DE4331902A1 - Pedalwertgeber - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Pedalwertgeber, wie er im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist.

Ein derartiger Pedalwertgeber ist aus der DE 34 11 455 A1 be­ kannt. Dieser Pedalwertgeber besitzt eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Geberwelle, die vom Fahrpedal eines Kraft­ fahrzeugs gegen eine Rückstellfederanordnung verdrehbar ist. Zur Erfassung der Pedalstellung wirkt die Geberwelle mit einem Drehwinkelsensor zusammen, der ein elektrisches Pedalwertsig­ nal liefert, das der Pedalstellung und damit der gewünschten Fahrleistung entspricht.

Bei Kraftfahrzeugen mit automatischem Schaltgetriebe ist es erforderlich, daß beim Beschleunigen auf die nächst niedrigere Fahrstufe zurück geschaltet wird. Hierfür wird ein entspre­ chendes Schaltsignal benötigt. Dieses Signal wird beim Über­ drücken (Kick-Down) über einen bestimmten Drehwinkel hinaus durch einen elektrischen Schaltkontakt oder beim Feststellen eines bestimmten Drehwinkels erzeugt.

Um ein ungewolltes Zurückschalten zu vermeiden, muß dem elek­ trischen Schaltpunkt ein mechanischer Widerstand, also ein deutlich spürbarer Anstieg der Reaktionskraft am Fahrpedal vorausgehen. Hierzu ist in einem Führungskäfig wenigstens ein Gleit- oder Rollkörper vorgesehen, der mit einer Lauffläche im Gehäuse zusammenwirkt, auf der die Bahn des Rollkörpers fest­ gelegt ist und die eine unter einem bestimmten Drehwinkel an­ geordnet Rampe aufweist.

Wird der gegen die Lauffläche vorgespannte Rollkörper gegen die Vorspannung über die steigende Rampe von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau geführt, so bewirkt der hierfür erforderliche Kraftanstieg einen am Pedal spürbaren mecha­ nischen Widerstand, der dem Schaltpunkt entspricht.

Beim Zurückführen des Fahrpedals und damit beim Zurückführen des Rollkörpers über die Rampe wird der gleiche, jedoch jetzt unerwünschte Kraftanstieg spürbar.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Pedalwertgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber insbesondere den Vorteil, daß ein Kraftanstieg beim Zurückführen des Fahrpedals nicht spürbar ist.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene bewegliche Lagerung des Laufkörpers wird auf vorteilhafte Weise erreicht, daß der Laufkörper bei seiner Rückführung auf das erste Niveau keine in seiner Bewegungsrichtung, also in Bewegungsrichtung des Führungskäfig wirkende Kraftkomponente auf den Führungskörper übertragen kann, die sich am Fahrpedal störend bemerkbar macht.

Durch die Erfindung wird also ein verbessertes Pedalgefühl ermöglicht, wodurch ein Komfortgewinn bei der Handhabung des Kraftfahrzeugs erreicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Haupt­ anspruch angegebenen Pedalwertgebers möglich. Besonders vor­ teilhaft sind die einfachen, funktionssicheren Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 und 3.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, wie sie im Anspruch 4 beschrieben ist, wird der Laufkörper unter Um­ gehung der Rampe auf sein erstes Niveau zurück gebracht. Auch hierbei verhindert die bewegliche Lagerung auf vorteilhafte Weise eine unerwünschte Kraftübertragung auf den Führungs­ käfig.

Um einen geringen Verschleiß des Pedalwertgeber sicher zu stellen, sind die Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 5 und 6 vorgesehen.

Die Ansprüche 7 bis 10 beschreiben fertigungstechnisch beson­ ders einfache und dabei zuverlässige und robuste Ausgestal­ tungen der Erfindung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung bei­ spielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Draufsicht auf einen Pedalwertgeber,

Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 verschiedene Stellungen von Lauffläche und Führungs­ käfig zueinander beim Überdrücken des Fahrpedals,

Fig. 4 verschiedene Stellungen von Lauffläche und Führungs­ käfig zueinander beim Rückführen des Fahrpedals,

Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Laufflächenträgers mit zugeordnetem Führungskörper,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die Innenfläche von Laufflächenträger und Führungskörper nach Fig. 5 und

Fig. 7 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie VII-VII in Fig. 5.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Pedalwertgeber 10 mit einem Gehäuse 11 dar­ gestellt, in dem eine Geberwelle 12 drehbar gelagert ist. An ihrem aus dem Gehäuse 11 hervorstehenden Ende 13 trägt die Geberwelle 12 einen Betätigungshebel 14, der von einem nicht dargestellten Fahrpedal eines Kraftfahrzeugs in geeigneter Weise beaufschlagt wird, um die Geberwelle 12 entsprechend der Pedalstellung im Gehäuse 11 zu verdrehen.

Im Gehäuse 11 ist eine zur Geberwelle 12 koaxial angeordnete Rückstellfederanordnung 15 vorgesehen, die einen ersten, mit der. Geberwelle 12 und einen zweiten, mit dem Gehäuse 11 dreh­ fest verbundenen Federkäfig 16 bzw. 17 aufweist. In den Feder­ käfigen 16, 17 sind zwei parallel wirkende Rückstellfedern 18, 19 aufgenommen, die beim Verdrehen der Geberwelle 12 eine auf das Fahrpedal rückwirkende Reaktionskraft erzeugen.

In nicht dargestellter Weise sind dem anderen, im Gehäuse 11 befindlichen Ende der Geberwelle 12 ein Drehwinkelsensor und ggf. ein oder mehrere Schaltkontakte zugeordnet, die einem bzw. mehreren bestimmten Drehstellungswinkeln entsprechen. Der Drehwinkelsensor und der bzw. die Schaltkontakte sind über eine abgedichtet aus dem Gehäuse 11 herausgeführte elektrische Leitung 20 mit einer Fahrzeugelektronik verbunden.

Um beim Überdrücken (Kick-Down) des Fahrpedals über einen be­ stimmten Drehwinkel einen mechanischen Widerstand zu erzeugen, der am Fahrpedal deutlich spürbar ist, ist eine Kick-Down- Mechanik 21 im Gehäuse 11 angeordnet, die - wie Fig. 2 zeigt - einen drehfest auf der Geberwelle 12 angebrachten Führungskäfig 22 für einen oder mehrere Laufkörper, die insbe­ sondere als Gleit- oder Rollkörper 23 ausgebildet sind, sowie einen dazu koaxialen Laufflächenträger 24 umfaßt. Die vorzugs­ weise als Kugeln ausgebildeten Rollkörper 23 sind in umfangs­ mäßig verlaufenden Langlöchern 25 gelagert und werden von Federn 26 radial nach außen gegen eine Lauffläche 27 am Lauf­ flächenträger 24 vorgespannt.

Die Lauffläche 27 besitzt eine oder mehrere, insbesondere drei umfangsmäßig gleichmäßig verteilt angeordnete Rampen 28, die jeweils einen ersten von einem zweiten Abschnitt 29 bzw. 30 der Lauffläche 27 abgrenzen. Die ersten Abschnitte 29 liegen dabei auf einem ersten Niveau, das gegenüber einem zweiten Niveau der zweiten Abschnitte 30 radial nach außen versetzt ist.

Falls es erforderlich ist mehrere Druckpunkte, also bei verschiedenen vorgegebenen Drehwinkeln je einen mechanischen Widerstand bereit zu stellen, können die Rampen 28 auch unterschiedliche Umfangsabstände voneinander besitzen.

Wie in Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, ist in Umfangsrichtung die Länge L der Langlöcher 25 größer, vorzugsweise größer als das 1,5-fache der entsprechenden Länge D, also des Durchmes­ sers der als Rollkörper 23 dienenden Kugeln.

Die Funktionsweise der beschriebenen Kick-Down-Mechanik wird im folgenden näher erläutert.

In Fig. 3 ist die Bewegung des Führungskäfigs 22 relativ zur Lauffläche 27 während des Durchtretens oder Überdrückens des Fahrpedals dargestellt, wobei die Ausgangslage in der linken und die Endlage in der rechten Darstellung gezeigt ist. In entsprechender Weise ist in Fig. 4 die Rückführung des Roll­ körpers 23 und des Führungskäfigs 22 aus seiner Endstellung zurück in seine Ausgangslage gezeigt, wobei die Bewegung des Führungskäfigs 22 von Rechts nach Links dargestellt ist.

Solange wie der Rollkörper 23 auf dem ersten Abschnitt 29 der Lauffläche 27 verschoben wird, muß die mittels des Fahrpedals erzeugte Kraft K nur die Rückstellkraft der Rückstellfedern 18, 19 überwinden. Sobald der Rollkörper 23, der an der nach­ laufenden Kante des Langlochs 25 anliegt, über die Rampe 28 geführt wird, wird er von der Rampe 28 gegen die Kraft der Feder 26 gedrückt. Die hierbei zwischen Rollkörper 23 und Rampe 28 wirkende Kraft f parallel zur Bewegungsrichtung des Führungskäfigs 22 wird vom Rollkörper 23 auf den Führungskäfig 22 übertragen.

Zur Überwindung dieser Kraft f muß eine zusätzliche Kraft k mit dem Fahrpedal erzeugt werden, die den gewünschten, am Fahrpedal spürbaren mechanischen Widerstand darstellt. Auf dem zweiten Abschnitt 30 der Lauffläche wirkt dann wieder nur die Rückstellkraft der Rückstellfedern 18, 19 der weiteren Ver­ schiebung des Führungskäfigs 22 entgegen.

Wird beim Zurücknehmen des Fahrpedals der Rollkörper 23 vom zweiten Abschnitt 30 über die Rampe 28 auf den ersten Ab­ schnitt 29 der Lauffläche 27 zurückgeführt - wie in Fig. 4 dargestellt -, so befindet sich das Langloch 25 mit seinem vorlaufenden Abschnitt bereits über der Rampe 28, da der Rollkörper 23 wieder an der nachlaufenden Kante des Langlochs 25 anliegt.

Sobald der Rollkörper 23 mit seiner Auflagefläche die Rampe 28 erreicht, ist der Abstand der vorlaufenden Kante des Lang­ lochs 25 von der Rampe 28 bereits größer als die Länge D des Rollkörpers 23 in Bewegungsrichtung. Auf diese Weise wird eine Lücke zwischen der vorlaufenden Kante des Langlochs 25 und der Rampe 28 gebildet, durch die der Rollkörper 23 über die Rampe 28 vom zweiten Abschnitt 30 auf den ersten Abschnitt 29 der Lauffläche 27 "zurückfallen" kann, ohne eine von der ihn beaufschlagenden Feder 26 bewirkte Reaktionskraft auf den Führungskäfig 22 zu übertragen.

Somit ist beim Zurücknehmen des Fahrpedals am Fahrpedal nur die von den Rückstellfedern 18, 19 der Rückstellfederanordnung 17 erzeugte Rückstellkraft zu spüren, selbst wenn der Rollkör­ per 23 über die Rampe 28 zurückgeführt wird.

Fig. 5 bis 7 zeigen beispielhaft eine andere Ausgestaltung der Erfindung, bei der neben dem Laufflächenträger 24 axial ver­ setzt dazu ein Führungskörper 31 angeordnet ist, der vorzugs­ weise aus Kunststoff besteht. Der vorzugsweise aus Metall bestehende Laufflächenträger 24 weist im Bereich des zweiten Abschnitts 30 der Lauffläche 27 eine Ausnehmung 32 auf, in die ein Einsatz 33 mit einer Führungsmulde 34 eingesetzt ist.

Die Führungsmulde 34 ist dabei so angeordnet, daß sie den auf dem zweiten Niveau im Bereich des zweiten Abschnitts 30 be­ findlichen Rollkörper 23 (in Fig. 5 nicht dargestellt) axial versetzt und ihn dabei auf das erste Niveau zurück führt, wo­ bei der Rollkörper 23 auf eine am Führungskörper 31 vorgese­ hene Rücklauffläche 35 gelangt, die sich in Umfangsrichtung an der Rampe 28 vorbei erstreckt. Im Bereich des ersten Ab­ schnitts 29 der Lauffläche 27 ist am Führungskörper 31 eine schräg zur Axialrichtung verlaufende Führungsfläche 36 vor­ gesehen, die den Rollkörper 23 axial verschiebt, ohne einen radialen Versatz zu bewirken.

Wie in Fig. 6 angedeutet wird der Rollkörper 23 in einem schräg zur Umfangs- und zur Axialrichtung angeordneten Lang­ loch 25 im in den Fig. 5 bis 7 nicht dargestellten Führungs­ käfig 22 geführt. In Fig. 6 ist aber der Umriß des im Füh­ rungskäfig 22 vorgesehenen Langloches 25 dargestellt.

Zur Erzeugung des mechanischen Widerstandes beim Überdrücken des Fahrpedals wird der Rollkörper 23 entlang seiner eigent­ lichen Bahn B auf der Lauffläche 27 geführt, wobei er vom er­ sten Abschnitt 29 über die Rampe 28 zum zweiten Abschnitt 30 der Lauffläche 27 gelangt. Der Rollkörper 23 kann dabei die Lauffläche 27 nicht verlassen, da er in Anlage an der nachlau­ fenden Kante des Langlochs 25 gehalten wird, die im Bereich der Lauffläche 27 liegt.

Sobald der Rollkörper 23 die Führungsmulde 34 erreicht, wird er von der auf ihn wirkenden Federkraft der Feder 26 durch diese entlang der Bahn B′ auf die Rücklauffläche 35 verscho­ ben. Der Rollkörper 23 wird also quer zur Bewegungsrichtung des Führungskäfigs 22 auf das erste Niveau zurückgeführt.

Beim Zurücknehmen des Fahrpedals läuft der Rollkörper 23 ent­ lang der Bahn B′′ auf der Rücklauffläche 35 und befindet sich bereits auf dem Niveau des ersten Abschnitts 29 der Lauffläche 27 am Laufflächenträger 24. Dann wird der Rollkörper 23, nach­ dem er die Rampe 28 passiert hat, von der Führungsfläche 36 entlang der Bahn B′′′ zum Abschnitt 29 der Lauffläche 27 zu­ rückgeführt. Auf diese Weise läßt sich der Rollkörper 23 in seine Ausgangslage zurückbringen, ohne daß es zu einer stö­ renden Rückwirkung auf die Pedalkraft käme.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vor­ teilhaft, daß der Rollkörper 23 in radialer Richtung ständig gegen Lauf- oder Führungsflächen in Anlage gehalten wird, da so klackende und eventuell störende Geräusche beim "Zurück­ fallen" des Rollkörpers 23 vermieden werden können.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind der Führungs­ käfig 22 und die Federn 26 drehfest mit der Geberwelle 12 ver­ bunden, so daß ein Schwenken der Geberwelle 12 um ihre Dreh­ achse ein Schwenken des Führungskäfigs 22 und der Federn 26 bewirkt. Es sind jedoch ebenfalls Ausführungsformen möglich, bei denen der Führungskäfig mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei dann die Lauffläche der Rollkörper 23 so mit der Geber­ welle verbunden ist, daß bei einem Schwenken oder Drehen der Geberwelle 12 die Lauffläche ebenfalls geschwenkt bzw. gedreht wird.

Claims (10)

1. Pedalwertgeber
mit einer drehbar gelagerten Geberwelle (12), die von einem Fahrpedal eines Kraftfahrzeugs über Getriebemittel gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfederanordnung (15) verdrehbar ist und die mit einem ein elektrisches Pedalwertsignal liefernden Drehwinkelsensor zusammenwirkt,
mit einem Führungskäfig (22) für mindestens einen Laufkörper (23) und
mit einer Lauffläche (27) für den Laufkörper (23), gegen die dieser federvorgespannt ist,
wobei der Führungskäfig (22) und die Lauffläche (27) eine Bewegungsrichtung des Führungskäfigs (22) festlegend von der Geberwelle (12) relativ gegen einander bewegbar sind wobei die Lauffläche (27) mindestens eine einem bestimmten Drehwinkel entsprechende Rampe (28) aufweist, über die der Laufkörper (23) gegen die Federvorspannung im Führungskäfig (22) von einem ersten, ein erstes Niveau festlegenden Abschnitt (29) der Lauffläche (27) auf einen zweiten Abschnitt (30) verschiebbar ist, der ein zweites Niveau festlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufkörper (23) im Führungskäfig (22) parallel zur Lauffläche (27) beweglich gelagert ist.

2. Pedalwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufkörper (23) im Führungskäfig (22) in seiner Bewegungsrichtung parallel zur Lauffläche (27) beweglich gelagert ist.

3. Pedalwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg des Laufkörpers (23) im Führungs­ käfig (22) in dessen Bewegungsrichtung größer ist als die 1,5-fache Länge des Laufkörpers (23) in Bewegungsrich­ tung des Führungskäfigs (22).

4. Pedalwertgeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufkörper (23) im Führungskäfig (22) quer zu dessen Bewegungsrichtung beweglich gehalten ist und daß neben der Lauffläche (27), seitlich versetzt zur Bahn (B) des Laufkörpers (23) über die Rampe (28) eine bezüg­ lich der Lauffläche (27) drehfeste Rücklauffläche (35) vorgesehen ist, die auf dem ersten Niveau liegt und über die der Laufkörper (23) quer zur Bewegungsrichtung des Führungskäfigs (22) auf das erste Niveau bringbar und unter Umgehung der Rampe (28) auf seine eigentliche Laub­ fläche (27) zurückführbar ist.

5. Pedalwertgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Abschnitt (30) der Lauffläche (27) mit Ab­ stand zur Rampe (28) eine Führungsmulde (34) vorgesehen ist, durch die der Laufkörper (23) auf die Rücklauf­ fläche (35) bringbar ist.

6. Pedalwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (27) für den Laufkörper (23) an einem Laufflächenträger (24) aus Metall vorgesehen ist.

7. Pedalwertgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmulde (34) in einem Einsatz (33) aus Kunststoffim Laufflächenträger (24) vorgesehen ist.

8. Pedalwertgeber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufflächenträger (24) ein Führungskörper (31) aus Kunststoff zugeordnet ist, an dem die Rücklauffläche (35) ausgebildet ist und der eine schräge Führungsfläche (36) zur Rückführung des Laufkörpers (23) auf seine eigentliche Bahn (B) aufweist.

9. Pedalwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufkörper (23) in einem Langloch (25) im Füh­ rungskäfig (22) aufgenommen ist.

10. Pedalwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Laufkörper (23) eine Kugel vorgesehen ist.