DE102004059053A1

DE102004059053A1 - Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004059053A1
Application number: DE200410059053
Authority: DE
Inventors: Michael Sattler; Werner Stehbeck; Remco Nieboer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung elektronisch angesteuert mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird, sowie mit am Kupplungspedal angreifenden Federelementen zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie, die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft über dem Pedalweg wiedergibt und, ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals, einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf der Betätigungskraft bis zu einem Kraftmaximum zeigt und anschließend hieran in einen degressiven Verlauf übergeht. Zur Erzeugung dieser Pedalkraftkennlinie ist neben einer das Kupplungspedal in seine Neutralstellung bewegenden Rückzugsfeder eine Übertotpunktfeder vorgesehen. Bevorzugt liegt Kraftmaximum im Bereich von zwei Drittel des möglichen Pedalwegs. Ferner können in einem den Positionssensor aufnehmenden Gehäuse die beiden Endanschläge bezüglich des möglichen Pedalwegs integriert sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung elektronisch angesteuert mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird, sowie mit am Kupplungspedal angreifenden Federelementen zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie, die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft über dem Pedalweg wiedergibt. Zum bekannten Stand der Technik wird neben der DE 199 50 657 A1 und der DE 102 32 212 A1 insbesondere auf die DE 199 45 806 A1 verwiesen.

Was die elektronische Umsetzung der Vorgaben eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges betrifft, so existiert sehr umfangreicher Stand der Technik zur Thematik „brake-by-wire" und „drive-by-wire", d.h. zur Umsetzung des Fahrer-Bremswunsches sowie des vom Fahrer mit seinem Gaspedal vorgegebenen Lastwunsches. Dabei ist oder sind das Bremspedal bzw. das Gaspedal nicht mehr mechanisch mit ihrem zugeordneten Stellorgan, d.h. einer Fahrzeug-Bremsanlage bzw. einem Laststeuerorgan eines Fahrzeug-Antriebsaggregats verbunden, sondern nehmen nur noch mittels eines Positionssensors die Vorgabe des Fahrers auf. Die entsprechenden Signale dieses Positionssensors werden dann elektronisch weiterverarbeitet und letztlich durch einen geeigneten Aktuator, der mit Hilfsenergie gespeist wird, umgesetzt. Am Gaspedal bzw. Bremspedal sind dabei geeignete Maßnahmen vorgesehen, mit Hilfe derer während einer Betätigung des Pedals ein übliches Pedalgefühl für den Fahrer erzeugt wird.

Zu einer analogen Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs wurden bislang weniger Entwicklungsarbeiten betrieben. So schildert die eingangs letztgenannte DE 199 45 806 A1 ein Kupplungspedal nach dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1, bei dem der besagte Aktuator ein Druckmittelkolben in einem Druckmittelzylinder mit einem geeigneten Steuerventil ist. In dieser Schrift ist ferner der Hinweis enthalten, dass, da die Kräfte zur Ansteuerung des am Kupplungspedal vorgesehenen Positionssensors (bzw. dort sog. Sollwertgebers) gering sind, beliebige Pedalkraftkennlinien beispielsweise durch Federn erzeugt werden können. Beispielhaft gezeigt ist in dieser Schrift eine Pedalkraftkennlinie mit einer stetig, abschnittsweise mit unterschiedlichen Steigungen ansteigender Pedalkraft über dem Pedalweg. Eine ähnliche Kennlinie mit Hysterese ist in der eingangs zweitgenannten DE 102 32 212 A1 gezeigt.

Hiermit soll nun eine Verbesserung an einem Kupplungspedal nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftkennlinie ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf der Betätigungskraft bis zu einem Kraftmaximum zeigt und anschließend hieran, d.h. mit weiterem Pedalweg, in einen degressiven Verlauf übergeht, wobei zur Erzeugung dieser Pedalkraftkennlinie neben einer das Kupplungspedal in seine Neutralstellung bewegenden Rückzugsfeder eine Übertotpunktfeder vorgesehen ist.

Anders als bei der Betätigung einer Fahrzeug-Bremsanlage oder bei der Betätigung eines Laststeuerorgans eines Fzg.-Antriebsaggregats wird vorliegend für ein Kupplungspedal mit der sog. „by-wire"-Technologie eine besonders ausgeprägte Pedalkraftkennlinie (= Pedalkraft über Pedalweg) vorgeschlagen, die sich nicht – wie üblich – durch einen über dem Pedalweg (ausgehend von der Neutralstellung des Pedals) stetig ansteigenden Verlauf für die Höhe der Pedalkraft auszeichnet, sondern die einen zunächst bis zu einem lokalen Extremwert (= Kraftmaximum) ansteigenden Verlauf besitzt, an den sich mit zunehmendem Pedalweg ein degressiver Verlauf (mit abnehmender Pedalkraft) anschließt. Der genannte lokale Extremwert dient dazu, für den Fahrer des Kraftfahrzeugs den sog. Kupplungs-Schleifpunkt spürbar zu machen, der folglich in den Bereich dieses lokalen Extremwerts der Pedalkraft über dem Pedalweg gelegt wird. Bevorzugt kann dieser lokale Extremwert bzw. das sog. Kraftmaximum im Bereich von im wesentlichen zwei Dritteln des möglichen Pedalwegs (ausgehend von der Neutralstellung des Pedals betrachtet) liegen und somit ähnlich der bisherigen Auslegung mit rein mechanischer Kupplungsbetätigung.

Zur Umsetzung einer soweit beschriebenen (oder hiermit ähnlichen) Kennlinie wird neben einer eigenständigen Rückzugfeder, die gewährleisten soll, dass das Kupplungspedal bei Nicht-Betätigung stets in seine Neutralposition gelangt bzw. in dieser gehalten wird, eine Übertotpunktfeder vorgeschlagen, deren sog. Totpunkt an derjenigen Stelle des Pedalwegs liegt, an welcher der genannte lokale Extremwert bzw. das Kraftmaximum liegen soll. Diese Übertotpunktfeder ist also derart angeordnet bzw. zwischen dem verschwenkbaren Kupplungspedal und einem ortsfesten Punkt eingespannt, dass bei einer Pedal-Betätigung ausgehend von dessen Neutrallage zunächst die Federkraft und somit die Pedalkraft bis zu diesem Totpunkt ansteigt und in diesem ein lokales Maximum erreicht, wobei sich bis dahin die Kräfte der Rückzugfeder und der Übertotpunktfeder addieren. Bei weitergehender Betätigung des Kupplungspedals kehrt sich dann die Wirkrichtung der Übertotpunktfeder um, so dass deren Kraft von der Kraft der Rückstellfeder subtrahiert wird. Hiermit ergibt sich bei weiterer Pedalbetätigung über den Punkt des Kraftmaximus hinaus der dann gewünschte degressive Verlauf der Pedalkraftkennlinie. Vorteilhafterweise ergibt sich mit der vorgeschlagenen Kombination einer Übertotpunktfeder mit einer im wesentlichen herkömmlichen Rückzugfeder systemimmanent eine gewünschte Hysterese in der Pedalkraft zwischen der Rückführung des Pedals in die Neutralstellung und der Betätigung desselben aus der Neutralstellung heraus.

Üblicherweise ist nicht nur bezüglich der Neutralstellung des Pedals sondern auch hinsichtlich des maximal möglichen Pedalwegs ein Endanschlag vorgesehen, der geringfügig elastisch verformbar ausgebildet sein kann, so dass sich mit Erreichen des Endanschlages (des maximal möglichen Pedalwegs) ein stark progressiver Verlauf der Pedalkraftkennlinie einstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind dabei die Endanschläge bezüglich des möglichen Pedalwegs des Kupplungspedals in einem vorzugsweise mit einem Träger für das Kupplungspedal verbundenen Gehäuse vorgesehen, innerhalb dessen bspw. ein mit dem Kupplungspedal gelenkig verbundener Schieber ähnlich einem Kolben innerhalb eines Zylinders zwischen den besagten bspw. durch die Endabschlüsse dieses Gehäuses gebildeten Endanschlägen verschiebbar geführt ist. Dieses Gehäuse kann dann gleichzeitig den genannten Positionssensor derart aufnehmen, dass mittels des genannten Schiebers die aktuelle Position des Kupplungspedals eindeutig bestimmt ist. Selbstverständlich können eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung elektronisch angesteuert mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird, sowie mit am Kupplungspedal angreifenden Federelementen zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie, die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft über dem Pedalweg wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftkennlinie ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf der Betätigungskraft bis zu einem Kraftmaximum zeigt und anschließend hieran in einen degressiven Verlauf übergeht, wobei zur Erzeugung dieser Pedalkraftkennlinie neben einer das Kupplungspedal in seine Neutralstellung bewegenden Rückzugsfeder eine Übertotpunktfeder vorgesehen ist.
Kupplungspedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftmaximum im Bereich von – ausgehend von der Neutralstellung – zwei Drittel des möglichen Pedalwegs liegt.
Kupplungspedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem den Positionssensor aufnehmenden Gehäuse die beiden Endanschläge bezüglich des möglichen Pedalwegs integriert sind.