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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Fahrpedaleinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei solchen Fahrpedaleinrichtungen mit einer Stellvorrichtung zur Einstellung der Rückstellkraft am Fahrpedal erhält der Fahrer über seinen Fahrpedalfuß eine haptische Rückmeldung über momentane Veränderungen der Betriebsdingungen des Kraftfahrzeugs, damit er die Fahrpedalstellung an die Veränderung der Betriebsbedingungen anpassen kann. Vorzugsweise wird dabei die am Fahrpedal wirksame Rückstellkraft erhöht, wenn z. B. die zulässige Höchstgeschwindigkeit der momentan befahrenen Straßen überschritten oder ein Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erreicht oder unterschritten wird. Die dann zur Betätigung des Fahrpedals erforderliche, erhöhe Betätigungskraft wird zum einen vom Fahrer als Signal empfunden, die Geschwindigkeit zu drosseln, zum anderen stellt sie ein Hemmnis dar, die Geschwindigkeit weiter zu erhöhen.
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Eine bekannte Fahrpedaleinrichtung (
DE 103 24 811 A1 ) weist einen Lagerbock, ein vom Fahrer mit dem Fuß betätigbares Fahrpedal, das als hängendes Fahrpedal ausgeführt und im Lagerbock um eine Achse schwenkbar gehalten ist, im Lagerbock angeordnete, auf das Fahrpedal mit einer Rückstellkraft wirkende Rückstellmittel mit zwei koaxial zueinander ausgerichteten Druckfedern und eine Stellvorrichtung zum Einstellen der Rückstellkraft auf. Die beiden Druckfedern stützen sich einerseits am Fahrpedal und andererseits in einer im Lagerbock in Achsrichtung der Druckfedern verschiebbar gehaltenen Federaufnahme ab. Die Stellvorrichtung zum Einstellen der Vorspannkraft der Druckfedern weist einen elektrischen Schrittmotor, ein Kegelradgetriebe und einen auf der Welle des getriebeausgangsseitigen Kegelrads drehfest sitzenden Exzenternocken auf, der mit der Federaufnahme in Wirkeingriff steht. Zum Einstellen der Vorspannung der Federanordnung aus den beiden koaxialen Druckfedern wird der Schrittmotor aktiviert, der über das Kegelradgetriebe den Exzenternocken dreht. Je nach Größe der Drehung wird die Federaufnahme in Achsrichtung der Druckfedern verschoben und durch Verlängerung oder Verkürzung der Federlänge der Druckfedern die Federspannung und damit die Rückstellkraft am Fahrpedal erhöht oder reduziert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinrichtung mir den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil eines konstruktiv und sehr einfachen Aufbaus, der bauklein ist und ein geringes Gewicht aufweist und fertigungstechnisch sowohl in Herstellung als auch in Montage kostengünstig ist. Die Montagefreundlichkeit der Fahrpedaleinrichtung ergibt sich dadurch, dass Druckfeder, Gewindestück und Schraubgewinde in einer einzigen Achse montiert werden können, während bei der bekannten Fahrpedaleinrichtung mindestens zwei zueinander rechtwinklige Montageachsen erforderlich sind. Das Schraubgewinde ist zugleich Führung für das Gewindestück und Kraftübersetzung zu den auf das Fahrpedal wirkenden Rückstellmitteln. Anders als bei der bekannten Fahrpedaleinrichtung wird ein das Gewindestück verschraubender Stellmotor zwischen den Rückstellkraftänderungen nicht belastet. Da mit der Verstellung des Gewindestücks nur die Parameter der Druckfedern verändert werden, bleiben alle Hauptfunktionen der Fahrpedaleinrichtung, wie Hysterese, Redundanz, Signalrückmeldung, Volllast, Leerlauf, unbeeinflusst. Die Stellvorrichtung kann die Kraft-Wege-Kennlinie der Fahrpedaleinrichtung in beiden Richtungen, also sowohl zu höheren als auch niedrigeren Kräften für die Fahrpedalbetätigung, beeinflussen, so dass auch eine Foot-Rest-Function darstellbar ist. Der Einbau einer mechanischen Kickdown-Funktion, wie sie z. B. in der
EP 1 917 153 A1 beschrieben ist, ist ebenfalls möglich.
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Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Fahrpedaleinrichtung möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Schraubgewinde ein in einem Gewindegehäuse ausgebildetes Innengewinde und das Gewindegehäuse im Lagerbock festgelegt, z. B. im Lagerbock verschweißt. Das Gewindestück ist mit einem Zahnrad vorzugsweise durch Formschluss drehfest verbunden, wobei die Radachse des Zahnrads mit der Gewindeachse des Schraubgewindes fluchtet. Das Zahnrad ist über ein Getriebe, vorzugsweise ein Schneckengetriebe, von einem elektrischen Stellmotor antreibbar. In der Schnecke erfolgt eine zusätzliche Kraftübersetzung, wodurch auf leistungsarme Stellmotoren zurückgegriffen werden kann. Die Einzelteile der Stellvorrichtung müssen damit nur kleinere Kräfte aushalten und können klein und z. B. auch in Kunststoff ausgelegt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Fahrpedaleinrichtung für ein Kraftfahrzeug,
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2 ausschnittweise einen Schnitt längs der Linie II-II in 1, vergrößert dargestellt,
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3 eine Darstellung des Verlaufs der Rückstellkraft FR der Fahrpedaleinrichtung über den Schwenkwinkel α des Fahrpedals.
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Die in 1 in perspektivischer Ansicht skizzierte Fahrpedaleinrichtung für ein Kraftfahrzeug weist ein Fahrpedal 11, bestehend aus einem Fahrpedalhebel 12 und einer an dessen einem Ende angeordneten Fußplatte 13, sowie einen am Kraftfahrzeug festgelegten Lagerbock 14 auf, in dem der Fahrpedalhebel 12 mit seinem von der Fußplatte 11 abgekehrten Ende um eine Achse 15 schwenkbar gehalten ist. Der Lagerbock 14 ist als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet. Die Achse 15 ist den Seitenwänden des Lagerbocks 14 aufgenommen und trägt das als Hebelkopf 121 (2) ausgebildete Ende des Fahrpedalhebels 12. Im Lagerbock 14 sind Rückstellmittel vorhanden, die am Fahrpedal 11 eine Rückstellkraft erzeugen. Die Rückstellmittel weisen mindestens eine Druckfeder 16 auf, die sich mit einem Federende am Fahrpedal 11 abstützt. Zum Einstellen der Rückstellkraft ist eine Stellvorrichtung 17 vorgesehen, die ein auf das andere Federende der Druckfeder 16 wirkendes Stellglied 18 aufweist, wobei das Stellglied 18 ein auf das Federende der Druckfeder 16 wirkendes Gewindestück 19 ist, das in einem im Lagerbock 14 ausgebildeten Schraubgewinde 20 verschraubbar ist. Die Gewindeachse des Schraubgewindes 20 ist im wesentlichen koaxial zur Federachse der Druckfeder 16 ausgerichtet. In der in 2 dargestellten Grundstellung des Fahrpedals 11 ist die Koaxialität exakt gegeben, während beim Schwenken des Fahrpedalhebels 11 die Federachse ein wenig ausgelenkt wird, so dass eine geringfügige Abweichung von der koaxialen Ausrichtung von Gewindeachse und Federachse auftritt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die die Rückstellkraft erzeugenden Rückstellmittel zwei nebeneinander angeordnete Druckfedern 16 auf. Jede Druckfeder 16 stützt sich mit ihren einen Federende an einem separaten, in einem Schraubgewinde 20 verschraubbaren Gewindestück 19 und mit ihren anderen Federende an einem gemeinsamen Widerlager 21 ab, das am Hebelkopf 121 ausgebildet ist. Von den beiden nebeneinander angeordneten Druckfedern 16 und Stellgliedern 18 ist in 2 lediglich die hintere Druckfeder 16 und das hintere Stellglied 18 zu sehen, das als Gewindestück 19 im Schraubgewinde 20 verschraubbar ist. Jedes Gewindestück 19 ist ein zylindrischer Vollkörper mit einem Außengewinde. Das Schraubgewinde 20 bzw. die beiden Schraubgewinde 20 sind in einem gemeinsamen Gewindegehäuse 22 als Innengewinde ausgebildet, und das Gewindegehäuse 22 ist im Lagerbock 14 festgelegt, z. B. verschweißt. Jedes Gewindestück 19 ist mit einem Zahnrad 23 fest, vorzugsweise durch Formschluss, drehfest verbunden, wobei die Radachse mit der Gewindeachse des Schraubgewindes 20 fluchtet. Beide Zahnräder 23 sind über ein Getriebe, vorzugsweise ein Schneckengetriebe 24, gemeinsam von einem elektrischen Stellmotor 25 antreibbar, wobei die Schnecke 26 des Schneckengetriebes 24 mit beiden Zahnrädern 23 in Eingriff steht. Der Stellmotor 25 ist an einem Motorsteuergerät angeschlossen.
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Im Normalbetrieb weisen die beiden Druckfedern 16 eine mittels der Stellvorrichtung 17 eingestellte Vorspannung auf, so dass der Fahrpedalhebel 12 mit einer definierten Rückstellkraft beaufschlagt ist. Die in 3 ausgezogen dargestellte Kennlinie a zeigt den Verlauf der Rückstellkraft FR der Fahrpedaleinrichtung über den Pedalweg, der üblicherweise in Winkelgraden des Schwenkwinkels α des Fahrpedals 11 gemessen wird. Die Kennlinie α verläuft in Form einer Hysterese, wobei der obere Kennlinienabschnitt den Kraftverlauf für die Auslenkung in Richtung größerer Schwenkwinkel α und der untere Kennlinienabschnitt den Kraftverlauf in Richtung kleinerer Schwenkwinkel α des Fahrpedals 11 veranschaulicht. Die Größe der Hysterese, d. h. des Abstandes zwischen dem oberen und dem unteren Kennlinienabschnitt der Kennlinie α, ist abhängig von der Hysterese der Druckfedern 16 und den auf das Fahrpedal 11 wirkenden Reibkräften. Bei αmax erreicht das Fahrpedal 11 einen Volllastanschlag.
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Ändern sich die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, z. B. ist es notwendig, die Fahrgeschwindigkeit zu drosseln, um über eine Wegstrecke eine vorgegebenene Fahrgeschwindigkeit nicht zu überschreiten, so wird entsprechend den geänderten Betriebsbedingungen vom Motorsteuergerät ein Steuersignal an den Stellmotor 25 gegeben, um durch Erhöhen der Rückstellkraft am Fahrpedal 11 dem Fahrer ein haptisches Signal zu geben, dass die Geschwindigkeit zu reduzieren ist, oder am Fahrpedal 11 ein Hemmnis zu erzeugen, das das weitere Beschleunigen des Fahrzeugs erschwert. Durch das Steuersignal wird der Stellmotor 25 für eine bestimmte Zeitdauer eingeschaltet und dreht über das Schneckengetriebe 24 die Zahnräder 23. Dadurch wird jedes Gewindestück 19 tiefer in das Schraubgewinde 20 eingeschraubt, und durch Zusammenpressen der beiden Druckfedern 16 wird deren Vorspannung erhöht, was zu einer erhöhten Rückstellkraft am Fahrpedal 11 führt. Die gestrichelt dargestellte Kurve b in 3 verdeutlicht diesen Kraftanstieg aufgrund geänderter Betriebsbedingungen. Der Fahrer muss eine deutlich höhere Kraft zum Niederdrücken des Fahrpedals 11 aufbringen, um das Fahrzeug weiter zu beschleunigen, um dann schließlich bei αmax den Volllastanschlag zu erreichen. Diese deutlich höhere Fahrpedalkraft signalisiert ihm, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Rücknahme des Fahrpedals 11 zu reduzieren. Mit Rücknahme des Fahrpedals 11 wird vom Motorsteuergerät der Stellmotor 25 der Stellvorrichtung 17 wieder angesteuert, und die beiden Gewindestücke 19 in den. Schraubgewinden 20 werden wieder zurückgedreht, wodurch die Vorspannung der Druckfedern 16 und damit die am Fahrpedal 11 angreifende Rückstellkraft verringert wird.
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In der Fahrpedaleinrichtung lässt sich auch eine sog. Foot-Rest-Function realisieren, mit der bei längerer Fahrstrecke mit gleichbleibender Geschwindigkeit der Fuß bei erhöhter Fahrpedalbetätigungskraft am Fahrpedal 11 ausruhen kann. Diese Krafterhöhung einer Foot-Rest-Function ist in 3 als strichpunktierter Kennlinienabschnitt c dargestellt. Erkennt das Motorsteuergerät über eine größere Fahrstrecke eine konstante Geschwindigkeit, so wird wiederum der Stellmotor 25 aktiviert und über die Stellvorrichtung 17 die Vorspannung der Druckfedern 16 erhöht. Ein stärkeres Durchdrücken des Fahrpedals 11 zur Einstellung einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit wird vom Motorsteuergerät erkannt und durch Aktivierung des Stellmotors 25 die Druckfedern 16 entspannt und die Rückstellkraft am Fahrpedal 11 auf das Normalmaß zurückgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10324811 A1 [0003]
- EP 1917153 A1 [0004]
