DE10258939A1 - Betätigungseinrichtung für eine Kraftfahrzeugkupplung - Google Patents
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Abstract
Eine Betätigungseinrichtung (1) für eine Kraftfahrzeugkupplung umfaßt ein Lagerelement (2), einen Pedalhebel (3), der um eine Lagerachse schwenkbar an dem Lagerelement (2) gelagert ist, und eine Federeinrichtung zur Unterstützung der Schwenkbewegung des Pedalhebels (3) in einem Bereich zwischen einer Nullstellung und einer niedergedrückten Stellung. Die Federeinrichtung wird durch eine Reihenschaltung einer Druckfeder (6) und einer Zugfeder (7) gebildet, wobei in der Ruhestellung lediglich die vorgespannte Druckfeder (6) wirksam ist. Bei einer Betätigung des Pedalhebels (3) wird die Zugfeder (7) nach einem Hauptexpansionsweg der Druckfeder (6) bzw. nach dem Betätigungskraftmaximum bis in die vollständige niedergedrückte Stellung wirksam. Dadurch wird das Gefühl beim Betätigen der Kupplung verbessert. Insbesondere ergibt sich ein gleichmäßigerer Verlauf der Betätigungskraft über den Pedalweg, bei dem die maximale Betätigungskraft vermindert ist und diese nach dem Maximum weniger scharf abfällt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für eine Kraftfahrzeugkupplung, umfassend ein Lagerelement, einen Pedalhebel, der um eine Lagerachse schwenkbar an dem Lagerelement gelagert ist, und eine Federeinrichtung zur Unterstützung der Schwenkbewegung des Pedalhebels in einem Bereich zwischen einer Ruhestellung und einer niedergedrückten Stellung.
- Derartige Betätigungseinrichtungen mit einer unterstützenden Federeinrichtung sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Zweck der Federeinrichtung ist es, beim Betätigen der Kupplung die vom Fahrer auf den Pedalhebel aufzubringende Betätigungskraft zu vermindern. Insbesondere bei hohen Antriebsleistungen werden an der Kupplung hohe Anpreßdrücke benötigt. Dies erfordert am Anfang des Pedalwegs eine hohe Betätigungskraft. Nach einem Betätigungskraftmaximum tritt dann starker Abfall der Betätigungskraft auf.
- Üblicherweise ist zur Unterstützung der Betätigungskraft des Fahrers eine an dem Pedalhebel angreifende Übertotpunktfeder vorgesehen, die nach Überwindung des Totpunkts den Pedalhebel in Richtung der vollständig niedergedrückten Stellung beaufschlagt. Vor dem Totpunkt bewirkt die Feder hingegen eine Kraft in Richtung der Nullstellung bzw. Ruhestellung des Pedalhebels. Als Totpunkt bzw. Totpunktstellung wird diejenige Stellung angesehen, in der die Kraftwirkungslinie der Federeinrichtung durch die Schwenkachse des Pedalhebels am Lagerelement verläuft. In der Regel kommen hierbei Druckfedern zum Einsatz.
- Die
DE 196 50 577 A1 offenbart in diesem Zusammenhang zusätzlich die Möglichkeit, die Übertotpunktfeder gegen das Ende des Pedalwegs zu überdehnen, so daß diese dann als Zugfeder wirkt. Damit kann jedoch lediglich einem harten Aufprall des Pedalhebels gegen den Endanschlag des Pedalwegs entgegengewirkt werden. - Eine weitere, ähnliche Konstruktion, jedoch ohne Zugfederwirkung gegen das Ende des Pedalwegs, ist beispielsweise aus der
DE 199 34 238 C1 oder auch aus derDE 100 11 760 A1 bekannt. - Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Gefühl bei der Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung zu verbessern. Insbesondere beabsichtigt die Erfindung die Schaffung einer Betätigungseinrichtung, die einen homogeneren Verlauf der Betätigungskraft über den Pedalweg aufweist. Beabsichtigt ist insbesondere eine Verminderung der anfänglichen hohen Betätigungskraft sowie eine weniger scharfe Ausprägung des Abfalls der Betätigungskraft nach dem Kraftmaximum.
- Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Federeinrichtung durch eine Reihenschaltung einer Druckfeder und einer Zugfeder gebildet wird, wobei in der Ruhestellung die vorgespannte Druckfeder wirksam ist und bei einer Betätigung des Pedalhebels nach einem Hauptexpansionsweg der Druckfeder die Zugfeder bis in die vollständige niedergedrückte Stellung wirksam ist.
- Durch die Verwendung von zwei Federn in Reihenschaltung, nämlich einer Druckfeder und einer Druckfeder läßt sich zunächst die anfängliche Betätigungskraft deutlich absenken, und zwar über den dem Hauptexpansionsweg der Druckfeder entsprechenden Pedalweg des Pedalhebels. Dieser Hauptexpansionsweg wird in Abhängigkeit des Verhaltens der jeweiligen Kupplung ausgelegt. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß die Unterstützung durch die Druckfeder in etwa mit dem Betätigungskraftmaximum der Kupplung zusammenfällt und der daran anschließende, starke Abfall durch die dann wirksame Zugfeder entschärft wird. Anders ausgedrückt besteht bei der erfindungsgemäßen Lösung im Gegensatz zum Stand der Technik die Möglichkeit, die Unterstützungskraft bis zu einem bestimmten Pedalweg laufen zu lassen und danach über die Zugfeder das Betätigungskraftniveau für den verbleibenden Pedalweg anzuheben.
- Durch die individuelle Wahl der Federsteifigkeiten für die Druckfeder und die Zugfeder läßt sich eine optimale Abstimmung auf die jeweilige Kupplung mit dem Effekt einer Vergleichmäßigung des Betätigungskraftverlaufs über den Pedalweg vornehmen.
- Zweckmäßigerweise weist dabei die Druckfeder eine höhere Federsteifigkeit als die Zugfeder auf. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Federn so angeordnet sein, daß die Zugfeder in der Ruhestellung auf Block zusammengedrückt ist.
- Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Betätigungseinrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung nach der Erfindung in Pedal-Nullstellung bzw. Ruhelage, -
2 eine weitere Schnittansicht entsprechend1 bei niedergedrücktem Pedal nach Überwindung der Totpunktstellung, und in -
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der Betätigungskraft in Abhängigkeit des Pedalwegs. - Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Betätigungseinrichtung
1 für eine Kraftfahrzeugkupplung. Die Betätigungseinrichtung1 umfaßt ein Lagerelement2 sowie einen an diesem schwenkbar gelagerten Pedalhebel3 . Das am Fahrzeugaufbau ortsfest anzubringende Lagerelement2 ist hier lediglich durch den Lagerzapfen mit der Schwenkachse A angedeutet. Es kann beispielsweise Bestandteil einer Lagereinrichtung eines Fußhebelwerks sein. Möglich ist jedoch auch ein separater Lagerbock für den Kupplungspedalhebel3 oder eine integrale Ausbildung mit einem Abschnitt des Fahrzeugaufbaus. Über den Pedalhebel3 und einen Geberzylinder4 wird dann die eigentliche Fahrzeugkupplung betätigt. - Zwischen dem Pedalhebel
3 und einem ortsfesten Punkt5 des Fahrzeugaufbaus, der beispielsweise auch an dem Lagerelement2 liegen kann, ist eine Federeinrichtung zur Unterstützung der Schwenkbewegung des Pedalhebels3 vorgesehen. Die Federeinrichtung dient dazu, beim anfänglichen Niederdrücken des Pedalhebels3 die zum Lüften der Kupplung benötigte Betätigungskraft zu vermindern. Diese Federeinrichtung ist hier nach dem Prinzip über Übertotpunktfeder ausgebildet, so daß beim Niedertreten des Pedalhebels3 bis zum Erreichen des Totpunkts durch die Federeinrichtung unter Umständen zunächst eine kleine Erhöhung der Betätigungskraft auftreten kann. Wie1 zeigt, verläuft in der Ruhestellung die Kraftwirkungslinie B unter der Schwenkachse Art hindurch, bewirkt also eine Bewegung des Pedalhebels3 auf die Nullstellung hin. Bereits ein geringfügiges Verschwenken des Pedalhebels3 infolge einer Betätigung durch den Fahrer bringt, wie2 zeigt, die Kraftwirkungslinie B auf die andere Seite der Schwenkachse A, womit die Federeinrichtung die Betätigungskraft des Fahrers unterstützt. - Eine Besonderheit der Betätigungseinrichtung
1 besteht nun in der Ausgestaltung der Federeinrichtung mit zwei in Reihe geschalteten Federn, nämlich einer Druckfeder6 und einer Zugfeder7 . In der in1 dargestellten Nullstellung bzw. Ruhestellung des Ausführungsbeispiels ist lediglich die vorgespannte Druckfeder6 wirksam ist. Die Zugfeder7 ist hingegen im wesentlichen auf Blocklänge zusammengedrückt. Beide Federn6 und7 sind mit einem Ende axial miteinander verbunden, wobei dies hier durch ein die Federenden umgreifendes Verbindungselemnt9 vorgenommen ist. Mit dem jeweils anderen Ende sind die Federn6 und7 jeweils an einer Federaufnahme10 bzw.11 befestigt, und zwar sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung. Die Federaufnahmen10 und11 sind auf Seiten des Fahrzeugaufbaus sowie an dem Pedalhebel3 gelenkig angebunden. Vorzugsweise greift die pedalhebelseitige Federaufnahme11 an der Lagerzapfenaufnahme des Pedalhebels3 an. - In Abwandlung des Ausführungsbeispiels können die Federn
6 und7 auch unmittelbar miteinander verbunden sein. Überdies möglich ist eine einstückige Ausgestaltung mit zwei unterschiedlichen Federabschnitten, nämlich einem Druckabschnitt und einem Zugabschnitt. - Um ein Ausknicken der komprimierten Zugfeder
7 zu verhindern, sind die Federnaufnahmen10 und11 über eine teleskopierbare Stange12 miteinander verbunden, die sich durch die Federn6 und7 hindurch erstreckt. Das Verbindungselement9 ist an der Stange12 gleitbewegbar geführt. - Im Hinblick auf eine Vergleichmäßigung des Betätigungskraftverlaufs über den Pedalweg sind die Federn mit unterschiedlicher Federsteifigkeit ausgebildet. So weist die Druckfeder
6 eine deutlich höhere Federsteifigkeit als die Zugfeder7 auf. Dadurch ist es möglich, die Druckfeder6 in der Ruhestellung bzw. Nullstellung des Pedalhebels3 in einem vorgespannten, d. h. komprimierten Zustand einzubauen, in dem die Zugfeder7 weitgehend oder vollständig auf Blocklänge zusammengedrückt ist. - Durch eine Betätigung des Pedalhebels
3 wird zunächst der Totpunkt der Federeinrichtung überwunden. Dabei wird die Druckfeder6 bis zum Totpunkt geringfügig weiter gedehnt. Nach Überwindung des Totpunkts wirkt als erstes die Druckfeder6 . Ihre unterstützende Kraft reduziert das Kraftmaximum der Kupplungsbetätigung um einen bestimmten Betrag, und zwar über ihren gesamten Hauptexpansionsweg hinweg. Nach diesem erreicht die Druckfeder6 ihren ausgefederten Zustand. Da die beiden Federn, d. h. die Druckfeder6 und die Zugfeder7 über das Verbindungselement9 fest miteinander verbunden sind, wird bei einem weiteren Verschwenken des Pedalhebels3 nach dem Hauptexpansionsweg die Druckfeder7 gezogen bzw. gedehnt. Durch das Dehnen der Zugfeder7 und in einem geringfügigen Ausmaß auch der Druckfeder6 wird für den weiteren Pedalweg ein Kraftanstieg erzielt, der den Abfall der Betätigungskraft der Kupplung weniger scharf ausfallen läßt. Die Zugfeder7 ist dann bis in die vollständige niedergedrückte Stellung wirksam. - Durch eine gezielte Abstimmung der Federn
6 und7 untereinander läßt sich der Verlauf der Betätigungskraft in Abhängigkeit der verwendeten Kupplung an einem Kraftfahrzeug optimieren, so daß einerseits das aufzubringende Kraftmaximum abgesenkt wird, andererseits ein plötzliches, gefühlloses Durchsacken des Pedalhebels unterbleibt, d. h. gegen das Ende des Pedalwegs ein Anheben des Pedalwiderstands erfolgt. Dadurch wird das Betätigungsgefühl verbessert. - In
3 ist dies anhand von drei Verläufen der Betätigungskraft F über den Pedalweg s dargestellt. Mit a ist hierbei der Verlauf der Betätigungskraft bezeichnet, die für eine SAC-Kupplung am Pedalhebel3 aufgebracht werden muß, wenn keine unterstützende Federeinrichtung vorhanden ist. Der scharte Abfall der Betätigungskraft F nach dem Kraftmaximum ist deutlich zu erkennen. Durch eine herkömmliche lineare Übertotpunktfeder kann das Kraftmaximum abgesenkt werden, wie die anhand des Verlaufs b gezeigt ist. Jedoch sind hier Grenzen gesetzt. Bei einer sehr geringen Kraft in Kraftmaximum würde die Rückstellkraft der Kupplung unter Umständen nicht mehr ausreichen, um den Pedalhebel3 in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. - Erfindungsgemäß ergibt sich hingegen der mit c bezeichnete Verlauf, bei dem sowohl das Kraftmaximum abgesenkt ist als auch der Verlauf nach dem Kraftmaximum angehoben ist. Der Abfall nach dem Kraftmaximum fällt dabei weniger steil aus. Gleichzeitig wird die Pedalrückstellung bei verringertem Betätigungskraftmaximum gewährleistet.
-
- 1
- Betätigungseinrichtung
- 2
- Lagerelement
- 3
- Pedalhebel
- 4
- Geberzylinder
- 5
- karosseriefester Punkt
- 6
- Druckfeder
- 7
- Druckfeder
- 9
- Verbindungselement
- 10
- Federaufnahme
- 11
- Federaufnahme
- 12
- teleskopierbare Stange
- A
- Schwenkachse
- B
- Kraftwirkungslinie der Federeinrichtung
Claims (9)
- Betätigungseinrichtung für eine Kraftfahrzeugkupplung, umfassend: – ein Lagerelement (
2 ), – einen Pedalhebel (3 ), der um eine Lagerachse (A) schwenkbar an dem Lagerelement (2 ) gelagert ist, und – eine Federeinrichtung zur Unterstützung der Schwenkbewegung des Pedalhebels (3 ) in einem Bereich zwischen einer Nullstellung und einer niedergedrückten Stellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung durch eine Reihenschaltung einer Druckfeder (6 ) und einer Zugfeder (7 ) gebildet wird, wobei in der Ruhestellung die vorgespannte Druckfeder (6 ) wirksam ist und bei einer Betätigung des Pedalhebels (3 ) nach einem Hauptexpansionsweg der Druckfeder (6 ) die Zugfeder (7 ) bis in die vollständige niedergedrückte Stellung wirksam ist. - Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfeder (
7 ) in der Ruhestellung auf Blocklänge zusammengedrückt ist. - Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (
6 ) eine höhere Federsteifigkeit als die Zugfeder (7 ) aufweist. - Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (
6 ) und die Zugfeder (7 ) jeweils an einem Ende axial miteinander gekoppelt sind und mit ihrem anderen Ende an einer Federaufnahme (10 ,11 ) befestigt sind. - Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federaufnahmen (
10 ,11 ) über eine teleskopierbare Stange (12 ) miteinander verbunden sind, die sich durch die Federn (6 ,7 ) hindurch erstreckt. - Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung in der Art einer Übertotpunktfeder an dem Pedalhebel (
3 ) angreift, wobei der Totpunkt vor der Beendigung des Hauptexpansionswegs der Druckfeder (6 ) erreicht wird. - Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (
6 ,7 ) über ein Verbindungselement (9 ) miteinander gekoppelt sind. - Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (
6 ,7 ) unmittelbar miteinander verbunden sind. - Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (
6 ,7 ) Abschnitte einer einstückig gewickelten Feder sind.
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