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Querbeziehung zu verwandter Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht den Anmeldetag und die Offenbarung der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Nr. 61/357,257 mit Einreichdatum vom 22. Juni 2010, deren gesamte Offenbarung hier ausdrücklich per Rückbeziehung einschließlich aller darin zitierten Quellen als einbezogen gilt.
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft allgemein eine Pedalanordnung und insbesondere eine Stiftkupplungsanordnung zum Kuppeln eines Rotors mit einer Welle einer Fahrzeugpedalanordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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Fahrzeugpedalanordnungen der beispielsweise in der veröffentlichten U.S. Patentanmeldung Nr. 2007/0137400 A1 beschriebenen Art umfassen außer anderen Bauteilen eine metallene Welle, die in einem Pedalgehäuse zur Drehung relativ zum Pedalgehäuse gelagert ist, sowie einen Kunststoff-Sensorrotor, der seinerseits an der Welle zur Drehung mit derselben montiert ist. Üblicherweise ist der Kunststoffrotor mit der metallenen Welle entweder durch Presssitz verbunden, oder, alternativ, die metallene Welle hat Schlitze, die zum Rückhalten des Rotors auf der Welle aufgespreizt sind.
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Mit der oben beschriebenen Rotor-/Wellenkupplungskonstruktion ist jedoch der Nachteil verbunden, dass sie dann nicht verwendbar ist, wenn sowohl die Welle als auch der Rotor aus gleichen oder ähnlichen Werkstoffen, wie Kunststoff, gefertigt sind.
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Die Erfindung zielt darauf ab, eine einfache, preiswerte und robuste Anordnung zum Kuppeln eines Kunststoffrotors mit einer Kunststoffwelle und insbesondere zum Kuppeln einer aus Kunststoff bestehenden Rotor-Sensoranordnung mit der Kunststoffwelle einer Fahrzeugpedalanordnung zu schaffen.
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Abriss der Erfindung
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Die Erfindung betrifft generell eine Fahrzeugpedalanordnung umfassend ein Gehäuse, eine relativ zum Gehäuse drehbar gelagerte Welle, einen auf der Welle zur gemeinsamen Drehung mit dieser montierten Rotor und einen Stift, der sich durch den Rotor und die Welle zum Sichern des Rotors auf der Welle erstreckt.
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Bei einer Ausführung hat die Welle eine innere Aussparung oder Vertiefung, und der Rotor hat ein Durchgangsloch, wobei der Stift durch das Durchgangsloch in den Rotor und in die innere Vertiefung der Welle hineinreicht.
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Bei einer Ausführung umfasst der Stift eine geriffelte Außenfläche und ist mit Passsitz mit dem Rotor und der Welle verbunden.
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Bei einer Ausführung umfasst der Stift mindestens einen ersten angefasten Endabschnitt zum Einführen des Stiftes in das Durchgangsloch im Rotor und in die Vertiefung in der Welle.
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Bei einer Ausführung umfasst der Stift erste und zweite angefaste Endabschnitte.
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Ferner umfasst bei einer Ausführung die Welle ein distales Ende, und die innere Vertiefung ist in diesem distalen Ende der Welle vorgesehen. Der Rotor umfasst eine Kappe, welche auf das distale Ende der Welle gepasst ist, und das Durchgangsloch ist in der Kappe des Rotors ausgebildet und auf die innere Vertiefung im distalen Ende der Welle ausgerichtet.
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Die Erfindung ist auch auf eine Anordnung zum Kuppeln eines Rotors mit einer Welle gerichtet, welche eine innere Aussparung oder Vertiefung in einem Ende der Welk, ein Durchgangsloch im Rotor und einen Kupplungsstift umfasst, welcher sich durch das Durchgangsloch im Rotor und in die Vertiefung in dem Ende der Welle erstreckt.
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In einer Ausführung hat der Stift eine geriffelte äußere Oberfläche und ist mittels Passsitz mit dem Rotor und der Welle verbunden.
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Bei einer Ausführung weist der Rotor eine Kappe auf, welche am Ende der Welle anliegt, wobei das Durchgangsloch in der Kappe ausgebildet ist.
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In einer Ausführung ist ein Ende des Kupplungsstiftes angefast, um den Stift in das Durchgangsloch im Rotor und in die Vertiefung in der Welle einzuführen.
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In einer Ausführung sind beide Enden des Kupplungsstiftes angefast.
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In einer Ausführung umfasst die Anordnung ferner einen Ansatz am Rotor, der über das angefaste Ende des Kupplungsstiftes umgebogen ist, um den Kupplungsstift im Rotor zu halten.
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Bei einer Ausführung ist der Ansatz als Kragen ausgebildet und umgibt das Durchgangsloch im Rotor und ist über ein angefastes Ende des Kupplungsstiftes wärmeverstemmt, um den Kupplungsstift im Rotor zu halten.
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Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die beigefügten Zeichnungen und die Ansprüche verdeutlicht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den beigefügten Zeichnungen, die Teil der Anmeldeunterlagen bilden, bezeichnen gleiche Bezugszahlen durchgehend gleiche Bauteile.
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1 ist ein vertikaler abgebrochener Teilschnitt eines Rotor-/Wellenabschnittes einer Fahrzeugpedalanordnung mit einer Rotor-/Wellenkupplungsanordnung gemäß der Erfindung;
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2 ist eine Seitenansicht des Kupplungsstiftes der Rotor-/Wellenkupplungsanordnung nach 1;
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3 ist eine Stirnansicht des Kupplungsstiftes nach 2;
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4 ist ein vertikaler abgebrochener Teilschnitt einer anderen Ausführung eines Rotor-/Wellenabschnittes einer Fahrzeugpedalanordnung gemäß der Erfindung;
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5 ist eine Seitenansicht des Kupplungsstiftes der Rotor-/Wellenkupplungsanordnung nach 4;
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6 ist eine Stirnansicht des Kupplungsstiftes nach 5;
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7 ist ein vertikaler abgebrochener Teilschnitt durch den Kupplungsstift nach den 4 bis 6 in seiner Positionierungs- und Führungsposition an dem Rotor vor dem Kuppeln mit der Welle;
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8 ist ein vertikaler abgebrochener Teilquerschnitt des Rotors mit Kupplungsstift in Positionierung an der Welle vor dem Einpressen des Kupplungsstiftes in die Welle; und
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9 ist ein vertikaler abgebrochener Teilquerschnitt des Rotors und des Kupplungsstiftes nach dem Einpressen in die Welk und vor dem Wärmeverstemmen des Rotorkragens über das Ende des Kupplungsstiftes.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführung
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Eine Fahrzeugpedalanordnung 10 gemäß der Erfindung und insbesondere ein Rotor-/Wellenabschnitt und seine Umgebung umfassen eine Rotor-/Kupplungsanordnung 12 nach 1.
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Die Fahrzeugpedalanordnung 10 kann von der Gaspedal-Bauart sein, wie z. B. in der veröffentlichten U.S. Patentanmeldung Nr. 200/10137400 A1 offenbart, deren Beschreibung durch Rückbeziehung einbezogen ist.
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Die Fahrzeugpedalanordnung 10 umfasst neben anderen Bauteilen ein Pedalgehäuse 14, welches mindestens eine erste Pedalgehäusewand 16 mit einer zentralen durchgehenden Öffnung 18 hat. Eine langgestreckte Welle 20 und insbesondere ein distales Ende 22 dieser Welle erstreckt sich horizontal durch die Öffnung 18. In der gezeigten Ausführung ist die Welle 20 aus Kunststoff hergestellt, und das distale Ende 22 der Welle 20 ist im wesentlichen zylindrisch geformt und umfasst eine äußere Umfangsfläche 24, die eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Aussparung 26 aufweist, welche eine O-Ringdichtung 27 zum drehbaren Lagern des distalen Endes 22 der Welle 20 relativ zur Gehäusewand 16 und somit zur drehbaren Montage der Welk im Pedalgehäuse 14 relativ zur Gehäusewand 16 aufnimmt.
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Das distale Ende 22 der Welle 20 umfasst eine periphere radiale Stirnfläche 28, die eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche zum Begrenzen einer mittig angeordneten Kreisöffnung 30 in der radialen Stirnfläche 28 des distalen Endes 23 der Welle 20 und eine im wesentlichen zylindrische, zentral angeordnete innere Aussparung oder Vertiefung 32 hat, die von der radialen Stirnfläche 28 einwärts in den Innenkörper des distalen Endes 22 der Welle 20 hineinreicht.
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Die Fahrzeugpedalanordnung 10 umfasst ferner eine Sensorrotoranordnung 34 mit einem Rotor 36, der bei der gezeigten Ausführung aus Kunststoff besteht und die Gestalt einer Kappe 38 hat, welche durch die Kombination der radialen Stirnwand 40 und einer umlaufenden Seitenwand 42 gebildet ist, die sich im wesentlichen in Normalrichtung nach auswärts von einem Umfangsrand der radialen Endwand 40 erstreckt. Die radiale Endwand 40 hat ein im wesentlichen zentral angeordnetes und im wesentlichen kreisförmiges Durchgangsloch 44, welches sich zwischen und durch die entgegengesetzten äußeren Oberflächen der radialen Endwand 40 erstreckt.
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Die Sensor-/Rotoranordnung 34 ist mit der Welle derart verbunden, dass die Kappe 38 des Rotors 36 über das distale Ende 22 der Welle 20 montiert und aufgepasst ist, speziell derart, dass die Innenfläche der Seitenwand 42 der Kappe 38 des Rotors die äußere Umfangsfläche 24 des distalen Endes 22 der Welk 20 umgibt und daran anliegt, während die Innenfläche der radialen Endwand 40 der Kappe 38 des Rotors 36 an der radialen Stirnfläche 28 des distalen Endes 22 der Welle 20 anliegt. Darüber hinaus ist das Durchgangsloch 44 in der radialen Endwand 42 der Kappe 38 des Rotors 36 kolinear und koaxial zur Öffnung 30 und zur Vertiefung 32 im distalen Ende 22 der Welle 20 ausgerichtet.
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Die Rotor-/Wellenkupplungsanordnung 12 gemäß der Erfindung umfasst die Kombination aus der Öffnung 30 und der Vertiefung 32 im distalen Ende 22 der Welle 20, das Durchgangsloch 44 in der radialen Stirnwand 42 der Kappe 38 des Rotors 36 und einen Kupplungsstift 46 (1, 2 und 3), welcher sich sowohl durch das Durchgangsloch 44 der Kappe 38 als auch durch die Öffnung 30 und in die Vertiefung 32 in der Welle 20 erstreckt, um den Rotor 36 mit der Welle 40 zu kuppeln.
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In der gezeigten Ausführung ist der Kupplungsstift 46 im wesentlichen zylindrisch geformt und hat einen Körper mit einer geriffelten Oberfläche 48 am äußeren Umfang, die mehrere beabstandete und parallele langgestreckte Nuten oder Riffelungen 50 parallel zur Längsachse des Stiftes 46 aufweist. Obwohl 2 gradlinige Riffelungen 50 zeigt, können diese Riffelungen 50 auch durch andere Konfigurationen ersetzt sein, z. B. durch diamantfömige Riffelungen wie in 5 gezeigt.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann der Kupplungsstift 46 aus Metall bestehen und so bemessen sein, dass der Durchmesser des Kupplungsstiftes einschließlich der Höhe der Riffelungen 50 geringfügig größer als der Durchmesser der durchgehenden Öffnung 18 in der Welle 20, der Vertiefung 32 und des Durchgangsloches 44 in der Welle 20 bzw. im Rotor 36 ist, um einen Passsitz und eine Kupplungssicherung des Stiftes 46 mit der Welle 20 und dem Rotor 36 herzustellen.
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Somit ist gemäß 1 ein Abschnitt des Kupplungsstiftes 46 und insbesondere dessen geriffelte äußere Umfangsfläche 48 des linken Abschnittes des Kupplungsstiftes 46 mit Passsitz in den Werkstoff des inneren Umfangs des Durchgangsloches 44 in der Kappe 38 des Rotors 36 eingepasst, und ein längerer rechter Längsabschnitt des Kupplungsstiftes 46 und insbesondere die geriffelte äußere Oberfläche 48 desselben ist mit Passsitz in den Werkstoff der inneren zylindrischen Oberfläche der Vertiefung 32 in der Welle 20 eingepasst, um eine einfache, preiswerte Kupplung des Rotors 36 mit der Welle 20 der Fahrzeugpedalanordnung 10 zu schaffen.
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Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung kann der Kupplungsstift aus Kunststoff bestehen und mit dem Rotor 36 und der Welle 20 mit Ultraschall verschweißt sein.
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Eine Fahrzeugpedalanordnung 110, insbesondere deren Rotor-/Wellenkupplung und deren Umgebung sind in einer anderen Ausführung einer Rotor-/Wellenkupplungsanordnung 112 gemäß der Erfindung in 4 gezeigt.
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Die Fahrzeugpedalanordnung 110 ist ebenso wie die Fahrzeugpedalanordnung 10 von gleicher Bauart wie beispielsweise in der veröffentlichten U.S. Patentanmeldung Nr. 2007/0137400 A1 offenbart, deren Beschreibung erneut durch Rückbeziehung hier einbezogen ist.
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Insbesondere umfasst die Fahrzeugpedalanordnung 110 neben anderen Bauteilen ein Pedalgehäuse 114, welches mindestens eine Gehäusewand 116 mit einer zentralen Durchgangsöfnung 118 einschließt. Eine langgestreckte Welle 120 und insbesondere ein distales Ende 122 derselben erstreckt sich im wesentlichen horizontal durch die Öffnung 118. Bei der gezeigten Ausführung ist die Welle 120 aus Kunststoff gefertigt, und das distale Ende 122 der Welle ist im wesentlichen zylindrisch geformt und umfasst eine äußere Umfangsfläche 124 enthaltend eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Vertiefung 126, welche eine O-Ringdichtung 127 zum drehbaren Lagern des distalen Endes 122 der Welle 120 relativ zur Gehäusewand 110 und somit zur Montage der Welle 120 im Pedalgehäuse 114 zur Drehung relativ zur Gehäusewand 116 aufnimmt.
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Das distale Ende 122 der Welle 120 hat eine radiale Stirnfläche 128, die eine im wesentlichen zylindrische Innenfläche mit einer darin vorgesehenen zentralen kreisförmigen Öffnung 130 in der radialen Stirnfläche 128 des distalen Endes 122 der Welle 120 bildet, sowie eine im wesentlichen zylindrische zentrale innere Aussparung oder Vertiefung 132, die sich von der radialen Stirnfläche 128 und der Öffnung 130 darin in den inneren Körper des distalen Endes 122 der Welle 120 hinein erstreckt.
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Bei dieser Ausführung endet die Vertiefung in einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden und einwärts konvergierenden inneren Oberfläche 133.
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Die Fahrzeuggaspedalanordnung 110 umfasst zusätzlich eine Sensorrotoranordnung 134 mit einem Rotor 136, der bei der gezeigten Ausführung aus Kunststoff hergestellt ist und die Gestalt einer Kappe 138 annimmt, welche durch die Kombination aus einer radialen Endwand 140 und einer Umfangsseitenwand 142 gebildet ist, welche sich im wesentlichen von einem Umfangsrand der radialen Stirnwand 140 in Normalrichtung nach außen erstreckt. Die radiale Stirnwand 140 hat ein im wesentlichen mittiges, kreisförmiges Durchgangsloch 144, welches sich zwischen und durch die entgegengesetzten äußeren Oberflächen der radialen Endwand 140 erstreckt.
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In der in den 4, 7, 8 und 9 gezeigten Ausführung ragt ein zylindrischer Kragen 135 einförmig von der äußeren Oberfläche der radialen Stirnwand 140 nach auswärts und umgibt die von dem Durchgangsloch 144 in der äußeren Fläche der radialen Endwand 140 gebildete Öffnung.
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Die Sensor-Rotoranordnung 134 ist auf der Welle 120 derart angebracht, dass die Kappe 138 des Rotors 136 über das distale Ende 122 der Welle 120 aufgepasst ist, wobei die Innenfläche der Umfangsseitenwand 142 der Kappe 138 des Rotors 136 die Umfangsfläche 124 des distalen Endes 122 der Welle 120 umgibt und daran anliegt, während die Innenfläche der radialen Endwand 140 der Kappe 138 des Rotors 136 an der Außenfläche der radialen Stirnwand 128 des distalen Endes 122 der Welle 120 anliegt. Dabei ist das Durchgangsloch 144 der radialen Endwand 140 der Kappe 138 des Rotors 136 kolinear und koaxial mit der Öffnung 130 und der Vertiefung im distalen Ende 122 der Welle 120 fluchtend ausgerichtet.
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Die Rotor-/Wellenkupplungsanordnung 112 dieser Ausführung nach der Erfindung umfasst eine Kombination der Öffnung 130 und der Vertiefung 132 im distalen Ende 122 der Welle 120, des Durchgangsloches 144 in der radialen Stirnwand 140 der Kappe 138 des Rotors 136 und des Kupplungsstiftes 146 (4 bis 8), welcher sowohl durch das Durchgangsloch 144 in der Kappe 138 als auch durch die Öffnung 130 und die Vertiefung 132 in der Welle 120 hindurchreicht, um den Rotor 136 mit der Welle 120 zu kuppeln und zu sichern.
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Bei der Ausführung nach den 4 bis 9 ist der Kupplungsstift 146 im wesentlichen zylindrisch gestaltet, kann aus Metall oder Kunststoff, wie schon anhand des Kupplungsstiftes 46 beschrieben, bestehen und einen Körper mit einer äußeren Umfangsfläche 148 haben, die eine Riffelung 150 in Gestalt eines Diamantmusters (oder noch anders gestaltet) aufweist.
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Der Stift 146 zeichnet sich ferner dadurch aus, dass er entgegen gesetzte nach einwärts konvergierende oder angefaste Endbereiche oder -abschnitte 147 und 149 aufweist, die an jeweiligen flachen Stirnflächen 151 und 153 enden. Der Kupplungsstift 146 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass er entgegen gesetzte, gradlinige nicht geriffelte Bänder oder Sektionen 155 und 157 (5) zwischen dem geriffelten Zentralkörperabschnitt 148 und den entsprechenden abgeschrägten Endabschnitten 147 und 149 aufweist.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist der Kupplungsstift 146 ferner derart bemessen, dass der Durchmesser des Kupplungsstiftes 146 einschließlich der Hohenerstreckung der Riffelungen darauf geringfügig größer als der Durchmesser der Öffnung 130 und der Vertiefung 132 in der Welle 120 und des Durchgangsloches 144 im Rotor 136 ist, um einen Presssitz und eine Kupplungssicherung des Stiftes 146 mit der Welle 120 und dem Rotor 136 zu schaffen.
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Somit ist gemäß 4 ein Abschnitt des Kupplungsstiftes 146 und insbesondere die geriffelte äußere Umfangsfläche 148 des linken Abschnitts des Kupplungsstiftes 146 mit Presssitz in dem Werkstoff der inneren Umfangsfläche des Durchgangsloches 144 in der Kappe 138 aufgenommen, und ein längerer Längsabschnitt des Kupplungsstiftes 146, insbesondere die geriffelte äußere Oberfläche 148 desselben, ist mit Presssitz in dem Werkstoff der inneren zylindrischen Oberfläche der Vertiefung 132 der Welle 120 aufgenommen, um eine einfache, preiswerte und sichere Kupplung des Rotors 136 mit der Welle 120 der Fahrzeugpedalanordnung 110 zu schaffen.
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Ferner ergibt die Verwendung eines Kupplungsstiftes 146 mit abgeschrägten oder angefasten Einführendabschnitten 147 und 149 gemäß den 7 und 8 verschiedene Vorteile, z. B. die Umkehrbarkeit des Kupplungsstiftes 146 und insbesondere die Möglichkeit, den Stift in den Rotor 136 entweder mit dem einen Ende 147 oder dem anderen Ende 149 einzuführen. Die abgeschrägten oder angefasten Endabschnitte 147 und 149 ermöglichen es, den Kupplungsstift 146 leicht und schnell einzuführen, zu zentrieren und in dem Durchgangsloch 144 im Rotor 136 während des Montagevorgangs zu positionieren.
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Darüberhinaus ermöglichen die abgeschrägten oder angefasten Endabschnitte 147 und 149 des Kupplungsstiftes 146 gemäß 7, diesen schnell und einfach in und durch das Durchgangsloch 144 im Rotor 136 in die Lage gemäß 7 einzupressen, in welcher der abgeschrägte Endabschnitt 149 aus der Öffnung herausragt, die durch das Durchgangsloch 144 in der Kappe 138 des Rotors 136 gebildet ist, um somit den Kupplungsstift 146 auf der Wellenseite des Rotors 136 zu exponieren, die der Welle 120 gemäß 8 gegenüberliegt.
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Wie in 8 gezeigt ist, wird dann der exponierte oder vorkragende abgeschrägte Endabschnitt 149 des Kupplungsstiftes 146 dazu benutzt, den Kupplungsstift beim Einführen über und in die zentrale Öffnung der Welle 120 zu führen, zu lokalisieren und zu zentrieren, was natürlich auch den Rotor 136 ebenfalls auf dem Ende 122 der Welle 120 lokalisiert, führt und zentriert.
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Der abgeschrägte Einführabschnitt 149 des Kupplungsstiftes 146 kann nach örtlicher Festlegung und Zentrierung auf dem Ende der Welle 120 wie in 8 gezeigt auch gedreht werden, um eine gewünschte Indexposition der Fahrzeugpedalanordnung herbeizuführen. Sobald die gewünschte Indexposition erreicht ist, wird der Kupplungsstift 146 in die Welk 120 in seine endgültige Kupplungsposition im Inneren der Welle 120 gemäß 9 eingepresst, in der der abgeschrägte Endabschnitt 149 des Kupplungsstiftes 146 an der abgeschrägten Innenfläche 133 der Welle angeschmiegt ist.
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Wie in 4 gezeigt ist, hat der Kragen 135 an der radialen Stirnwand 140 des Rotors 36 einen Ansatz, welcher gebogen und einwärts deformiert wird, z. B. durch Wärmeverstemmen oder dgl., so dass der Werkstoff des Kragens oder des Ansatzes 135 den Spalt 137 (9) zwischen dem abgeschrägten Endabschnitt 147 des Kupplungsstiftes 146 und der Innenfläche 144 des Rotors 136 ausfüllt, um so den abgeschrägten Endabschnitt 147 des Kupplungsstiftes 146 zur dauerhaften Rückhaltung und Sicherung des Kupplungsstiftes 146 im Rotor 136 zu halten und somit dauerhaft den Rotor 136 auf der Welle 120 zurückzuhalten und zu sichern.
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Somit reduziert gemäß der Erfindung der Kupplungsstift 146 das Erfordernis, anstatt sieben Abmessungen nur drei Abmessungen zu kontrollieren. Ferner ist der Durchmesser des Durchgangsloches 144 durch den Rotor 136 so bemessen, dass die Innenfläche, welche das Durchgangsloch 144 bildet, eine fluchtende Passung bis auf einen kleinen Spalt mit steuerbarer Toleranz zwischen dem Rotor 136 und der Welle 120 bildet, um ein Kriechen der Welle 120 gegenüber dem Kupplungsstift 146 über die Lebensdauer aufgrund von Temperaturänderungen und Feuchtigkeitseinflüssen zu verhindern.
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Wenngleich die Erfindung mit speziellem Bezug auf die gezeigten Ausführungen beschrieben ist, versteht sich, dass ein Fachmann erkennt, dass Modifikationen hinsichtlich Konstruktion und Detail ohne Abweichen vom Kern und Schutzumfang der Erfindung getroffen werden können. Die beschriebenen Ausführungen sind daher in jeder Hinsicht nur als erläuternd und nicht als einschränkend zu verstehen.
