DE19505001A1 - Kraftübertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungseinrichtung zur Übertragung einer Fußkraft auf die Betätigungseinrichtung für eine Fahrzeugeinrichtung, insbesondere eine Bremsanlage, bestehend aus einem mit seinem einen Ende um eine Drehachse schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angelenkten, an seinem freien Ende mit einer Trittplatte versehenen Pedalarm und einem an einer zwischen der Drehachse und der Trittplatte liegenden Stelle an den Pedalarm angeschlossenen Kraftübertragungsglied, insbesondere einer Druckstange, welche eine auf das Pedal ausgeübte Kraft auf das Betätigungseinrichtung der zugehörigen Fahrzeugeinrichtung überträgt sowie einem einen maximal zugelassenen Pedalweg begrenzenden starren Anschlag.

Derartige Ausbildungen für eine Kraftübertragungseinrichtung sind für die Brems- oder Kupplungsbetätigungseinrichtungen in Kraftfahrzeugen derzeitig gebräuchlicher Stand der Technik und werden, abgesehen von mehr oder minder geringfügigen Abwandlungen, in dieser Anordnung allgemein verwendet. Charakteristischerweise ist bei diesen bekannten Ausbildungen von Kraftübertragungseinrichtungen der den maximal zugelassenen Pedalweg begrenzende starre Anschlag in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Hauptbremszylinder ausgebildet bzw. angeordnet, so daß die Betätigungseinrichtung selbst sowie auch deren Halterung an der Fahrzeugkarosserie hinreichend verstärkt ausgebildet sein müssen, um auch extremen auf die Kraftübertragungseinrichtung ausgeübten Kräften, wie sie beispielsweise bei Notbremsungen und vornehmlich dann vorkommen können, wenn der Fahrzeugführer in eine Paniksituation gerät, standhalten zu können. Neben einem gewissen Aufwand für eine entsprechend stabile Ausbildung der Betätigungseinrichtung und ihrer Halterung sind die bekannten und gebräuchlichen Kraftübertragungseinrichtung vor allem aber mit dem Nachteil behaftet, daß unter extremen Betätigungsbedingungen das Pedal bzw. der Pedalarm abbrechen kann.

Bei einer aus der DE-OS 36 24 584 bekannten Kraftübertragungseinrichtung ist einer durch einen Hauptbremszylinder mit nachgeschaltetem Bremskraftverstärker gebildeten Betätigungseinrichtung für eine Fahrzeugbremsanlage ist ein aus einem Pedalarm und einer an dessen freiem Ende angeordneten Trittplatte gebildetes Pedal vermittels eines zweistufigen Kraftübertragungsglied es mit dem Kolben des Hauptbremszylinders verbunden, und derart gestaltet, daß zwecks selbsttätiger Änderung des Übersetzungsverhältnisses über den Pedalweg hin eine Verlagerung des Angriffspunktes des Kraftübertragungsgliedes am Pedalarm erreicht ist. In einer Ausführungsform ist dabei zwar eine zwischen den Pedalarm und das Kraftübertragungsglied eingeschaltete Federanordnung vorgesehen, welche nach Erschöpfung des Lüftungsspieles der Bremsen einer Bruchgefahr des Pedales vorbeugen soll, jedoch ist keine Maßnahme zu Begrenzung eines maximal zugelassenen Pedalweges vorgesehen, so daß nach Erschöpfung des infolge des geringen zur Verfügung stehenden Einbauraumes für solche Kraftübertragungseinrichtungen nur kurzen Federweges wiederum eine starre Verbindung zwischen Pedal und Hauptbremszylinder und damit zugleich auch wieder eine Bruchgefahr für das Pedal vorliegt. Darüberhinaus ist diese bekannte Anordnung mit dem Nachteil eines sehr hohen Aufwandes sowohl hinsichtlich ihrer Herstellung als auch ihres Bedarfes an Einbauraum behaftet und daher in der Praxis kaum realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kraftübertragungseinrichtung der eingangs beschriebenen Bauart dahingehend zu verbessern, daß bei geringem Herstellungsaufwand und geringem Raumbedarf einerseits eine maximal verträgliche Kraftübertragung möglich bzw. gewährleistet und andererseits eine Überlastung bzw. ein Bruch des Pedalarmes unter allen Umständen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein dem Pedalarm zugeordneter starrer Anschlag dem Bereich des freien Endes des Pedalarmes gegenüberliegend an der Spritzwand der Karosserie angeordnet ist und daß dem den Pedalarm mit der Betätigungseinrichtung verbindenden Kraftübertragungsglied eine durch ein elastisch verformbares Element gebildete Kraftbegrenzungseinrichtung zugeordnet ist.

Die Kraftbegrenzungseinrichtung ist dabei derart eingestellt, daß mittels des Kraftübertragungsgliedes auf das Pedal ausgeübte Kräfte zwar für jede mögliche Betätigungssituation, insbesondere bei einer Vollbremsung, in voller Höhe übertragen werden können, bei einem Anwachsen über diesen Betrag hinaus, jedoch durch elastische Verformung in der Kraftbegrenzungseinrichtung aufgenommen werden, d. h. eine starre Verbindung zwischen Pedalarm und Betätigungseinrichtung besteht nur bis zu einer jede Bruchgefahr für den Pedalarm ausschließenden Größe der auf das Pedal ausgeübten Kräfte.

Infolge der Zuordnung eines starren Anschlages ist auf der einen Seite der maximal zulässige Pedalweg und auf der anderen Seite zugleich auch der maximal erforderliche Verformungsweg des elastisch verformbaren Elementes der Kraftbegrenzungseinrichtung begrenzt, so daß eine Verstarrung des elastisch verformbaren Elementes und damit auch eine Überlastungssituation des Pedalarmes unter allen Umständen ausgeschlossen sind.

In der Anwendung bei mit einem ABS ausgestatteten Bremsanlagen besteht ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftübertragungseinrichtung ferner darin, daß durch das dem Kraftübertragungsglied zugeordnete elastisch verformbare Element zugleich auch das sog. ABS-Pumpen gedämpft und damit am Pedal weniger deutlich spürbar wird.

In einer ersten Verwirklichungsform ist eine mechanische Ausbildung der Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die sich im besonderen dadurch kennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied insgesamt längenveränderlich ausgebildet ist, in der Weise, daß es aus zwei in Längsrichtung verstellbar ineinandergreifenden Längenabschnitten besteht und die durch ein elastisch verformbares Element gebildete Kraftbegrenzungseinrichtung zwischen die beiden Längenabschnitte des Kraftübertragungsgliedes eingeschaltet ist. Das elastisch verformbare Element kann dabei grundsätzlich aus jedem beliebigen, unter der Einwirkung einer vorbestimmten Kraft elastisch verformbaren Material, beispielsweise einem Gummi- oder gummiähnlichen Material, bestehen.

Ein besonders bevorzugte Gestaltungsform einer in das Kraftübertragungsglied integrierten Kraftbegrenzungseinrichtung sieht jedoch im einzelnen vor, daß das die Kraftbegrenzungseinrichtung bildende elastisch verformbare Element durch eine vorgespannte, zu den beiden Längenabschnitten des Kraftübertragungsgliedes koaxial ausgerichtete Druckfeder gebildet und die vorgespannte Druckfeder in einer axialen Ausnehmung des ersten, vorzugsweise an den Pedalarm angeschlossenen, Längenabschnittes des Kraftübertragungsgliedes angeordnet ist und der zweite, vorzugsweise an die Betätigungseinrichtung angeschlossene Längenabschnitt des Kraftübertragungsglied es über einen Kolben in die Ausnehmung des ersten Längenabschnittes eingreift.

Zur Ausbildung einer hinreichenden Quersteifigkeit des Kraftübertragungsgliedes ist zweckmäßigerweise ferner vorgesehen, daß der eine Längenabschnitt des Kraftübertragungsgliedes insgesamt als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet ist und die Druckfeder in einem ersten erweitern Bereich untergebracht ist und daß der andere Längenabschnitt des Kraftübertragungsgliedes stabförmig ausgebildet und mit einem mit der Druckfeder zusammenwirkenden Kolben versehen ist, wobei der andere stabförmig ausgebildete Längenabschnitt des Kraftübertragungsgliedes mit einem dem Kolben überragenden stabförmigen, die Druckfeder durchsetzenden und in einen verengten Längenbereich des als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildeten Längenabschnittes des Kraftübertragungsgliedes eintauchenden axialen Fortsatz versehen ist.

In manchen Fällen kann es aber, beispielsweise aus räumlichen Gründen, auch zweckmäßig sein, eine Kraftbegrenzungseinrichtung außerhalb des Kraftübertragungsgliedes und von diesem unabhängig anzuordnen. In diesen Fällen ist die Kraftbegrenzungseinrichtung zweckmäßigerweise in der Verbindung der Betätigungseinrichtung mit der zu betätigenden Fahrzeugeinrichtung angeordnet, in der Weise, daß die Betätigungseinrichtung mittels eines starr ausgebildeten Kraftübertragungsgliedes mit dem Pedalarm verbunden ist und die von der Betätigungseinrichtung auf die zugehörige Fahrzeugeinrichtung ausgeübte Kraft von einer bestimmten Größe an von einem elastisch verformbaren Kraftbegrenzungselement aufgenommen und dadurch auf ein vorgebbares Maß begrenzt wird.

In diesem Zusammenhang ist nach einer anderen Gestaltungsform vorgesehen, daß eine dem Kraftübertragungsglied nachgeschaltete elastisch verformbare Kraftbegrenzungseinrichtung durch ein zwischen die Betätigungseinrichtung und die zu betätigende Fahrzeugeinrichtung eingeschaltetes, elastisch verformbares, mit unter einem vorgegebenen Druck stehenden Gas gefülltes Druckkissen, insbesondere durch einen druckluftgefüllten Gummibalg, gebildet ist.

Bei einer durch einen hydraulischen Druckzylinder, insbesondere einem Hauptbremszylinder, gebildeten Betätigungseinrichtung ist das das elastisch verformbare Element der Kraftbegrenzungseinrichtung bildende druckgasbefüllte Druckkissen in einem an die Druckleitung des hydraulischen Druckzylinders angeschlossenen druckmitteldichten Behälter angeordnet. Bei einer Erhöhung der auf das Pedal ausgeübten Fußkraft wird hierbei ein entsprechender Druckanstieg in der Druckmittelleitung in Erscheinung treten, mit welchem zugleich auch das elastisch verformbare Element beaufschlagt wird, welches seinerseits bei einem einen zugelassenen Druck übersteigenden Druck in der Druckmittelleitung verformt wird und damit innerhalb des Behälters ein zusätzliches Volumen frei gibt, welches über einen gewissen Pedalweg hin eine Druckentlastung in der Druckmittelleitung bewirkt. In einer besonderen Einzelausgestaltung kann dabei ferner noch vorgesehen sein, daß der druckluftgefüllte Gummibalg mit einem eine Öffnung im Behälter durchsetzenden Halsansatz ausgestattet ist und daß im Halsansatz ein Überdruckventil angeordnet ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Kraftübertragungseinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Kraftübertragungseinrichtung.

Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinrichtung ist in der Zeichnung anhand eines mittels eines Bremspedales betätigbaren, die Betätigungseinrichtung bildenden Hauptbremszylinders dargestellt, wobei der Pedalarm 1 eines Bremspedales an seinem einen Ende vermittels eines Lagerbockes 2 um eine quer zur Fahrtrichtung ausgerichtete Achse 3 schwenkbar an der schematisch dargestellten Spritzwand 4 einer Fahrzeugkarosserie angelenkt ist. An seinem freien Ende ist der Pedalarm 1 mit einer Trittplatte 5 versehen. In Bezug auf dessen Länge der Anlenkung 3 gegenüberliegend ist an der Fahrzeugkarosserie ein starrer Anschlag 6 angeordnet, welcher den maximal zugelassenen Schwenkwinkel des Pedalarmes 1 begrenzt. Der Pedalarm 1 ist vermittels eines durch eine Druckstange gebildeten Kraftübertragungsgliedes 7 mit einem die Betätigungseinrichtung bildenden Kolben 8 eines Hauptbremszylinder 9 verbunden.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die das Kraftübertragungsglied 7 bildende Druckstange zwei Längenabschnitte unterteilt und ist zwischen deren beiden Längenabschnitte 10 und 11 eine Kraftbegrenzungseinrichtung eingeschaltet. Der an den Pedalarm 1 angeschlossene Längenabschnitt 10 des Kraftübertragungsgliedes ist als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet und nimmt in einem ersten erweiterten Längsbereich 12 eine axial vorgespannte Druckfeder 13 auf. Der zweite Längenabschnitt 11 der das Kraftübertragungsglied 7 bildenden Druckstange ist im wesentlichen stabförmig ausgebildet und mit einem Kolben 14 versehen, welcher mit dem einen Ende der als Spiralfeder ausgebildeten Druckfeder 13 zusammenwirkt. Darüberhinaus ist der zweite Längenabschnitt 11 des Kraftübertragungsgliedes 7 mit einem stabförmigen, den Kolben 14 überragenden und die Druckfeder 13 durchsetzenden Fortsatz 15 versehen, welcher in einem verengten Längsbereich 16 des an den Pedalarm 1 angeschlossenen, als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildeten Längenabschnittes 10 der das Kraftübertragungsglied 7 bildenden Druckstange längsverschieblich aufgenommen ist.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die das Kraftübertragungsglied 7a bildende Druckstange einteilig ausgeführt und ist eine Kraftbegrenzungseinrichtung im Ausgang des Hauptbremszylinders angeordnet. Die Kraftbegrenzungseinrichtung umfaßt dabei einen mit Druckgas gefüllten Gummibalg 17, welcher in einem starren Behälter 18 aufgenommen ist.

Der starre Behälter 18 ist dabei vermittels einer Zweigleitung 19 an die Ausgangs-Druckleitung 20 des hydraulischen Hauptbremszylinders 9a angeschlossen, so daß der druckgasgefüllte Gummibalg 17 mit dem in der Ausgangs-Druckleitung 20 herrschenden Druckmitteldruck beaufschlagt ist und durch Eigenverformung eine Druckminderung in der Ausgangs-Druckleitung 20 bewirkt, sobald der Leitungsdruck größer wird als sein Innendruck. Der druckgasbefüllte Gummibalg 17 kann dabei mit einem eine Öffnung im Behälter 18 durchgreifenden Halsteil 21 versehen und in diesem Bereich zusätzlich mit einem Entlastungsventil 22 versehen sein.

Claims (9)

1. Kraftübertragungseinrichtung zur Übertragung einer Fußkraft auf die Betätigungseinrichtung für eine Fahrzeugeinrichtung, insbesondere eine Bremsanlage, bestehend aus einem mit seinem einen Ende um eine Drehachse schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angelenkten, an seinem freien Ende mit einer Trittplatte versehenen Pedalarm und einem an einer zwischen der Drehachse und der Trittplatte liegenden Stelle an den Pedalarm angeschlossenen Kraftübertragungsglied, insbesondere einer Druckstange, welche eine auf das Pedal ausgeübte Kraft auf die Betätigungseinrichtung der zugehörigen Fahrzeugeinrichtung überträgt sowie einem einen maximal zugelassenen Pedalweg begrenzenden starren Anschlag, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Pedalarm (1) zugeordneter starrer Anschlag (6) dem Bereich des freien Ende des Pedalarmes (1) gegenüberliegend an der Spritzwand (4) der Karosserie angeordnet ist und daß dem den Pedalarm (1) mit der Betätigungseinrichtung verbindenden Kraftübertragungsglied (7, 7a) eine durch ein elastisch verformbares Element (13/17) gebildete Kraftbegrenzungseinrichtung zugeordnet ist.

2. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (7) in zwei in Längsrichtung verstellbar ineinandergreifende Längenabschnitte (10, 11) unterteilt und die durch ein elastisch verformbares Element gebildete Kraftbegrenzungseinrichtung zwischen die beiden Längenabschnitte des Kraftübertragungsgliedes (7) eingeschaltet ist.

3. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kraftbegrenzungseinrichtung bildende elastisch verformbare Element durch eine vorgespannte, zu den beiden Längenabschnitten (10, 11) des Kraftübertragungsgliedes (7) koaxial ausgerichtete Druckfeder (13) gebildet ist.

4. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Längenabschnitt (10) des Kraftübertragungsgliedes (7) insgesamt als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildet ist und die Druckfeder (13) in einem ersten erweiterten Längsbereich (12) untergebracht ist und daß der andere Längenabschnitt (11) des Kraftübertragungsgliedes (7) stabförmig ausgebildet und mit einem mit der Druckfeder (13) zusammenwirkenden Kolben (14) versehen ist.

5. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der andere stabförmig ausgebildete Längenabschnitt (10) des Kraftübertragungsgliedes (7) mit einem dem Kolben (14) überragenden stabförmigen, die Druckfeder (13) durchsetzenden und in einen verengten Längsbereich (16) des als rohrförmiger Hohlkörper ausgebildeten Längenabschnittes (10) des Kraftübertragungsgliedes (7) eintauchenden axialen Fortsatz (15) versehen ist.

6. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch verformbare Kraftbegrenzungseinrichtung einem durch eine starre Druckstange gebildeten Kraftübertragungsglied (7a) nachgeschaltet ist.

7. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch verformbare Kraftbegrenzungseinrichtung durch ein zwischen die Betätigungseinrichtung und die zu betätigende Fahrzeugeinrichtung eingeschaltetes, elastisch verformbares, mit unter einem vorgegebenen Druck stehenden Gas gefülltes Druckkissen, insbesondere durch einen druckluftgefüllten Gummibalg (17), gebildet ist.

8. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung durch einen hydraulischen Druckzylinder (9a) gebildet ist und der das elastisch verformbare Element der Kraftbegrenzungseinrichtung bildende druckgasbefüllte Gummibalg (17) in einem an die Druckleitung (20) des hydraulischen Druckzylinders (9a) angeschlossenen druckmitteldichten Behälter (18) angeordnet ist.

9. Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der druckgasgefüllte Gummibalg (17) mit einem eine Öffnung im Behälter (18) durchsetzenden Halsansatz (21) ausgestattet ist und daß im Halsansatz (21) ein Überdruckventil bzw. Druckbegrenzungsventil (21) angeordnet ist.