DE102014100613A1

DE102014100613A1 - Kick- Down- Element für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014100613A1
Application number: DE102014100613.5A
Authority: DE
Inventors: Claus Viethen
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-08-06
Also published as: US20160334009A1; CN105873787B; CN105873787A; WO2015110283A2; WO2015110283A3; US9945473B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kick-Down-Element für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (1), ein Betätigungsglied (2), das in dem Gehäuse (1) axial verschiebbar geführt und befestigt ist und ein Kraftsprung-Element (7), das in dem Betätigungsglied (2) axial verschiebbar geführt und durch ein elastisches Element (10) axial belastet ist, wobei an mindestens einer Gehäusewand (1c) ein plattenförmiger Vorsprung (6) ausgebildet ist, der senkrecht zu einer Richtung der Verschiebbarkeit verläuft und an seinem oberen Ende schräg nach unten verläuft, und wobei das Kraftsprung-Element (7) mit mindestens einer Walze (11) zusammenwirkt, die in einer Ruhestellung zwischen dem Vorsprung (6) und einer keilförmigen Erweiterung (9) des Kraftsprung-Elements (7) gelagert ist. Das Kick-Down-Element soll bei kompakter Bauweise einen relativ langen Verschubweg des Betätigungsglieds erlauben. Dies wird dadurch erreicht, dass die Walze (11) weiterhin an einem unteren Ende des Betätigungsgliedes (2) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kick-Down-Element für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, ein Betätigungsglied, das in dem Gehäuse axial verschiebbar geführt und befestigt ist und ein Kraftsprung-Element, das in dem Betätigungsglied axial verschiebbar geführt und durch ein elastisches Element axial belastet ist, wobei an mindestens einer Gehäusewand ein plattenförmiger Vorsprung ausgebildet ist, der senkrecht zu einer Richtung der Verschiebbarkeit und an seinem oberen Ende schräg nach unten verläuft, und wobei das Kraftsprung-Element mit mindestens einer Walze zusammenwirkt, die in einer Ruhestellung zwischen dem Vorsprung und einer keilförmigen Erweiterung des Kraftsprung-Elements gelagert ist. Der plattenförmige Vorsprung ist einteilig mit einer zugehörigen Gehäusewand geformt, wobei die Platte parallel zu dieser ist. Der Vorsprung ragt also schräg nach innen in das Gehäuse.
Solche Kick-Down-Elemente sind an sich bekannt. Sie werden in Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe eingesetzt, um beim Betätigen eines Fahrpedalgebers durch einen Kraftsprung einem Fahrer über seinen Fuß ein haptisches Signal zu geben, sobald eine Kick Down Position des Fahrpedalgebers erreicht oder überschritten ist. Das Kick-Down-Element weist keine elektrische Funktion auf und hat auch keinen direkten Einfluss auf das Getriebe. Das Schalten des Getriebes wird durch andere, elektrische/elektronische Bauteile des Fahrpedalgebers gesteuert.
Für bestimmte Anwendungen des Kick-Down-Elements ist es erforderlich, dass dieses einen langen Überweg aufweist. Das bedeutet, dass nach dem Kraftsprung noch ein relativ langer Pedalweg (Verschubweg) in Richtung Vollgas ermöglicht ist. Hierfür muss für das Betätigungsglied ein relativ langer Verschubweg in dem Gehäuse ermöglicht sein.
Aus der EP 1 917 153 B ist eine Kick-Down-Einrichtung bekannt, die in einem Hebelarm eines Pedals angeordnet ist. Die Einrichtung umfasst ein Betätigungsglied, das verschiebbar in einer Aussparung des Pedals verschiebbar gelagert ist. In dem Betätigungsglied ist ein Keilglied mit einer Keilfläche geführt, das über eine Feder vorgespannt ist und mit dem Betätigungsglied über Walzen zusammenwirkt. Die Walzen sind einerseits in Quernuten des Pedals und andererseits in radialen Durchgangslöchern gelagert, die in Wände des Betätigungsglieds eingelassen sind. Bei Betätigung des Betätigungsglieds werden die Walzen aus den Quernuten heraus gegen die Keilflächen gepresst und erzeugen so einen gewünschten Kraftsprung. Das Betätigungsglied erlaubt nur einen kurzen Verschiebungsweg innerhalb der Aussparung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kick-Down-Element zu schaffen, das bei möglichst kompakter Bauweise einen relativ langen Verschubweg des Betätigungsglieds erlaubt.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Walze ist zusätzlich an einem unteren Ende des Betätigungsgliedes gelagert. Hierdurch ragt das Betätigungsglied in der Ruhestellung nur wenig in das Gehäuse ein, so dass beim Betätigen nach dem Kraftsprung noch ein relativ großer Verschubweg zur Verfügung steht, bis ein Anschlag erreicht wird oder das untere Ende an einen Boden des Gehäuses stößt. Hierdurch ist das Kick-Down-Element vielseitig für unterschiedliche Verschubwege einsetzbar, indem es entsprechend z.B. in ein Pedal eingesetzt wird.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung sind zwei Walzen angeordnet, die gegenüberliegenden Gehäusewänden zugeordnet sind. Hierdurch sind Belastungen des Kick-Down-Elements symmetrisch, so dass ein Verklemmen der Teile vermieden und die Lebensdauer erhöht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die keilförmige Erweiterung des Kraftsprung-Elements zwei unterschiedliche Steigungen auf. Dies erhöht die Betriebssicherheit des Kick-Down-Elements und vermindert die Reibung während der Betätigung.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das elastische Element eine Schraubenfeder. Diese sind mit unterschiedlichen Federkonstanten lieferbar, so dass hierüber die Größe des Kraftsprungs festgelegt werden kann. Weiterhin bleibt die Elastizität von Schraubenfedern über lange Zeit konstant.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Kick-Down-Element als separates Bauteil ausgebildet. Hierdurch ist es universell einsetzbar. Hierbei sind durch Einsatz unterschiedlicher elastischer Elemente die Kick-Down-Elemente mit unterschiedlich starken Kraftsprüngen herstellbar und somit für unterschiedliche Kraftfahrzeuge einsetzbar.
In einer weiteren Ausgestaltung beträgt die Verschiebbarkeit (Verschubweg) des Betätigungsgliedes 0 mm bis 12 mm. Hierdurch kann das Fahrpedal auch nach dem Kraftsprung weiter durchgetreten werden. Falls ein kurzer Verschubweg gefordert ist, hann in das Gehäuse eine entsprechende mechanische Sperre eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist an einem Boden des Gehäuses ein Dorn angeordnet, an dem das elastische Element geführt ist. Hierdurch bleibt das elastische Element immer exakt ausgerichtet und kann z.B. nicht knicken. Dies gewährleistet die Aufrechterhaltung der vorbestimmten elastischen Kraft und damit der Größe des Kraftsprungs.
In einer weiteren Ausgestaltung sind an dem Gehäuse beziehungsweise an dem Betätigungsglied Rippen beziehungsweise entsprechende Führungsnuten angeordnet. Hierdurch ist das Betätigungsglied sicher in dem Gehäuse geführt. Ein Verkippen des Betätigungsglieds in dem Gehäuse wird verhindert; dies ist bei der Verwendung von zwei Walzen besonders wichtig, um einen doppelten Kraftsprung zu verhindern.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in den Boden eine nach außen weisende topfartige Ausstülpung eingelassen. Hierdurch können ohne Beschränkung des Verschubwegs auch Federn eingesetzt werden, die zusammengedrückt eine relativ große Länge aufweisen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 einen senkrechten Schnitt durch ein Kick-Down-Element, unbetätigt,
2 einen senkrechten Schnitt durch das Kick-Down-Element, betätigt und
3 eine perspektivische Ansicht des Kick-Down-Elements.
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich umfasst ein Kick-Down-Element ein Gehäuse 1, in dem ein Betätigungsglied 2 axial verschiebbar gelagert ist.
Axial bedeutet im Sinn dieser Offenbarung parallel zu einer Längsachse des Kick-Down-Elements.
Das Gehäuse 1 ist im Wesentlichen quaderförmig aus einem Boden 1a sowie vier Gehäusewänden 1b, 1c gebildet und an einer oberen Seite offen. Auf dem Boden 1a ist innen zentrisch ein Dorn 3 geformt, der sich senkrecht, also axial über in etwa die halbe Höhe des Gehäuses 1 erstreckt. In die Gehäusewände 1b, 1c sind Öffnungen eingelassen, die sich von dem Boden 1a über eine vorbestimmte Länge parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 erstrecken. Die Öffnungen bewirken einerseits eine Material- und Gewichtsersparnis und dienen andererseits an zumindest zwei der Gehäusewänden 1b, 1c der Aufnahme von Rastelementen 8 des Betätigungsglieds 2. An mindestens zwei gegenüberliegenden, hier längsseitigen Gehäusewänden 1b sind innen jeweils zwei axial verlaufende Rippen 4 ausgebildet. An jeder breitseitigen Gehäusewand 1c des Gehäuses 1 ist innen in einem oberen Bereich ein parallel zu dem Boden 1a verlaufender Vorsprung 6 angeordnet. Der Vorsprung erstreckt sich über eine vorbestimmte Länge zwischen den längsseitigen Gehäusewänden 1b und parallel zum oberen Ende der breitseitigen Gehäusewand 1c. Der Vorsprung 6 ist schräg nach unten, also zu dem Boden 1a hin geneigt und in Form einer Platte gebildet, die innen an der breitseitigen Gehäusewand 1c und parallel zu dieser bis zu dem Boden 1a reichend angeformt ist. Die zugehörige Öffnung durchbricht ebenfalls die Platte und somit den Vorsprung 6.
Außen an dem Gehäuse 1 sind z.B. Rastnasen angeordnet, um das Kick-Down-Element in einem Fahrpedal oder gleichwirkend an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs zu befestigen
Das Betätigungsglied 2 ist ebenfalls im Wesentlichen quaderförmig und so bemessen, dass es mit geringem Spiel in dem Gehäuse 1 axial verschiebbar gelagert ist. Ein oberer, dem Boden 1a gegenüber liegender Abschluss des Betätigungsglieds 2 ist bogenförmig gerundet. In Seitenwänden, hier in Längsseiten 2a des Betätigungsglieds 2 sind außen mit den Rippen 4 korrespondierende Führungsnuten 5 eingelassen. Die Rastelemente 8 sind in einem unteren Endbereich beider Längsseiten 2a zwischen den Führungsnuten 5 ausgebildet.
Alternativ sind die Rippen 4 an dem Betätigungsglied 2 und die Führungsnuten 5 an dem Gehäuse 1 ausgebildet.
In dem Betätigungsglied 2 ist ein Kraftsprung-Element 7 axial verschiebbar mit geringem Spiel gelagert. Das Kraftsprung-Element 7 weist einen Schaft 7a mit rechteckigem Querschnitt auf, der in dem Betätigungsglied 2 mit geringem Spiel geführt ist. An einem unteren Ende des Kraftsprung-Elements 7 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine keilförmige Erweiterung 9 ausgebildet, die zu einem zugeordneten der Vorsprünge 6 weist. Die Erweiterung 9 ist mit zwei unterschiedlichen Steigungen ausgebildet, wobei eine unmittelbar an den Schaft 7a anschließende Keilfläche weniger steil ist als die übrige Keilfläche; ein Winkel zwischen dem Schaft 7a und der weniger steilen Keilfläche beträgt z.B. 125° und der zwischen dem Schaft 7a und der übrigen Keilfläche z.B. 135°. In das Kraftsprung-Element 7 ist eine unten offene Sackbohrung mit kreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme eines elastischen Elements, hier einer Schraubenfeder 10 eingelassen.
Die Schraubenfeder 10 ist weiterhin auf dem Dorn 3 in dem Gehäuse 1geführt.
In dem Kick-Down-Element sind zwei Walzen 11 (Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt) angeordnet. Jede der Walzen 11 ist in der Ruhestellung klemmend und durch die Schraubenfeder 10 vorgespannt zwischen der übrigen Keilfläche, dem Vorsprung 6, der breitseitigen Gehäusewand 1c und dem unteren Ende des Betätigungsglieds 2 gelagert, wobei sich die Walzen 11 gegenüberliegen und das Kraftsprungelement 7 zwischen den beiden Walzen 11 angeordnet ist.
Das gesamte Kick-Down-Element ist mit Ausnahme der Schraubenfeder 10 aus Kunststoff gefertigt.
Bei Betätigung des Kick-Down-Elements wird das Betätigungsglied 2 in das Gehäuse 1 gedrückt. Weil die Walzen 11 wie oben beschrieben eingespannt sind, müssen sie im ersten Moment des Betätigens von den Vorsprüngen 6 weg nach innen verdrängt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Walzen 11 über die Keilflächen der Erweiterungen 9 das Kraftsprung-Element 7 relativ zu dem Betätigungsglied 2 nach unten in Richtung des Bodens 1a pressen. Durch diese sprunghafte Bewegung der Walzen 11 wird der gewünschte Kraftsprung erzeugt. Nach Auslösen des Kraftsprungs kann das Betätigungsglied 2 um einen vorbestimmten Verschubweg, also eine vorbestimmte Strecke weiter in das Gehäuse 1 gedrückt werden, wobei zusätzlich zu der gewöhnlichen Pedalkraft die Kraft der Schraubenfeder 10 zu überwinden ist.
Beim Lösen des Kick-Down-Elements drückt die Schraubenfeder 10 das Kraftsprung-Element 7 und damit über die Walzen 11 auch das Betätigungsglied 2 nach oben, bis das Kraftsprung-Element 7, das Betätigungsglied 2 und die Walzen 11 jeweils ihre Ruhestellung erreicht haben. Diese ist über die Rastelemente 8 durch das Betätigungsglied 2 festgelegt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1a: Boden
1b: längsseitige Gehäusewand
1c: breitseitige Gehäusewand
2: Betätigungsglied
2a: Längsseite
3: Dorn
4: Rippe
5: Führungsnut
6: Vorsprung
7: Kraftsprung-Element
7a: Schaft
8: Rastelement
9: Erweiterung
10: Schraubenfeder
11: Walze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1917153 B [0004]

Claims

Kick-Down-Element für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (1), ein Betätigungsglied (2), das in dem Gehäuse (1) axial verschiebbar geführt und befestigt ist und ein Kraftsprung-Element (7), das in dem Betätigungsglied (2) axial verschiebbar geführt und durch ein elastisches Element (10) axial belastet ist, wobei an mindestens einer Gehäusewand (1c) ein plattenförmiger Vorsprung (6) ausgebildet ist, der senkrecht zu einer Richtung der Verschiebbarkeit und an seinem oberen Ende schräg nach unten verläuft, wobei das Kraftsprung-Element (7) mit mindestens einer Walze (11) zusammenwirkt, die in einer Ruhestellung zwischen dem Vorsprung (6) und einer keilförmigen Erweiterung (9) des Kraftsprung-Elements (7) gelagert ist, wobei die Walze (11) weiterhin an einem unteren Ende des Betätigungsgliedes (2) gelagert ist.
Kick-Down-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Walzen (11) angeordnet sind, die gegenüberliegenden Gehäusewänden (1c) zugeordnet sind.
Kick-Down-Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmige Erweiterung (9) des Kraftsprung-Elements (7) zwei unterschiedliche Steigungen aufweist.
Kick-Down-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element eine Schraubenfeder (10) ist.
Kick-Down-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es als separates Bauteil ausgebildet ist.
Kick-Down-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebbarkeit des Betätigungsglieds (2) 0 mm bis 12 mm beträgt.
Kick-Down-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Boden (1a) des Gehäuses (1) ein Dorn (3) angeordnet ist, an dem das elastische Element (10) geführt ist.
Kick-Down-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (1) beziehungsweise an dem Betätigungsglied (2) Rippen (4) beziehungsweise entsprechende Führungsnuten (5) angeordnet sind.
Kick-Down-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Boden (1a) eine nach außen weisende topfartige Ausstülpung eingelassen ist.