Beschreibung

Einrichtung und Verfahren zur Betätigung einer Leistungssteuerungs- einrichtung einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betätigung einer Leistungs- steuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine umfassend eine fahrerbetätigbare Eingabeeinrichtung zur fahrerseitigen Eingabe eines Leistungswunsches, eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Eingabeeinrichtung und Generierung eines entsprechenden Ausgangssignals und eine Stelleinrichtung zur Verstellung der Leistungs- steuerungseinrichtung unter Berücksichtung des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung, wobei die Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung vom Signal der Eingabeeinrichtung abweichend betätigbar ist sowie ein Verfahren zur Betätigung einer derartigen Leistungssteuerungseinrichtung.

Die DE 198 25 283 A1 beschreibt eine Motorleistungsregelung für Kraftfahrzeuge mit einem Leistungssteuerorgan, das entkoppelt von der die Leistungsanforderung des Fahrers wiedergebenden Betätigung des Fahrpedals in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern mittels eines elektronischen Steuergeräts steuerbar ist. Bei dieser Motorleistungs-

regelung ist im Fehlerfall, insbesondere bei Ausfall der Verbindung zwischen einem dem Fahrpedal zugeordneten Sensor und dem Steuergerät, in einem Notfahrbetrieb die maximale Motorleistung begrenzt und dennoch eine sehr gute Fahrdynamik gewährleistet. Die Sicherheit im Fehlerfall ist bei der bekannten Motorleistungsregelung dadurch bereits wesentlich erhöht, eine noch weitere Verbesserung der Sicherheit ist jedoch möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer eingangs genannten Einrichtung zur Betätigung einer Leistungssteuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine die Sicherheit zu erhöhen und insbesondere eine unbeabsichtigt hohe Motorleistung aufgrund einer vom Fahrer nicht gewollten Ansteuerung des Leistungssteuerorgans zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Stelleinrichtung mit der Leistungssteuerungseinrichtung mittels einer ein Eingangs- und ein Ausgangsteil aufweisenden Kupplung verbunden ist, deren Eingangsteil der Stelleinrichtung und deren Ausgangsteil der Leistungssteuerungseinrichtung zugeordnet ist. Damit ist es möglich, die Stelleinrichtung von der Leistungssteuerungseinrichtung zu entkoppeln, so dass die Stellung der Stelleinrichtung nicht mehr für die Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung maßgeblich ist.

Vorzugsweise ist bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung

der Leistungssteuerungseinrichtung eine mechanische Verbindung zwischen Eingabeeinrichtung und Leistungssteuerungseinrichtung wirksam. Dadurch wird der mittels der Eingabeeinrichtung mechanisch fahrerseitig eingegebene Leistungswunsch der auf Sensorsignalen basierenden Stellung der Stelleinrichtung vorgezogen und so die Sicherheit erhöht.

Außerdem ist es bevorzugt, wenn bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung der Leistungssteuerungseinrichtung das Eingangsteil der Kupplung von deren Ausgangsteil entkoppelbar ist. Dadurch wird die Stellung der Stelleinrichtung für die Leistungssteuerungseinrichtung unwirksam.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kupplung eine entsperrbare, Sperrklinkenkupplung ist. Die Sperrklinkenkupplung ist eine Freilaufkupplung - auch überhohlkupplung - und umfasst ein Eingangs- und ein Ausgangsteil, welche drehrichtungsabhängig mittel Sperrklinken miteinander verbindbar sind. Bei der bevorzugten entsperrbaren Sperrklinkenkupplung sind Kupplungseingang und Kupplungsausgang in Sperrrichtung miteinander verbunden, die Verbindung ist jedoch mittels einer Entsperreinrichtung lösbar, so dass eine Relativdrehung zwischen Eingangs- und ein Ausgangsteil auch in Sperrrichtung ermöglicht werden kann.

Zur Verbindung der Eingabeeinrichtung mit der Leistungssteuerungseinrichtung ist es von Vorteil, wenn ein der Eingabeeinrichtung zugeordnetes konfluiertes erstes übertragungselement mit einem zweiten, eine Gegenkontur aufweisenden übertragungselement, das mit einer Sperrklinke verbunden ist, korrespondiert. Vorzugsweise weist das erste übertragungselement einen flächigen Fortsatz auf, welcher mit einem

stiftförmigen Fortsatz der Sperrklinke korrespondiert. Mit dieser Ausführung ist in einem Normalbetrieb eine Betätigung der Leistungssteuerungs- einrichtung mittels der Stelleinrichtung unter Berücksichtung des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Eingabeeinrichtung möglich, während bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung der Leistungssteuerungseinrichtung ein Formschluss zwischen erstem und zweiten übertragungselement zustande kommt und eine von der Stelleinrichtung abweichende Betätigung erfolgen kann.

Bevorzugt ist es, wenn bei einer wirksamen mechanischen Verbindung zwischen Eingabeeinrichtung und Leistungssteuerungseinrichtung die Sperrklinke in Entsperrposition bringbar ist. Dazu ist die Sperrklinke mittels des ersten übertragungselements lösbar.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sperrklinke in einem Teil der Kupplung bewegbar gelagert ist und korrespondiert betätigungsrichtungsabhängig kraftübertragend mit dem anderen Teil der Kupplung. Zweckmäßigerweise ist die Sperrklinke im Ausgangsteil der Kupplung längsverschiebbar, in Sperrrichtung mittels einer Feder vorgespannt, gelagert und korrespondiert mittels einer betätigungsrichtungsabhängig wirksamen Verzahnung mit einer Verzahnung des Eingangsteils der Kupplung. Jedoch kann es auch günstig sein, wenn die Sperrklinke im Eingangsteil der Kupplung gelagert ist und mit einer Verzahnung des Ausgangsteils der Kupplung korrespondiert

Der Erfindung liegt ferner die Idee zugrunde, dass bei einem Verfahren zur Betätigung einer Leistungssteuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine

bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsches von dem mittels der Stelleinrichtung eingestellten Position der Leistungssteuerungseinrichtung um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung der mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsch zur Verstellung der Leistungssteuerungseinrichtung vorrangig herangezogen wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Falle einer Bevorzugung des mittels der Eingabeeinrichtung fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsches die Stelleinrichtung von der Leistungssteuerungseinrichtung entkoppelt und die Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Eingabeeinrichtung unmittelbar betätigt.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn außerdem bei einer fahrerseitigen Eingabe eines erhöhten Leistungswunsches mittels der Eingabeeinrichtung mit einem einen vorgegebenen Gradienten übersteigenden Gradienten eine Betätigung der Leistungssteuerungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung vom Signal der Eingabeeinrichtung abweichend mit einem begrenzten Gradienten erfolgt. Damit wird eine übermäßig schnelle Betätigung der Leistungssteuerungseinrichtung in öffnungsrichtung verhindert.

Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft

Figur 1 eine Einrichtung zur Betätigung einer Leistungssteuerungseinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer zwischen einer Stelleinrichtung und der Leistungssteuerungseinrichtung angeordneten Kupplung,

Figur 2 eine Detailansicht einer entsperrbaren Sperrklinkenkupplung,

Figur 3a eine Detailansicht eines Eingangsteils sowie einer

Entsperreinrichtung einer entsperrbaren Sperrklinkenkupplung und

Figur 3b eine Detailansicht eines Ausgangsteils einer entsperrbaren Sperrklinkenkupplung.

Figur 1 zeigt eine Einrichtung 100 zur Betätigung einer Leistungssteuerungs- einrichtung 134 einer hier nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine mit einer zwischen einer Stelleinrichtung 122 und der Leistungssteuerungs- einrichtung 134 angeordneten Kupplung 138.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Einrichtung 100 zur Betätigung einer Brennkraftmaschine eines Kraftrads und die Leistungs- steuerungseinrichtung 134 ist eine Drosselklappe, jedoch kann in einem Ausführungsbeispiel auch eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs betätigt werden und/oder die Leistungssteuerungseinrichtung 134 ein Kraftstoffzumessventil oder eine Einrichtung zur Hubhöhenveränderung eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine sein.

Zur Steigerung der Brennkraftmaschinenleistung ist die Drosselklappe in öffnungsrichtung und zur Reduzierung der Leistung in Schließrichtung verschwenkbar. Hierzu ist die Drosselklappe drehfest mit einer Drosselklappenwelle 130 verbunden, die entweder mittels einer hier als Elektromotor ausgebildeten Stelleinrichtung 122 oder manuell mittels einer hier als Gasdrehgriff ausgebildeten Eingabeeinrichtung 102 verdrehbar ist.

In einem normalen Fahrbetrieb gibt der Fahrer mittels der Eingabeeinrichtung 102 einen Leistungswunsch ein, indem er den Gasdrehgriff entsprechend verdreht. Mit dem Gasdrehgriff ist drehfest eine erste Seilscheibe 104 verbunden, die über einen Seilzug 106 eine zweite Seilscheibe 108 betätigt. Die zweite Seilscheibe 108 ist mit einer Welle 110 drehfest verbunden, so dass bei einer Betätigung des Gasdrehgriffs die Welle 110 verdreht wird. Die Verdrehung oder die Drehstellung der Welle 110 ist mittels eines Sensors 112 detektierbar, der mit einer Leitung 114 signalleitend mit einer Steuereinrichtung 118 verbunden ist. Mittels eines weiteren Sensors 128 ist die Verdrehung oder die Drehstellung der Drosselklappenwelle 130 detektierbar, der mit einer Leitung 126 signalleitend mit der Steuereinrichtung 118 verbunden ist. Basierend auf den Signalen der Sensoren 112, 128 und gegebenenfalls weiterer Signale und/oder gespeicherter Informationen gibt die Steuereinrichtung 118 über eine Leitung 120 ein dem Leistungswunsch des Fahrers entsprechendes Steuersignal an die Stelleinrichtung 122 aus, die - vorliegend mittels eines Getriebes 124 mit einem Eingangsteil der Kupplung 138 verbunden - mit der Drosselklappenwelle 130 in Drehantriebsverbindung steht. Sowohl die Welle 110 als auch die Drosselklappenwelle 130 sind mittels sich gehäuseseitig abstützenden Federn 116, 132 in Drosselklappenschließrichtung beaufschlagt.

Figur 2 zeigt eine Detailansicht der Kupplung 138, die in diesem Ausführungsbeispiel als entsperrbare Sperrklinkenkupplung 200 ausgebildet ist. Die Sperrklinkenkupplung 200 ermöglicht eine Betätigung der Leistungs- steuerungseinrichtung 134 entweder manuell mittels der Eingabeeinrichtung 102 oder mittels der Stelleinrichtung 122.

Detailansichten des Eingangsteils 302 sowie der Entsperreinrichtung der entsperrbaren Sperrklikenkupplung 300 sowie deren Ausgangsteil 304 sind in den Figuren 3a und 3b dargestellt.

Die Sperrklinkenkupplung 200, 333 umfasst ein topfförmiges Eingangsteil 202, 302, das radial innenseitig eine Verzahnung 348 zur Verbindung mit der Verzahnung 344 einer Sperrklinke 206, 342 aufweist. In dem Eingangsteil 202, 302 ist ein ebenfalls topfförmiges Ausgangsteil 204, 304 angeordnet, wobei der Rand des Eingangsteils 202, 302 den Rand des Ausgangsteils 204, 304 umgreift und Eingangs- und Ausgangsteil eine scheibenförmigen Raum umschließen. In diesem Raum ist die Sperrklinke 206, 342 angeordnet, vorliegend weist das Ausgangsteil 204, 304 eine Führung 346 auf, in der die Sperrklinke 206, 342 längsverschiebbar geführt ist. Die Führung 346 und der Rand des Ausgangsteils 204, 304 weisen eine öffnung 220, 320 auf, durch die die Sperrklinke 206, 342 mit ihrer Verzahnung 344 mit der Verzahnung 348 des Eingangsteils 202, 302 korrespondieren kann. In Sperrrichtung ist die Sperrklinke 206, 342 mittels einer Feder 340 vorgespannt. In axialer Richtung weist das Ausgangsteil 204, 304 einen langlochförmigen Ausschnitt 222 auf, durch den ein stiftförmiger Fortsatz 218, 318 der Sperrklinke 206, 342 hindurch ragt. Vorliegend ist der Fortsatz 218, 318 mit einem kugelförmigen Ende ausgestaltet. Zur Betätigung der Sperrklinke 206, 342 korrespondiert der Fortsatz 218, 318 mit einem flächigen Fortsatz 216, 316 eines scheibenförmigen übertragungselements 214, 314.

Die Vorliegende Anordnung bildet eine Sicherheitseinrichtung, welche bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) eingestellten Stellung der Leistungs- steuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) um mindestens einen vorgegebenen Betrag eine bevorzugte Berücksichtigung des mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches gewährleistet.

Die zweite Seilscheibe 108, 208 bildet ein erstes übertragungselement 214, 314, das einen flächigen Fortsatz 216, 316 aufweist und ist in axialer Richtung benachbart der Kupplung 138, 200, 300 angeordnet, wobei das erste übertragungselement 214, 314 und die Kupplung 138, 200, 300 jeweils um zumindest annähernd fluchtende Achsen relativ zueinander drehbar sind. Der flächige Fortsatz 216, 316 korrespondiert mit dem stiftförmigen Fortsatz 218, 318 der Sperrklinke 206, 342. Indem bei einem normalen Fahrbetrieb der Fortsatz 216, 316 am Fortsatz 218, 318 nicht oder nur mit einem geringen Druck anliegt, kann eine Betätigung der Leistungssteuerungs- einrichtung 134 mittels der Stelleinrichtung 122 erfolgen. Hierzu ist ein die Stelleinrichtung 122 mit dem Eingangsteil 202, 302 der Kupplung 138, 200, 300 verbunden.

Bei einem Abweichen des mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen reduzierten Leistungswunsches von der mittels der Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) eingestellten Stellung der Leistungs- steuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) um mindestens einen vorgegebenen Betrag kommt der flächige Fortsatz 216, 316 an dem stiftförmigen Fortsatz 218, 318 zur Anlage bzw. übt einen einen vorgegebenen Wert übersteigenden Druck auf diesen aus, wobei das erste übertragungselement 214, 314 formschlüssig kraftübertragend mit dem als Sperrklinke 206, 342 ausgebildeten zweiten übertragungselement 220 verbunden und die Sperrklinke 206, 342 entgegen der Kraft der Feder 340 in Entsperrrichtung verschoben wird. Dabei löst sich die Verzahnung 344 der Sperrklinke 206, 342 von der Verzahnung 348 des Eingangsteils 202, 302 der Kupplung 138, 200, 300 und die Verbindung zwischen Eingangsteil 202, 302 und Ausgangsteil 204, 304 der Kupplung 138, 200, 300 wird gelöst. Damit ist die Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) von der Leistungs- steuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) entkoppelt und die Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) über die übertragungselemente 214, 314, 218, 318, 220, die Sperrklinke 206, 342 und die Feder 340 mit dem

Ausgangsteil 204, 304 der Kupplung 138, 200, 300 und damit mit der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) gekoppelt. Die Leistungssteuerungseinrichtung 134 wird so nach Maßgabe der Stelleinrichtung 122 betätigt.

Das Kupplungseingangsteil 202, 302, das Kupplungsausgangsteil 204, 304 mit zweitem übertragungselement 342 sowie das erste übertragungselement 214, 314 sind Auf einer gemeinsamen Welle 310 angeordnet, wobei die Sperrklinkenkupplung 200, 300 mit Kupplungseingangsteil 202, 302 und Kupplungsausgangsteil 204, 304 mit zweitem übertragungselement 342 auf der Welle 310 drehbar angeordnet sind und das erste übertragungselement 214, 314 mit der Welle 310 drehfest verbunden ist.

Die Welle 310 ist kinematisch mit der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) gekoppelt, so dass bei einer Betätigung der Eingabeeinrichtung 102 die Welle 310 und damit auch das erste übertragungselement 214, 314 verdreht werden. Solange mittels der Stelleinrichtung (E-Motor) 122, welche mit dem Kupplungseingangsteil 202, 302 gekoppelt ist, die Kupplung 200, 300 und damit auch das zweite übertragungselement 342 entsprechend dem mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) fahrerseitig eingegebenen Leistungswunsch nachgeführt wird und eine nur geringe Differenz zwischen Stellung der Eingabeeinrichtung 102 und der Stelleinrichtung 122 auftritt, wirkt der flächige Fortsatz 216, 316 des ersten übertragungselements 214, 314 nicht auf den stiftförmigen Fortsatz 218, 318 des zweiten übertragungselements 342. Sobald der fahrerseitig mittels der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) eingegebene reduzierte Leistungswunsch von der mittels der Stelleinrichtung 122 (Elektromotor) eingestellten Stellung der Leistungssteuerungseinrichtung 134 (Drosselklappe) um mindestens einen vorgegebenen Betrag in Schließrichtung abweicht, kommt der flächige Fortsatz 216, 316 des ersten

übertragungselements 214, 314 am stiftförmigen Fortsatz 218, 318 des zweiten übertragungselements 342 zur Anlage, so dass das erste übertragungselement 214, 314 kinematisch mit dem zweiten übertragungselement gekoppelt wird 320 und die Sperrklinke 206, 342 in Entsperrrichtung betätigt wird. Damit sind Eingangs- 302 und Ausgangsteil 304 der Kupplung 300 voneinander entkoppelt und die Leistungssteuerungs- einrichtung 134 (Drosselklappe) wird nach Maßgabe der Eingabeeinrichtung 102 (Gasdrehgriff) betätigt.