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Die Erfindung betrifft eine Fußpedalanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
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Aus der Praxis ist es seit geraumer Zeit bekannt, an einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, eine die Betätigung der Kupplung desselben unterstützende Zugfeder so anzuordnen, dass diese zunächst der Kupplungspedalbetätigung entgegen und nach einem bestimmten Schwenkweg des Pedalhebels ein Moment erzeugt, welches im gleichen Sinne wie die vom Fahrzeugführer aufgewendete Pedalkraft wirkt. Derartige Anordnungen wirken nach dem an sich bekannten Übertotpunktfeder-Prinzip, bei dem sich der Kraftvektor nach Überschreiten des Übertotpunktes (Kraftumkehrpunktes) umkehrt (vgl.
DE 27 41 742 A1 ;
DE 40 25 147 C2 ). Aus der Praxis ist es des Weiteren im Hinblick auf eine an sich bekannte hydraulische Kupplungsbetätigung bekannt, dass eine gegen die vom Fahrzeugführer aufgewendete Pedalkraft einwirkende Kraft der Kupplungshydraulik (Gegenkraft) beim Betätigen des Pedalhebels mit größer werdenden Schwenkweg des Pedalhebels besagte Gegenkraft ansteigt. Findet eine an sich bekannte, die Betätigung des Pedalhebels unterstützende Übertotpunkt-Feder Anwendung, ist nach Überwindung des Übertotpunktes zwar eine bestimmte Unterstützungskraft zu verzeichnen, jedoch verringert sich diese Unterstützungskraft mit zunehmendem Schwenkweg. Im Hinblick darauf ist aus der
DE 10 2009 038 A1 eine Kupplungspedalanordnung bekannt, die sich dadurch auszeichnet, dass zumindest eine Zugfeder nach Art einer Rückstellfeder derart angeordnet und beidenends abgestützt ist, dass dieselbe bei Betätigung des Pedalhebels zum Öffnen der Kupplung zusätzlich zu der auf den Pedalhebel wirkenden Gegenkraft der Kupplungshydraulik über den gesamten Betätigungsweg des Pedalhebels eine weitere Gegenkraft erzeugt, die jedoch mit zunehmendem Betätigungsweg des Pedalhebels abnimmt. Hierdurch ist beim Betätigen des Kupplungspedals trotz ansteigender Gegenkraft der Kupplungshydraulik über den gesamten Betätigungsweg des Pedalhebels ein wesentlich verminderter Gegenkraft-Anstieg oder gar ein gleichbleibende Kraftniveau realisierbar, welches vom Fahrzeugführer als angenehm bzw. optimal empfunden wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik weiter verbesserte Fußpedalanordnung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeugs, zu schaffen, welche es gestattet, die auf den Fahrzeugführer wirkenden Kräfte beim Betätigen des Kupplungspedals so optimal wie möglich zu gestalten.
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Ausgehend von einer Fußpedalanordnung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeugs, mit einem zwischen Lagerwangen eines Lagerbocks und in demselben um eine Drehachse drehbeweglich gelagerten Pedalhebel, wobei am Pedalhebel ein erster Anbindungspunkt für das eine Ende wenigstens einer Zugfeder vorgesehen ist, deren anderes Ende an einem zweiten Anbindungspunkt des Lagerbocks oder eines anderen karosseriefesten Bauteils des Fahrzeugs befestigt ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass besagter erster Anbindungspunkt der Zugfeder einen Verbindungsbolzen aufweist, der sich von einem entgegen der Betätigungsrichtung des Pedalhebels gerichteten und mit dem Pedalhebel fest verbundenen Befestigungselement zu einer Lagerwange hin erstreckt und mit je einem Ende entlang je einer langgestreckten Führungskulisse des Befestigungselements und der Lagerwange verschiebbar geführt ist.
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Durch diese Maßnahme ist es ermöglicht, dass der Verbindungsbolzen neben der Zwangsführung um die Drehachse des Pedalhebels in Abhängigkeit der Ausbildung der beiden Führungskulissen eine besagte Zwangsführung überlagernde Eigenbewegung erfährt, die vorteilhaft der Einstellung einer definierten Federkennlinie der wenigstens einen Zugfeder dient.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach ist besonders vorteilhaft durch Variation der Anordnung des Befestigungselements entlang des Pedalhebels an demselben und/oder durch Variation der Anordnung und Ausbildung der Führungskulissen der Verlauf der Federkennlinie der zumindest einen Zugfeder einstellbar. Vorteilhaft sind des Weiteren die Verschieberichtungen des Verbindungsbolzens entlang der beiden Führungskulissen orthogonal zueinander angeordnet. Bevorzugt ist dabei die pedalhebelseitige Führungskulisse derart ausgebildet, dass diese der Längserstreckung des Befestigungselements des Pedalhebels folgend, insbesondere geradlinig ausgebildet ist. Demgegenüber ist die lagerwangenseitige Führungskulisse bevorzugt bogenförmig ausgebildet. In Fortbildung der Erfindung ist die lagerwangenseitige Führungskulisse nicht koinzident zur Drehachse des Pedalhebels ausgebildet ist. Ein kausaler Zusammenhang zwischen der bogenförmigen Führungskulisse und der Drehachse, indem diese konzentrisch zueinander angeordnet sind, besteht nicht. D.h., die Mittenachse beispielsweise einer kreisbogenförmigen Führungskulisse fällt nicht in die Drehachse der Lagerwange, sondern ist versetzt zu derselben angeordnet. Die lagerwangenseitige, bogenförmige Führungskulisse kann überdies eine parabelförmige oder eine jegliche andere geeignete und zur Drehachse nicht koinzidente bogenförmige Führungsbahn für das eine Ende des Verbindungsbolzens ausbilden. Technisch einfach sind derartige Führungskulissen realisierbar, indem diese als Durchbrechung oder nutenförmige Ausnehmung im Befestigungselement bzw. in der Lagerwange ausgebildet sind. Um die Zugfeder reibungsoptimiert am Verbindungsbolzen zu lagern, kann dieselbe mittelbar über eine auf dem Verbindungsbolzen gelagerte Gleitlagerbuchse oder ein Kugellager und/oder über andere Gleitmittel, wie Schmierung, am Verbindungsbolzen gelagert sein. Um den Verbindungsbolzen reibungsoptimiert in den Führungskulissen zu lagern, ist der Verbindungsbolzen vorteilhaft mittelbar über Gleitlagerbuchsen, Kugellager und/oder andere Gleitmittel, wie Schmierung, in den Führungskulissen verschiebbar gelagert ist. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die zumindest eine Zugfeder eine Zugfeder einer Übertotpunktfeder-Anordnung ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf eine Fußpedalanordnung mit zumindest einer Zugfeder einer Übertotpunktfeder-Anordnung, sondern erfasst jegliche Zugfeder an einer Fußpedalanordnung, deren Federkennlinie in weiten Grenzen einstellbar sein soll. Beispielsweise auch eine Fußpedalanordnung wie sie mit der eingangs gewürdigten
DE 10 2009 038 A1 offenbart ist.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
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1 eine teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Fußpedalanordnung,
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2 die Ansicht „A“ der Fußpedalanordnung nach 1,
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3 eine perspektivische Darstellung der Fußpedalanordnung nach 2,
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4 eine perspektivische Detailansicht der Fußpedalanordnung nach 3,
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5 eine weitere perspektivische Detailansicht der Fußpedalanordnung nach 3,
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6 den Schnitt „I-I“ nach 2,
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7 den Schnitt „II-II“ nach 2,
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8 eine schematische Darstellung der Übertotpunktfunktion einer den Pedalhebel der Fußpedalanordnung belastenden Zugfeder in Form einer Übertotpunkt-Feder (Schnitt „III-III“ nach 2),
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9 beispielgebend ein Diagramm, welches bei Einstellung einer bestimmten Federkennlinie der Übertotpunkt-Feder die Pedalkraft in Abhängigkeit des Pedalwegs zeigt, und
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10a–10c die Funktion der Fußpedalanordnung anhand dreier Pedalbetätigungszustände derselben.
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1 zeigt zunächst eine Fußpedalanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit hydraulischer Kupplungsbetätigung, welche bekanntermaßen eine von einem Fahrzeugführer auf einen Kupplungs-Pedalhebel 1 aufgebrachte Pedalkraft „FP“ vermittels eines Geberzylinders 2 und eines daran angeschlossenen, hier zeichnerisch nicht dargestellten Nehmerzylinders hydraulisch übersetzt und an einen Ausrücker einer an sich bekannten und demgemäß nicht näher dargestellten Reibungskupplung weiterleitet.
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Die Fußkraft des Fahrzeugführers wird dabei über den zwischen Lagerwangen 3, 4 eines an beispielsweise einer vorderen Spritzwand 5 der Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeschlossenen Lagerbocks 6 angeordneten und um eine Drehachse 7 in den Lagerwangen 3, 4 drehbeweglich gelagerten Pedalhebel 1 und ein Gestänge 8 auf den Kolben des besagten Geberzylinders 2 übertragen. Der im Druckraum des Geberzylinders 2 erzeugte Fluiddruck pflanzt sich in zugeordneten Fluidleitungen bis zum Nehmerzylinder fort und bewirkt am Kolben des Nehmerzylinders eine Kraft, die über ein oder mehrere Betätigungsglieder, wie beispielsweise einem Stößel mit angeschlossenem Ausrückhebel einen Ausrücker betätigt und die Kupplung auskuppelt respektive öffnet. Zum Einkuppeln respektive zum Schließen der Kupplung drückt eine Membranfeder der Kupplung über den Ausrücker, den Ausrückhebel sowie den Stößel die Kolben von Nehmerzylinder und Geberzylinder 2 samt den Pedalhebel 1 in die Ausgangsstellung zurück.
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Der Pedalhebel 1 ist vorliegend als einarmiger Hebel ausgebildet und trägt am freien Ende desselben eine Pedalplatte 9. Am Pedalhebel 1 ist des Weiteren ein erster Anbindungspunkt 10 für das eine Ende einer Zugfeder 11 vorgesehen, vorliegend einer Schraubenfeder, deren nicht zeichnerisch dargestelltes anderes Ende an einem zweiten, ebenfalls nicht zeichnerisch dargestellten Anbindungspunkt des Lagerbocks 6 oder eines anderen karosseriefesten Bauteils des Fahrzeugs befestigt ist.
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Wie den 1 bis 7 weiter zu entnehmen ist, ist besagter erster Anbindungspunkt 10 der Zugfeder 11 durch einen Verbindungsbolzen 12 gebildet, der sich von einem entgegen der Betätigungsrichtung (vgl. 1, Betätigungsrichtung = Wirkrichtung der Pedalkraft „FP“) des Pedalhebels 1 gerichteten und mit dem Pedalhebel 1 fest verbundenen Befestigungselement 13 zu zumindest einer der beiden Lagerwangen 3, 4, vorliegend zur Lagerwange 3 hin erstreckt und entlang je einer langgestreckten Führungskulisse 14, 15 des Befestigungselements 13 und der Lagerwange 3 verschiebbar geführt ist. Die Führungskulissen 14, 15 sind vorliegend jeweils als Durchbrechung im Befestigungselement 13 bzw. in der Lagerwange 3 ausgebildet. Statt einer Durchbrechung kann auch eine nutenförmige Ausnehmung oder jedwede andere an sich bekannte, geeignete Führungsmaßnahme vorgesehen werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Die Verschieberichtungen des Verbindungsbolzens 12 entlang der beiden Führungskulissen 14, 15 sind dabei bevorzugt orthogonal zueinander angeordnet, indem die pedalhebelseitige Führungskulisse 14 am Befestigungselement 13 der Längserstreckung desselben folgend, vorliegend geradlinig ausgebildet ist (vgl. 5 und 6) und die lagerwangenseitige Führungskulisse 15 bogenförmig, vorliegend kreisbogenförmig ausgebildet ist (vgl. Insbes. 3 bis 5). Bevorzugt ist die der Längserstreckung des Befestigungselements 13 folgende, vorliegend geradlinig ausgebildete Führungskulisse 14 nicht radial zur Drehachse 7 des Pedalhebels 1 angeordnet.
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Wie insbesondere aus 1 und 8 sehr gut ersichtlich ist, ist des Weiteren die lagerwangenseitige, kreisbogenförmige Führungskulisse 15 nicht koinzident zur Drehachse 7 des Pedalhebels 1 ausgebildet. Dabei wird unter „nicht koinzident“ verstanden, dass ein kausaler Zusammenhang zwischen der vorliegend kreisbogenförmigen Führungskulisse 15 und der Drehachse 7 nicht besteht, so dass die kreisbogenförmige Führungskulisse 15 weitestgehend unabhängig von der besagten Drehachse 7 an der Lagerwange 3 angeordnet ist und Drehachse 7 und Führungskulisse 15 somit nicht konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Erfindung beschränkt sich ferner nicht auf besagte kreisbogenförmige Führungskulisse 15, sondern erfasst jedwede geeignete bogenförmige Führungskulisse 15. So kann besagte Führungskulisse 15 beispielsweise auch parabelförmig ausgebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Die Zugfeder 11 ist Bestandteil einer sogenannten Übertotpunkt-Federanordnung, bei der die Zugfeder 11 zunächst der Kupplungspedalbetätigung entgegen wirkt und nach einem bestimmten Schwenkweg des Pedalhebels 1 ein Moment erzeugt, welches im gleichen Sinne wie die vom Fahrzeugführer aufgewendete Pedalkraft „FP“ wirkt. Es kehrt sich sozusagen der Kraftvektor nach Überschreiten des Übertotpunktes (Kraftumkehrpunktes) um.
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8 zeigt insoweit die besagte Übertotpunktfunktion der den Pedalhebel 1 der Fußpedalanordnung belastenden Zugfeder 11 in Form einer Übertotpunkt-Feder, wobei die auf dem Zeichnungsblatt eingezeichnete obere strichpunktierte Linie die imaginäre Wirklinie 16 der Zugfeder 11 bei unbetätigtem Pedal bzw. Pedalhebel 1 desselben und die untere strichpunktierte Linie die imaginäre Wirklinie 17 der Zugfeder 11 bei betätigtem bzw. voll durchgetretenem Pedal bzw. Pedalhebel 1 zeigt. Wird ausgehend von der Pedalhebelstellung des unbetätigten Pedals dasselbe betätigt und der Pedalhebel 1 demgemäß nach unten gedrückt, kehrt sich bei Überschreiten der gestrichelt gezeichneten, imaginären Wirklinie 18 (Kraftumkehrpunkt), welche die Drehachse 7 des Pedalhebels 1 schneidet, der besagte Kraftvektor um.
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Die besondere Ausbildung des ersten Anbindungspunktes 10, insbesondere die Anbindung der Zugfeder 11 an den Pedalhebel 1 über den besonders gelagerten Verbindungsbolzen 12 der vorliegend als Übertotpunkt-Feder genutzten Zugfeder 11 eröffnet im Hinblick auf die auf den Fahrzeugführer wirkenden Kräfte beim Betätigen des Kupplungspedals vorteilhaft die Möglichkeit, diese Kräfte durch definierte Einstellung der Federkennlinie der Zugfeder 11 so optimal wie möglich zu beeinflussen. 9 zeigt insoweit einen für den Fahrzeugführer optimalen Verlauf der Pedalkraft „FP“ über den Pedalweg, der seinerseits u.a. aus der besonderen Lagerung der Zugfeder 11 im ersten Anbindungspunkt 10 der gewählten respektive definiert eingestellten Federkennlinie der Zugfeder 11 resultiert.
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In umfangreichen Versuchen zum Anmeldungsgegenstand wurde gefunden, dass vorteilhaft durch Variation der Anordnung des Befestigungselements 13 entlang des Pedalhebels 1 an demselben und/oder durch Variation der Anordnung und Ausbildung der Führungskulissen 14, 15 der Verlauf der Federkennlinie der Zugfedert 11 in weiten Grenzen einstellbar ist. So kann es sich beispielsweise als vorteilhaft erweisen, den Befestigungselement 13 von nahe der Drehachse 7 mehr zur Pedalplatte 9 hin versetzt am Pedalhebel 1 anzuordnen und/oder statt einer kreisbogenförmigen Führungskulisse 15 an der Lagerwange 3 eine andere bogenförmige, beispielsweise eine parabelförmige Führungskulisse 15 vorzusehen. Überdies ist die Erfindung auch nicht auf eine der Längserstreckung des Befestigungselements 13 folgende geradlinige Führungskulisse 14 beschränkt, sondern erfasst auch eine Führungskulisse 15, die über ihre Länge gekrümmt ausgebildet ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Nachfolgend wird die Erfindung insbesondere anhand der 10a bis 10c in ihrer Funktion beschrieben. Gemäß 10a befindet sich der Pedalhebel 1 in seiner unbetätigten bzw. Ausgangsstellung. Der Verbindungsbolzen 12 ist in diesem Zustand einenends nahe des einen Endes der Führungskulisse 15 in der Lagerwange 3 angeordnet. Anderenends ist der Verbindungsbolzen 12 beispielgebend in einem Abstand von konkret 12,667 mm zum freien Ende des Befestigungselements 13 innerhalb der Führungskulisse 14 angeordnet. Wird das Pedal respektive dessen Pedalhebel 1 getreten und derselbe schwenkt nach unten, ist gemäß 10b zum einen eine Bewegung des einen Endes des Verbindungsbolzens 12 entlang der bogenförmig angeordneten Führungskulisse 15 zum anderen Ende derselben hin und zum anderen eine Bewegung des anderen Endes des Verbindungsbolzens 12 zum Pedalhebel 1 hin zu verzeichnen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das dem Befestigungselement 13 zugeordnete Ende des Verbindungsbolzens 12 in diesem Augenblick eine Beabstandung zum freien Ende des Befestigungselements 13 von konkret 13,195 mm auf. Erreicht der Pedalhebel 1 besagten Kraftumkehrpunkt (vgl. 8), kehrt sich die Bewegung des der Führungskulisse 14 im Befestigungselement 13 zugeordnete Ende des Verbindungsbolzens 12 um. Gemäß 10c weist in diesem Augenblick das dem Befestigungselement 13 zugeordnete Ende des Verbindungsbolzens 12 eine Beabstandung zum freien Ende des Befestigungselements 13 von konkret 10,641 mm auf.
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Um die vorbeschriebene Bewegung des Verbindungsbolzens 12 so optimal wie möglich zu gestalten, ist zum einen die Zugfeder 11 reibungsoptimiert am Verbindungsbolzen 12 und ist zum anderen der Verbindungsbolzen 12 reibungsoptimiert in den Führungskulissen 14, 15 gelagert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Zugfeder 11 mittelbar über eine auf dem Verbindungsbolzen 12 gelagerte Gleitlagerbuchse 19 aus beispielsweise einem reibungsoptimiertem Kunststoff am Verbindungsbolzen 12 gelagert. Statt besagter Gleitlagerbuchse 19 kann selbstverständlich auch ein Kugellager und/oder kann ein an sich bekanntes Gleitmittel, wie eine Schmierung Verwendung finden (nicht zeichnerisch dargestellt). Was die reibungsoptimierte Führung des Verbindungsbolzen 12 in den Führungskulissen 14, 15 anbelangt, können auch hier Gleitlagerbuchsen oder Kugellager und/oder ein Gleitmittel, wie eine Schmierung vorgesehen werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Was die Einstellung einer optimalen Federkinematik in Abhängigkeit von der Kupplungshydraulik anbelangt, kann es fernerhin auch angezeigt sein, zwei oder mehr parallel und/oder in Reihe geschaltete Zugfedern 11 vorzusehen, die ihrerseits unterschiedliche Federeigenschaften aufweisen können (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf eine Fußpedalanordnung mit einer Zugfeder
11 einer Übertotpunktfeder-Anordnung ab. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagte Übertotpunktfeder-Anordnung, sondern erfasst auch ein Fußpedalanordnung, wie sie durch die
DE 10 2009 038 A1 offenbart ist. Auch hier kann es sich als vorteilhaft erweisen, zur Beeinflussung respektive definierten Einstellung der Federkennlinie der wenigstens einen Zugfeder
11, dieselbe erfindungsgemäß über besagten Verbindungsbolzen
12 in je einer Führungskulisse
14,
15 des Befestigungselements
13 des Pedalhebels
1 und der betreffenden Lagerwange
3 zu lagern (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalhebel
- 2
- Geberzylinder
- 3
- Lagerwange
- 4
- Lagerwange
- 5
- Spritzwand
- 6
- Lagerbock
- 7
- Drehachse
- 8
- Gestänge
- 9
- Pedalplatte
- 10
- erster Anbindungspunkt
- 11
- Zugfeder
- 12
- Verbindungsbolzen
- 13
- Befestigungselement
- 14
- Führungskulisse (Befestigungselement 13)
- 15
- Führungskulisse (Lagerwange 3)
- 16
- imaginäre Wirklinie
- 17
- imaginäre Wirklinie
- 18
- imaginäre Wirklinie (Kraftumkehrpunkt)
- 19
- Gleitlagerbuchse
- „FP“
- Pedalkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2741742 A1 [0002]
- DE 4025147 C2 [0002]
- DE 102009038 A1 [0002, 0007, 0032]
