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Die Erfindung betrifft eine Pedalvorrichtung für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Im Stand der Technik sind Bremssysteme mit einem Bremswertgeber bekannt, welcher in der Regel mechanisch durch einen Stößel betätigt wird. Der Stößel ist dabei am Bremspedal beispielsweise durch ein Lager und einen Verriegelungsbolzen befestigt. Beim Betätigen des Bremspedals drückt der Stößel mit einer Kraft auf den Bremswertgeber und löst damit die Bremsfunktion aus. Das Bremspedal selbst wird beispielsweise mit einer Rückholfeder in Ausgangstellung gehalten und liegt an einem Anschlag an, welcher an einer Pedallagerbox angebracht ist.
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Damit der Stößel spielfrei zwischen dem Bremspedal und dem Bremswertgeber liegen kann, ist ein Einstellaufwand erforderlich. Der Einstellaufwand wird manuell während der Montage vorgenommen und unterliegt dadurch Schwankungen. Durch diese Schwankungen kann es im ungünstigen Fall vorkommen, dass einzelne Komponenten nicht spielfrei eingestellt sind und es somit beispielsweise zu einer Geräuschentwicklung im Fahrbetrieb kommen kann.
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Die
DE 60 2004 001 826 T2 zeigt beispielsweise ein Verfahren zur Befestigung einer Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Bremsvorrichtung, sowie eine vorübergehende Befestigungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pedalvorrichtung bereitzustellen, bei welcher auf besonders vorteilhafte Weise eine Reduzierung von Bauteilen sowie eine besonders einfache Montage in dem Kraftfahrzeug möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
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Die erfindungsgemäße Pedalvorrichtung für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen ausgebildet ist, umfasst ein Pedalelement, welches um eine Achse drehbar an einer Pedallagerbox gehalten ist. Das Pedalelement ist durch ein Spannelement in eine Endposition bewegbar und/oder haltbar. Bei einer Drehung des Pedalelements um die Achse in Betätigungsrichtung ist mittels eines zumindest mittelbar an dem Pedalelement angeordneten Stößels ein Bremswertgeber mit Kraft zumindest entlang einer Stellwegrichtung beaufschlagbar. Dabei ist die Betätigungsrichtung die Richtung, in welche das Pedalelement durch eine Betätigung, insbesondere mittels eines Fußes eines Benutzers um die Achse bewegt wird. Die Endposition ist die Position, welche das Pedalelement einnimmt, wenn es nicht durch ein Gewicht, wie beispielsweise den bremsenden Fuß belastet ist, und damit die Position in der der Bremswertgeber keine Bremsfunktion übermittelt beziehungsweise bereitstellt. Die Stellwegrichtung ist die Richtung, entlang welcher der Stößel die Bremsfunktion am Bremswertgeber vorteilhafterweise einstellt. Die Pedallagerbox dient in erster Linie zum Aufnehmen des Pedalelements und/oder des Bremswertgebers und ist beispielsweise an einem Kraftwagenrohbau des Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem Fußraumbereich auf der Fahrerseite des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Um die Pedalvorrichtung derart auszugestalten, dass diese besonders einfach in dem Kraftfahrzeug montiert werden kann und darüber hinaus besonders wenig Bauteile aufweist, weist der Stößel ein Drehgelenk auf. Durch das Drehgelenk ist der Stößel in zwei zueinander bewegbare Teile unterteilt, von welchen der erste Teil mit seinem dem Drehgelenk abgewandten Ende an dem Bremswertgebers angeordnet ist und der zweite Teil an dem Pedalelement in einer Gleitbuchse geführt ist, durch welche insbesondere Exzentermomente aufnehmbar sind. Ferner ist, um insbesondere die Montage der Pedalvorrichtung besonders einfach gestalten zu können, das Spannelement an dem Stößel angeordnet und bewirkt eine Kraft, durch welche der erste Teil unabhängig von der Drehung des Pedalelements, das heißt also von einer Stellung des Pedalelements, insbesondere von der Endposition bis zu einer zweiten Endposition, bei der das Pedalelement beispielsweise durch einen Benutzer maximal gedrückt ist, spielfrei, also mittels Totspiels, mit dem Bremswertgeber in Kontakt ist.
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Dabei ist das Spannelement vorteilhafterweise zwischen dem Pedalelement und dem zweiten Teil angeordnet. Voreilhafterweise kann der erste Teil aus zwei Teilstücken gebildet sein, wobei das erste Teilstück an seinem dem Drehgelenk abgewandten Ende eine Ausnehmung aufweist, in welcher das zweite an dem Bremswertgeber angeordnete Teilstück entlang der Längserstreckungsrichtung des Stößels führbar ist. So könnte das Spannelement derart ausgebildet sein, das es die Kraft zumindest zwischen dem ersten Teilstück und dem zweiten Teilstück bewirkt.
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Mit anderen Worten weist die erfindungsgemäße Pedalvorrichtung ein selbstausrichtendes Pedalpositionsprinzip auf, durch welches ein manueller Einstellaufwand und eine spielfreie Ausgangsposition, die Endposition, des Pedalelements, welches insbesondere als Bremspedal ausgebildet ist, gewährleistet werden. Dazu ist der Stößel vorteilhafterweise als Kugelstößel ausgebildet, wobei im Vergleich zu einer konventionellen Pedalvorrichtung, welche häufig eine separate Rückholfeder aufweist, das Spannelement verwendet wird. An dem Pedalelement ist eine Gleitbuchse beziehungsweise Lagerbuchse vorgesehen beziehungsweise angebracht.
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Der Kugelstößel weist beispielsweise einen Kugelbolzen und einen dazu korrespondierenden Napfbolzen auf, durch welche das Stößel als zweigeteilter Stößel mit Kugelelement ausgebildet sein kann. So ist beispielsweise der erste Teil des Stößels als der Napfbolzen und der zweite Teil des Stößels als der Kugelbolzen ausgebildet, wobei der Kugelbolzen entlang einer Verschieberichtung verschiebbar in der Lagerbuchse beziehungsweise Gleitbuchse geführt ist. Mittels eines Anschlags, wie beispielsweise einer Mutter, welche an dem dem Drehgelenk abgewandten Ende des zweiten Teils, also beispielsweise dem Kugelbolzen angeordnet ist, wird das Spannelement derart zwischen dem Pedalelement und dem zweiten Teil gehalten, dass dieses unter Spannung steht, wodurch das Pedalelement in die Endposition bewegbar und/oder in dieser haltbar ist. Durch ein Zusammenspiel des Kugelelements und des Spannelements liegt der erste Teil, beispielsweise der Napfbolzen, nun spielfrei auf dem Bremswertgeber auf, wodurch auf besonders vorteilhafte Weise Bauteiltoleranzen kompensiert werden können. Dadurch ergibt sich der Vorteil der Pedalvorrichtung, welche somit einen Toleranzausgleich zwischen Pedalelement und Bremswertgeber aufweist. Durch das Spannelement, welches beispielsweise als Druckfeder ausgebildet ist, ist der zweite Teil an dem Bremswertgeber anliegend und der in der Gleitbuchse geführte erste Teil ermöglicht, dass das unbelastete Pedalelement in seiner Endposition gebracht und/oder gehalten wird, wobei der Stößel, insbesondere aufgrund des Drehgelenks Exzentermomente aufnehmen und über die Gleitbuchse abführen kann, sodass eine gerade Anordnung des Stößels in Stellwegrichtung zum Bremswertgeber auf besonders vorteilhafte Weise ausgebildet werden kann.
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Beim Betätigten des Pedalelements wird das Spannelement zusammengedrückt. Dabei steigt eine Druckkraft an und betätigt den Bremswertgeber sobald sie dessen Gegenkraft übersteigt. Um das Bremspedal in der Endposition beziehungsweise in der Ausgangsposition, also im unbelasteten Zustand, zu halten, muss die Spannkraft, welche insbesondere eine Federkraft ist, des Spannelements größer als die Gewichtskraft des Pedalelements sein, sollte vorteilhafter Weise jedoch nicht größer als die Gegenkraft des Bremswertgebers sein, um insbesondere die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs nicht in einem Dauerbremszustand zu halten. Ferner darf die Spannkraft des Spannelements in seinem komprimierten beziehungsweise gespannten Zustand nicht größer als die Gegenkraft des Bremswertgebers sein.
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Durch die erfindungsgemäße Pedalvorrichtung ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass eine extra Einstellung bei dem Einbau der Pedalvorrichtung im Kraftfahrzeug, um das Pedalelement zumindest spielfrei zum Bremswertgeber ausrichten, entfallen kann. Ferner kann auf besonders vorteilhafte Weise eine Reduzierung von Bauteilen stattfinden. Durch die Reduzierung von Bauteilen kann beispielsweise eine Ausfallsicherheit erhöht werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Es zeigt:
- 1 in einer schematischen Perspektivansicht eine konventionelle Pedalvorrichtung mit einem Pedalelement für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs;
- 2 in einer schematischen Schnittansicht eine Pedalvorrichtung mit einem Stößel, welcher ein Drehgelenk aufweist, in einer ersten Ausführungsform; und
- 3 in einer perspektivischen Explosionszeichnung den Stößel der Pedalvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Pedalvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik. Die Pedalvorrichtung 10 ist für eine Bremsanlage eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein Lastkraftwagen, ausgebildet und umfasst ein Pedalelement 12, welches um eine Achse 14 drehbar an einer Pedallagerbox 16 gehalten ist. Das Pedalelement 12 im Stand der Technik kann durch eine Rückholfeder 18 in eine Endposition bewegt und/oder gehalten werden, in welcher das Pedalelement 12 unbelastet, das heißt beispielsweise nicht durch einen bremsenden Fuß eines Benutzers des Kraftfahrzeugs gedrückt ist. Bei einer Drehung um die Achse 14 in Betätigungsrichtung, also die Richtung, in welcher der Fuß das Pedal tritt um zu bremsen, ist mittels eines zumindest mittelbar an dem Pedalelement angeordneten Stößels 20 ein Bremswertgeber 22 mit Kraft zumindest entlang einer Stellwegrichtung 36, welche in 2 gezeigt ist, beaufschlagbar.
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Nachteilig bei der in 1 gezeigten Pedalvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik ist, dass damit der Stößel 20 spielfrei zwischen dem Pedalelement 12 und dem Bremswertgeber 22 liegt, insbesondere bei der Montage der Pedalvorrichtung 10 ein Einstellaufwand erforderlich ist. Dieser Einstellaufwand wird manuell während der Montage vorgenommen und unterliegt dadurch Schwankungen. Durch diese Schwankungen kann es im ungünstigen Fall vorkommen, dass einzelne Komponenten, wie beispielsweise der Stößel 20 nicht spielfrei eingestellt sind, was zu einer Entwicklung von Geräuschen im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs führen kann.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht nun eine neue, vorteilhafte Ausgestaltung der Pedalvorrichtung 10 in einer ersten Ausführungsform. Bei dieser ist der Stößel 20 mit einem als Kugelgelenk 24 ausgebildeten Drehgelenk versehen, durch welches der Stößel 20 in zwei zueinander bewegbare Teile 26 und 28 unterteilt ist, von welchen der erste Teil 26 mit seinem dem Kugelgelenk 24 abgewandten Ende 30 an dem Bremswertgeber 22 angeordnet ist, und der zweite Teil 28 an dem Pedalelement 12 in eine Gleitbuchse 32 geführt ist, durch welche insbesondere Exzentermomente des Stößels 20 aufnehmbar sind. Ferner ist ein Spannelement 34 vorgesehen, welches zwischen dem Pedalelement 12 und dem zweiten Teil 28 angeordnet ist und eine Kraft bewirkt, durch welche der erste Teil 26 unabhängig von der Drehung des Pedalelements 12 um die Achse 14 spielfrei, das heißt mittels Totspiels, mit dem Bremswertgeber 22 in Kontakt ist. Ferner bewirkt das Spannelement 34 ein Rückstellen beziehungsweise Halten des Pedalelements 12 in der Endposition. Durch das Spannelement 34 kann die Rückholfeder 18 der 1 entfallen. Ferner ist das Pedalelement 12 gegenüber dem Stößel 20 durch eine Mutter 38 gesichert.
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Somit unterscheidet sich die neue, vorteilhaft ausgebildete Pedalvorrichtung 10 der 2 von der Pedalvorrichtung 10 des Stands der Technik der 1 dadurch, dass der Stößel 20, welcher zwischen Pedalelement 12 und Bremswertgeber 22 eine Kraft zum Aktivieren einer Bremsfunktion durch den Bremswertgeber 22 vermittelt, durch die in der 2 gezeigte vorteilhafte Ausführungsform des Stößels 20 ersetzt wird. Dabei ist auf vorteilhafte Weise durch das Kugelgelenk 24 der erste Teil 26 unabhängig von der Drehung des Pedalelements 12 in seiner Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zur Stellwegrichtung 36 angeordnet. Das heißt durch das Kugelgelenk 24 wird es ermöglicht, dass der Stößel 20, insbesondere dessen zweiten Teils 26 derart zum Bremswertgeber 22 ausgerichtet ist, dass unabhängig von einer aktuellen Position des Pedalelements 12 eine besonders vorteilhafte Kraftübertragung von diesem zum Bremswertgeber 22 ermöglicht ist.
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Vorteilhafter Weise ist der erste Teil 26 als Kugelbolzenelement und der zweite Teil 28 als dazu korrespondierendes Napfbolzenelement ausgebildet, wodurch auf besonders einfache und bauteilarme Weise das Kugelgelenk 24 an dem Stößel 20 ausgebildet werden kann. Alternativ kann auch der erste Teil 26 als Napfbolzenelement und der zweite Teil 28 als dazu korrespondierendes Kugelbolzenelement ausgebildet sein.
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Um auf besonders vorteilhafte Weise das Spannelement 34 auszubilden, ist dieses als Druckfeder ausgebildet, wodurch auf besonders vorteilhafte Weise eine Rückstellkraft, welche das Pedalelement 12 in seine Endposition bewegt, durch die Federkraft realisierbar ist. Dabei ist die Federkraft größer als die Gewichtskraft des Bremspedals, welche auf den Stößel 20 wirkt. Eine Gegenkraft des Bremswertgebers 22, in Stellwegrichtung 36 ist dagegen größer als die Federkraft, sodass der Bremswertgeber 22 nur durch Betätigen des Pedalelements 12, welches insbesondere als Bremspedal ausgebildet ist, eine Bremsfunktion aktiviert.
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So ist durch die in 2 gezeigte Pedalvorrichtung 10 ein Toleranzausgleich zwischen Pedalelement 12 mit auf den Bremswertgeber 22 wirkenden Stößels 20 mittels eines Totspiels möglich, dass durch eine Druckfederbelastung, des Spannelements 32, welche durch den an dem Bremswertgeber 22 anliegenden und in der Gleitbuchse 32 beweglichen Stößel 20 ermöglicht ist, wobei bewirkt wird, dass das Stößel 20 in allein Stellungen des Pedalelements 12 am Bremswertgeber 22 anliegt und das unbelastete Pedalelement 12 in seinen Endanschlag, also die Endposition bringbar ist. Dabei weist der Stößel 20 in seinem Mittelbereich das Kugelgelenk 24 auf, wodurch eine Ausrichtung des Stößels 20, insbesondere dessen zweiten Teils 26 im Wesentlichen parallel zur Stellwegrichtung 36 besonders vorteilhaft ausgebildet wird. Das Drehgelenk, welches hier als das Kugelgelenk 24 ausgebildet ist kann alternativ als Gabelgelenk ausgebildet sein.
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3 zeigt in einer perspektivischen Explosionszeichnung den Stößel 20 der Pedalvorrichtung 10 in einer zweiten Ausführungsform. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist der erste Teil 26 aus zwei Teilstücken 40 und 42 gebildet, wobei das erste Teilstück 40 an seinem dem beispielsweise als Kugelgelenk 24 ausgebildeten Drehgelenk abgewandten Ende eine Ausnehmung 44 aufweist, in welcher das zweite an dem Bremswertgeber 22 angeordnete Teilstück 42 entlang der Längserstreckungsrichtung des Stößels 20 und somit im Wesentlichen entlang der Stellwegrichtung 36 führbar ist. Dabei ist das Spannelement 34 zwischen dem ersten Teilstück 40 und dem zweiten Teilstück 42 angeordnet wodurch die Kraft zumindest zwischen dem ersten Teilstück 40 und dem zweiten Teilstück 42 bewirkt wird. Ferner ist an dem zweiten Teilstück 42 ein Gummiring 46 angeordnet, welcher in der Ausnehmung 44 aufnehmbar ist. Das Spiel des zweiten Teilstücks 42 in der Ausnehmung entlang der Stellwegrichtung 36 ist dabei höchsten so groß, wie die Summer der Bauteiltoleranzen der Komponenten der Pedalvorrichtung 12, insbesondere des Stößel 20, und betragt beispielsweise einen Millimeter.
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Da durch die in 2 und in 3 gezeigte Pedalvorrichtung 10 bauartbedingt ein Spiel vermieden werden kann, kann dadurch der Aufwand einer Montage der Pedalvorrichtung 10 besonders gering sein, wodurch eine Vereinfachung bei der Montage der Pedalvorrichtung 10 ermöglicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 602004001826 T2 [0004]
