DE10328554A1

DE10328554A1 - Pedal

Info

Publication number: DE10328554A1
Application number: DE2003128554
Authority: DE
Inventors: Eberhard Köhler; Jan Kunzmann; Ivo Kade; Alexander Knorr
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Pedal, bestehend aus einer Grundplatte als ein Befestigungselement und einem Pedalarm als Betätigungselement eines Federgelenkes, zu entwickeln, wobei das Pedal mit verringertem Montageaufwand herstellbar ist, weniger Geräusche bei seiner Betätigung verursacht und das Rückstellelement zusätzlich gesteuert wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Pedal einstückig ausgeführt ist, wobei das Federgelenk 3 als biegeweicher Pedalbereich mit Sensoren und aktorischen Elementen, die von außen elektronisch steuerbar sind, und die Grundplatte 1 sowie der Pendelarm 2 als biegesteife Pedalbereiche ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedal, bestehend aus einer Grundplatte als ein Befestigungselement und einem Pedalarm als Betätigungselement eines Federgelenkes.
Pedale bestehen üblicherweise aus zwei durch ein Gelenk verbundenen und durch eine Rückholeinrichtung mit einer Spreizkraft beaufschlagten Hebeln, von denen einer starr befestigt ist, während der andere schwenkbar beweglich ausgeführt ist. Die Rückholeinrichtung ist üblicherweise als Feder ausgeführt, welche den schwenkbaren Hebelarm (Pedalarm) durch einem üblicherweise in der Mechanik der Hebel integrierten Anschlag in einer Nullage fixiert. Der starre Hebelarm (Grundplatte) verfügt meist über Befestigungsvorrichtungen, um ihn räumlich definiert zu fixieren. Zweck eines derartigen Pedals ist die Erzeugung und Übermittlung eines Signals. Dazu sind im einfachsten Fall mechanische Vorrichtungen integriert, die Signalerzeugung kann jedoch auch auf elektronischem Wege erfolgen. Weiterhin sind meist zusätzliche eigenständige oder integrierte Einrichtungen vorhanden, mit deren Hilfe das Rückstellverhalten beeinflusst wird. Im Fahrzeugmarkt etablierte Lösungen setzen zumeist auf Spiralfedern als Rückholelemente und erzeugen die notwendige Hysterese durch eine Umfangsreibung von Feder und umgebendem Gehäuse bzw. innenliegender Achse. Nachteilig an den bekannten Lösungen, die ein Federelement zwischen dem Pedalarm und der Grundplatte vorsehen, ist, dass das Federelement korrosionsanfällig ist, Geräusche bei der Bewegung der Pedale entstehen, nur eine einfache Hysterese zwischen Feder und dem Pedal durch die Feder selbst erzeugt wird, und der Montageaufwand bei der Herstellung dieser Pedale sehr hoch ist. Aus der DE 10046256 ist ein elastisch verformbarer Pedalhebel bekannt. Es erübrigt den Einbau des immer spielbehafteten Gelenks zwischen den beiden Hebeln, indem der Pedalarm selbst verformbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Pedal, bestehend aus einer Grundplatte als ein Befestigungselement und einem Pedalarm als Betätigungselement eines Federgelenkes, zu entwickeln, wobei das Pedal mit verringertem Montageaufwand herstellbar ist, weniger Geräusche bei seiner Betätigung verursacht und das Rückstellelement zusätzlich gesteuert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Pedal einstückig ausgeführt ist, wobei das Federgelenk als biegeweicher Pedalbereich mit Sensoren und aktorischen Elementen, die von außen elektronisch steuerbar sind, und die Grundplatte sowie der Pedalarm als biegesteife Pedalbereiche ausgebildet sind. Weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen die Unteransprüche 2 bis 14.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: Ausführungsbeispiel 1,
2: Ausführungsbeispiel 2 und
3: Ausführungsbeispiel 3,
1 zeigt eine Ausführungsform eines einstückigen Pedals. Das einstückige Pedal weist ein Federgelenk 3 als einen biegeweichen Pedalbereich auf. Eine Grundplatte 1 und ein Pedalarm 2 begrenzen als biegesteife Pedalbereiche das Federgelenk 3 an dessen Enden. Das Pedal weist ein halbkreisbogenförmiges Federgelenk 3 auf. In der 1 nicht dargestellt, ist das Federgelenk 3 mit Sensoren und aktorischen Elementen zur Beeinflussung des Übertragungsverhaltens des Federgelenkes 3 ausgerüstet. Diese aktorischen Elemente können von außen elektronisch gesteuert werden und können aus einem piezoelektrischen Material, aus einem elektrostriktiven Werkstoff, aus einem magnetostriktiven Werkstoff, aus Formgedächtnislegierungen oder aus einem Heizdraht bestehen, wobei der Heizdraht in das Federgelenk 3 oder auf das Federgelenk 3 aufgebracht ist. Der Heizdraht ruft im Zusammenhang mit einem in Faserverbundweise realisierten asymmetrischen Laminataufbau eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Federgelenkes 3 hervor. Mit diesen aktorischen Elementen kann das Übertragungsverhalten des Federgelenkes 3 aktiv beeinflusst werden. Das einstückige Pedal kann aus Stahl oder Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, bestehen. Die biegesteifen Pedalbereiche werden u.a. dadurch gebildet, in dem das Material in diesen Bereichen stärker dimensioniert ist als in dem biegeweichen Pedalbereich. Dazu kann das Pedal in Sandwichkonstruktion gefertigt sein, wobei in den beiden biegesteifen Pedalbereichen zwischen zugsteifen Randlagen je ein Kern 4 angeordnet ist. Bei Pedale aus Stahl kann die Biegesteife außerdem durch Härten erzielt werden. Das im Ausführungsbeispiel 1 dargestellt halbkreisbogenförmige Federgelenk 3 kann konvex oder konkav gebogen sein. Im Ausführungsbeispiel 1 ist das Federgelenk 3 konkav gebogen. Es ist möglich, in den biegeweichen Pedalbereich Sensoren einzubringen, die Dehnungen in elektrische Signale umwandeln. Weiterhin können im biegeweichen Pedalbereich Sensoren eingebaut sein, die einen Kraftanstieg während einer Auslenkung in elektrische Signale umwandelt. Das Ausführungsbeispiel 2 zeigt ein Pedal, dessen Federgelenk 3 S-bogenförmig ausgebildet ist. Durch einen im Ausführungsbeispiel 3 dargestellten Minimalweganschlag 5 kann eine Vorspannung und Minimalwegfixierung des Pedalarms 2 erzielt werden. Des weiteren ist das Federgelenk 3 in Längsrichtung durch einen Schlitz 6 mittig geteilt. Damit bleibt bei einem Bruch eines Teils des Federgelenkes 3 die Grundfunktion des Federgelenkes 3 erhalten, womit eine redundante Betriebsweise erzielt werden kann, da ein gleichzeitiger Bruch beider Teile des Federgelenkes 3 höchst unwahrscheinlich ist. Im Ausführungsbeispiel 3 ist im Berührungspunkt der biegesteifen Pedalbereiche ein Schalter 7 angeordnet, welcher bei Kontaktierung durch den entsprechend weit ausgelenkten Pedalarm 2 ein elektrisches Signal erzeugt, was zur Steuerung der Kickdown-Funktion von automatischen Getrieben in Fahrzeugen genutzt werden kann.

1: Grundplatte
2: Pedalarm
3: Federgelenk
4: Kern
5: Minimalweganschlag
6: Schlitz
7: Schalter

Claims

Pedale, bestehend aus einer Grundplatte als ein Befestigungselement und einem Pedalarm als Betätigungselement eines Federgelenkes, dadurch gekennzeichnet, dass das Pedal einstückig ausgeführt ist, wobei das Federgelenk (3) als biegeweicher Pedalbereich mit Sensoren und aktorischen Elementen, die von außen elektronisch steuerbar sind, und die Grundplatte (1) sowie der Pedalarm (2) als biegesteife Pedalbereiche ausgebildet sind.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der biegeweiche Pedalbereich als ein bogenförmiges Federgelenk (3) ausgebildet ist, wobei die Bogenform halbkreisbogenförmig oder S-bogenförmig sein kann.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der biegeweiche Pedalbereich in Längsrichtung mittig geschlitzt ist.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Pedal aus Stahl besteht.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Pedal aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, besteht.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im biegeweichen Pedalbereich Sensoren eingebaut sind, die Dehnungen in elektrische Signale umwandeln.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im biegeweichen Pedalbereich Sensoren eingebaut sind, die den Kraftanstieg während der Auslenkung in elektrische Signale umwandeln.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Berührungspunkt der biegesteifen Bereiche ein Schalter (7) angeordnet ist, der ein elektrisches Signal auslöst.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pedal im biegeweichen Pedalbereich geringer dimensioniert ist als in den beiden biegesteifen Pedalbereichen.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pedal in Sandwichkonstruktion gefertigt ist, wobei in den beiden biegesteifen Pedalbereichen zwischen zugsteifen Randlagen je ein Kern (4) angeordnet ist.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktorische Element aus piezoelektronischem Material besteht.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktorische Element aus elektrostriktivem Werkstoff besteht.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktorische Element aus magnetostriktivem Werkstoff besteht.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktorische Element aus einer Formgedächtnislegierung besteht.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktorische Element ein mit dem Federgelenk (3) verbundener Heizdraht ist, der mit einem in Faserverbundweise realisierten asymmetrischen Laminataufbau eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Federgelenkes (3) und damit eine Änderung des Übertragungsverhaltens hervorruft.