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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Fahrzeugkupplungs-Unterstützungssystem,
das dazu vorgesehen ist, eine Unterstützungskurve zu erzielen, die
an ihrem Endteil eine Krümmungsveränderung
aufweist, welche in einem Übergang
von einer konkaven Unterstützungskurve
für den
Großteil des
Pedalbewegungswegs zu einer konvexen Unterstützungskurve im Endabschnitt
besteht.
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Dementsprechend
handelt es sich bei dem Gegenstand der Erfindung um ein Kupplungs-Unterstützungssystem,
das zwei parallele Druckfedern mit minimalem Platzbedarf aufweist,
mit denen die genannte Unterstützungskurve
erzeugt werden kann.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Kupplungspedalunterstützung
in Kraftfahrzeug-Pedalvorrichtungen hat die Funktion, beim Eingreifen
der Kupplung dem Fahrer ein bestimmtes Gefühl zu vermitteln, das normalerweise
von der Art der Energieerzeugungsvorrichtung und den Merkmalen des
hydraulischen Steuersystems sowie den erforderlichen ergonomischen
Eigenschaften abhängt. Dieses
Gefühl
besteht normalerweise darin, dass während eines Anfangsteils des
Kupplungspedal-Bewegungswegs dem Druck des Fußes ein bestimmter Widerstand
entgegengesetzt wird und während
eines weiteren Teils dieses Wegs ein Ausrücken der Kupplung unterstützt wird
oder dem Ausrücken
Widerstand entgegengesetzt wird.
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Um
diesen Unterstützungseffekt
während des
Eingreifens der Kupplung zu erreichen, weisen Pedalvorrichtungen
normalerweise eine lineare Druckfeder auf, die zwischen zwei Plastik-Basisteilen eingefügt ist,
welche während
der Pedalbewegung relativ zueinander gleiten. Eines der beiden Basisteile
liegt auf einem der festliegenden Pedalvorrichtungs-Halteteile,
und das andere ist einteilig mit der eigentlichen Kupplung verbunden,
so dass, wenn das Pedal niedergedrückt wird, eine Trennung der beiden
Basisteile erfolgt, wobei diese Bewegung mit Hilfe der Druckfeder
unterstützt
wird.
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In
einigen wenigen Fällen
wird der Unterstützungseffekt
durch Verwendung von Spannfedern erreicht.
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Das
Japanische Patent Nr. 5555022 beschreibt ein System dieses Typs,
das eine Feder aufweist, die sowohl zu Beginn als auch während des Ruhezustands
der Pedalbewegung Widerstand aufbringt, wobei dieses System jedoch
den Nachteil hat, dass zum Verstärken
der Unterstützung
eine Erhöhung
der Federkraft erforderlich ist und infolgedessen auch der zu Beginn
des Bewegungswegs ausgeübte
Widerstand erhöht
wird.
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Zur
Beseitigung dieses Problems ist gemäß dem Japanischen Patent Nr.
6139635 eine zweite Feder vorgesehen, die über den gesamten Bewegungsweg
Unterstützung
leistet, so dass die Summe der Effekte der beiden Federn eine Unterstützungskurve
bewirkt, die einen Anfangs-Widerstandsteil mit kleinerem Wert und
einen zweiten Teil mit größerer Unterstützung aufweist.
Dieses System hat den Nachteil, dass die Veränderung vom Widerstand zur Unterstützung früher eintritt
und somit die Pedal-Rückbewegung
langsamer ist. Zudem ist das Gefühl
beim Niederdrücken
des Pedals weniger gut, da die Niederdrückkraft über den Pedalweg nicht konstant
ist.
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Ferner
ist das U.S.-Patent Nr. 5,165,299 anzuführen, das die Merkmale des
Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt, die auf die Beseitigung des oben
angeführten
Problems abzielen. Gemäß diesem
Patent arbeitet die er ste Feder während eines Anfangsteils in
einer Richtung, z.B. in derjenigen des Widerstands, während die
Feder in dem zweiten Teil keine Wirkung ausübt und in dem dritten Teil
einen Widerstand ausübt.
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Um
die vorstehend beschriebene Operation auszuführen, werden bei der Vorrichtung
gemäß diesem
Patent zwei Federn verwendet, die von zwei Nocken unterstützt werden,
was in einem Mechanismus und einer Arbeitsweise resultiert, die übermäßig kompliziert
sind.
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Der
durch das Unterstützungssystem
erzeugte Effekt wird normalerweise in Form von Kupplungsunterstützungskurven
dargestellt, bei denen die x-Achse den Pedalbewegungsweg repräsentiert
und die y-Achse die Drehkraft hinsichtlich der Pedalwelle repräsentiert,
die auf die Pedalplatte ausgeübt
werden muss, um das durch die Unterstützung aufgebrachte Moment auszugleichen.
Die Kurve weist einen dem Anfangsintervall der Pedalbewegung entsprechenden
positiven Teil auf, in dem die Unterstützung einen Widerstand gegen
ein Eingreifen der Kupplung erzeugt, während der negative Teil der
Kurve demjenigen Intervall entspricht, in dem die Unterstützung das
Eingreifen der Kupplung unterstützt
und erleichtert.
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Unterstützungskurven
sind üblicherweise tangential
kontinuierlich, was bedeutet, dass sie generell am Ende der Pedalbewegung
eine geringere Unterstützungsfähigkeit
haben.
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Aufgrund
der Einführung
neuartiger, höhere Leistungsfähigkeit
und Drehkraft aufweisender Krafterzeugungsvorrichtungen muss der
Fahrer beim Niederdrücken
des Pedals eine größere Kraftanstrengung
aufbringen, so dass es erforderlich geworden ist, neuartige Typen
von Unterstützungsvorrichtungen
zu installieren, die zum Ende des Pedalbewegungswegs hin eine stärkere Unterstützung leisten. Dies
bewirkt, dass in dem Endteil eine plötzliche Veränderung der Rigidität der Unterstützung eintritt
und somit eine plötzliche
Veränderung
der Form der Unterstützungskurve
erfolgt, wodurch eine Diskontinuität bewirkt wird.
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Bei
Kurven dieses Typs wird insbesondere während des letzten Teils des
Kupplungspedal-Bewegungswegs eine konstantere Unterstützung verfügbar gemacht,
so dass der bei herkömmlichen
Unterstützungssystemen üblicherweise
auftretende Abschwächungseffekt
vermieden wird.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Zur
Beseitigung der erläuterten
Problemsituation wird gemäß dem in
Anspruch 1 aufgeführten Unterstützungssystem
die Verwendung zweier parallel angeordneter Druckfedern vorgeschlagen,
so dass während
des Großteils
des Pedalbewegungswegs die Unterstützungskurve die Summe der Kurven
ist, die einzeln von den beiden Federn erzeugt würde, während in dem Endteil eine der
Federn ihre natürliche
Länge erreicht
und aufhört,
ihre Unterstützungswirkung
zu erbringen, mit dem Ergebnis, dass in diesem Endteil die Unterstützungskurve
derjenigen Kurve entspricht, die nur von einer der Federn erzeugt
wird.
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Insbesondere
weist das Unterstützungssystem
zwei Plastik-Basen auf, von denen eine mit dem Pedalvorrichtungsstützbügel gelenkig
verbunden ist, während
die andere mit dem eigentlichen Pedal gelenkig verbunden ist und
in der Lage ist, relativ zu der an dem Bügel befestigten Basis zu gleiten,
wobei zwischen den Basen die beiden Druckfedern angeordnet sind,
und zwar eine Feder in der anderen.
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Eine
der Federn hat eine kleinere freie Länge als die andere, so dass
sie bei einer gegebenen Position des Pedal aufhört, zu wirken, dadurch, dass
sie nicht mehr zusammengedrückt
ist, und die Unterstützung
ausschließlich
durch den Effekt der anderen Feder erfolgt, die noch zusammengedrückt bleibt
und wirksam ist.
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In
der anfänglichen
Pedal-Ruheposition ist die Achse der Federn über der Achse des Pedals angeordnet,
so dass bis zu dem Zeitpunkt, zu dem beide Achsen ausgerichtet sind,
das durch die Kraft der Federn erzeugte Unterstützungsmoment positiv ist, während zu
der Zeit, zu der die Achsen ausgerichtet sind, das von den Federn
erzeugte Moment negativ ist und somit die Pedalbewegung unterstützt.
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Wie
erwähnt
werden während
eines ersten Teils der Unterstützung
die Wirkungen der Feder bis zu dem Zeitpunkt addiert, an dem eine
von ihnen aufhört,
zu wirken und somit die Unterstützung
ausschließlich
auf die andere Feder zurückzuführen ist. Auf
diese Weise wird eine Unterstützungskurve
erzielt, bei der eine Diskontinuität zu dem Zeitpunkt auftritt,
zu dem eine der Federn zu wirken aufhört, was in einem zweiten Teil
der Kurve resultiert, in dem verglichen mit herkömmlichen Systemen ein erhöhter Widerstand
erfolgt, jedoch gleichzeitig die Unterstützung in dem ersten Teil der
Kurve aufrecherhalten wird.
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Da
die Federn parallel verlaufen und eine Feder in der anderen angeordnet
ist, ist der Platzbedarf zum Installieren des Unterstützungssystems
an der Pedalvorrichtung reduziert.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zur
Ergänzung
der aufgeführten
Beschreibung und zum deutlicheren Verständnis der Merkmale der Erfindung
wird ein als integraler Bestandteil der Beschreibung ein Satz von
Zeichnungen beigefügt, die
eine bevorzugte praktische Ausführungsform
der Erfindung zeigen und die zu Zwecken der Information und nicht
im Sinne einer Einschränkung
Folgendes zeigen:
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1 zeigt
die Unterstützungskurve,
die in ihrem Endteil einen Kurven-Veränderungspunkt
aufweist (Veränderung
der Form der Unterstützungskurve
von einer konkaven Form zu einer konvexen Form im Endteil der Kurve),
und die von jeder der Federn separat erzeugten Unterstützungskurven.
Die Summe der beiden Kurven ergibt die Gesamtkurve.
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2 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht eines Pedalvorrichtungs-Unterstützungssystems
mit paralleler Federanordnung gemäß dem Gegenstand der Erfindung.
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3 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht eines Pedalvorrichtungs-Unterstützungssystems
mit paralleler Federanordnung gemäß der Aufgabe der Erfindung,
wobei die äußere Feder
nicht gezeigt ist, um die innere Feder deutlicher darzustellen.
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4 zeigt
eine von hinten betrachtete perspektivische Gesamtansicht eines
Pedalvorrichtungs-Unterstützungssystems
mit paralleler Federanordnung gemäß dem Gegenstand der Erfindung.
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5 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht eines Pedalvorrichtungs-Unterstützungssystems
mit paralleler Federanordnung in der Situation, in der das Pedal
gedreht ist und sich das Unterstützungssystem
in seiner Endposition befindet, wobei ersichtlich ist, dass die
innere Feder ihre entspannte Ausgangslänge einnimmt und aufgehört hat,
eine Unterstützungswirkung
zu erbringen. Die äußere Feder
ist nicht gezeigt, um einen unverstellten Blick zu ermöglichen.
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6 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht eines Pedalvorrichtungs-Unterstützungssystems
mit paralleler Federanordnung entsprechend einer zweiten Ausführungsform
gemäß dem Gegenstand
der Erfindung.
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7 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht der in der vorherigen Figur gezeigten
Ausführungsform
in der Situation, in der das Pedal gedreht ist und sich das Unterstützungssystem
in seiner Endposition befindet, wobei ersichtlich ist, dass die
innere Feder ihre entspannte Ausgangslänge einnimmt, bei der sie auf
den Basen 3 und 7 ruht und aufgehört hat,
eine Unterstützungswirkung
zu erbringen. Die äußere Feder
ist nicht gezeigt, um einen unverstellten Blick zu ermöglichen.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Die
Unterstützungsvorrichtung,
die den Gegenstand dieser Erfindung bildet, ist für eine Pedalvorrichtung
verwendbar, bei der eine Unterstützungskurve
erforderlich ist, die in ihrem Endteil einen Krümmungsveränderungspunkt aufweist (Veränderung der
Form der Unterstützungskurve
von einer konkaven Form zu einer konvexen Form im Endteil der Kurve),
oder die – ebenfalls
in ihrem Endteil – einen Punkt
einer Diskontinuität
in der Tangentialität
aufweist, wie in 1 gezeigt ist.
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Die
den Gegenstand der Erfindung bildende Kupplungsunterstützung für das Pedalsystem
basiert auf einer parallelen Federanordnung und weist auf: eine
Plastik-Basis 3, die über
eine Welle A mit dem Pedalvorrichtungsstützbügel 1 verbunden ist,
eine zweite Plastik-Basis 4, die mittels der Welle B an
den Körper
des Pedals 2 angelenkt ist, wobei beide Basen derart installiert
sind, dass die Basis 4 während der Bewegung des Pedals 2'. relativ zu
der Basis 3 gleitet. Die Unterstützungsvorrichtung weist zwei
parallel angeordnete Federn auf, und zwar eine äußere Feder 5 und eine
weitere, innere Feder 6, die zusammengedrückt sind
und deren Enden auf den Basen 3 und 4 aufliegen,
wobei das unterscheidende Merkmal darin besteht, dass die innere
Feder 6 eine kürzere
frei Länge
hat als die äußere Feder 5.
Selbstverständlich
könnte
dies auch umgekehrt sein, d.h. die äußere Feder 5 könnte eine
kürzere
freie Länge
haben als die innere Feder 6.
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Das
Kupplungspedal 2 dreht sich in Bezug auf den Stützbügel 1 um
die Achse C, und in der Ruheposition ist es etwas oberhalb der Achse
der Federn 4 und 5 angeordnet, so dass in dem
ersten Teil der Bewegung oder des Laufs des Pedals das von den Federn
erzeugte Unterstützungsmoment
positiv, d.h. widerstandserzeugend ist, bis die Achse der Federn 4 und 5 mit
der Achse des Pedals 2 koinzidiert und beginnend mit dieser
Position das Widerstandsmoment negativ wird und die Bewegung des
Pedals unterstützt.
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Aus
dem Kupplungsunterstützungs-Diagramm
gemäß 1 ist
einerseits die Gesamt-Unterstützungskurve
ersichtlich, die hier erzielt werden soll, wobei der Kupplungspedal-Bewegungsweg
entlang der x-Achse dargestellt ist und das äquivalente Moment an der Kupplungspedalplatte,
das zum Ausgleich des von dem Unterstützungssystem erzeugten Moments
vorgesehen ist, entlang der y-Achse dargestellt ist, und zwar stets
in Relation zu der Pedaldrehachse. Bei der Gesamtunterstützungskurve
ist die in dem Endteil der Kurve erfolgende Veränderung der Krümmung für den Fall
einer Pedalbewegung von ungefähr
100 mm erkennbar, obwohl es sich diesem Betrag nicht um einen einschränkenden
Aspekt handelt.
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Zur
Erzielung dieser Gesamt-Unterstützungskurve
weist das vorgeschlagene Kupplungsunterstützungssystem eine parallele
Federanordnung auf, die den Effekt hat, dass die resultierende Kraft die
direkte Summe der Kräfte
jeder Feder ist. In dem Unterstützungs-Diagramm
sind die Kurven erkennbar, die von den beiden Federn separat erzeugt
werden, nämlich
die Kurve der inneren Feder 6 und die Kurve der äußeren Feder 5.
Die Summe dieser beiden Kurven resultiert in der gesamten gewünschten Unterstützungskurve.
Anzumerken ist, dass, wenn das Pedal 2 eine Strecke von
90 mm auf dem Bewegungsweg der inneren Feder 6 zurückgelegt
hat (wobei dieser Wert informativ und nicht einschränkend zu
verstehen ist), die Wirksamkeit der Feder endet, da die Feder ihre
freie Länge
erreicht hat und nicht mehr zusammengedrückt ist, wobei diese Tatsache anhand
der von der inneren Feder bewirkten Unterstützung erkennbar ist, da diese
Unterstützung
Null wird, wenn das Pedal 90 mm erreicht hat. Anschließend stimmt
die Gesamt-Unterstützungskurve
mit der Unterstützungskurve
der äußeren Feder 5 überein,
so dass die Veränderung
der Tendenz der Kurve und die gewünschte Krümmungsveränderung erreicht sind.
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In
den verschiedenen Figuren ist das Unterstützungssystem gezeigt, das die
Plastik-Basis 3 aufweist, die sich mittels einer Welle
A um den Stützbügel 1 dreht
und auf der eines der Enden der inneren Federn 6 und der äußeren Federn 5 aufliegt,
während
das andere Ende beider Federn auf der Plastik-Basis 4 aufliegt,
die sich um die einteilig mit dem Pedal 2 ausgebildete
Welle B dreht. Wenn das Pedal gedrückt wird, gleitet die Basis 4 über der
Basis 3, wobei der Abstand zwischen den Wellen A und B
variiert wird und somit die Kompressionslänge der Federn variiert wird.
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In 5 ist
die Situation gezeigt, in der die innere Feder 6 ihre Länge weiterhin
vergrößert hat, bis
sie ihre freie Länge
erreicht hat und ihren Halt an der Plastik-Basis 4 verloren
hat. In diesem Moment, wenn die Feder 6 ihre freie Länge erreicht
und nicht mehr zusammengedrückt
ist, ist nur die äußere Feder 5 wirksam,
wobei Unterstützungskurve
gleich der von der Feder 5 erzeugten Unterstützungskurve
ist, mit dem Ergebnis, dass die gewünschte Tendenzveränderung
in der Gesamt-Unterstützungskurve
herbeigeführt
worden ist.
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In 6 und 7 ist
eine zweite Ausführungsform
gezeigt, bei der eines der Enden der inneren Feder 6 nicht
auf der Basis 4, sondern auf einem Stützteil 7 aufliegt,
das relativ zu den Basen 3 und 4 gleitet.