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Die Erfindung betrifft ein Fahrpedal für eine Steuerung einer Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Pedalhebel, wobei das Gehäuse zweiteilig aus einer Schale und einem Deckel gebildet und der Deckel als Lagerbock für den Pedalhebel ausgebildet ist, und mit einem Sensor zur Ermittlung einer Winkelstellung des Pedalhebels.
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Solche Fahrpedale sind an sich bekannt und werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um von einem Fahrer durch Bedienen des Fahrpedals erzeugte Steuerbefehle an eine entsprechende Motorsteuerung zu übermitteln. Hierfür wird die Stellung einer Bedienplatte des Fahrpedals von einem Sensor ermittelt und als Signal an die Motorsteuerung übertragen.
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Bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe sind an den Fahrpedalen zusätzlich Kick-Down-Funktionen realisiert. Z. B. sind separat installierbare Kick-Down-Elemente in das Fahrpedal eingesetzt, um bei dessen Betätigen durch einen Kraftsprung einem Fahrer über seinen Fuß ein haptisches Signal zu geben, sobald eine Kick Down Position des Fahrpedalgebers erreicht oder überschritten ist. Mit dem Kick-Down wird z.B. das Getriebe in einen niedrigeren Gang geschaltet. 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.
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Aus der
DE 100 07 743 A1 ist ein Pedal bekannt, bei dem ein spezielles Reibelement angeordnet ist, das mit einer Reibfläche zusammenwirkt, die an einem zweiten Endbereich des Pedals befestigt ist. Hierdurch soll eine veränderliche Reibkraft aufbringbar sein, die eine auf ein Ende des Pedals aufgebrachte Kraft dämpfen soll. Das Pedal ist insgesamt aufwändig herzustellen.
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Die
DE 102 58 285 A1 offenbart ein Fahrpedalmodul, bei dem ein Pedalhebel in einem Lagerbock drehbar gehalten ist. Der Lagerbock weist einen Lagerbereich mit einer Lagerbohrung auf, in dem zumindest ein Teil einer Sensorwelle drehgelagert ist. Zumindest ein Teil einer radial äußeren Umfangsfläche des Lagerbereichs bildet eine Lagerfläche für den Pedalhebel. Hierdurch soll eine steife Drehlagerung des Pedalhebels erreicht werden, wodurch Winkelfehler der Sensorwelle vermieden werden sollen. Aufbau und Fertigung des Fahrpedalmoduls sind relativ aufwändig.
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Die
DE 10 2008 003 296 A1 beschreibt ein Fahrpedal, bei dem ein Gehäuse zweiteilig aus einer Schale und einem Deckel gebildet ist, wobei der Deckel als Lagerbock für den Pedalhebel ausgebildet und an der Schale befestigbar ist. Hierdurch ist das Fahrpedal aus nur wenigen, einfachen Komponenten aufgebaut. Ein Kick-Down-Kraftsprung ist nur durch ein zusätzliches Element realisierbar.
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Ausgehend von der
DE 10 2008 003 296 A1 ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrpedal zu schaffen, das ohne zusätzliche Teile einen Kraftsprung mit Überschreiten einer Kick-Down-Stellung erzeugt.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. An dem Pedalhebel und an dem Deckel sind korrespondierende Nocken zur Erzeugung eines Kraftsprungs angeordnet. Hierdurch wird der Kraftsprung durch einfache Modifizierung der vorhandenen Bauteile des Fahrpedals erreicht. Weitere Maßnahmen oder Bauteile sind nicht erforderlich.
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Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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In einer Ausgestaltung ist der an dem Pedalhebel angeordnete Nocken in einer Ausnehmung des Deckels geführt. Hierdurch ist die Erfindung besonders einfach realisierbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Drehachse des Pedalhebels parallel und beabstandet zu einer Drehachse des Deckels. Hierdurch wird durch den Pedalhebel ein Drehmoment auf den Deckel ausgeübt, das diesen in einer vorbestimmten Position fixiert. Daher wirkt auch nach dem Kraftsprung eine Federkraft, gegen die der Pedalhebel in dem Gehäuse vorgespannt ist, gegen eine von einem Fahrer auf den Pedalhebel ausgeübte Kraft.
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Anhand der beigefügten schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines Fahrpedals,
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2 eine perspektivische Ansicht einer Lagerung eines Pedalhebels als Detail, teilweise geschnitten,
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3 eine Seitenansicht einer Lagerschale als Detail,
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4 eine perspektivische Ansicht auf einen Deckel als Detail und
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5 einen Funktionsablauf eines Kick-Down.
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Wie aus der 1 ersichtlich umfasst ein Fahrpedal ein Gehäuse 1, in dem ein Pedalhebel 2 drehbar gelagert ist, und einen Sensor 3 zur Erfassung einer Drehbewegung des Pedalhebels 2 relativ zu dem Gehäuse 1.
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Der Pedalhebel 2 hat in der Seitenansicht in etwa die Form eines stumpfen, ungleichschenkligen V und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Ein längerer der Schenkel weist ein erstes Ende des Pedalhebels 2 auf, an dessen Innenseite ein Bereich als Bedienfläche 4 ausgebildet ist. Die Innenseite ist hierbei als die einander zugewandten Seiten der Schenkel definiert.
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Ein zweites Ende des Pedalhebels 2, das dem ersten Ende gegenüber liegt und in der 2 deutlicher dargestellt ist, ist zur drehbaren Lagerung in dem Gehäuse 1 ausgebildet. Hierfür ist zum einen an jeder der beiden Seiten, die senkrecht zu der Bedienfläche 4 sind, ein Stützprofil 5 ausgebildet. Das Stützprofil 5 ragt aus der zugeordneten Seite heraus, weist einen rechteckigen Querschnitt auf und hat in der Ansicht die Form eines Kreisring-Abschnitts. Dieser erstreckt sich über einen Bogen von 120° bis 180°, wobei die konvexe Seite zur Innenseite des Pedalhebels 2 weist. Zum anderen ragen aus der Außenseite, die der Innenseite gegenüber liegt, zwei beabstandete halbkreisförmige erste Scheiben 6, wovon nur eine in der 2 zu sehen ist. Die Kreismittelpunkte der ersten Scheibe 6 und des Stützprofils 5 befinden sich auf einer Achse, die senkrecht zu den ersten Scheiben 6 ist und die in montiertem Zustand gleichzeitig die Drehachse des Pedalhebels 2 bildet. Zwischen den ersten Scheiben 6 ist eine Aussparung gebildet, die sich weiter in einem Bereich bis zumindest in die Nähe der Innenfläche des Pedalhebels 2 und bis zu dem zweiten Ende erstreckt. Die Aussparung dient der Aufnahme des Sensors 3 und ist an dessen Form entsprechend angepasst.
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An jedem der Stützprofile 5 ist eine Lagerschale 7 angeordnet, die in der 3 als Detail besonders gut erkenntlich ist. Die Lagerschale 7 ist aus einem speziellen Material mit definiertem Reibwiderstand gefertigt. Jede Lagerschale 7 ist einstückig als dünne, in etwa halbkreisförmige Platte gefertigt, aus deren einer Hauptfläche ein Profil herausragt. Die Lagerschale 7 weist innerhalb dieses Profils eine durchgehende Aussparung auf, deren Form und Größe dem Stützprofil 5 abzüglich eines minimalen Spiels entspricht. Das Profil umgibt somit in montiertem Zustand die Seiten des Stützprofils mit einer definierten gleich bleibenden Wandstärke. An einer konkaven Seite des Profils ist ein Nocken 8 ausgebildet, der in einer Seitenansicht in etwa die Form eines Trapezes aufweist.
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Der Radius der ersten Scheibe 6 entspricht dem inneren Radius des Stützprofils 5 abzüglich der Wandstärke des Profils.
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Benachbart zu der Aussparung ist an der Außenseite des Pedalhebels 2 eine Aufnahme 19 für zwei Schraubenfedern 12 ausgebildet.
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Das Gehäuse 1 umfasst eine Schale 9 und einen Deckel 10.
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Das Innere der Schale 9 ist weitgehend an die Form des zweiten Endbereichs des Pedalhebels 2 derart angepasst, dass die drehbare Lagerung gewährleistet ist. Die Schale 9 weist einen im Wesentlichen ebenen Boden auf, der zu der Außenseite des Pedalhebels 2 benachbart ist und in den eine erste Öffnung in der Größe des Deckels 10 eingelassen ist. Der Boden weist eine Anschlagfläche zur mechanischen Begrenzung der Drehbewegung des Pedalhebels 2 auf und ist für die Befestigung in dem Kraftfahrzeug vorgesehen. Die lichte innere Breite der Schale 9 ist an beiden Längsseiten gestuft und entspricht ausgehend von der ersten Öffnung zunächst der Breite des Pedalhebels 2 einschließlich der Stützprofile 5. Die Stufe befindet sich in der von dem Boden beabstandeten Hälfte der Schale 9 und entspricht in ihrer Höhe – die lichte Weite der Schale 9 verkleinernd – der Höhe des Stützprofils 5. Die Form der Stufe ist im Wesentlichen an die zugeordnete Form der Lagerschale 7 angepasst, das heißt überwiegend kreisbogenförmig mit entsprechendem Radius. Jede Breitseite der Schale 9 weist eine weitere Öffnung auf, wovon eine zweite Öffnung als Durchlass für den Pedalhebel 2 und eine dritte Öffnung der Aufnahme des Sensors 3 dient.
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Der in der 4 dargestellte Deckel 10 dient einerseits dem Verschließen des Bodens der Schale 9 und andererseits der Lagerung des Pedalhebels 2. Der Deckel 10 ist um einen kleinen Winkelbereich verschwenkbar in der Schale 9 gelagert.
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Als Lagerbock sind an den Längsseiten des Deckels 10 zwei im Wesentlichen halbkreisförmige zweite Scheiben 11 so ausgebildet, dass diese im montierten Zustand in die Schale 9 ragen und den Pedalhebel 2 über die Stützprofile 5 und die Lagerschalen 7 tragen. In den halbkreisförmigen Teil des Umfangs jeder der zweiten Scheiben 11 ist eine stufenartige, nach außen offene Ausnehmung 17 eingelassen. Diese ist konzentrisch zu dem kreisbogenförmigen Umfang der zweiten Scheibe 11 und ebenfalls kreisbogenförmig. Mit der Ausnehmung 17 ist an ihrem Ende ein zweiter Nocken 18 als stufenartiger Übergang von der Ausnehmung 17 zu dem kreisbogenförmigen Umfang der zweiten Scheibe 11 gebildet. Flanken der ersten und der zweiten Nocken 8, 18 sind so ausgebildet, dass sie bei gegenseitiger Berührung parallel sind.
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Der äußere Radius der zweiten Scheiben 11 entspricht dem zugeordneten Radius der Lagerschalen 7. Der Radius der Ausnehmung 17 entspricht dem zugeordneten Radius der Lagerschalen 7 abzüglich einer Höhe des zweiten Nockens 18. Zwischen den zweiten Scheiben 11 ist der Deckel 10 koaxial halbreisförmig ausgehöhlt und dient so als Lager für die ersten Scheiben 6. Innerhalb der Aushöhlung und des Deckels ist zentrisch eine radiale Vertiefung eingelassen. Der Deckel 10 ist an einer vorbestimmten Stelle zur Halterung der zwei Schraubenfedern 12 ausgebildet. Diese befinden sich im montierten Zustand zwischen dem Deckel 10 und der Aufnahme 19 des Pedalhebels 2. Die Schraubenfedern 12 bewirken einerseits einen definierten Gegendruck des Pedalhebels 2 gegen einen bedienenden Fuß und andererseits eine Rückstellung in eine Ausgangsstellung.
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An der Schale 9 und an dem Deckel 10 sind Mittel zum gegenseitigen Verrasten angeordnet. Diese Mittel, die Schale 9 und der Deckel 10 sind so ausgebildet, dass der Deckel 10 innerhalb der Schale 9 um eine Achse parallel und versetzt zu der Drehachse des Pedalhebels 2 in einem kleinen Winkelbereich verschwenkbar ist. Diese Schwenkachse befindet sich zwischen der Drehachse und der Lagerstelle der Schraubenfedern 12 in dem Deckel 10, so dass die Lagerstelle und die zweiten Scheiben 11 an entgegengesetzten Dreharmen von der Schwenkachse positioniert sind.
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Die Schraubenfedern 12 weisen unterschiedliche Durchmesser auf und sind daher ineinander steckbar. Zwischen den ineinander gesteckten Schraubenfedern 12 kann ein U-förmiger Abstandhalter angeordnet sein, um deren Verhaken zu verhindern. Der Abstandhalter ist z.B. aus Schaumstoff gefertigt.
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Der Sensor 3 ist von einem Sensorgehäuse 13 umgeben, das an einem Ende eine Steckbuchse 14 aufweist. Ein zu dem Sensor 3 gehöriger Rotor 15 ist zur Montage durch Verrasten in dem zweiten Endbereich des Pedalhebels 2 ausgerüstet.
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Die Funktion des Kick-Down-Kraftsprungs wird anhand der 5 weiter erläutert. Bei normaler Beschleunigung (5a), also in einer Stellung des Pedalhebels 2 vor einer Kick-Down-Position, ist der Pedalhebel 2 auf dem äußeren Kreisbogen der Scheiben 11 des Deckels 10 geführt; der erste Nocken 8 befindet sich hierbei in der Ausnehmung 17. Der Deckel 10 befindet sich in einer ersten Winkelposition.
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Sobald die Kick-Down-Position (5b) erreicht ist, berühren sich die benachbarten Flanken der ersten und der zweiten Nocken 8, 18 und der Fahrer spürt einen vorbestimmten Widerstand. Will der Fahrer das Kraftfahrzeug weiter beschleunigen, z.B. bei einem Überholvorgang, tritt er den Pedalhebel 2 über die Kick-Down-Position weiter durch. Mit dem Überschreiten der Kick-Down-Position schieben sich die ersten und die zweiten Nocken 8, 18 übereinander und der Deckel 10 springt um seine Drehachse in eine zweite (überzeichnet dargestellte) Winkelposition (5c). Hier wird der Deckel 10 durch die in den Pedalhebel 2 eingeleitete Kraft gehalten, die jetzt über den ersten Nocken 8 exzentrisch in den Deckel 10 eingeleitet wird. Die Kraft der Schraubenfedern 12 ist weiterhin voll wirksam, weil der Deckel 10 durch die exzentrisch eingeleitete, über den Pedalhebel 2 ausgeübte Kraft fixiert ist. Der Pedalhebel 2 ist in der Kick-Down-Stellung bis zu einem Anschlag bewegbar. Wenn der Fahrer den Druck auf das Fahrpedal 2 vermindert, bewegt dieses sich in die normale Stellung zurück; das heißt, der erste Nocken 8 gleitet in die Ausnehmung 17 und der Deckel 10 dreht sich in die erste Winkelposition zurück.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Pedalhebel
- 3
- Sensor
- 4
- Bedienfläche
- 5
- Stützprofil
- 6
- erste Scheibe
- 7
- Lagerschale
- 8
- erster Nocken
- 9
- Schale
- 10
- Deckel
- 11
- zweite Scheibe
- 12
- Schraubenfeder
- 13
- Sensorgehäuse
- 14
- Steckbuchse
- 15
- Rotor
- 16
- Abstandhalter
- 17
- Ausnehmung
- 18
- zweiter Nocken
- 19
- Aufnahme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10007743 A1 [0004]
- DE 10258285 A1 [0005]
- DE 102008003296 A1 [0006, 0007]
