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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsanordnung für
eine Fahrzeugkupplung gemäß dem Oberbegriff von
Patentanspruch 1.
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Eine
derartige Ausrückeinrichtung ist bereits mit der
DE 10 2008 004 151
A1 bekannt geworden, wobei sich eine axial in Richtung
der Achse des Kupplungspedals wirkende Tellerfeder mit einem Ende
an einem Pedalbock abstützt und mit dem anderen Ende zumindest
mittelbar auf eine an einer der Stirnseiten des Pedals ausgebildeten
oder dort angeordneten Kurvenscheibe mit einer axialen Kurvenkontur
wirkt. Bei der Betätigung der Kupplung kann die Tellerfeder
in Abhängigkeit von der Pedalwinkelstellung Energie speichern
oder diese in Form eines Unterstützungsmoments abgeben,
so dass dadurch die vom Fahrzeugführer aufzubringende Betätigungskraft
reduziert und der Bedienkomfort des Fahrzeuges erhöht werden
kann.
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Bei
einer solchen Betätigungsanordnung ergibt sich hinsichtlich
der Abstützung der Unterstützungsfeder ein über
den Pedalbock geschlossener Kraftfluss. Es wird jedoch als nachteilig
empfunden, dass die gesamte, nicht drehmomentbildende, axiale Kraftkomponente
der Tellerfeder von der an dem Pedalbock vorgesehenen einzigen axialen
Lagerstelle aufgenommen werden muss. Die Belastbarkeit dieser Lagerstelle,
d. h. die von der Betätigungsanordnung aufbringbare Stützkraft,
unterliegt jedoch einer konstruktiven Beschränkung, so
dass dadurch auch die maximal erzielbare drehmomentbildende, den Fahrzeugführer
entlastende Unterstützungskraft begrenzt ist.
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Davon
ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine verbesserte
Betätigungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen,
mit der sich eine betragsmäßig größere
Unterstützungskraft realisieren lässt.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Betätigungsanordnung
für eine Fahrzeugkupplung, welche einen Pedalbock mit einem um
eine Pedalachse schwenkbaren Pedal umfasst, welches über
eine Kraftübertragungsstrecke mit einem Ausrückorgan
der Kupplung wirkverbunden ist. Zur Bereitstellung einer Unterstützungskraft
ist ein sich am Pedalbock abstützender und axial auf das Pedal
wirkender Federspeicher vorgesehen, der in Wirkverbindung mit einer
ersten Kurvenscheibe steht, welche eine in Wirkungsrichtung des
Federspeichers variierenden Kurvenkontur aufweist. Die Kurvenscheibe
ist axial zu oder an dem Pedal angeordnet und so ausgeführt,
dass bei einer Verschwenkung des Pedals der Betrag der von dem Federspeicher
gespeicherten Energie beeinflusst wird und am Pedal zusätzlich
zu einer von einem Fahrzeugführer beim Betätigen
der Fahrzeugkupplung erzeugten Pedalkraft eine bezüglich
der Pedalachse tangentiale Unterstützungskraft erzeugt
wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass auf der, der ersten
Kurvenscheibe abgewandten Axialseite des Pedals eine zweite solche Kurvenscheibe
axial zu oder an dem Pedal angeordnet ist, so dass die Unterstützungskraft
axial beidseitig zum Pedal angreift. Dadurch ergibt sich der Vorteil,
dass die Unterstützungskraft symmetrisch am Pedal angreifen
kann und gleichzeitig die erforderliche Abstützkraft am
Pedalbock auf zwei räumlich voneinander getrennte Abstützbereiche
aufgeteilt wird. Auf diese Weise kann bei einer vorgegebenen Bauteilefestigkeit
eine höhere Unterstützungskraft erzielt werden.
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Die
Kurvenscheiben können entweder mit dem Pedal drehfest verbunden
oder integral mit diesem ausgeführt werden und bewegen
sich bei einer Verschwenkung des Pedals mit diesem mit. Alternativ
können die Kurvenscheiben auch an einem zu dem Pedal drehfesten
Element, z. B. am Pedalbock oder an dem, dem Pedal zugewandten Ende
des Federspeichers angeordnet sein. Die Koppelung des verschwenkbaren
Pedals mit den dazu feststehenden Elementen erfolgt vorteilhafterweise
mit Gleit- oder Wälzkörpern. Es genügt
also bei der erfindungsgemäßen Betätigungsanordnung,
wenn ein Federspeicher auf nur einer der Stirnseiten des Pedals
angeordnet ist, der die axial beiderseits dazu befindlichen Kurvenscheiben
zur Erzeugung von zwei gemeinsam am Pedal angreifenden tangentialen
Unterstützungskräften beaufschlagen kann. Bei
einer Betätigung unterliegt das Pedal aufgrund der durch
den Federspeicher erzwungenen festen Anlage auf der anderen Stirnseite
einer geringen, entsprechend der Kontur der Kurvenscheiben vorgegebenen
Axialverschiebung, die bei einer Betätigung vom Fahrzeugführer
jedoch kaum wahrgenommen wird.
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Es
können gemäß einer alternativen Ausgestaltung
auch zwei Federspeicher axial beidseitig zum oder am Pedal vorgesehen
sein. Die hier bei der Komponentenzerle gung der Federkraft verbleibenden
Axialkräfte sind gleich groß und heben sich am Pedal
gegenseitig auf, so dass dieses axialkraftfrei ist.
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Mit
weiterem Vorteil ist die Kurvenkontur mehrfach, z. B. zwei- oder
dreifach in Umfangsrichtung, an einer Konturscheibe ausgebildet,
wodurch gegebenenfalls auftretende Kippmomente durch eine zur Pedalachse
symmetrische Anordnung gegenseitig aufgehoben werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Frontansicht einer Betätigungsanordnung mit einer axial
zur Pedalachse angeordneten Unterstützungsfeder;
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2 eine
Frontansicht einer Betätigungsanordnung mit zwei symmetrisch
zum Pedal, axial angeordneten Unterstützungsfedern;
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3 eine
Seitenansicht eines Pedals mit einem damit verbundenen Geberzylinder;
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4 eine
schematische Darstellung der Kraftzerlegung an einer Kurvenscheibe.
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Die 1, 2 zeigen
jeweils eine Betätigungsanordnung 10 für
eine Fahrzeugkupplung mit einem U-förmigen Pedalbock 12 mit
einer Basis 12c und daran angeordneten Schenkeln 12a,
b, an denen ein um eine Pedalachse 14 schwenkbares Pedal 16 angeordnet
ist, welches über eine Kraftübertragungsstrecke
mit einem hier nicht dargestellten Ausrückorgan der Kupplung
wirkverbunden werden kann. Von der Kraftübertragungsstrecke
ist in der Seitenansicht der 3 lediglich
ein Geberzylinder 18 dar gestellt, der mit dessen Stößelstange 20 von
dem Pedal 16 angelenkt wird und weiter über eine
zeichnerisch nicht dargestellte Druckleitung mit einem Nehmerzylinder
verbindbar ist, der über einen Ausrücker mit einer
Ausrückfeder der Kupplung zusammenwirkt.
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In 1 ist
zwischen dem Schenkel 12a des Pedalbocks 12 und
einer in den Pfeilrichtungen axial verlagerbaren Anlagescheibe 23a ein
als Schraubendruckfeder ausgebildeter Federspeicher 22a axial eingespannt,
durch welchen das Pedal 16 in Richtung des gegenüberliegenden
Schenkels 12b des Pedalbocks 12 gepresst wird.
Axial beidseitig an dem Pedal 16 sind an diesem zwei drehfest
verbundene Kurvenscheiben 16a, b mit einer in Wirkungsrichtung des
Federspeichers 22a variierenden Kurvenkontur 17a,
b angebracht, welche über als Kugeln 24a, b ausgeführte
Wälzkörper einerseits mit dem Schenkel 12b und
andererseits mit der Anlagescheibe 23a im Anlagekontakt
stehen. Die Kurvenkonturen 17a, b sind identisch ausgeführt
und, wie dieses anhand von 3 ersichtlich
ist, auf einem zur Pedalachse konzentrischen Teilkreis angeordnet.
In den 1, 2 sind die Kurvenkonturen 17a,
b in den beiden Ausführungsbeispielen als stetig in Umfangsrichtung verlaufende
Rampe 19 mit einer konstanten Steigung und mit sich daran
beidseitig anschließenden Plateaus ausgebildet, welche
hier entsprechend deren axialen Abstand zum Pedal bzw. dem Energiezustand
des Federspeichers 22a mit „H” (high)
und „L” (low) bezeichnet sind. Zur Führung
der Wälzkörper 24a, b auf den Kurvenkonturen 17a,
b sind an den Kurvenscheiben 16a, b, an der Anlagescheibe 23 sowie
dem Schenkel 12b in Umfangsrichtung geführte, vertiefte
Laufbahnen vorgesehen. Die Wälzkörper 24a,
b können in diesen Laufbahnen auch in hier zeichnerisch
nicht dargestellten Wälzkörperkäfigen verliersicher
gehalten werden.
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Die
Druckfeder 22a ist an ihrem Einbauort vorgespannt eingesetzt.
Bei einer Verschwenkung des Pedals 16 entsprechend der
in 3 markierten Pfeilrichtung rollen die Wälzkörper 24a,
b wie bei einem Kugellager auf deren Laufbahnen von der Position „H” oder
einer diese nahe gelegenen Position entlang der Rampe 19 zu
der Position „L” ab. Durch die Rampen 19 werden
die zunächst beidseitig axial eingeleiteten und über
die Wälzkörper 24a, b senkrecht auf deren
Laufbahnen eingekoppelten Kräfte gemäß 4 jeweils
in eine Tangentialkraft FT und in eine Axialkraft
Fax zerlegt. Die beiden tangentialen Unterstützungskräfte
FT wirken am Pedal vereint und zusätzlich
zu einer von einem Fahrzeugführer beim Betätigen
der Fahrzeugkupplung erzeugten Pedalkraft FP,
wobei den Kräften FT und FP entsprechend deren Abstand von der Pedalachse 14 in
ein Unterstützungsmoment und in ein Pedalmoment umgesetzt
werden. Bei der Anordnung nach 1 wird das
Pedal 16 bei einer Verschwenkung zur Kupplungsbetätigung
um den Höhenunterschied der Niveaus „L” und „H” leicht
nach rechts verlagert.
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Die
Kurvenkontur muss nicht zwingend gemäß den 1, 2 ausgeführt
sein, sondern kann auch so gestaltet sein, dass in Verbindung mit
einem Kraft-Weg-Verlauf einer jeweils vorhandenen Kupplungsfeder,
die z. B. eine Membranfeder sein kann, eine für einen Fahrzeugführer
optimale wegabhängige Unterstützungskraft bzw.
ein Unterstützungsmoment erhalten werden kann. Zum Beispiel
kann die Kontur im Bereich des Niveaus „H” auch
mit einer zu der Rampe 19 gegenläufigen Bahnabschnitt 21, der in 1 an
beiden Kurvenscheiben 16a, b schematisch mittels einer
Strichlinie gezeichnet ist, ausgeführt sein. Des Weiteren
ist die Anlagescheibe 23a auch zusätzlich an der
Basis 12c des Pedalbocks 12 abgestützt
und wird dort axial geführt.
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Die
mit 3 gezeigte Betätigungsanordnung 10 basiert
auf derjenigen von 2 und kann ist auf die nachfolgend
erläuterten Besonderheiten zu dieser identisch ausgeführt.
Die dort gezeigte Betätigungsanordnung 10 weist
in der Figur rechts des Pedals 16 einen weiteren Federspeicher
in Form der Druckfeder 22b auf, welche über eine
zweite Anlagescheibe 23b und über den Wälzkörper 24b auf
die an dieser Pedalseite drehfeste Kurvenscheibe 16b wirkt.
Damit ist eine hinsichtlich des Aufbaus symmetrische Anordnung verwirklicht,
bei der das Pedal 16 während einer Betätigung
axial mittig verbleibt.
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In
den dargestellten Betätigungsanordnungen kann der Energiespeicher
bzw. können die Energiespeicher anstelle der Wälzelemente 24a,
b auch über geeignete, zum Beispiel aus Kunststoff gefertigte
Gleitelemente auf die Konturscheiben wirken. Des Weiteren kann beispielsweise
in 2 auch der Pedalbock 12 in der Weise
verändert werden, dass die Schenkel 12a, b von
der Basis 12c gelöst und als Einzelelemente ausgeführt
sind, wobei die hier lediglich mittels der Strich-Punktlinie angedeutete
Pedalachse 14 ausschließlich mittels der axial
verlagerbaren Anlagescheiben 23a, b an der Basis 12c festgelegt
ist.
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- 10
- Betätigungsanordnung
- 12
- Pedalbock
- 12a,
b
- Schenkel
- 12c
- Basis
- 14
- Pedalachse
- 16
- Pedal
- 16a,
b
- Kurvenscheibe
- 17a,
b
- Kurvenkontur
- 18
- Geberzylinder
- 19
- Rampe
- 20
- Stößelstange
- 21
- Laufbahnabschnitt
- 22a,
b
- Federspeicher
- 23a,
b
- Anlagescheibe
- 24a,
b
- Wälzkörper
- FT
- Tangentialkraft
- Fax
- Axialkraft
- FP
- Pedalkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102008004151
A1 [0002]