-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung, beispielsweise für eine Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Solche Betätigungseinrichtungen werden etwa auch für Bremspedale verwendet.
-
Bei einer hydraulischen Betätigung einer Fahrzeugkupplung in einem Kraftfahrzeug wird die Kupplung mittels eines hydraulischen Nehmerzylinders, der über eine hydraulische Druckleitung mit einem Geberzylinder verbunden ist, betätigt. Ein Kolben des Geberzylinders wird über ein Fußpedal, das beispielsweise über eine Schub- oder Kolbenstange mit dem Geberzylinder in Verbindung steht, beaufschlagt. Bei diesen Systemen hängt die Pedalkraft zur Betätigung des Fußpedals von der Kupplungskennlinie ab, wobei über den Betätigungsweg unterschiedliche Pedalkräfte auftreten.
-
Um einen möglichst gleichmäßigen Verlauf der Betätigungskraft über den Pedalweg zu erreichen bzw. beim Betätigen der Kupplung die vom Fahrer auf den Pedalhebel aufzubringende Betätigungskraft zu vermindern, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Lösungen bekannt. So wird häufig eine so genannte Übertotpunktfeder eingesetzt, die das unbetätigte Pedal in seiner Ruhestellung hält und die bei einer Bewegung des Pedals zwischen der Ruhestellung und der Endstellung zunächst geringfügig vorgespannt ist und nach dem Überwinden eines Totpunktes die weitere Bewegung des Pedals unterstützt. Insbesondere kann damit die Pedalkraft nach Überwinden des Totpunktes und zum Ende des Pedalweges spürbar verringert werden, wodurch teilweise auch die Stellkräfte der Ausrückvorrichtung der Kraftfahrzeugkupplung leichter überwunden werden können. Eine derartige Übertotpunktfeder wird beispielsweise in der
DE 199 19 339 A1 beschrieben.
-
Es sind auch andere Kompensationsmechanismen außer Übertotpunktfedern bekannt, beispielsweise Rückzugsfedern.
-
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise in den Patentschriften
DE 101 04 665 A1 und
DE 10 2005 035 067 A1 und
DE 10 2009 042 806 A1 beschrieben, sind Pedalanordnungen bekannt, die zu einer gleichmäßigen Aufbringkraft über dem Pedalweg führen sollen, was auch als Pedalkraftkennlinie bezeichnet wird. Um dies zu bewerkstelligen ist eine Federeinheit in der Pedalanordnung vorgesehen, welche das unbetätigte Pedal in seiner Ruhestellung hält und die bei einer Bewegung des Pedals zwischen der Ruhestellung und der Endstellung zunächst geringfügig vorgespannt und nach dem Überwinden eines Totpunktes die weitere Bewegung des Pedals durch eine Zusatzkraft unterstützt. Insbesondere kann damit die Pedalkraft nach Überwinden des Totpunktes und zum Ende des Pedalweges spürbar verringert werden, wodurch teilweise auch die Stellkräfte der Ausrückvorrichtung der Kraftfahrzeugkupplung leichter überwunden werden können. Eine solche Feder bzw. Federeinheit kann demgemäß auch als Übertotpunktfeder (ÜTF) bezeichnet werden.
-
Durch die Anordnung der Befestigungspunkte der Übertotpunktfeder zum einen am Pedalhebel und zum anderen an einer festen Halterung am Fahrzeug ändert sich bei einer Betätigung des Pedals die Richtung der Feder in Bezug auf den Pedalhebel. Je nach Richtung der Federachse entsteht ein Hebelarm zum Pedaldrehpunkt. Mit der Federkraft wird ein Drehmoment um den Pedaldrehpunkt erzeugt. Dieses Drehmoment ändert somit während der Betätigung seine Kraft und Richtung. Durch die richtige Anordnung einer solchen Feder kann durch das Drehmoment die Betätigungskraft am Pedal auf einen gewünschten Verlauf angepasst werden. Häufig kommen auch so genannte Rückzugsfedern zum Einsatz, die während der Betätigung dauerhaft eine Zugkraft verursachen. Auch diese Federn ändern den Pedalkraftverlauf. Es sind auch andere Kraftkompensationseinrichtungen bekannt.
-
Die Kupplungskennlinie und damit auch die Kennlinie der Pedalkraft über den Betätigungsweg können sich z. B. durch Verschleiß der Kupplung ändern.
-
Die bekannten Einrichtungen zum Anpassen der Pedalkraft/Betätigungskraft können zwar den Kraftverlauf anpassen. Kraftstreuungen durch Abweichungen der Betätigungskraft, die beispielsweise durch Toleranzen der Bauteile entstehen, können sie jedoch nicht ausgleichen. Sind große Abweichungen vorhanden, streuen auch die angepassten Kraftverläufe stark. Zudem sehen bekannte Anpassungsmechanismen häufig keine Nach- bzw. Feststellung der Betätigungseinrichtung in der neuen Position vor.
-
Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem verschwenkbar um einen Drehpunkt bzw. eine Drehachse gelagerten Pedalhebel, welcher zur Erzeugung eines hydraulischen Betätigungsdrucks mit einem Geberzylinder wirkverbunden ist, wobei zumindest ein Energiespeicher, der als Übertotpunktfeder ausgebildet sein kann, mit einem Ende/Anbindungspunkt an dem Pedalhebel angelenkt ist, zu schaffen, die selbsttätig einen Mechanismus zur Pedalkraftanpassung nachstellt, um Kraftdifferenzen auszugleichen oder mit einer zusätzliche Kraft auf das Kupplungspedal zu wirken.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Betätigungseinrichtung beispielsweise für eine Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist einen verschwenkbar um eine Achse gelagerten Pedalhebel eines Betätigungspedals auf, wobei der Pedalhebel zur Erzeugung eines hydraulischen Betätigungsdrucks mit einem Geberzylinder wirkverbunden ist und zumindest ein Energiespeicher, der als Übertotpunktfeder ausgebildetet sein kann, mit einem ersten Ende/Anbindungspunkt an dem Pedalhebel angelenkt ist, wobei erfindungsgemäß das zweite Ende zur Nachstellung der Pedalkraft durch Mittel selbsttätig verstellbar und somit der Energiespeicher in seiner Verspannung veränderbar ist.
-
Dadurch wird gewährleistet, dass am Kupplungspedal die Pedalkraftabweichungen z. B. durch Toleranzen selbsttätig nachgestellt werden.
-
Bevorzugt ist dabei die Übertotpunktfeder drehbar mit ihrem zweiten Ende an einer Übertotpunktfederstange befestigt und das zweite Ende der Übertotpunktfeder durch Beaufschlagung mittels auf die Übertotpunktfederstange wirkender mechanischer Mittel verstellbar. Eine Pedalkraftabweichung wird somit mechanisch z. B. durch Federkraftüberschreitung erkannt. Dadurch werden bei einer Kraftabweichung Mittel betätigt, die insbesondere mechanisch entweder einen Mechanismus zur Pedalkraftanpassung verändern oder eine zusätzliche Kraft auf das Pedal aufbringen. Durch diese Änderung soll die Pedalkraft so angepasst werden, dass die Abweichungen ausgeglichen bzw. nachgestellt sind.
-
Dazu ist die Achse der Drehlagerung des Pedalhebels am Pedalbock in einem Führungsschlitz am Pedalbock angeordnet und mit einer Sensorfeder belastet, derart, dass bei Überschreitung eines Schwellwerts einer Abstützkraft der Pedalachse diese gegen die Sensorfeder bewegt wird und dabei eine Stellstange transportiert, die über die Übertotpunktfederstange auf die Übertotpunktfeder einwirkt und deren Vorspannung und somit die zur Betätigung notwendige Pedalkraft beeinflusst. Dabei ist die Achse der drehbaren Lagerung des Pedalhebels in dem Führungsschlitz in eine Richtung geöffnet (und somit die Achse der Lagerung verschiebbar), die sich aus dem Winkel der Lagerkraft zu dem Zeitpunkt/der Position an dem/der nachgestellt werden soll ergibt und dass die vorgespannte Sensorfeder die Achse des Pedalhebels in diese Position drückt.
-
Die Sensorfeder wird insbesondere mit einem ersten Ende an der Pedalachse und mit einem zweiten Ende am Pedalbock befestigt und ist über einen ersten Freilauf mit der Verstellstange gekoppelt, wobei der erste Freilauf zur Verstellstange verschiebbar angeordnet ist.
-
Weiterhin wirkt auf die Verstellstange ein zweiter Freilauf, der fest am Pedalbock angeordnet ist.
-
Die Verstellstange wird am Pedalbock verschiebbar geführt, wobei bei einer Stauchung der Sensorfeder der erste Freilaufs mit der Verstellstange klemmt und dadurch die Verstellstange mit verschiebt und der zweite Freilauf zur Verstellstange öffnet. Bei dieser Verschiebung wirkt die Verstellstange über eine an dieser ausgebildeten Schräge auf eine Rolle, die mit einer mit der Übertotpunktfeder verbundenen Übertotpunktfederstange wirkverbunden ist.
-
Vorteilhafter Weise sind die Übertotpunktfederstange und die Rolle über eine Stangenführung am Pedalbock verschiebbar befestigt.
-
Neben einer mechanischen Betätigung ist auch eine hydraulische oder elektrische Verstellung des zweiten Befestigungspunktes der Übertotpunktfeder möglich.
-
Selbstverständlich können die Mittel zur Kraftübertragung auf die Übertotpunktfeder zum Zwecke der Nachstellung von Abweichungen der Pedalkraft auch anders ausgebildet sein.
-
Die Erfindung lässt somit zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird die Erfindung nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung in der Vorderansicht und
-
2 in der Rückansicht.
-
Gemäß 1 ist ein Pedalhebel 1, der mittels einer Fußplatte 1.1 betätigbar ist, um eine Pedalachse A an einem Pedalbock 2 schwenkbar gelagert. Die Fußplatte 1.1 befindet sich am unteren Ende des Pedalhebels 1. Gegen diese drückt üblicherweise ein Fahrer des Kraftfahrzeuges mit seinem Fuß, um den Pedalhebel 1 zu betätigen bzw. zu verschwenken. Durch einen Pfeil ist hier die Schwenkrichtung des Pedalhebels 1 angedeutet. Ein Geberzylinder 3 ist über eine Kolbenstange 3.1 mit dem Pedalhebel 1 verbunden. An seinem der Kolbenstange 3.1 gegenüberliegenden Ende des Geberzylinders 3 ist ein Anschluss für eine Druckleitung 4 vorgesehen, über welche Volumen zur Kupplung (nicht dargestellt) geleitet wird.
-
Bei Betätigung des Pedalhebels 1 um die Pedalachse A wird der Geberzylinder 3 betätigt.
-
Zur Pedalkraftanpassung ist eine Übertotpunktfeder 5 vorgesehen, die mit einem ersten Ende 5.1 (hier unten liegend) am Pedalhebel 1 befestigt ist. Bei der Betätigung wirken verschiedenste Kräfte auf den Pedalhebel 1. Diese sind die Kraft am Geberzylinder 3, die Pedalkraft unten an der Fußplatte 1.1, die Kraft aus einem Mechanismus zum Anpassen der Pedalkraft und die daraus resultierende Lagerkraft an der Pedalachse A. Ist die zur Betätigung benötigte Kraft zu groß oder zu klein wirkt sich das auf die genannten Kräfte aus. Im Prinzip können somit alle diese Kräfte zum Erkennen einer Abweichung verwendet werden. Die Kraft am Geberzylinder 3 könnte beispielsweise über die Lagerkraft ihrer Befestigung ermittelt werden. In der gezeigten Variante wird beispielhaft die Lagerkraft des Pedalhebels 1 an der Pedalachse A verwendet.
-
Die Erfindung zeichnet sich durch die mechanische Erkennung von Kraftabweichungen durch z. B. Federkraftüberschreitung im System und durch daran gekoppelte Mittel zum Verstellen eines Mechanismus zur Pedalkraftanpassung oder zum Aufbringen einer zusätzlichen Kraft am Pedal aus. Bei der im Folgenden gezeigten Variante wird die Übertotpunktfeder 5 durch mechanische Mittel verstellt. Der Verstellmechanismus könnte auch elektrisch, hydraulisch, etc. realisiert werden.
-
An dem Pedalbock 2 ist der Pedalhebel 1 um die Pedalachse A drehbar gelagert. Um eine Lagerkraftabweichung erkennen zu können, ist diese Lagerung in eine Richtung geöffnet. Dazu ist die Pedalachse A in einem Führungsschlitz 6 verschiebbar gegen die Kraft einer Sensorfeder 7 verschiebbar. Diese Richtung ergibt sich dabei aus dem Winkel der Lagerkraft zu dem Zeitpunkt an dem nachgestellt werden soll. An dieser Stelle drückt die vorgespannte Sensorfeder 7, die an einem einen Ende 7.1 an der Pedalachse 3 und an einem zweiten Ende 7.2 am Pedalbock 2 angebracht ist, die Pedalachse A an ihre Position.
-
Bei Kraftüberschreitung wird diese Sensorfeder 7 gestaucht und der Pedalhebel 1 verschiebt sich in seinem Führungsschlitz 6 mit seiner Pedalachse A entlang der Sensorfederführung 8 in der Darstellung gern. 1 nach rechts oben. An die Sensorfeder 7 gekoppelt ist dabei ein erster Freilauf 9. Dieser klemmt zusammen mit einem zweiten Freilauf 10 eine Verstellstange 11. Durch die Klemmung des oberen ersten Freilaufs 9 wird die Verstellstange 11 bei einer Stauchung der Sensorfeder 7 mit verschoben.
-
Der untere am Pedalbock 2 feste zweite Freilauf 10 öffnet dazu. Geführt wird die Verstellstange 11 beispielsweise am bzw. über den Pedalbock 2. Dies ist hier zur Übersichtlichkeit nicht genauer dargestellt.
-
An der Verstellstange 11 befindet sich an dem in Richtung zum Geberzylinder 3 weisenden Ende 11.1 (hier links) am linken Ende eine Schräge 12, an der eine Rolle 13 anliegt. Bei Verschiebung der Verstellstange 11 (hier nach rechts) infolge des Stauchens der Sensorfeder 7 wird die Schräge 12 unter die Rolle 8 gedrückt, die darauf abrollt. Alternativ könnte auch ein nicht rollendes Element auf diese Schräge geschoben werden oder eine andere Zwangsführung verwendet werden. Die Rolle 13 wiederum ist an einem hier oben liegenden ersten Ende 14.1 einer Übertotpunktfederstange 14 befestigt und wird über die Stangenführungen 15 (s. 2) am Pedalbock 2 geführt. An ihrem zweiten Ende 14.2 ist die Übertotpunktfederstange 14 mit dem zweiten Ende 5.2 der Übertotpunktfeder 5 drehbar verbunden. Die Übertotpunktfederstange 14 wird durch die Schräge 12 bei Betätigung der Verstellstange 11 nach rechts analog zur Schräge 12 entlang der Stangenführung 15 verschoben. Auch hier kann die Führung der Elemente anders realisiert werden.
-
Damit wird auch das zweite Ende 5.2 der Übertotpunktfeder 5, das drehbar an dem zweiten Ende 14.2 der Übertotpunktfederstange 14 gelagert ist, analog zur Übertotpunktfederstange 14 nach unten links verschoben. Dadurch wird die Übertotpunktfeder 5 weiter vorgespannt und ihre Kraft zur Unterstützung der Pedalkraft angepasst.
-
Nach dem Nachstellen sinkt die Lagerkraft wieder und die Sensorfeder 7 drückt die Pedalachse A zurück an ihre Position. Dazu öffnet der obere erste Freilauf 9 während der untere zweite Freilauf 10 die Verstellstange 11 festklemmt und damit ein Zurückstellen der Verstellstange 11 verhindert. Somit ermöglichen die Freiläufe 9, 10 eine einseitige Verschiebung der Verstellstange 11 relativ zur Sensorfeder 7. Alternativ können auch andere Klemm- oder Rastmechanismen verwendet werden. Bei erneuter Kraftüberschreitung kann wieder nachgestellt werden.
-
Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung kann auch bei großen Betätigungskraftabweichungen, die beispielsweise durch Bauteiltoleranzen bedingt sind, selbsttätig einen Ausgleich der Kraftdifferenzen und ein Nachstellen der Pedalkraft/Betätigungskraft verwirklichen. Dabei ist der Einsatz der Erfindung als zusätzliche Option bei allen Kupplungspedalen anstelle eines einfachen Kraftkompensationsmechanismus möglich.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pedalhebel
- 1.1
- Fußplatte
- 2
- Pedalbock
- 3
- Geberzylinder
- 3.1
- Kolbenstange
- 4
- Druckleitung
- 5
- Übertotpunkfeder
- 5.1
- erstes Ende der Übertotpunktfeder 5
- 5.2
- zweites Ende der Übertotpunktfeder 5
- 6
- Führungsschlitz
- 7
- Sensorfeder
- 7.1
- erstes Ende der Sensorfeder
- 7.2
- zweites Ende der Sensorfeder
- 8
- Sensorfederführung
- 9
- erster Freilauf
- 10
- zweiter Freilauf
- 11
- Verstellstange
- 11.1
- in Richtung zum Geberzylinder 3 weisendes Ende der Verstellstange 11
- 12
- Schräge
- 13
- Rolle
- 14
- Übertotpunktfederstange
- 14.1
- erstes Ende der Übertotpunktfederstange
- 14.2
- zweites Ende der Übertotpunktfederstange
- 15
- Stangenführung
- A
- Pedalachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19919339 A1 [0003]
- DE 10104665 A1 [0005]
- DE 102005035067 A1 [0005]
- DE 102009042806 A1 [0005]
