DE19504971A1 - Fahrpedal für eine Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Fahrpedal für eine Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine

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DE19504971A1 DE1995104971 DE19504971A DE19504971A1 DE 19504971 A1 DE19504971 A1 DE 19504971A1 DE 1995104971 DE1995104971 DE 1995104971 DE 19504971 A DE19504971 A DE 19504971A DE 19504971 A1 DE19504971 A1 DE 19504971A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrpedal für eine Leistungssteuerung einer Brennkraft­ maschine, mit einem Pedalhebel, der an seinem einen Endbereich manuell kraftbe­ aufschlagbar, an seinem anderen Endbereich um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert und entgegen einer ansteigenden Rückstellkraft mittels einer Rückstellfe­ der aus einer Ausgangsstellung in eine Endstellung schwenkbar ist, wobei nach Erreichen eines Maximums der Rückstellkraft in einer Schwenkstellung des Pedal­ hebels kurz vor Erreichen der Endstellung die Rückstellkraft auf dem Rest­ schwenkweg bis zum Erreichen der Endstellung auf ein Kraftniveau unter dem Maximum der Rückstellkraft absenkbar ist.
Es sind Fahrpedale bekannt, wo bei Kraftübertragung mittels eines Seilzuges eine Einheit angeordnet ist, bei der nach Erreichen eines Maximums der Rückstellkraft in einer Schwenkstellung des Pedalhebels vor Erreichen der Endstellung mittels eines Rampenelements in der Einheit die Rückstellkraft auf dem Restschwenkweg bis zum Erreichen der Endstellung auf ein Kraftniveau unter dem Maximum der Rückstellkraft absenkbar ist.
Derartige Anordnungen sind kompliziert im Aufbau und erfordern nachteiligerweise einen großen Platzbedarf, da der Einbauraum im Fahrpedalbereich begrenzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrpedal der eingangs genannten Art zuschaffen, bei dem in raumsparender Weise und mit einer geringen Anzahl einfacher Bauteile nach Erreichen eines Maximums der Rückstellkraft diese auf ein geringeres Kraftniveau absenkbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß seriell zur Rückstellfeder ein Federelement geringeren Federwegs als dem Federweg der Rückstellfeder angeordnet ist, dessen Federkraft zwischen seiner Ausgangsstellung und seiner Endstellung ein Maximum aufweist, wobei die Endstellung des Federelements der Endstellung des Pedalhebels entspricht und das Federkraftniveau des Federele­ ments in dessen Endstellung unter dem Maximum der Federkraft des Federele­ ments liegt.
Das Federelement kann tellerfederartig ausgebildet sein, was eine besonders ein­ fache und funktionell sichere Betätigung bei geringer Baugröße ermöglicht.
Das Federelement ist vorzugsweise eine ringartige Lochscheibe, deren radial inne­ rer umlaufender Ringbereich eine Mehrzahl radial nach innen gerichtete, in den zentrischen Lochbereich mündende Schlitze aufweist, wobei die Schlitze gleich­ mäßig verteilt am Umfang der Lochscheibe ausgebildet sind. Diese Ausbildung des Federelements ermöglicht in vorteilhafter Weise eine angemessene Dosierung der Kraftbeaufschlagung sowie einen geringen Federweg zwischen der Ausgangsstel­ lung und der Endstellung des Federelements. Gleichfalls gewährleistet diese Aus­ bildung des Federelements eine gleichmäßige und genaue Zentrierung bei der Auf­ lage und Kraftübertragung durch ein Beaufschlagungselement.
Der Pedalhebel ist ein zweiarmiger Hebel, dessen einer Hebelarm der manuell beaufschlagbare Hebelarm und durch dessen zweiten Hebelarm das Federelement beaufschlagbar oder an dessen zweiten Hebelarm das Federelement angeordnet und gegen ein Beaufschlagungselement bewegbar ist. Hierbei ist das Beaufschlagungselement feststehend, was zu einer genau definierten Bewegung für die Kraftbeaufschlagung des Federelements führt.
Der Pedalhebel kann mit einem dritten Hebelarm versehen sein, durch den die Rückstellfeder beaufschlagbar ist, wobei sich der zweite und der dritte Hebelarm in Schwenkrichtung im Abstand zueinander radial zur Schwenkachse erstrecken.
Die Rückstellfeder ist in vorteilhafter Weise an einem Hebel abgestützt, der um eine zur Schwenkachse parallele Achse schwenkbar angeordnet ist. Durch den Hebel ist eine Reibungsebene beaufschlagbar, gegen deren Bremskraft der Pedalhebel schwenkbar ist. Von einem Hebelarm des Hebels ist eine drehfest mit dem Pedalhebel verbundene Bremsfläche kraftbeaufschlagbar. Der Hebel erfüllt dabei die Funktion einer sogenannten Hysteresewippe.
Von dem Pedalhebel kann ein Schleifer eines Potentiometers schwenkbar antreib­ bar sein, wobei das Potentiometer ein Sollwertgeber für eine elektrische bzw. elek­ tronische Leistungssteuereinheit ist. Diese Anordnung ist dafür geeignet, eine Schaltfunktion eines automatischen Getriebes, einer automatischen Geschwindig­ keitsregelung oder ähnliche Funktionen zu erreichen.
Die Ausgangsstellung des Pedalhebels ist durch die Anlage des dritten Hebelarms an einem ortsfesten Anschlag bestimmt, gegen den die Rückstellfeder vorgespannt ist. Hierdurch wird eine genau definierte Ausgangsstellung des Pedalhebels erreicht.
Das Fahrpedal weist ein ortsfestes Fahrpedalgehäuse auf, in dem der Pedalhebel schwenkbar gelagert ist. Der ortsfeste Anschlag ist dabei am Fahrpedalgehäuse zwischen dem zweiten Hebelarm und dem dritten Hebelarm angeordnet, wobei das Federelement am Fahrpedalgehäuse angeordnet ist.
Der zweite Hebelarm weist ein Beaufschlagungselement auf, durch das das Feder­ element beaufschlagbar ist. Das Beaufschlagungselement ist in vorteilhafter Weise ein ortsfestes Auflageteil, das zu einer funktionssicheren Auflage und Kraftbeauf­ schlagung des Federelements ausgebildet ist.
Das Beaufschlagungselement besitzt ein Anschlagteil, das in Anlage an einem die Endstellung des Schwenkwegs des Pedalhebels bestimmenden ortsfesten Endan­ schlag bewegbar ist. Das Anschlagteil ist vorteilhaft axial verstellbar, um verschie­ dene Restschwenkwege des Pedalhebels einstellen zu können.
Eine Kraftbeaufschlagung des Federelements führt zu einer Erhöhung der Federkraft aus einer vorbelasteten Ausgangsstellung des Federelements in eine Stellung mit maximaler Federkraft kurz vor Erreichung der Endstellung des Pedalhebels und nach Überwindung des Maximums der Federkraft zu einer Endstellung, in der das Federkraftniveau des Federelements unter dem Maximum des Federelements liegt. Die Endstellung des Federelements ist dabei durch den ortsfesten Endanschlag begrenzt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Pedalhebel ein zweiarmiger Hebel sein, dessen einer Hebelarm der manuell beaufschlagbare Hebelarm und an dessen zweiten Hebelarm das Federelement angeordnet und gegen ein feststehendes Beaufschlagungselement vorteilhaft in Form der ortsfest abgestützten Rückstellfe­ der bewegbar ist. Diese Ausgestaltungsform ist besonders platzsparend und insbe­ sondere unter den Bedingungen geringen Einbauraumes geeignet.
Die Rückstellfeder ist hierbei in vorteilhafter Weise über ein Zwischenstück an dem Federelement unter Vorspannung in Anlage, wobei das Zwischenstück einen Flansch aufweist, an dem die Rückstellfeder in Anlage ist. Dabei ist der Anlagebe­ reich des Zwischenstücks am Federelement ballig ausgebildet, wodurch eine sichere Zentrierung und Auflage des Zwischenstücks am Federelement gewährlei­ stet ist.
Der zweite Hebelarm ist durch die Rückstellfeder gegen einen am Fahrpedalge­ häuse angeordneten, die Ausgangsstellung des Pedalhebels definierenden Anschlag beaufschlagt.
Der Bewegungsweg des Zwischenstücks ist in Spannrichtung der Rückstellfeder durch einen Anschlag begrenzt.
Bei Kraftbeaufschlagung des Federelements erfolgt ein Anstieg der Federkraft aus der vorbelasteten Ausgangsstellung des Federelements wie zuvor beschrieben nach Überwindung des Maximums der Federkraft zu einer Endstellung mit einem Federkraftniveau, das unter dem Maximum der Federkraft des Federelements liegt.
Der Bewegungsweg des Zwischenstücks ist in Spannrichtung des Federelements durch einen Endanschlag begrenzt, wobei das Zwischenstück mit seinem Flansch in Anlage an den Endanschlag bewegbar ist.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrpedals,
Fig. 2 einen Querschnitt eines Ausschnitts des Fahrpedals nach Fig. 1 im Bereich der Anordnung eines Federelements in dessen kraftbeaufschlagtem Zustand,
Fig. 3 eine Draufsicht des Federelements nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Diagrammdarstellung des Kraftverhaltens über dem Verstellweg,
Fig. 5 ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ausschnitts des Fahrpedals im Bereich der Anordnung des Federelements in dessen Aus­ gangsstellung,
Fig. 6 den Ausschnitt nach Fig. 5 in kraftbeaufschlagender Stellung des Federele­ ments,
Fig. 7 den Ausschnitt nach Fig. 5 in Endstellung des Federelements.
Die Fig. 1 zeigt einen Pedalhebel 1, der einen manuell beaufschlagbaren Hebelarm 2, einen ein Federelement 3 beaufschlagbaren zweiten Hebelarm 4 und einen eine als wendelförmige Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder 5 beaufschlagbaren drit­ ten Hebelarm 6 aufweist.
Das Federelement 3 ist vorteilhaft wie aus Fig. 3 ersichtlich, tellerfederartig in Form einer ringartigen Lochscheibe ausgebildet, deren radial innerer umlaufender Ringbereich acht radial nach innen gerichtete, in den zentrischen Lochbereich mündende Schlitze 7 aufweist. Die Schlitze 7 sind gleichmäßig am Umfang der Lochscheibe verteilt ausgebildet.
Der zweite Hebelarm 4 und der dritte Hebelarm 6 erstrecken sich in Schwenkrich­ tung im Abstand zueinander radial zu einer Schwenkachse 8 des Pedalhebels 1.
In vorteilhafter Weise ist die Rückstellfeder 5 an einem Hebel 9 abgestützt, der um eine zur Schwenkachse parallele Achse schwenkbar angeordnet ist, wodurch eine Reibungsbremse 10 beaufschlagbar ist, gegen deren Bremskraft der Pedalhebel 1 schwenkbar ist. Der Hebel 9 weist einen Hebelarm 11 auf, von dem eine drehfest mit dem Pedalhebel 1 verbundene Bremsfläche 12 kraftbeaufschlagbar ist.
Der Pedalhebel 1 ist in einem ortsfesten Fahrpedalgehäuse 13 schwenkbar gela­ gert. Am Fahrpedalgehäuse 13 ist ein ortsfester Anschlag 14 zwischen dem zwei­ ten Hebelarm 4 und dem dritten Hebelarm 6 angeordnet.
Die Ausgangsstellung des Pedalhebels 1 ist durch die Anlage des dritten Hebel­ arms 6 an dem ortsfesten Anschlag 14 bestimmt, gegen den die Rückstellfeder vorgespannt ist.
Der zweite Hebelarm 4 weist ein ortsfestes Auflageteil 15 auf, durch das das Federelement 3 beaufschlagbar ist, welches an dem ortsfesten Anschlag 14 ange­ ordnet ist.
Das am zweiten Hebelarm 4 befindliche ortsfeste Auflageteil 15 besitzt ein Anschlagteil 16, das in Anlage an einen die Endstellung des Schwenkweges des Pedalhebels 1 bestimmenden ortsfesten Endanschlag 17 bewegbar ist. Dabei ist das Anschlagteil 16 vorteilhaft zum Einstellen verschiedener Restschwenkwege des Pedalhebels 1 axial verstellbar.
Wie aus Fig. 2 und dem Kraftverlauf aus dem Diagramm in Fig. 4 zu ersehen ist, erfolgt nach Anlage des Auflageteils 15 am Federelement 3 mittels Kraftbeauf­ schlagung des Federelements 3 ein Anstieg der Federkraft aus einer vorbelasteten Ausgangsstellung A des Federelements 3 auf ein Maximum B. Nach Überwindung des Maximums B der Federkraft sinkt das Federkraftniveau des Federelements 3 unter das Maximum B der Federkraft auf eine Einstellung C des Federelements 3, welche zugleich der Endstellung des Pedalhebels 1 entspricht. Die Endstellung C des Federelements 3 ist durch Anlage des Anschlagteils 16 an dem ortsfesten Endanschlag 17 begrenzt.
Eine weitere besonders raumsparende Ausgestaltungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei ist das Federelement 3 am zweiten Hebelarm 4 angeordnet, wobei das Federelement 3 gegen ein feststehendes Beaufschlagungselement vorteilhaft in Form der ortsfest abgestützten Rückstellfeder 5 bewegbar ist.
In vorteilhafter Weise ist die Rückstellfeder 5 über ein Zwischenstück 18 an dem Federelement 3 unter Vorspannung in Anlage. Das Zwischenstück 18 weist einen Flansch 19 auf, an dem die Rückstellfeder 5 anliegt. Der Anlagebereich 20 des Zwischenstücks 18 am Federelement 3 ist zur sicheren und exakten Auflage ballig ausgebildet.
Durch die sich am Hebel 9 abstützende Rückstellfeder 5 ist der zweite Hebelarm 4 gegen einen am Fahrpedal 1 angeordneten und die Ausgangsstellung des Pedalhe­ bels 1 definierenden Anschlag 21 beaufschlagt.
Bei Kraftbeaufschlagung der Rückstellfeder 5 in deren Spannrichtung erfolgt eine Begrenzung des Bewegungsweges durch einen am Fahrpedalgehäuse 13 befindli­ chen Anschlag 22, indem der Flansch 19 des Zwischenstücks 18 am Anschlag 22 zur Anlage kommt, wie aus Fig. 6 ersichtlich. Das Federelement befindet sich hier­ bei in vorbelasteter Ausgangsstellung A.
In Fig. 7 ist dargestellt, wie sich nach Überwindung des Maximumes B der Feder­ kraft des Federelements 3 dieses in der Endstellung C befindet, wo das Feder­ kraftniveau unter dem Maximum B der Federkraft des Federelements 3 liegt.
Dabei ist der Bewegungsweg des Zwischenstücks 18 in Spannrichtung des Feder­ elements 3 durch einen Endanschlag 23 begrenzt, wobei entsprechend der Abbil­ dung in Fig. 7 der Flansch 19 des Zwischenstücks 18 am Endanschlag 23 anliegt.

Claims (29)

1. Fahrpedal für eine Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine, mit einem Pedalhebel, der an seinem einen Endbereich manuell kraftbeaufschlagbar, an seinem anderen Endbereich um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert und entgegen einer ansteigenden Rückstellkraft mittels einer Rückstellfeder aus einer Ausgangsstellung in eine Endstellung schwenkbar ist, wobei nach Erreichen eines Maximums der Rückstellkraft in einer Schwenkstellung des Pedalhebels kurz vor Erreichen der Endstellung die Rückstellkraft auf dem Restschwenkweg bis zum Erreichen der Endstellung auf ein Kraftniveau unter dem Maximum der Rückstellkraft absenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß seriell zur Rückstellfeder (5) ein Federelement (3) geringeren Federwegs als dem Federweg der Rückstellfeder (5) angeordnet ist, dessen Federkraft zwischen seiner Ausgangsstellung (A) und seiner Endstellung (C) ein Maximum (B) aufweist, wobei die Endstellung (C) des Federelements (3) der Endstellung (C) des Pedalhebels (1) entspricht und das Federkraftniveau des Federelements (3) in dessen Endstellung (C) unter dem Maximum (B) der Federkraft des Federelements (3) liegt.
2. Fahrpedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federele­ ment (3) tellerfederartig ausgebildet ist.
3. Fahrpedal nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (3) eine ringartige Lochscheibe ist, deren radial innerer umlaufender Ringbe­ reich eine Mehrzahl radial nach innen gerichtete, in den zentrischen Lochbe­ reich mündende Schlitze (7) aufweist.
4. Fahrpedal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (7) gleichmäßig verteilt am Umfang der Lochscheibe ausgebildet sind.
5. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pedalhebel (1) ein zweiarmiger Hebel ist, dessen einer Hebelarm (2) der manuell beaufschlagbare Hebelarm und durch dessen zweiten Hebelarm (4) das Federelement (3) beaufschlagbar oder an dessen zweiten Hebelarm (4) das Federelement (3) angeordnet und gegen ein Beaufschlagungselement bewegbar ist.
6. Fahrpedal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Beaufschla­ gungselement feststehend ist.
7. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pedalhebel (1) einen dritten Hebelarm (6) aufweist, durch den die Rückstellfeder (5) beaufschlagbar ist.
8. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Hebelarm (4) und der dritte Hebelarm (6) sich in Schwenkrichtung im Abstand zueinander radial zur Schwenkachse (8) erstrecken.
9. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstellfeder (5) an einem um eine zur Schwenkachse (8) parallele Achse schwenkbaren Hebel (9) abgestützt ist, durch den eine Reibungsbremse (10) beaufschlagbar ist, gegen deren Bremskraft der Pedalhebel (1) schwenkbar ist.
10. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von einem Hebelarm (11) des Hebels (9) eine drehfest mit dem Pedalhebel (1) verbundene Bremsfläche (12) kraftbeaufschlagbar ist.
11. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von dem Pedalhebel (1) ein Schleifer eines Potentiometers schwenkbar antreibbar ist, wobei das Potentiometer ein Sollwertgeber für eine elektrische bzw. elektronische Leistungssteuereinheit ist.
12. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangsstellung des Pedalhebels (1) durch die Anlage des dritten Hebelarms (6) an einem ortsfesten Anschlag (14) bestimmt ist.
13. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fahrpedal ein ortsfestes Fahrpedalgehäuse (13) aufweist, in dem der Pedalhebel (1) schwenkbar gelagert ist.
14. Fahrpedal nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (14) an dem Fahrpedalgehäuse (13) zwischen dem zweiten Hebelarm (4) und dem dritten Hebelarm (6) angeordnet ist.
15. Fahrpedal nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Federele­ ment (3) am Fahrpedalgehäuse (13) angeordnet ist.
16. Fahrpedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Hebelarm (4) ein Beaufschlagungselement auf­ weist, durch das das Federelement (3) beaufschlagbar ist.
17. Fahrpedal nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Beauf­ schlagungselement ein ortsfestes Auflageteil (15) ist.
18. Fahrpedal nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Beauf­ schlagungselement ein Anschlagteil (16) besitzt, das in Anlage an einen die Endstellung des Schwenkwegs des Pedalhebels (1) bestimmenden ortsfe­ sten Endanschlag (17) bewegbar ist.
19. Fahrpedal nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlag­ teil (16) axial verstellbar ist.
20. Fahrpedal nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellung des Federelements (3) durch den Endanschlag (17) begrenzt ist.
21. Fahrpedal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalhebel (1) ein zweiarmiger Hebel ist, dessen einer Hebelarm (2) der manuell beaufschlagbare Hebelarm und an dessen zweiten Hebelarm (4) das Feder­ element (3) angeordnet und gegen ein feststehendes Beaufschlagungsele­ ment bewegbar ist.
22. Fahrpedal nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das festste­ hende Beaufschlagungselement die ortsfest abgestützte Rückstellfeder (5) ist.
23. Fahrpedal nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfe­ der (5) über ein Zwischenstück (18) an dem Federelement (3) unter Vor­ spannung in Anlage ist.
24. Fahrpedal nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischen­ stück (18) einen Flansch (19) aufweist, an dem die Rückstellfeder (5) in Anlage ist.
25. Fahrpedal nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagebe­ reich (20) des Zwischenstücks (18) am Federelement (3) ballig ausgebildet ist.
26. Fahrpedal nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hebelarm (4) durch die Rückstellfeder (5) gegen einen am Fahrpedalgehäuse (13) angeordneten, die Ausgangsstellung des Pedalhebels (1) definierenden Anschlag (21) beaufschlagt ist.
27. Fahrpedal nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewe­ gungsweg des Zwischenstücks (18) in Spannrichtung der Rückstellfeder (5) durch einen Anschlag (21) begrenzt ist.
28. Fahrpedal nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewe­ gungsweg des Zwischenstücks (18) in Spannrichtung des Federelements (3) durch einen Endanschlag (22) begrenzt ist.
29. Fahrpedal nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischen­ stück (18) mit seinem Flansch in Anlage an den Endanschlag (23) bewegbar ist.
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