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Die Erfindung betrifft eine Pedalvorrichtung, insbesondere zum Betätigen der Kupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem um eine aufbaufeste Lagerachse schwenkbar gelagerten Pedal und einem Betätigungsorgan, welches durch eine von dem Pedal ausgehende Pedalkraft betätigbar ist, und mit wenigstens einem Federelement, dessen Federkraft als Hilfskraft zum Betätigen des Betätigungsorgans nutzbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Pedalvorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug und das Kraftfahrzeug selbst, jeweils aufweisend eine derartige Pedalvorrichtung.
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Pedalvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art dienen zum Betätigen der Kupplung oder der Bremse eines Kraftfahrzeuges. Die Pedalvorrichtungen weisen ein um eine aufbaufeste Lagerachse schwenkbar gelagertes Pedal auf, welches üblicherweise aus einem Pedalhebel und einer Fußplatte besteht. Indem der Fahrer mit seinem Fuß auf die Fußplatte tritt und somit eine Fußkraft auf das Pedal ausübt, wird der Pedalhebel um die Lagerachse verschwenkt. Durch die Schwenkbewegung des Pedalhebels übt das Pedal eine Pedalkraft auf das Betätigungsorgan aus, durch welche das Betätigungsorgan betätigt wird. Üblicherweise weisen die Pedalvorrichtungen zusätzlich wenigstens ein Federelement auf, dessen Federkraft als Hilfskraft zum Betätigen des Betätigungsorgans dient.
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Bei der Entwicklung von Pedalvorrichtungen zielt man darauf ab, dass der Fahrer zum Durchtreten des Pedales nicht immer die gleiche Fußkraft aufzubringen braucht, je nachdem, in welcher Position sich das Pedal im Pedalweg befindet. Beispielsweise kann darauf abgestellt werden, dass der Fahrer zu Beginn des Betätigungsweges des Pedales eine andere Fußkraft als am Ende des Betätigungsweges aufzubringen hat. Je nach Typ der Kupplung oder Bremse, welche mittels der Pedalvorrichtung zu betätigen ist, sind ganz verschiedene Kraftcharakteristika über den Betätigungsweg des Pedales notwendig.
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Die bisherigen Pedalvorrichtungen werden dazu mit technisch relativ hohem Aufwand an die jeweiligen über den Betätigungsweg des Pedales aufzubringenden Kräfte individuell angepasst. Es ist damit jedoch eine Pedalvorrichtung auf einen Kupplungstyp oder Bremsentyp festgelegt. Eine Nutzung der Pedalvorrichtung für einen anderen Bremsentyp oder Kupplungstyp ist dann technisch nur noch mit einem relativ großen Aufwand oder gar nicht mehr möglich.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pedalvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Pedalvorrichtung bereit zu stellen, um einfacher als bisher an unterschiedliche Kraftcharakteristika über den Betätigungsweg des Pedals angepasst werden zu können, insbesondere um für unterschiedliche Betätigungssysteme, wie beispielsweise verschiedene Typen von Kupplungsbetätigungssystemen oder Bremsbetätigungssystemen, genutzt werden zu können. Ferner sollen ein Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug und das Kraftfahrzeug selbst vorgeschlagen werden, welche jeweils für den Einsatz einer solchen Pedalvorrichtung geeignet sind.
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Die Aufgabe wird mit einer Pedalvorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Betreiben einer Pedalvorrichtung gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 12 aufweist. Weiterhin werden zur Lösung der Aufgabe ein Kupplungssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 14 sowie ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 14 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 15 bereitgestellt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Pedalvorrichtung, insbesondere zum Betätigen der Kupplung eines Kraftfahrzeuges, hat ein um eine aufbaufeste Lagerachse, beispielsweise eines Pedalhalters, schwenkbar gelagertes Pedal. Vorzugsweise hat das Pedal einen Pedalhebel und eine daran fixiert Fußplatte, welche als Betätigungsfläche zum Treten des Pedales mittels des Fußes dient. Die Fußplatte ist bevorzugt in einem Endbereich des Pedalhebels angeordnet, wobei der Pedalhebel zusammen mit der Fußplatte um die Lagerachse schwenkbar ist.
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Weiterhin hat die erfindungsgemäße Pedalvorrichtung ein, vorzugsweise mit dem Pedal gekoppeltes Betätigungsorgan, welches durch eine von dem Pedal ausgehende Pedalkraft betätigbar ist bzw. betätigt wird. Das Betätigungsorgan kann beispielsweise ein hydraulischer Geberzylinder sein, welcher Bestandteil einer hydraulischen Kraftübertragungseinrichtung ist.
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Die erfindungsgemäße Pedalvorrichtung weist ferner wenigstens ein Federelement auf, dessen Federkraft als Hilfskraft zum Betätigen des Betätigungsorgans nutzbar ist. Dadurch wird dem Fahrer das Durchtreten des Pedals zum Betätigen des Betätigungsorgans erleichtert.
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Nach der Erfindung weist die Pedalvorrichtung wenigstens eine mit dem Federelement zusammenwirkende Verstelleinrichtung auf, welche zum Aufteilen der Federkraft des Federelements in wenigstens eine als Betätigungskraft für das Betätigungsorgan wirkende Kraftkomponente und eine Kraftkomponente ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan ausgebildet ist, wobei durch die Verstelleinrichtung das Verhältnis der Kraftkomponenten zueinander in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals veränderbar ist.
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Durch diese Maßnahme lässt sich die von dem Fahrer des Kraftfahrzeuges auf das Pedal aufzubringende Fußkraft für jede Stellung des Pedales in dessen Betätigungsweg individuell und flexibel einstellen. Dazu kann für die jeweilige Position des Pedals festgelegt werden, wie groß der Anteil der Federkraft ist, welche als Betätigungskraft zum Betätigen des Betätigungsorgans wirkt. Insofern kann die Höhe der wirkenden Federkraft in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals individuell und flexibel eingestellt werden.
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Durch die Erfindung ist somit in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals in technisch einfacher Weise die Kraftcharakteristik der Pedalvorrichtung veränderbar bzw. einstellbar. Die erfindungsgemäße Pedalvorrichtung ist daher besonders dazu geeignet, für unterschiedliche Betätigungssysteme, wie beispielsweise verschiedene Typen von Kupplungsbetätigungssystemen oder Bremsbetätigungssystemen genutzt werden zu können. Auch kann die Pedalvorrichtung in unterschiedlichen Kupplungssystemen oder Bremssystemen genutzt werden.
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Vorzugsweise ist dazu die Verstelleinrichtung in der Weise ausgebildet, dass in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals sich das Verhältnis der Kraftkomponenten zueinander nach vorgegebenen Werten ändert.
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Bevorzugt ist das Federelement, welches insbesondere ein mechanisches Federelement ist, im Ausgangszustand des Pedals vorgespannt und wirkt mit seiner Vorspannkraft in Richtung gegen das Pedal. Dadurch ist das Pedal in seiner Ausgangsposition gehalten und es sind etwaige Klapper- oder Vibrationserscheinungen während der Fahrt des Fahrzeuges ohne Betätigung der Pedalvorrichtung vermieden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bezogen auf die Wirkrichtung der Pedalkraft die Verstelleinrichtung zwischen dem Pedal und dem Betätigungsorgan angeordnet ist. Dadurch ist der Bauraum für die Verstelleinrichtung auf ein Minimum reduziert. Auch ergeben sich dadurch kurze Kraftübertragungswege bzw. Hebelwege für die mit dem Betätigungsorgan und dem Pedal wirkverbundene Verstelleinrichtung.
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Es bietet sich an, dass die Verstelleinrichtung an dem Betätigungsorgan bewegbar gehalten ist. Dadurch ist eine Verklemmung der Verstelleinrichtung gegenüber dem Betätigungsorgan beim Bewegen des Pedal entlang seines Pedalweges vermieden, da die Verstelleinrichtung mögliche Lageänderungen relativ gegenüber dem Betätigungsorgan bei der Betätigung des Pedals ausführen kann.
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Die Verstelleinrichtung kann an dem Gehäuse des Betätigungsorgans um eine Drehachse drehbar gelagert sein. Dazu kann die Drehachse im Wesentlichen quer zur Wirkrichtung der Betätigungskraft für das Betätigungsorgan, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Lagerachse des Pedals liegen.
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Beispielsweise kann die Verstelleinrichtung an dem Gehäuse, Halter oder Träger des Betätigungsorgans angebunden sein, insbesondere das Gehäuse, den Halter oder Träger des Betätigungsorgans als Anbindungsstelle für die Verstelleinrichtung nutzen, so dass zusätzliche Halter oder Träger nicht notwendig sind.
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Auch kann es vorgesehen sein, dass die Verstelleinrichtung und das Betätigungsorgan ein gemeinsames Gehäuse, einen gemeinsamen Halter oder einen gemeinsamen Träger nutzen, um beispielsweise an der Karosserie des Fahrzeuges angebunden zu werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung ein Bewegungsteil aufweist, welches mittels einer Führung, beispielsweise in Art einer Kurvenbahnführung oder Kulissenführung, translatorisch und/oder rotatorisch zwangsgeführt bewegbar ist und vorzugsweise bei translatorischer Bewegung das Betätigungsorgan betätigt. Bevorzugt bleibt die rotatorische Bewegung des Bewegungsteils im Wesentlichen ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan. Es ist dadurch in technisch einfacher Weise ein Aufteilen der Federkraft in die Kraftkomponenten realisiert, von denen die eine Kraftkomponente eine Betätigungskraft auf das Betätigungsorgan ausübt und die andere Kraftkomponente nicht zu der Betätigung des Betätigungsorgans beiträgt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Bewegungsteil wenigstens zweiteilig ausgebildet ist, wobei eines der Teile, beispielsweise in Art eines länglichen Übertragungselements, zur Übertragung der auf das Betätigungsorgan wirkenden Betätigungskraft ausgebildet ist. Vorzugsweise ist daran das wenigstens eine andere Teil drehbar gelagert und in Wirkrichtung der Betätigungskraft fixiert gehalten. Dadurch ist das auf das Betätigungsorgan wirkende translatorisch bewegbare Teil von der Rotationsbewegung des anderen Teiles entkoppelt, so dass die Anbindung des auf das Betätigungsorgan wirkenden Teils an dem Betätigungsorgan vereinfacht ist. Denn durch die Entkopplung des Teiles von der Drehbewegung ist eine relative Verdrehbewegung zwischen dem translatorisch bewegbaren Teil und dem Betätigungsorgan vermieden und damit die Wirkverbindung zwischen dem Bewegungsteil und dem Betätigungsorgan technisch einfacher zu realisieren.
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Bei einer Nutzung einer Rotationsbewegung und einer Translationsbewegung zur Aufteilung der Federkraft in die Kraftkomponenten kann selbstverständlich auch die Rotationsbewegung zum Betätigen des Betätigungsorganes dienen. In diesem Fall weist die Verstelleinrichtung ein Bewegungsteil auf, welches mittels einer Führung translatorisch und/oder rotatorisch zwangsgeführt bewegbar ist und bei rotatorischer Bewegung das Betätigungsorgan betätigt.
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Auch für diese Ausgestaltung kann das Bewegungsteil wenigstens zweiteilig ausgebildet sein, wobei dann eines der Teile zur Übertragung der auf das Betätigungsorgan wirkenden Betätigungskraft ausgebildet ist und daran das wenigstens eine andere Teil drehfest und translatorisch bewegbar gelagert ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verstelleinrichtung ein vorzugsweise aufbaufestes, beispielsweise mit dem Betätigungsorgan verbundenes, Gehäuse mit einem röhrenförmigen Durchgang aufweist, in welchem das Bewegungsteil bewegbar gehalten ist. Auch diese Maßnahme lässt sich in technisch einfacher Weise realisieren. Zugleich bietet der Hohlzylinder dem Bewegungsteil einen Schutz vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise mechanischen Einflüssen, welche die Rotationsbewegung bzw. Translationsbewegung des Bewegungsteiles beeinträchtigen könnten.
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Das Gehäuse kann beispielsweise als Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei das Bewegungsteil innerhalb des Hohlraumes hin- und herbewegbar ist, insbesondere hin- und herbewegbar gehalten ist.
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Es bietet sich an, dass das Bewegungsteil zumindest teilweise in seinem Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Durchganges im Wesentlichen entspricht, so dass bei einer Bewegung des Bewegungsteiles relativ gegenüber dem Gehäuse das Bewegungsteil an der den Durchgang radial begrenzenden Wandung des Gehäuses gleitet. Es ist dadurch ein Schrägstellen bzw. Verkippen des Bewegungsteiles gegen die Wandung des Durchganges bei der Translationsbewegung des Bewegungsteiles vermieden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Führung durch wenigstens eine Kante an der den Durchgang radial begrenzenden Wandung des Gehäuses gebildet ist, an welcher ein radial nach außen stehender Vorsprung des Bewegungsteils angreift, insbesondere gleitend oder rollend angreift. Auf diese Art und Weise ist die Führung für das Bewegungsteil technisch besonders einfach zu realisieren. Um mittels der Führung das Bewegungsteil in eine Rotationsbewegung und/oder eine translatorische Bewegung versetzen zu können, bietet es sich an, dass die wenigstens eine Kante einen sich in Umfangsrichtung und/oder axialer Richtung des Durchganges erstreckenden vorgegebenen Verlauf aufweist. Insofern ist durch die Steigung der Führung, insbesondere Kurvenbahnführung, die auf das Betätigungsorgan wirkende Betätigungskraft in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals verändert bzw. veränderbar.
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Bevorzugt ist durch zwei zueinander in radialer Richtung beabstandete Kanten eine Führungsfläche gebildet, an welcher der nach außen stehende Vorsprung des Bewegungsteils entlang gleitet oder rollt, wenn das Bewegungsteil im Zuge der Betätigung der Pedalvorrichtung relativ gegenüber dem Gehäuse der Verstelleinrichtung bewegt wird.
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Bevorzugt ist der nach außen stehende Vorsprung durch eine Laufrolle gebildet, welche an dem Drehteil um seine eigene Mittelachse drehbeweglich gelagert ist.
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Auch können zwei Kanten vorgesehen sein, welche mit jeweils einem Vorsprung des Bewegungsteils zusammenwirken. In diesem Fall weist das Bewegungsteil zwei radial nach außen stehende Vorsprünge auf, welche vorzugsweise zueinander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
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Bei einem zweiteiligen Bewegungsteil der Verstelleinrichtung, dessen einer Teil zur Übertragung der auf das Betätigungsorgan wirkenden Betätigungskraft ausgebildet ist und daran das wenigstens eine andere Teil drehbar gelagert und in Wirkrichtung der Betätigungskraft fixiert gehalten ist, kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung das Federelement als drehkrafterzeugend ausgebildet sein, wobei das Federelement mit seiner Drehkraft eine Verdrehung des drehbeweglichen Teiles relativ gegenüber dem die Betätigungskraft ausübenden Teil erzeugt. Dadurch ist die Verstelleinrichtung technisch einfach und kostengünstig zu realisieren.
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Die Verstelleinrichtung ist technisch einfach und kostengünstig zu realisieren, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Federelement eine Schenkelfeder ist, welche sich mit einem Schenkel gegen das eine Teil und mit ihrem anderen Schenkel gegen das andere Teil abstützt. Durch die vorzugsweise als Schraubenfeder wirkende Schenkelfeder ist ferner der Platzbedarf in axialer Richtung auf ein Minimum reduziert.
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Es bietet sich an, dass, bezogen auf die Wirkrichtung der Pedalkraft, das Federelement zwischen dem Pedal und dem Bewegungsteil angeordnet ist. Dadurch ist das Federelement in die Verstelleinrichtung integriert, ohne in radialer Richtung aufbauend zu wirken.
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Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Pedalvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, welche ein um eine aufbaufeste Lagerachse, beispielsweise eines Pedalhalters, schwenkbar gelagertes Pedal und ein Betätigungsorgan aufweist, das durch eine von dem Pedal ausgehende Pedalkraft betätigt wird.
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Erfindungsgemäß wird mittels einer Verstelleinrichtung die Federkraft eines Federelements in wenigstens eine als Betätigungskraft für das Betätigungsorgan wirkende Kraftkomponente und eine Kraftkomponente ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan aufgeteilt und das Verhältnis der Kraftkomponenten zueinander in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals verändert.
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Dadurch lässt sich die von dem Fahrer des Kraftfahrzeuges auf das Pedal aufzubringende Fußkraft für jede Stellung des Pedals in dessen Betätigungsweg individuell und flexibel einstellen. Insofern kann auf diese Art und Weise die von dem Fahrer aufgebrachte Fußkraft an unterschiedliche Kraftcharakteristika bezüglich der zum Betätigen des Betätigungsorgans aufzubringenden Betätigungskraft bezogen auf den Betätigungsweg des Pedals angepasst werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit möglich, die Pedalvorrichtung für unterschiedliche Betätigungssysteme, wie beispielsweise verschiedene Typen von Kupplungsbetätigungssystemen oder Bremsbetätigungssystemen nutzen zu können, ohne dazu technisch aufwendige und kostenintensive konstruktive Änderungen an der Pedalvorrichtung vornehmen zu müssen.
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Nach einer Weiterbildung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals das Verhältnis der Kraftkomponenten zueinander nach vorgegebenen Werten verändert wird. Dadurch ist eine Anpassung an die Kraftcharakteristik verschiedener Betätigungssysteme in besonders einfacher Weise exakt möglich, da diese Charakteristik durch die vorgegebenen Werte Rechnung getragen wird.
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Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem oder Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Pedalvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
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Auch betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Pedalvorrichtung der vorstehend beschriebenes Art.
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Durch die Erfindung kann in einfacher Weise die von dem Fahrer aufzuwendende Fußkraft zum Betätigen des Betätigungsorgans über den Betätigungsweg des Pedals verändert werden, insbesondere eingestellt werden. Dadurch kann der Kraftaufwand zum Betätigen des Pedals über dessen Betätigungsweg an die Bedürfnisse und das subjektive Empfinden des Fahrers angepasst werden. Auch kann dadurch ein und dieselbe Pedalvorrichtung genutzt werden, um zum Betätigen von Betätigungsorganen unterschiedlicher Bauart und Typ eingesetzt zu werden, indem durch entsprechende Anpassung des Verlaufes der Führung das Verhältnis der Kraftkomponenten zueinander für die jeweilige Position des Pedals im Pedalweg an die jeweils vorliegenden systembedingten Gegebenheiten angepasst wird.
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Durch die Erfindung ist die von dem Fahrer aufzubringende Fußkraft reduziert, indem dazu die Unterstützungskraft des wenigstens einen Federelementes wirkt. Die Höhe der Hilfskraft kann durch die Erfindung an die jeweilige Position des Pedals im Betätigungsweg exakt angepasst werden. Der charakteristische Verlauf der Hilfskraft in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg des Pedals ist bei der Erfindung unabhängig von anderen Bauteilkomponenten der Pedalvorrichtung oder anderer Komponenten des Systems möglich, indem dazu lediglich der Verlauf der Führung, insbesondere Kurvenbahn, geändert werden braucht.
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Indem bei der Erfindung die Verstelleinrichtung in das Betätigungsorgan bzw. dessen Gehäuse integriert sein kann, ist eine besonders kompakte Baueinheit realisiert, welche den Zwischenraum zwischen dem Pedal und dem Betätigungsorgan nutzt.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.
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Es zeigen:
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1 eine mögliche Ausführungsform einer Pedalvorrichtung, beispielsweise zum Betätigen der Kupplung eines Kraftfahrzeuges, in einer Seitenansicht,
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2 die Pedalvorrichtung gemäß der 1 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der 1,
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3 die Pedalvorrichtung gemäß der 1 in Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B der 1,
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4 die Pedalvorrichtung gemäß der 1 im unbetätigten Zustand und,
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5 die Pedalvorrichtung gemäß der 1 im betätigten Zustand.
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1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform einer Pedalvorrichtung 1, welche beispielsweise zum Betätigen der Kupplung oder Betriebsbremse eines Kraftfahrzeuges dient. Die Pedalvorrichtung 1 ist als Seitenansicht dargestellt, wobei die in der Seitenansicht nicht sichtbaren Teile der Pedalvorrichtung 1 und/oder Kanten mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
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Die Pedalvorrichtung 1 hat ein Pedal 3, welches um eine aufbaufeste Lagerachse 2 schwenkbar gelagert ist. Die Lagerachse 2 ist bevorzugt an einem Pedalhalter 22 gebildet, welcher beispielsweise an der Karosserie des Kraftfahrzeuges montiert ist. In der 1 ist der Pedalhalter 22 lediglich durch ein Symbol angedeutet.
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Das Pedal 3 weist bevorzugt einen Pedalhebel 4 auf, an dessen einen Endbereich eine Fußplatte 5 angeordnet ist. An dem anderen Endbereich bzw. an dem anderen Ende des Pedalhebels 4 ist die Lagerachse 2 angeordnet, so dass eine auf die Fußplatte 5 aufgebrachte Fußkraft eine Schwenkbewegung des Pedalhebels 4 um die Lagerachse 2 bewirkt.
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In der 1 befindet sich die Pedalvorrichtung 1 in unbetätigtem Zustand, in welchem das Pedal 3 sich in seiner Ausgangsstellung befindet, also eine Schwenkbewegung noch nicht ausgeführt ist.
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Die Pedalvorrichtung 1 wirkt über das Pedal 3 auf ein Betätigungsorgan 6, welches beispielsweise ein hydraulischer Geberzylinder eines hydraulischen Kraftübertragungssystems des Kraftfahrzeuges ist. Dazu greift eine Verstelleinrichtung 7 an einer Angriffsstelle 23 an dem Pedalhebel 4 an, wobei die Angriffsstelle 23 vorzugsweise zwischen der Fußplatte 5 und der Lagerachse 2 angeordnet ist.
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Die Verstelleinrichtung 7 wiederum ist mit dem Betätigungsorgan 6 wirkverbunden, so dass durch die Schwenkbewegung des Pedals 3 um die Lagerachse 2 das Betätigungsorgan 6 betätigt wird. Bevorzugt ist dazu die Verstelleinrichtung 7 zwischen der Angriffsstelle 23 des Pedalhebels 4 und dem Betätigungsorgan 6 angeordnet.
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Die Verstelleinrichtung 7 weist ein Federelement 21 auf, dessen Federkraft als Hilfskraft für das Betätigen des Betätigungsorgans 6 dient. Dies geschieht in der Art und Weise, dass die Verstelleinrichtung 7 erfindungsgemäß dazu ausgebildet, dass die Federkraft in eine als Betätigungskraft für das Betätigungsorgan 6 wirkende Kraftkomponente und eine Kraftkomponente ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan 6 aufgeteilt wird, wobei durch die Verstelleinrichtung 7 das Verhältnis der Kraftkomponenten zueinander in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg W des Pedals 3 verändert wird.
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Der hierfür realisierte Mechanismus der Verstelleinrichtung 7 wird nachfolgend anhand der 1 in Zusammenschau mit dem Längsschnitt gemäß der 2 und dem Querschnitt gemäß der 3 erläutert.
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Wie daraus ersichtlich ist, weist die Verstelleinrichtung 7 ein Bewegungsteil 9 auf, welches mittels einer Führung 10 translatorisch und/oder rotatorisch zwangsgeführt bewegbar ist und bei rotatorischer Bewegung das Betätigungsorgan 6 betätigt.
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Wie insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Bewegungsteil 9 vorzugsweise zweiteilig aufgebaut, wobei eines der Teile 11 und 12 zur Übertragung der auf das Betätigungsorgan 6 wirkenden Betätigungskraft ausgebildet ist und daran das wenigstens eine andere Teil 12 drehbar gelagert und in Wirkrichtung der Betätigungskraft fixiert gehalten ist. Bevorzugt ist das Teil 12 zylinderförmig ausgebildet, beispielsweise in Art eines Kolbens.
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Das Bewegungsteil 9 ist in einem röhrenförmigen Durchgang 14 eines Gehäuses 13 bewegbar gehalten, wobei das Gehäuse 13 vorzugsweise an dem Gehäuse des Betätigungsorgans 6 und/oder einem Träger 8 für das Gehäuse des Betätigungsorgans 6 bewegbar gehalten ist, vorzugsweise lösbar gehalten ist, insbesondere daran um eine Drehachse 25 drehbar gelagert ist. Bevorzugt liegt die Drehachse 25 im Wesentlichen quer zur Wirkrichtung der Betätigungskraft für das Betätigungsorgan 6, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Lagerachse 2 des Pedals 3. Das Gehäuse 13 der Verstelleinrichtung 7 kann beispielsweise als Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei das Bewegungsteil 9 innerhalb des Hohlzylinders hin- und herbewegbar gehalten ist.
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Wie insbesondere aus der 1 ersichtlich ist, ist die Führung 10 durch wenigstens eine, vorzugsweise zwei Kanten 15, beispielsweise eines in der Wandung 17 des Gehäuses 13 ausgebildeten Langlochs 18 gebildet. Daran ist ein radial nach außen stehender Vorsprung 19 des Bewegungsteils 9 bzw. des rotierbar ausgebildeten Teiles 12 des Bewegungsteiles 9 geführt, wie insbesondere aus einer Zusammenschau der 1 und 3 ersichtlich ist. Der wenigstens einen Kante 15 kann in radialer Richtung eine weitere Kante 16 zugeordnet sein, wobei die Kanten 15 und 16 zueinander derart beabstandet sind, dass dazwischen eine Führungsfläche gebildet ist, an welcher der zugehörige Vorsprung 19 angreift.
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Vorzugsweise ist neben dem Vorsprung 19 zusätzlich ein weiterer Vorsprung 20 vorgesehen, welcher radial nach außen stehend angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Vorsprünge 18 und 19 zueinander diametral gegenüberliegend angeordnet sind und jeweils in die zugehörige Führung 10 bzw. 10' eingreifen. Insofern weist die Verstelleinrichtung 7 zwei Führungen auf.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine nach außen stehende Vorsprung 19 bzw. 20 durch eine Rolle gebildet, welche um ihre Mittelachse drehbeweglich ausgebildet ist, so dass durch die im Zuge der Rotationsbewegung des Teils 12 relativ gegenüber dem Gehäuse 13 die jeweilige Rolle in der Führung 10 bzw. 10' abrollt.
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Das Federelement 21 ist vorzugsweise zwischen der Angriffsstelle 23 und dem Bewegungsteil 9 angeordnet und bevorzugt als drehkrafterzeugend ausgebildet, so dass mit seiner Drehkraft eine Verdrehung des drehbeweglichen Teiles 12 relativ gegenüber dem die Betätigungskraft ausübenden Teil 11 erzeugt wird. Das Federelement 21 stützt sich dabei mit seinem einen Schenkel gegen das translatorisch bewegbare Teil 11 und mit seinem anderen Schenkel gegen das rotatorisch bewegbare Teil 12 ab, wobei bevorzugt in dem unbetätigten Zustand der Pedalvorrichtung 1 das Federelement 21 unter Vorspannung vorliegt.
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Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, ist das translatorisch bewegbare Teil 11 in Art eines länglichen Übertragungselementes ausgebildet, welches an seinem einen Ende an einem Betätigungsglied 24, wie beispielsweise einem Hubkolben, lösbar verbunden ist, beispielsweise mittels einer Kugel-/Pfannenverbindung. Das Teil 11 weist an seinem anderen Ende eine Angriffsfläche auf, an welcher die Angriffsstelle 23 des Pedals 3 bzw. des Pedalhebels 4 angreift. Zwischen den beiden Enden des Teiles 11 ist das Teil 12 drehbar an dem Teil 11 gelagert. Wiederum zwischen dem Teil 12 und der endseitigen Angriffsfläche ist das Federelement 21 an dem Teil 11 angeordnet.
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Anhand der 4 und 5 soll das Funktionsprinzip der Pedalvorrichtung 1 kurz erläutert werden.
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Die 4 zeigt die Pedalvorrichtung 1 in unbetätigtem Zustand und ist im Wesentlichen identisch mit der 1. In diesem Zustand wirkt lediglich die Federkraft F des Federelementes 21 als Drehkraft Fo, welche im Wesentlichen ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan ist. Die Federkraft F ist dabei vorzugsweise durch Vorspannung des Federelementes 21 erzeugt.
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Wird in dem Zustand der Pedalvorrichtung 1 gemäß der 4 nunmehr eine Fußkraft Ff auf die Fußplatte 5 aufgebracht und dadurch das Pedal 3 in eine Schwenkbewegung um die Lagerachse 2 gebracht, vollzieht das Pedal 3 den Betätigungsweg W, wie er beispielhaft in der 1 eingezeichnet ist. Die im Zuge der Betätigungsbewegung des Pedales 3 von der Angriffsstelle 23 auf die Verstelleinrichtung 7 wirkende Pedalkraft Fp bewirkt eine translatorische Bewegung des Teiles 11 des Bewegungsteiles 9. Die translatorische Bewegung des Teiles 11 erfolgt dabei so lange ohne die Hilfskraft des Federelementes 21, solange die Führung 10 sich ausschließlich in axialer Richtung erstreckt. Sobald die Führung 10 zusätzlich ihren Verlauf in Umfangsrichtung bzw. über einen Abschnitt des Umfanges des Gehäuses 13 sich erstreckt, erfolgt die erfindungsgemäße Aufteilung der Federkraft F in die als Betätigungskraft für das Betätigungsorgan 6 wirkende Kraftkomponente Fb und die Kraftkomponente Fo ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan 6, wie aus 5 ersichtlich ist. Sobald also durch die Führung 10 die Federkraft F über zumindest einen Anteil als die Betätigungskraft Fb wirkt, unterstützt das Federelement 21 das Durchtreten des Pedals 3 zum Betätigen des Betätigungsorgans 6, so dass die von dem Fahrer aufzubringende Fußkraft Ff auf die Fußplatte 5 sich verändert, insbesondere verringert. Durch den Verlauf der Führung 10 werden damit die Teile 11 und 12 im Verhältnis zueinander in Bewegung versetzt und damit in entsprechender Weise eine Aufteilung der Federkraft F in die Kraftkomponenten Fb und Fo vorgenommen.
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Die Führung 10 bewirkt über einen im Wesentlichen sich in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt eine translatorische Bewegung des Bewegungsteiles 9 in axialer Richtung. Die Federkraft F des Federelements 21 wirkt in diesem Fall nur als die Kraft Fo ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan 6. Die Pedalkraft Fp wirkt alleine als Betätigungskraft auf das Betätigungsorgan 6, also ohne kraftunterstützenden Anteil Fb der Federkraft F.
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Sobald die Führung 10 einen Abschnitt aufweist, welcher sich zu einer Erstreckung in axialer Richtung zusätzlich um den Umfang des Gehäuses 13 erstreckt, kommt die Federkraft F des Federelementes 21 zu tragen. Indem die Führung 10 in diesem Fall eine Drehbewegung des Teiles 12 des Bewegungsteiles 9 relativ gegenüber dem Teil 11 zulässt, wirkt die Federkraft F des Federelementes 21 mit der Kraftkomponente Fb unterstützend auf das Betätigungsorgan 6. Die auf das Betätigungsorgan 6 wirkende Betätigungskraft ist nunmehr durch die Pedalkraft Fp und der Kraftkomponente Fb der Federkraft gebildet, so dass zum Bewegen des Pedales 3 über diesen Abschnitt der Führung 10 der Fahrer aufgrund der unterstützenden Federkraftkomponente Fb in seiner aufzubringenden Fußkraft entlastet ist.
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Am Ende der Betätigungsbewegung des Pedales 3 ist das Pedal 3 im Wesentlichen vollständig durchgetreten und vorzugsweise befindet sich das Bewegungsteil 9 im axialen Bereich am Ende der Führung 10.
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Wie aus der 5 ersichtlich, verläuft die Führung 10 in diesem Ausführungsbeispiel an ihrem Ende mit einem Anteil in axialer Richtung sowie einem Anteil über den Umfang des Gehäuses 13, so dass auch am Ende der Führung 10 die Federkraft F des Federelementes 21 neben der Kraftkomponente Fo auch die Kraftkomponente Fb als Unterstützungskraft zum Betätigen des Betätigungsorgans 6 erzeugt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalvorrichtung
- 2
- Lagerachse
- 3
- Pedal
- 4
- Pedalhebel
- 5
- Fußplatte
- 6
- Betätigungsorgan
- 7
- Verstelleinrichtung
- 8
- Träger
- 9
- Bewegungsteil
- 10
- Führung
- 10
- Führung
- 11
- Teil
- 12
- Teil
- 13
- Gehäuse
- 14
- Durchgang
- 15
- Kante
- 16
- Kante
- 17
- Wandung
- 18
- Langloch
- 19
- Vorsprung
- 20
- Vorsprung
- 21
- Federelement
- 22
- Pedalhalter
- 23
- Angriffsstelle
- 24
- Betätigungsglied
- 25
- Drehachse
- F
- Federkraft
- Fp
- Pedalkraft
- W
- Betätigungsweg
- Fb
- Betätigungskraft
- Fo
- Kraft ohne Wirkung auf das Betätigungsorgan
- Ff
- Fußkraft
