regelbetrieb auf die Beschleunigungsregelung umge­ schaltet wird, so besteht folglich die Möglichkeit, selbst wenn der Fahrer das Gaspedal 7 stark niederdrückt, die Dros­ selklappe 11 durch den Motor 90 gänzlich zu schließen. Da­ durch kann die erwartete oder erwünschte Beschleunigungs­ schlupfregelung erreicht und ein stabiles Fahrverhalten auf­ rechterhalten werden.

Im folgenden wird kurz auf den Betrieb der Konstantge­ schwindigkeitsregelung eingegangen. Im Konstantgeschwindig­ keitsregelbetrieb wird ein Zielwert der Drosselklappenöffnung in Abhängigkeit von einer durch den Raddrehzahlfühler 122 ermittelten Fahrgeschwindigkeit und einer durch einen (nicht dargestellten) Einstellschalter für den Konstantge­ schwindigkeitregelbetrieb festgesetzten Fahrgeschwindigkeit bestimmt und der Antrieb des Motors 90 durch das Steuergerät 100 so geregelt, daß die Drosselklappe 11 diesen Zielwert der Drosselklappenöffnung einhält. Wenn das Gaspedal 7 für ein schnelles Fahren während des Konstantgeschwindigkeits­ betriebs niedergetreten wird und der Grad der Drosselklappen­ öffnung, der dem Stellungsgrad im gewöhnlichen Beschleunigungs­ regelbetrieb entspricht, den Zielwert der Drosselklappenöff­ nung, der für den Konstantgeschwindigkeitsbetrieb festgesetzt war, überschreitet, dann wird der Konstantgeschwindigkeitsbe­ trieb zu einer überlagerten Betriebsweise verändert und der Zielwert der Drosselklappenöffnung durch denjenigen Wert der Drosselklappenöffnung ersetzt, welcher im gewöhnlichen Be­ schleunigungsregelbetrieb bestimmt wird.

Da gemäß der Erfindung, wie vorstehend erläutert wurde, die Einregelung des Öffnungsgrades der Drosselklappe durch die Antriebsquelle ohne Rücksicht auf die Betätigung des Be­ schleuniger-Betriebsmechanismus bei einem gewöhnlichen Fahr­ betrieb durchgeführt wird, ist es möglich, das ruhige, gleich­ mäßige Starten und das zügige Fahren aufrechtzuerhalten, wie es auch möglich ist, ohne Schwierigkeiten die verschiedenen Regelvorgänge, wie die Beschleunigungsschlupfregelung, die Konstantageschwindigkeitsregelung usw., durchzuführen. Dar­ über hinaus ist die Möglichkeit gegeben, einen vorbestimmten Wert der Drosselklappenöffnung einzuhalten, wenn die Abnor­ malität der Vorrichtung festgestellt und die Regelung der Drosselklappe durch die Antriebsquelle unmöglich wird, so daß man in der Lage ist, das Fahrzeug beispielsweise zu einer Re­ paraturwerkstatt zu fahren. Weil darüber hinaus in der Be­ schleunigungsschlupfregelung der Eingriff zwischen dem be­ wegbaren Bauteil und dem Betätigungselement gelöst wird, selbst wenn der Beschleuniger-Betriebsmechanismus betä­ tigt wird, während die Beschleunigungsregelung durchgeführt wird, ist die Drosselklappe von diesem Betrieb unabhängig, weshalb eine geeignete Beschleunigungsschlupfregelung durch­ geführt werden kann.

Weil des weiteren gemäß der Erfindung bei der Drosselklappen- Regelvorrichtung die ersten Klauen und die zweiten Klauen am Rotor bzw. am bewegbaren Bauteil ausgebildet sind, kann mit Sicherheit die Antriebskraft der Antriebsquelle auf die Dros­ selklappenwelle übertragen werden.

Wenn das Einrückglied zwischen dem bewegbaren Bauteil und dem Betätigungselement durch eine Verlängerung eines eine Blatt­ feder befestigenden Stifts gebildet wird, kann die Anzahl der Bauteile bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ver­ mindert werden.

Eine Drosselklappen-Regelvorrichtung umfaßt einen Beschleu­ niger-Betätigungsmechanismus, eine Antriebsquelle, eine eine Drosselklappe tragende Drosselklappenwelle, ein an der Dros­ selklappenwelle befestigtes Halteorgan, einen auf der Dros­ selklappenwelle gelagerten Rotor, der mit der Antriebsquelle zu seiner Drehung durch diese verbunden ist, ein an der Dros­ selklappenwelle gelagertes, in der Achsrichtung der Drossel­ klappenwelle zwischen dem Rotor und dem Halteorgan bewegbares Bauteil, ein das bewegbare Bauteil mit dem Halteorgan ver­ bindendes Kopplungsglied, einen Schaltmagneten, der in sei­ nem erregten Zustand das bewegbare Bauteil zur Verbindung mit dem Rotor anzieht, ein am bewegbaren Bauteil befestig­ tes Einrückglied, das sich längs der Achsrichtung der Dros­ selklappenwelle erstreckt, und ein Betätigungselement mit einer Kantenfläche, die mit dem Einrückglied zum Eingriff kommen kann, wobei das Betätigungselement mit dem Be­ schleuniger-Betätigungsmechanismus verbunden ist, um im Ansprechen auf eine Verlagerung des Gaspedals gedreht zu werden. Die Drosselklappen-Regelvorrichtung ist derart aus­ gestaltet, daß das Einrückglied nicht mit dem Betätigungs­ element im erregten Zustand des Schaltmagneten in Eingriff kommt. Deshalb wird in einer Beschleunigungsschlupfregelung die Antriebsquelle im Ansprechen auf den Schlupfzustand ge­ regelt und die Drosselklappe durch die Antriebsquelle ohne Rücksicht auf das Gaspedal gedreht. Der Eingriff zwischen dem Rotor und dem bewegbaren Bauteil wird in einem abnormalen Zustand gelöst, wobei das Einrückglied mit dem Betätigungs­ element zum Eingriff gelangt. Dadurch wird die Drossel­ klappenwelle unmittelbar im Ansprechen auf eine Betätigung des Gaspedals angetrieben.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Aus­ führungsform in Einzelheiten erläutert. Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf die beschriebenen und dargestell­ ten Einzelheiten beschränkt, vielmehr können Abwandlungen und Abänderungen, die dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre nahegelegt sind und in den Rah­ men der Erfindung fallen, am Erfindungsgegenstand vorgenommen werden.

Claims (5)

1. Drosselklappen-Regelvorrichtung mit einem elektromagne­ tischen Kupplungsmechanismus (20, 30, 40), der zur wahlweisen Übertragung des Abtriebsdrehmoments einer Antriebsquelle (90) oder einem manuellen Beschleuniger-Betätigungsmechanismus (7, 8) vorgesehen ist und ein bezüglich einer Drosselklappenwelle (12) axial verschiebbar gelagertes, aus einem magnetischen Werkstoff gefertigtes Kupplungselement (40) aufweist, welches bei ent­ sprechender Stromversorgung eines Elektromagneten (23) zur Drehmomentübertragung entweder mit einer drehbar gelagerten Betätigungsscheibe (60) des Beschleuniger-Betätigungsmechanismus (7, 8) oder mit einem ebenfalls drehbar gelagerten Rotor (30) in Eingriff bringbar ist, der mit der Antriebsquelle (90) eine Wirkverbindung hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (23) an einem Gehäuseteil (1) der Regelvor­ richtung an einer der einen Stirnseite des Rotors (30) gegenüberliegenden Stelle fixiert ist, derart, daß bei Erregen des Elektromagneten (23) das Kupplungselement (40) zur Ver­ bindung mit dem Rotor (30) an der anderen dem Elektromagneten (23) abgewandten Stirnseite des Rotors (30) angezogen wird.

2. Drosselklappen-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Halteorgan (50), das auf der Drosselklappenwelle (12) fi­ xiert ist und mit dem Kupplungselement (40) über ein Einrück­ glied drehfest in Eingriff steht.

3. Drosselklappen-Regelvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine das Kupplungselement (40) mit dem Halteorgan (50) verbin­ dende Vorspann-Zugfeder (45), die das Kupplungselement (40) zum Halteorgan (50) vorspannt.

4. Drosselklappen-Regelvorrichtung nach einem der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der becherartige Rotor (30) an dem seiner Stirnfläche zugewand­ ten gesamten Außenumfangsbereich mit einem Außenzahnkranz (34) sowie an dem an den Außenzahnkranz angrenzenden stirnflächen­ bereich mit radial gerichteten, fortlaufenden längs des Umfangs angeordneten ersten Klauen (35) versehen ist und das Kupplungs­ element (40) auf seiner dem Rotor (39) zugewandten Stirnfläche am gesamten Umfangsbereich mit zweiten Klauen (41) ausgestattet ist, die den ersten Klauen (35) gegenüberliegen sowie zu dessen eine im wesentlichen gleiche Gestalt haben, wobei das Kupplungs­ element (40) mit dem Rotor (30) eine Klauenkupplung bildet.

5. Drosselklappen-Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder aus einer Blattfeder (45) besteht, die mit dem Kupplungselement (40) sowie dem Halteorgan (50) an ihren beiden Enden in Verbindung ist, und daß das Einrückglied von einer Ver­ längerung eines die Blattfeder am bewegbaren Bauteil festlegen­ den Stifts (46) gebildet ist.