DE19813845A1

DE19813845A1 - Pedalwerk

Info

Publication number: DE19813845A1
Application number: DE19813845A
Authority: DE
Inventors: Jan Martinovsky
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-28
Filing date: 1998-03-28
Publication date: 1999-10-07
Also published as: EP1068116A1; DE59900639D1; US6722225B1; JP2002509835A; WO1999050110A1; EP1068116B1

Abstract

Ein für die Fußbetätigung vorgesehener Pedalhebel (2) ist mit einem Stellglied (18) mittels eines Federelementes (12) derart verbunden, daß eine Betätigungskraft direkt oder mittels eines Bauteils (13) eingeleitet wird, die von einem Rückstellfederelement (6) in den Pedalhebel (2) eingeleitete Rückstellkraft aber nur bis zu einem maximal zulässigen Wert übertragen wird. Sobald dieser Wert überschritten wird, nimmt das Federelement (12) die darüber hinausgehende Kraft auf. Das Stellglied (18) ist dadurch gegen Beschädigung aufgrund zu hoher Krafteinleitung bei der Rückstellbewegung geschützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedalwerk, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem um eine Achse schwenkbar gela gerten Pedalhebel, welcher durch Fußkraft auslenkbar und von einem Rückstellfederelement in eine Grundstellung zurückschwenkbar ist, wobei von dem Pedalhebel ein Stellglied betätigbar ist.

Pedale der vorstehenden Art sind in Kraftfahrzeugen seit langem üblich und deshalb allgemein bekannt. Wenn der Fahrer eines Kraftfahrzeugs seinen den Pedalhebel betäti genden Fuß zurückbewegt, dann ist es erforderlich, dass der Pedalhebel dieser Bewegung folgt. Nimmt der Fahrer seinen Fuß vollständig vom Pedalhebel, um beispielsweise nach einem Bremsvorgang das Gaspedal zu betätigen, dann muss der Pedalhebel sich relativ rasch in seine Ruheposi tion zurückbewegen. Diese Rückstellbewegung wird übli cherweise durch ein Rückstellfederelement ermöglicht. Durch die Federkraft des Rückstellfederelementes wird der Pedalhebel bei einem plötzlichen Wegnehmen der Betäti gungskraft durch das Loslassen oder das Abgleiten des Fu ßes von dem Pedalhebel (das sogenannte "Schnalzen"-Las sen) relativ stark beschleunigt. Wird diese Bewegung erst von dem Stellglied gestoppt, sobald es seine maximale Auslenkung erreicht hat oder an seinem Anschlag angelangt ist, kann es vorkommen, dass die durch den Schwung des Pedalhebels auf das Stellglied aufgebrachte Kraft die höchst zulässige Kraft überschreitet und es zu einer Be schädigung des Stellgliedes kommt.

Einer Überlastung des Stellgliedes kann entgegengewirkt werden, indem an dem Pedalwerk ein Anschlag oder ein Stopper vorgesehen wird, welcher die Bewegung des Pedal armes begrenzt. Nachteilig erweist sich hierbei aller dings, dass der Anschlag auf das angeschlossene Stell glied exakt abgestimmt sein muss, um die gewünschte Wir kung zu erreichen. Dies erfordert aufwendige Einstell- und Justiertätigkeiten, was wiederum mit erhöhten Kosten verbunden ist. Gleichzeitig ist auch die Umstellung auf verschiedene Fahrzeug- bzw. Motorisierungsvarianten umständlich. Weiterhin wird die maximal mögliche Aus lenkung, welche durch das Stellglied begrenzt ist, durch den Anschlag verringert, da die theoretisch mögliche ma ximale Auslenkung um einen Sicherheitsbetrag verringert werden muss, der einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb gewährleistet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Pedalwerk der beschriebenen Art zu schaffen, bei dem eine Beschädi gung des Stellgliedes weitgehend ausgeschlossen werden kann und zugleich auf einen Anschlag oder ein Stoppele ment zur Begrenzung der Rückstellbewegung des Stellgliedes verzichtet werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Pedalhebel mit dem Stellglied durch ein Federelement verbunden ist, welches bei der Rückstellbewegung des Pedalhebels zur Begrenzung der von dem Pedalhebel auf das Stellglied übertragenen Kraft durch Entkoppeln des Pedalhebels von dem Stellglied ausgebildet ist. Hierdurch wird bei einer Betätigung des Pedalhebels das Stellglied wie bei einem konventionellen Pedalhebel betätigt und die Betätigungskraft auf das Stellglied übertragen. Bei einem plötzlichen Wegnehmen der Betätigungskraft schwingt der Pedalhebel unter der Einwirkung der Rückstellfederkraft zurück. Wird hierbei die für das Stellglied höchst zulässige Kraft überschritten, dann wird das Federelement gespannt. Die maximal an dem Stellglied in Löserichtung angreifende Kraft wird daher durch die Auslegung des Federelementes bestimmt. Eine Beschädigung des Stell gliedes, das z. B. ein Hydraulikzylinder sein kann, ist somit ausgeschlossen. Ein Anschlag kann entweder völlig entfallen oder dient lediglich dazu, die Bewegung in Rückstellrichtung zu begrenzen, falls das Federelement gespannt und somit der Abstand zwischen dem Pedalhebel und dem Stellglied vergrößert ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist gegeben, wenn zwischen dem Stellglied und dem Federe lement ein Bauteil angeordnet ist, welches in Betäti gungsrichtung zusammen mit dem Pedalhebel und in Rück stellrichtung gegen die Federkraft des Federelementes re lativ zu dem Pedalhebel beweglich ausgeführt ist. Hier durch ist es möglich, einerseits das Stellglied bei der Rückstellbewegung von der Bewegung des Pedalhebels zu entkoppeln, andererseits das Federelement in Betätigungs richtung zu entlasten. Vorzugsweise ist mit dem Bauteil eine definierte Bewegungsbahn festgelegt. Ein seitliches Ausweichen des Stellgliedes wird so verhindert. Das Stellglied kehrt daher zuverlässig in seine Ruheposition zurück.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Bauteil bei der Be tätigung des Pedalhebels gegen diesen anliegt. Die Betä tigungskraft wird dadurch unter Ausschluss des Federele mentes von dem Pedalhebel mittels des Bauteils auf das Stellglied übertragen. Das Federelement wird hierdurch bei der Betätigung des Pedals nicht belastet und ist da her einem erheblich geringeren Verschleiß ausgesetzt. Eine eventuelle Nachgiebigkeit des Pedalwerkes in Betäti gungsrichtung, verursacht durch eine Belastung des Feder elementes in einer der Wirkrichtung entgegengesetzten Richtung, kann daher vermieden werden.

Konstruktiv besonders einfach ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Bauteil und der Pedalhebel um eine gemeinsame Achse schwenkbar angeordnet sind. Hier durch lassen sich sehr kompakte Bauformen des Pedalwerkes realisieren. Gleichzeitig ist die Bewegungsbahn der An ordnung, insbesondere des Stellgliedes, im Vergleich zu einem konventionellen Pedalwerk unverändert. Es sind da her an vorhandenen Pedalwerken nur sehr geringe Verände rungen erforderlich, wodurch diese Ausführungsform auch zur Nachrüstung geeignet ist.

Die vorliegende Erfindung eignet sich grundsätzlich für alle Anwendungszwecke. Besonders geeignet ist das erfin dungsgemäße Pedalwerk zur Anwendung in einem Kraftfahr zeug, wenn der Pedalhebel ein Bremspedalhebel und das Stellglied ein Bremsgerät ist. Während Gaspedale zuneh mend mit elektrischen Stellgliedern versehen werden, de ren Betätigungskräfte erheblich geringer ausgelegt sein können, dienen Bremspedalhebel bei Pkw und Nutzfahrzeugen zumeist noch der (hydro-)mechanischen Übertragung der Betätigungskraft auf ein Bremsgerät oder der (hydro-) mechanischen Ansteuerung eines Bremskraftverstärkers. Die Rückstellkraft des Rückstellfederelementes hängt dann in erster Linie von der Auslegung des Bremsgerätes und Bremskraftverstärkers ab. Diese werden gewöhnlich in großen Stückzahlen hergestellt, so dass individuelle Aus legungen für einen bestimmten Verwendungszweck, insbe sondere mit einem individuell verstärkten Anschlag für das Pedalwerk, im Allgemeinen nicht möglich sind.

Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ist gegeben, wenn das Federelement eine Zugfeder ist. Diese lässt sich leicht in die Verbindung zwischen dem Pedalhe bel und dem Stellglied integrieren und kann dabei auch zur Übertragung von Druckkräften ausgeführt sein.

Eine andere Ausführungsform ist gegeben, wenn das Federe lement eine Druckfeder ist. Ein derart ausgeführtes Fe derelement ermöglicht im Fall des Versagens des Feder elementes, beispielsweise dem Bruch des Federelementes, eine Rückstellbewegung des Stellgliedes. So wird das Stellglied einerseits von zu hohen Rückstellkräften ent koppelt, besitzt aber gleichzeitig einen Anschlag, der bei maximaler Pressung der Druckfeder das Stellglied in die Ruheposition führt. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn das Stellglied in einer Betriebsposi tion verklemmt ist und nicht mehr in die Ruheposition zu rückkehrt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist mit einem Pedalwerk gegeben, bei dem das Federelement eine Schen kelfeder ist. Hierdurch lässt sich ein zugleich platzspa rendes und zuverlässiges Pedalwerk gestalten. Die Schen kelfeder kann hierzu beispielsweise um eine mit dem Pe dalhebel gemeinsame Achse schwenkbar sein und sich ähn lich einer Wäscheklammer mit einem Federarm an der Ober seite des Pedalarmes abstützen und mit dem anderen Feder arm das Stellglied gegen die Unterseite des Pedalhebels pressen. Bei der Betätigung des Pedalhebels wirkt die Be tätigungskraft unmittelbar auf das Stellglied, bei der Rückstellbewegung trennt die Schenkelfeder bei Über schreiten einer maximal zulässigen Kraft das Stellglied von dem Pedalarm, wodurch diese gegeneinander verschwenkt werden.

Ein Spiel des Pedalhebels kann wirkungsvoll vermieden werden, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter bildung der Erfindung in der Grundstellung die Federkraft des Federelementes größer ist als die Federkraft des Rückstellfederelementes. Auf diese Weise ist das Pedalwerk besonders gut und sicher bedienbar.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend anhand eines Betätigungszyklus beschrieben. Diese zeigt in einer seitlichen und teilweise geschnittenen Darstel lung in

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Pedalwerk mit einem als Zugfeder ausgeführten Federelement in seiner Ruheposition,

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Pedalwerk in einer Betätigungsposition,

Fig. 3 das in Fig. 1 dargestellte Pedalwerk in einer Position nach dem plötzlichen Loslassen des Pedalhebels,

Fig. 4 ein weiteres erfindungsgemäßes Pedalwerk mit einem als Druckfeder ausgeführten Federele ment in seiner Ruheposition,

Fig. 5 das in Fig. 4 dargestellte Pedalwerk in einer Betätigungsposition,

Fig. 6 das in Fig. 4 dargestellte Pedalwerk in einer Position nach dem plötzlichen Loslassen des Pedalhebels.

Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Pedalwerk 1 in einer Seitenansicht. Ein Pedalhebel 2 ist hierbei um eine Achse 3 schwenkbar gelagert, welche an einer ortsfesten Lagerung 4 angeordnet ist. Der Pedalhebel 2 hat einen He belarm 5 mit einem als Zugfeder ausgeführten Rückstellfe derelement 6, welches sich an einem als Grundplatte 29 des Pedalwerkes 1 ausgebildeten ortsfesten Widerlager abstützt und in der dargestellten Ruhestellung entspannt ist. Der Hebelarm 5 hat gegenüber einem z. B. als Gummi puffer ausgebildeten ortsfesten Anschlag 7 einen geringen Abstand. Der Pedalhebel 2 hat an einem dem Hebelarm 5 gegenüberliegenden Hebelarm 8 einen als Pedalplatte 9 ausgeführten Abschnitt 10, welcher zur Fußbetätigung ausgeführt ist. Ebenfalls an dem Hebelarm 8 des Pedal hebels 2 ist eine in etwa topfförmige Aufnahme 11 für ein darin eingesetztes und als Zugfeder ausgeführtes Federelement 12 angeordnet. Das Federelement 12 verbindet den Pedalhebel 2 mit einem ebenfalls um die Achse 3 schwenkbar gelagerten Bauteil 13. In eine Ausnehmung 14 des Bauteils 13 ist der Hebelarm 8 des Pedalhebels 2 der art eingesetzt, dass eine von dem Bauteil 13 weitgehend unabhängige Bewegung um die Achse 3 möglich ist. Das Bau teil 13 ist weiterhin mittels eines Zapfens 15 mit einer Kolbenstange 16 eines lediglich abschnittsweise darge stellten und als Bremsgerät 17 ausgeführten Stellgliedes 18 verbunden. Im dargestellten Ruhezustand ist die Federkraft des Federelementes 12 größer als die Feder kraft des Rückstellfederelementes 6, so dass der Hebelarm 8 des Pedalhebels 2 mit dem mit der Kolbenstange 16 verbundenen Bauteil 13 in Anlage ist.

Fig. 2 zeigt das Pedalwerk 1 in einer mit der Betäti gungskraft F_B belasteten Betätigungsposition. Der Pedal hebel 2 befindet sich nun gegenüber der in Fig. 1 darge stellten Ruheposition in einer um einen Auslenkwinkel α gegen die Federkraft des Rückstellfederelementes 6 ausge lenkten Position. Die auf die Pedalplatte 9 des Pedalhe bels 2 wirkende Betätigungskraft F_B wird hierbei auf das zusammen mit dem Pedalhebel 2 verschwenkte und gegen die sen anliegende Bauteil 13 übertragen. Die mittels des Zapfens 15 betätigte Kolbenstange 16 des Bremsgerätes 17 ist daher teilweise in das Bremsgerät 17 eingeschoben. Auf das Federelement 12 wirken hierbei keine Kräfte.

Fig. 3 zeigt das Pedalwerk 1 in einer Position nach einem plötzlichen Wegfallen der Betätigungskraft (F_B). Das Bauteil 13 ist wieder in seine in Fig. 1 dar gestellte Ruheposition zurückgekehrt. Die von dem Rückstellfederelement 6 im Zusammenwirken mit der Massen trägheit des Pedalhebels 2 auf das Federelement 12 aufge brachte Kraft hat hierbei eine maximal zulässige Kraft überschritten. Der Pedalhebel 2 befindet sich daher in einer gegenüber dem Bauteil 13 gegen die Federkraft des Federelementes 12 verschwenkten Position. Die auf das als Bremsgerät 17 ausgeführte Stellglied 18 wirkende Rück stellkraft entspricht dabei der von dem Federelement 12 übertragenen Kraft. Die Kolbenstange 16 befindet sich daher in einer bis zu ihrem Maximum aus dem Bremsgerät 17 herausgezogenen Position. Durch die Entkopplung des Pedalhebels 2 von dem Bremsgerät 17 wird eine Beschädi gung des Bremsgerätes 17 durch unzulässig hohe Rückstell kräfte verhindert. Aufgrund der in Ruheposition größeren Federkraft des Federelementes 12 gegenüber der Federkraft des Rückstellfederelementes 6 wird der Hebelarm 8 des Pedalhebels 2 wieder an das mit der Kolbenstange 16 verbundene Bauteil 13 herangeführt.

Fig. 4 zeigt eine gegenüber dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Pedalwerk abgewandelte Ausführungsform, wobei entsprechende Bauelemente mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Hierbei ist ein als Brems gerät 19 ausgeführtes Stellglied 20 mit einer Kolben stange 21 durch eine Ausnehmung 22 in einem Pedalhebel 23 hindurchgeführt. Zwischen einer am freien Ende der Kolbenstange 21 angeordneten Erweiterung 24 und der Ausnehmung 22 umschließt ein als Druckfeder ausgeführtes Federelement 25. einen endseitigen Abschnitt der Kolbenstange 21. Das Federelement 25 stützt sich hierbei auf einem Rand 26 der Ausnehmung 22 ab. Auf der dem Federelement 25 gegenüberliegenden Seite des Pedalhebels 23 liegt gegen die Ausnehmung 22 ein gewölbtes Bauteil 27 an, welches mit der Kolbenstange 21 fest verbunden ist. Im dargestellten Ruhezustand ist die Federkraft des Federelementes 25 größer als die Federkraft eines als Zugfeder ausgebildeten Rückstellfederelementes 6, so dass der Pedalhebel 23 zwischen dem mit der Kolbenstange 21 verbundenen gewölbten Bauteil 27 und dem als Druckfeder ausgeführten Federelement 25 eingespannt ist.

Fig. 5 zeigt den Pedalhebel 23 in einer mit der Betäti gungskraft F_B belasteten Betätigungsposition ähnlich der Darstellung in Fig. 2. Der Pedalhebel 23 befindet sich nun in einer gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Ruhe position um einen Auslenkwinkel a gegen die Federkraft des Rückstellfederelementes 6 ausgelenkten Position. Die auf eine Pedalplatte 28 des Pedalhebels 23 wirkende Betä tigungskraft F_B wird hierbei mittels des Bauteils 27 di rekt auf die Kolbenstange 21 des Bremsgerätes 19 über tragen, so dass diese teilweise in das Bremsgerät 19 ein geschoben ist. Das Federelement 25 befindet sich hierbei in einer unwesentlich gelängten Position, welche durch die leicht veränderte Winkellage der Kolbenstange 21 ge genüber dem Pedalhebel 23 hervorgerufen wird.

Fig. 6 zeigt den Pedalhebel 23 nach dem plötzlichen Ent fernen der Betätigungskraft (F_B), wobei die Kolbenstange 21 mit dem daran angeordneten Bauteil 27 in seine in Fig. 4 dargestellte Ruheposition zurückgekehrt ist. Die Rückstellkraft des Rückstellfederelementes 6 hat hierbei die von dem Federelement 25 maximal auf den Pedalhebel 23 übertragbare Kraft überschritten. Die Kolbenstange 21 des Bremsgerätes 19 ist dabei so weit wie möglich aus dem Bremsgerät 19 herausgezogen, während der Pedalhebel 23 weit zurückgeschwungen ist. Das als Druckfeder ausge führte Federelement 25 ist dadurch zwischen der Erweite rung 24 und dem Rand 26 der Ausnehmung 22 gespannt. Das an der Kolbenstange 21 angeordnete Bauteil 27 liegt dabei nicht gegen die Ausnehmung 22 an. Aufgrund der in Ruheposition größeren Federkraft des als Druckfeder aus geführten Federelementes 25 gegenüber der Federkraft des Rückstellfederelementes 6 wird der Pedalhebel 23 wieder an das mit der Kolbenstange 21 verbundene gewölbte Bau teil 27 herangeführt.

Claims

1. Pedalwerk, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem um eine Achse schwenkbar gelagerten Pedalhebel, welcher durch Fußkraft auslenkbar und von einem Rückstell federelement in eine Grundstellung zurückschwenkbar ist, wobei von dem Pedalhebel ein Stellglied betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalhebel (2, 23) mit dem Stellglied (18, 20) durch ein Federelement (12, 25) verbunden ist, welches bei der Rückstellbewegung des Pedalhebels (2, 23) zur Begrenzung der von dem Pedalhebel (2, 23) auf das Stellglied (18, 20) übertragenen Kraft durch Entkoppeln des Pedalhebels (2, 23) von dem Stell glied (18, 20) ausgebildet ist.

2. Pedalwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellglied (18, 20) und dem Federele ment (12, 25) ein Bauteil (13, 27) angeordnet ist, wel ches in Betätigungsrichtung zusammen mit dem Pedalhebel (2, 23) und in Rückstellrichtung gegen die Federkraft des Federelementes (12, 25) relativ zu dem Pedalhebel (2, 23) beweglich ausgeführt ist.

3. Pedalwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13, 27) bei der Betätigung des Pedalhe bels (2, 23) gegen diesen anliegt.

4. Pedalwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Bauteil (13, 27) und der Pedalhebel (2, 23) um eine gemeinsame Achse (3) schwenkbar angeord net sind.

5. Pedalwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalhebel (2, 23) ein Bremspedalhebel und das Stellglied (18, 20) ein Bremsge rät (17, 19) ist.

6. Pedalwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) eine Zugfeder ist.

7. Pedalwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (25) eine Druck feder ist.

8. Pedalwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine Schenkelfeder ist.

9. Pedalwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundstellung die Federkraft des Federelementes (12, 25) größer ist als die Federkraft des Rückstellfederelementes (6).