DE60215609T2

DE60215609T2 - Bremspedalmodul mit variabler übersetzung

Info

Publication number: DE60215609T2
Application number: DE60215609T
Authority: DE
Inventors: G. Larry Morpeth WILLEMSEN
Original assignee: KSR Industrial Corp USA
Current assignee: KSR Technologies Co
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP2004517768A; MXPA02008613A; WO2002055353A9; ATE343501T1; WO2002055353A2; EP1349755B1; DE60215609D1; AU2002239878B2; US20030106392A1; US6918318B2; KR100838670B1; EP1349755A2; WO2002055353A3; EP1349755A4; KR20020077928A; AU2002239878A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Bremspedale und genauer auf eine Bremspedalanordnung mit einem variablen Übersetzungsgestänge.
Fahrzeuge, und insbesondere Automobile, beinhalten ein Bremssystem, um die Bewegung des Fahrzeugs zu kontrollieren. Konventionelle Bremssysteme beinhalten ein Bremspedal, um eine Bremskraft vom Bediener des Fahrzeugs auf die Räder des Fahrzeugs zu übertragen. Das Bremspedal ist wirksam mit einem Bremskraftverstärker über eine Schubstange verbunden. Der Bremskraftverstärker ist wirksam mit einem Hauptzylinder verbunden und der Hauptzylinder ist über Bremsleitungen wirksam mit einem Bremsmechanismus verbunden. Der Bremsmechanismus ist mit einem Rad des Fahrzeugs gekoppelt und überträgt die Kraft auf das Rad, um die Rotationsbewegung des Rads abzubremsen.
Viele Faktoren beeinflussen die Gesamteffizienz des Bremssystems. Beispiele einiger dieser Faktoren umfassen die Größe des Bremskraftverstärkers, den Durchmesser des Hauptzylinders und den Radius der Reifen, das Material der Bremsbeläge und das Hebelverhältnis des Pedals. Zugleich muss das Bremssystem bezüglich des Bremswegs und der Kraft, welche erforderlich ist um das Fahrzeug abzubremsen, behördlichen Auflagen entsprechen.
„Hebelverhältnis des Bremspedals" bezieht sich auf die geometrische Beziehung zwischen den Hebeln, welche die Bremspedalanordnung ausmachen. Eine typische Bremspedalanordnung umfasst einen Pedalarm, wobei das obere Ende des Pedalarms schwenkbar an einem Befestigungsarm montiert ist. Der Befestigungsarm ist fest mit dem Fahrzeug verbunden. Eine Pedalauflage ist am unteren Ende des Pedalarms angebracht, um vom Fuß des Fahrers niedergedrückt zu werden. Die Schubstange des Bremskraftverstärkers ist am Pedalarm an einer Stelle zwischen der Pedalauflage und dem Schwenkpunkt am oberen Ende des Pedalarms befestigt. Das Gefühl und die Effektivität des Bremsvorgangs, welche vom Bediener empfunden werden, kann durch Ändern des „Hebelverhältnisses" variiert werden. Das „Hebelverhältnis" kann als Verhältnis a/b angegeben werden, wobei „a" der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt des Pedalarms und dem Betätigungspunkt auf der Pedalauflage ist und „b" der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt und dem Befestigungspunkt der Verstärkerstange ist. Im Allgemeinen gilt, dass je kleiner der Wert des Hebelverhältnisses, desto größer ist die zurückgelegte Distanz des Schwenkpunkts der Bremsstange und des Weges der Verstärkerschubstange relativ zur Distanz, welche die Pedalauflage zurücklegt. Ein großes Hebelverhältnis kann effektiv sein, jedoch führt der lange Pedalweg zu einem schwammigen Bremsgefühl. Umgekehrt resultiert ein kleineres Hebelverhältnis von einem kleineren Pedalweg, jedoch führt ein geringerer Pedalweg zu einer abrupten oder scharfen Bremswirkung.
Es sind verschiedene Typen von Bremspedalen mit variablen Verhältnissen im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 4615235 von Horvath vom 7. Oktober 1986 ein Bremspedalsystem mit variablem Verhältnis. Dieses System beinhaltet einen ersten Hebel, welcher schwenkbar auf einem bogenförmig bewegbaren Pedalarm montiert ist. Ein Ende des ersten Hebels ist an der Schubstange des Bremskraftverstärkers angebracht. Das andere Ende des ersten Hebels ist schwenkbar an einem Hebel zur Kontrolle des Schwenkens befestigt. Der Hebel zur Kontrolle des Schwenkens ist fest mit dem anderen Ende verbunden. Das obere Ende des Pedalarms ist fest mit einem Teil des Fahrzeugs verbunden. Somit erhöht die Betätigung des Bremspedals das Pedalverhältnis relativ zum Weg des Bremspedals um einen Faktor von ungefähr 2. Im Betrieb dieses Systems kann die weite Winkelverschiebung im zweiten Schwenkpunkt zwischen der Stange des Bremskraftverstärkers und dem ersten Hebel zu übermäßiger Belastung an der Stange des Bremskraftverstärkers führen.
Ein anders Beispiel einer variablen Bremspedalvorrichtung ist im US-Patent Nr. 6070488 von Yabusaki et al vom 6. Juni 2000 offenbart. Dieses System umfasst ein aufgehängtes Pedal, welches an einem Pedalbefestigungsarm mit einem Hauptbefestigungsarm und einem Unterbefestigungsarm befestigt ist. Eine V-förmige Schwingverbindung verbindet das Bremspedal und eine Schubstange. Wenn eine vorbestimmte externe Kraft auf die Front des Fahrzeugs aufgebracht wird, wird ein hervorstehender Abschnitt des Unterbefestigungsarms von dem Hauptbefestigungsarm gedrückt und schwingt am Fahrzeug nach hinten und ein Schäkel wird durch die vordere Oberfläche des herausragenden Bereichs des Unterbefestigungsarms in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs gedrückt. Das Bremspedal schwingt um den Befestigungsbolzen mittels einer Schwingverbindung zur Vorderseite des Fahrzeugs und die Verbindung und die Pedalauflage wird zur Vorderseite des Fahrzeugs hin bewegt. Die Bewegung der Pedalauflage zur Vorderseite des Fahrzeugs schützt die Beine des Fahrers davor einen Bereich des Fahrzeugs, wie z.B. die Längssäule, zu berühren. Während dieses System dazu dient auf eine externe Kraft, welche auf die Front des Fahrzeugs aufgebracht wurde, bezüglich des Pedals entgegenzuwirken, verändert es nicht das Hebelverhältnis unter typischen Fahrbedingungen.
Die US 3911760 offenbart eine Bremspedalverbindung mit variablem Verhältnis, bei welchem das Bremspedal durch den Bediener niedergedrückt wird, eine bewegliche Verbindung eine Spannungskraft auf einen Umlenkhebel ausübt, wodurch der Umlenkhebel veranlasst wird zu verschwenken und Kraft auf die Schubstange zu übertragen. In dem Ausmaß, als sich die Lage der Schwenkpunkte ändert, ändert sich auch das Verhältnis der Verbindung. Mit der sich ändernden Verbindung geht eine konstante Steigerung der Bremsrate einher bei Erhöhung der Pedalkraft mit einer größeren Bremsleistung, als der die mit einem Pedal mit konstantem Verhältnis erreicht wird.
Die US 3382676 offenbart einen hand- oder fußbedienbaren Servobremsenbetätiger mit minimalem Weg, welcher so kontrolliert werden kann, um wenig oder viel Weg des vom Bediener betätigten Bremsenkontrollelements zu schaffen. Der Betätiger besteht aus einer mechanischen Verbindung, welche zwei bogenförmig schwingende Hebel umfasst, welche schwenkbar miteinander verbunden sind, sodass der Bediener einen Hebel nur geringfügig bewegen muss, um die Bremsen zu bedienen. Ein Gelenkstift verbindet die beiden Hebel und die Lage des Zapfens kann bewegt werden, um den Kraftaufwand am Pedal zu ändern, ohne den Weg des Pedals zu beeinflussen, und der Kraftaufwand am Pedal und der Pedalweg können unabhängig voneinander variiert werden.
Die US 3563111 offenbart ein einstellbares Kontrollpedal für den Bremsmechanismus eines Automobils, bei welchem das Pedal mit einer verschieblichen Kontrollstange verbunden ist und bei welchem das Pedal eine Feder- und Nutverbindung hat, welche es gestattet Positionseinstellungen des Pedals an der Kontrollstange vorzunehmen, um für den individuellen Benutzer zu passen.
Die US 6082219 offenbart eine Bremspedalanordnung für ein Fahrzeug. Im Betrieb wirkt das Bremspedal durch eine Hebelkette, welche durch ein Hebelansatzstück, eine Übertragungsstange, einen Kipphebel und eine Tauchstange auf die Wirkeinheit der Bremse wirkt. Die Wirkeinheit der Bremse wird durch einen Bremskraftverstärker und einen Bremszylinder gebildet. Wenn das Fahrzeug einen frontalen Aufprall erfährt, ist das Bremspedal so angeordnet, dass es einschwenkt, um die Wahrscheinlichkeit von Verletzungen der Füße zu reduzieren.
In größeren Fahrzeugen, wie z.B. SUVs wird mehr Kraft benötigt, um die Bewegung des Fahrzeugs zu kontrollieren, und es kann ein größeres Pedalverhältnis, insbesondere zu Beginn des Bremsvorgangs, von Nöten sein. Die Weggröße des Bremspedals von einer ursprünglichen Ruheposition zu einer voll niedergedrückten Position wird als Pedalhub bezeichnet. Es besteht somit im technischen Feld der Bedarf für eine Bremspedalanordnung, in welcher die relative Position des Befestigungspunkts der Bremsstange bezüglich der Schwenkposition des Pedalarms ändert, um einen Hebelverhältnisverstärker oder ein variables Hebelverhältnis, welches während des Hubs des Bremspedals zunimmt.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis geschaffen, um das Hebelverhältnis während eines Pedalhubs zu verändern, die Bremspedalanordnung umfassend:
einen Befestigungsarm mit einer Montagefläche und zwei beabstandeten Seitenarmen, welche sich von gegenüberliegenden Seiten der genannten Montagefläche erstrecken;
einen Pedalarm, wobei das obere Ende des genannten Pedalarms schwenkbar mit dem genannten Befestigungsarm an einem ersten Schwenkpunkt befestigt ist und wobei eine Pedalauflage am unteren Ende des genannten Pedalarms montiert ist;
eine Pedalverbindung mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei das genannte erste Ende schwenkbar mit dem genannten Pedalarm an einem dritten Schwenkpunkt verbunden ist;
eine Bremskraftverstärkerverbindung mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei genanntes erstes Ende der genannten Bremskraftverstärkerverbindung schwenkbar an genanntem zweiten Ende der genannten Pedalverbindung an einem vierten Schwenkpunkt montiert ist und genanntes zweites Ende von genannter Bremskraftverstärkerverbindung ist schwenkbar an genanntem Befestigungsarm an einem zweiten Schwenkpunkt montiert;
und dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung umfasst
ein Befestigungsmittel für die Bremskraftverstärkerstange, welches an der Bremskraftverstärkerverbindung an einem fünften Schwenkpunkt liegt, wobei genannter fünfter Schwenkpunkt auf genannter Bremskraftverstärkerverbindung zwischen dem genannten zweiten Schwenkpunkt und dem genannten vierten Schwenkpunkt liegt und wobei eine erste Distanz zwischen genanntem zweiten Schwenkpunkt und genanntem fünften Schwenkpunkt geringer ist als eine zweite Distanz zwischen genanntem zweiten Bremspunkt und genanntem vierten Bremspunkt, sodass das Pedalverhältnis während des Drückens des Pedals nicht linear variiert.
In bevorzugter Weis umfasst genannter Seitenarm einen oberen Arm und einen unteren Arm und der genannte Pedalarm ist schwenkbar an genanntem oberen Seitenarm an genanntem ersten Schwenkpunkt fixiert.
In bevorzugter Weise ist die genannte Bremskraftverstärkerverbindung schwenkbar an genanntem unterem Seitearm an genanntem zweiten Schwenkpunkt befestigt.
In bevorzugter Weise umfasst die Bremspedalanordnung (10) mit variablem Verhältnis, wie sie in den anschließenden Ansprüchen dargelegt sind, weiters zwei Pedalverbindungen und der genannte Pedalarm ist zwischen den genannten ersten Enden der genannten Pedalverbindungen angeordnet.
In bevorzugter Weise nimmt das genannte Pedalverhältnis mit einer vorbestimmten ersten Rate zu, ist mit einer zweiten vorbestimmten Rate konstant und nimmt mit einer vorbestimmten dritten Rate über einen vorbestimmten Pedalhub ab.
In bevorzugter Weise ist der genannte Pedalhub die Distanz, welche die Pedalauflage zwischen einer ersten Ruheposition und einer voll eingedrückten Position zurücklegt.
In bevorzugter Weise, wobei genannte Bremskraftverstärkerverbindung eine im Wesentlichen planare V-Form hat.
In bevorzugter Weise ist die genannte Pedalverbindung ein im Wesentlichen planares Bauteil.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung eine Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis. Die Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis umfasst einen Befestigungsarm mit einer Montagefläche und zwei voneinander beabstandeten Seitenarmen, welche sich von gegenüberliegenden Seiten der Montagefläche erstrecken. Die Bremspedalanordnung umfasst weiters einen Pedalarm, welcher schwenkbar an dem Befestigungsarm an einem ersten Schwenkpunkt befestigt ist und welcher eine Pedalauflage hat, die auf dem unteren Ende des Pedalarms montiert ist.
Die Bremspedalanordnung umfasst auch eine Pedalverbindung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende schwenkbar mit dem Pedalarm an einem dritten Schwenkpunkt verbunden ist, und eine Bremskraftverstärkerverbindung ein erstes und ein zweites Ende hat und das erste Ende der Bremskraftverstärkerverbindung schwenkbar am zweiten Ende der Pedalverbindung an einem vierten Schwenkpunkt schwenkbar montiert ist und das zweite Ende der genannte Bremskraftverstärkerverbindung schwenkbar an dem Befestigungsarm an einem zweiten Schwenkpunkt montiert ist. Die Bremspedalanordnung umfasst weiters Befestigungsmittel für eine Bremskraftverstärkerstange, um eine Bremskraftverstärkerstange an der Bremskraftverstärkerverbindung, welche am fünften Schwenkpunkt lokalisiert ist, zu befestigen, sodass die Distanz zwischen dem zweiten Schwenkpunkt und dem fünften Schwenkpunkt kleiner ist als die Distanz zwischen dem zweiten Schwenkpunkt und dem vierten Schwenkpunkt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Bremsverhältnis geschaffen wird, welches die Effektivität des Bremsens verbessert. Es wird eine Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis geschaffen, welche das Pedalverhältnis während der Pedalbetätigung variiert, um das Bremsgefühl während der Pedalbetätigung zu verbessern. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Hauptzylinder und die Größe des Bremskraftverstärkers bezüglich des Pedalverhältnisses optimiert sind. Ein darüber hinaus gehender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Verhältnis zwischen dem Pedalhub und dem Pedalverhältnis eine konvexe Kurve darstellt.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht einzusehen sein, wenn die Erfindung nach dem Lesen der folgenden Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis entsprechend der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht der Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis von 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht, welche das Pedalverhältnis für die Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis von 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung geometrisch illustriert.
4 ist eine schematische Ansicht, welche das geometrische Verhältnis zwischen dem Pedalhebel und dem Bremskraftverstärkerhebel für die Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis von 1 entsprechend der Erfindung illustriert.
5 ist eine Diagrammansicht, welche das geometrische Verhältnis zwischen dem Pedalhebel und dem Bremskraftverstärkerhebel für die Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis von 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung illustriert.
6 ist ein Graph, welcher das Pedalverhältnis bezüglich dem Pedalhub für die Bremspedalanordnung mit variablem Verhältnis von 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung illustriert.
Beschreibung der Erfindung
Mit Bezug auf die 1 bis 6 ist eine Bremspedalanordnung 10 mit variablem Verhältnis für die Übersetzung eines Signals zwischen dem Betreiber oder Fahrer des Fahrzeugs (nicht gezeigt) und dem Bremsbetätigungsmechanismus (nicht gezeigt) illustriert. Wie im Stand der Technik bekannt, ist die Bremspedalanordnung ein Teil des Bremssystems zum Verzögern des Fahrzeugs. Bei einer eingebauten Bremspedalanordnung ist die Höhe der Pedalauflage (welche noch beschrieben wird) im Bezug auf den Boden eine vorbestimmte Höhe. Bei einer einstellbaren Bremspedalanordnung ist die ursprüngliche Position der Pedalauflage bezüglich eines Bereichs des Automobils, wie z.B. des Bodens, vom Fahrer einstellbar. Es sei angemerkt, dass in diesem Beispiel die Bremspedalanordnung 10 eine Bremspedalanordnung mit fixier Höhe ist, obgleich eine Bremspedalanordnung mit einstellbarer Höhe denkbar ist. Ein Beispiel für eine Bremspedalanordnung mit einstellbarer Höhe ist in der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 09/882981 offenbart, welche hierin unter Bezugnahme aufgenommen wird.
Die Bremspedalanordnung 10 mit variablem Verhältnis ist fix an einem Bereich der Vorderwand des Fahrzeugs an einer konventionellen Position unter dem Instrumentenbrett montiert. Die Bremspedalanordnung 10 umfasst einen Befestigungsarm 12, um die Bremspedalanordnung 10 an der Vorderwand anzubringen. Die Stützhalterung 12 umfasst eine im Wesentlichen planare Montagefläche 14 mit Öffnungen 16, um die Stützhalterung am Fahrzeug, z.B. durch Verbolzen, zu befestigen. Die Stützhalterung weist auch zwei voneinander beabstandete Seiten 18 auf, welche sich radial von gegenüberliegenden Seiten der Montagefläche 14 erstrecken. Jede der Seiten 18 formt einen oberen Arm 18a und einen unteren Arm 18b.
Die Bremspedalanordnung 10 mit variablem Pedalverhältnis umfasst einen Gelenkstift 20, welcher sich zwischen den oberen Seitenarmen 18a erstreckt. Der Gelenkstift 20 stützt schwenkbar den Pedalarm 22, und insbesondere das obere Ende 22a des Pedalarms 22, um die Schwenk achse P₁, welche mit 24 gezeigt ist. In bevorzugter Weise umfasst die Bremspedalanordnung 10 eine Drehfeder (nicht gezeigt), welche wirksam auf dem Gelenkstift 20 angeordnet ist, um, wie im Stand der Technik bekannt, die Bewegung der Bremspedalanordnung 10 zwischen einer Ruhe- und einer Bremsposition zu kontrollieren.
Die Bremspedalanordnung 10 mit variablem Pedalverhältnis umfasst weiters ein Paar von schwenkbar miteinander verbundenen Verbindungen, eine Pedalverbindung 26 und eine Bremskraftverstärkerstangenverbindung 28. Die Pedalverbindung 26 ist ein im Wesentlichen planares Bauteil. Ein erstes Ende 26a der Pedalverbindung 26 ist schwenkbar mit dem Pedalarm 22 verbunden und ein zweites Ende 26b der Pedalverbindung 26 ist schwenkbar mit dem ersten Ende 28a der Bremskraftverstärkerstangenverbindung 28 verbunden. Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel zwei Pedalverbindungen 26 vorgesehen sind, welche jeweils auf den beiden Seiten des Pedalarms 22 positioniert sind. In vorteilhafter Weise verteilt die Benutzung von zwei Pedalverbindungen 26 die Kraft besser, welche auf die Bremskraftverstärkerverbindung 28 vom Pedalarm 22 übertragen wird.
Die Bremskraftverstärkerverbindung 28 ist ein im Wesentlichen flaches Bauteil. In diesem Beispiel hat die Bremskraftverstärkerverbindung 28 im Wesentlichen eine V-Form mit einem ersten Ende 28a und einem zweiten Ende 28b. Das zweite Ende 28b der Bremskraftverstärkerverbindung 28 ist schwenkbar am unteren Seitenarm 18b der Stützhalterung 12 unter Benutzung eines Bremskraftverstärkergelenksstifts 30 montiert, wodurch es der Bremskraftverstärkerverbindung 28 gestattet wird um eine fixe zweite Schwenkachse P₂, wie mit 32 benannt, zu schwenken. In bevorzugter Weise hat das erste Ende 28a der Bremskraftverstärkerverbindung 28 eine Öffnung 34, um einen Verbindungsstift 36 zur schwenkbaren Verbindung der Pedalverbindung 26 zu der Bremskraftverstärkerverbindung 28 auf zunehmen.
Die Bremskraftverstärkerverbindung umfasst weiters Befestigungsmittel 38 für eine Bremskraftverstärkerstange, welche auf der Bremskraftverstärkerstangenverbindung 28 montiert ist. In diesem Beispiel ist das Befestigungsmittel 38 ein Stift, obwohl andere Typen von Befestigungsmitteln denkbar sind, wie beispielsweise ein Kugelgelenk. Es ist zu bemerken, dass ein Ende der Bremskraftverstärkerstange 39 wirksam mit dem Befestigungsmittel 38 verbunden ist und dass andere Ende wirksam mit dem Bremskraftverstärker, wie im Stand der Technik bekannt, verbunden ist, und die Kraft des die Bremsen einsetzenden Bedieners von der Bremspedalanordnung 10 zum Bremssystem überträgt. Das Befestigungsmittel 38 ist an der Bremskraftverstärkerstange 28 an einem fünften Schwenkpunkt P₅, wie mit 68 gezeigt, positioniert. Die Distanz zwischen dem zweiten Schwenkpunkt P₂ 32 und dem fünften Schwenkpunkt P₅ ist, wie mit 40 gezeigt, als r_b benannt. Das erste Ende 26a der Pedalverbindung 26 ist schwenkbar an dem Pedalarm 22 am Schwenkpunkt P₃, wie mit 42 gezeigt, verbunden und das zweite Ende 26b der Pedalverbindung 26 ist schwenkbar mit der Bremskraftverstärkerverbindung 28 im Schwenkpunkt P₄, wie mit 44 gezeigt, verbunden. Die Distanz zwischen dem zweiten Schwenkpunkt P₂ 32 und dem vierten Schwenkpunkt P₄ 44 ist, wie mit 60 gezeigt, als r_d benannt. Die Schwenkpunkte P₃ und P₄ 42, 44 definieren eine Pedalverbindungsachse, welche, wie mit 46 gezeigt, als L bezeichnet wird.
Es ist anzumerken, dass die Bremspedalanordnung 10, wie im Stand der Technik bekannt, weitere Komponenten um fasst. Beispielsweise kann die Bremspedalanordnung 10 einen Anschlag (nicht gezeigt) aufweisen, welcher sich zwischen den Seitenarmen 18 der Stützhalterung 12 über dem Gelenkstift 20 erstreckt, um die Verbindungen 26, 28 in Position zu halten, wenn der Pedalarm 22 in der Ruheposition ist. Die Bremspedalanordnung 10 mit variablem Verhältnis umfasst eine Pedalauflage 50, welche auf dem unteren Ende 22b des Pedalarms 22 montiert ist. Die Pedalauflage 50 bietet einen Pedalbetätigungspunkt, gezeigt mit 54, an dem der Fuß des Fahrers die Pedalauflage 50 berührt.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 ist das Pedalverhältnis als das Verhältnis der Armlänge „a" 52 zwischen dem ersten Schwenkpunkt P₁ 24 und dem Betätigungspunkt auf der Auflage 54 und der Armlänge „b" 76 zwischen dem ersten Schwenkpunkt P₁ 24 und dem fünften Schwenkpunkt P₅ 68. Das Pedalverhältnis für ein festes Verhältnis zwischen Hebeln ist ausgedrückt als R = (a/b). Für ein variables Verhältnis jedoch wird das variable Verhältnis ausgedrückt als R = (a/b)·(r₁/r₂), wobei (r₁/r₂) ein Multiplikator für das Verhältnis ist. Es ist anzumerken, dass der Multiplikator für das Verhältnis eine Konstante ist. Wie in 4 gezeigt, bezieht sich r₂ auf die rechtwinkelige Länge vom ersten Schwenkpunkt P₁ 24 zu der Pedalverbindungsachse L 46, gezeigt mit 56, und r₁ auf die rechtwinkelige Länge von dem Schwenkpunkt P₂ 32 zu der Pedalverbindungsachse L 46, gezeigt mit 58. Wie vorher beschrieben, erstreckt sich die Pedalverbindungsachse L 46 längs durch die Schwenkpunkte P₃ und P₄ 42, 44 der Pedalverbindung 26.
Es ist anzumerken, dass die Distanz r_b 40 kleiner ist als die Distanz r_d 60, um den Verhältnismultiplikatoreffekt zu erhalten. Das heißt, dass die Distanz vom zweiten Schwenkpunkt P₂ 32 zum fünften Schwenkpunkt P₅ 68 geringer ist als die Distanz zwischen dem zweiten Schwenkpunkt P₂ 32 und dem vierten Schwenkpunkt P₄ 44.
Wie in 5 ebenfalls gezeigt, ist die horizontale Distanz zwischen dem ersten Schwenkpunkt P₁ 24 und dem zweiten Schwenkpunkt P₂ 32 PIVX, wie mit 62 gezeigt, und die Distanz auf der horizontalen Achse zwischen P₂ 32 und P₁ 24 ist PIVY, wie mit 64 gezeigt. Der Winkel zwischen einer vertikalen Achse und r_p, wenn der Arm nicht gedrückt wird, ist θ_ST, wie mit 66 gezeigt, wobei r_P die Distanz zwischen dem ersten Schwenkpunkt P₁ 24 und dem dritten Schwenkpunkt P₃ 42, wie mit 78 gezeigt, ist. In gleicher Weise ist die horizontale Distanz zwischen dem fünften Schwenkpunkt P₅ 68 und dem Bremskraftverstärker, gezeigt mit 80, die Bremskraftverstärkerachse oder PRL, wie mit 82 gezeigt. Die vertikale Distanz oder PRH zwischen dem zweiten Schwenkpunkt 32 und dem Bremskraftverstärker 80 ist mit 84 gezeigt. Die Winkelversetzung des zweiten Schwenkpunkts P₂ 32 wird mit θ_B, wie mit 86 gezeigt, angegeben. Es ist anzumerken, dass diese Dimensionen gewählt sind, um das gewünschte Betätigungsgefühl des Bremspedalsystems zu erhalten.
Im Betrieb, wenn der Fahrer das Pedal 50 niederdrückt, rotiert das zweite Ende 26b der Pedalverbindung 26 im Uhrzeigersinn um den vierten Schwenkpunkt P₄ 44. Gleichzeitig rotiert das zweite Ende 28b der Bremskraftverstärkerverbindungsstange 28 gegen den Uhrzeigersinn um den fixen zweiten Schwenkpunkt P₂ 32, sodass die Pedalverbindung 26 sich in die Bremskraftverstärkerstangenverbindung 28 faltet. Die relative Position des Schwenkpunkts P₅ der Bremskraftverstärkerstange wird effektiv bezüglich des ersten Schwenkpunkts P₁ 24 des Pedalarms 22 variiert, wodurch das „Bremsverhältnis" variiert wird. Wie in der 6 mit 70 illustriert, ist der Effekt des Variierens des Pedalverhältnisses 74 auf das Pedalgefühl grafisch gezeigt. Die Position der Pedalauflage, welche als Pedalhub bezeichnet wird und welche in Grad gemessen wird, ist die X-Achse 72. Das Pedalverhältnis ist die Y-Achse 74. Somit nimmt, wie durch die konvexe Kurve in 76 gezeigt, das Pedalverhältnis anfangs mit einer vorbestimmten Rate zu, erreicht eine konstante Rate und nimmt mit einer weiteren vorbestimmten Rate ab, wenn der Pedalhub zwischen einer ersten Position und einer voll niedergedrückten Position wandert. Ein zunehmendes Bremsverhältnis wird geschaffen, wenn r_b weniger ist als r_d. Beispielsweise nimmt das Pedalverhältnis mit einer hohen Rate vom Beginn des Hubs bis zu ungefähr 15° zu und das Pedalverhältnis nimmt von ungefähr 2,2 auf 4,6 zu, ist dann konstant und danach nimmt das Pedalverhältnis mit einer anderen langsameren Rate ab. In bevorzugter Weise bietet die konvexe Form der Pedalverhältniskurve 76 ein gutes Pedalgefühl und eine gute Effektivität des Bremsens über den gesamten Pedalhub.
Die vorliegende Erfindung wurde auf illustrative Weise beschrieben. Es versteht sich, dass die benutzte Terminologie beschreibend und nicht limitierend gemeint ist. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der obigen Lehre möglich. Deshalb kann die vorliegende Erfindung im Lichte der angehängten Ansprüche anders als ausdrücklich beschrieben ausgeführt werden.

Claims

Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung um die Tretwerkübersetzung während des Pedalhubs zu ändern, umfassend: eine Stützhalterung (12) mit einer Montagefläche (14) und zwei beabstandeten seitlichen Armen (18), die sich von gegenüberliegenden Kanten der Montagefläche (14) erstrecken; einen Pedalausleger (22), wobei ein oberes Ende (22a) des Pedalauslegers (22) schwenkbar über einen ersten Angelpunkt (p₁) an der Stützhalterung (12) montiert ist und ein Pedalballen (50) an einem unteren Ende (22b) des Pedalauslegers (22) befestigt ist; eine Pedalverbindung (26) mit einem ersten Ende (26a) und einem zweiten Ende (26b), wobei das erste Ende (26a) drehbar über einen dritten Angelpunkt (p₃) am Pedalausleger (22) gelagert ist; ein Bremskraftverstärkerglied (28) mit einem ersten Ende (28a) und einem zweiten Ende (28b), wobei das erste Ende (28a) des Bremskraftverstärkergliedes (28) drehbar über einen vierten Angelpunkt (p₄) am zweiten Ende (26b) der Pedalverbindung (26) gelagert ist und das zweite Ende (28b) des Bremskraftverstärkergliedes (28) drehbar über einen zweiten Angelpunkt (p₂) an der Stützhalterung (12) gelagert ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung umfasst ein Bremskraftverstärkergestängeverbindungsmittel (38), welches an einem fünften Angelpunkt (p₅) am Bremskraftverstärkerglied (28) angeordnet ist, wobei sich der fünfte Angelpunkt (p₅) am Bremskraftverstärkerglied (28) zwischen dem zweiten Angelpunkt (p₂) und dem vierten Angelpunkt (p₄) befindet und eine erste Distanz (r_b) zwischen dem zweiten Angelpunkt (p₂) und dem fünften Angelpunkt (p₅) kleiner ist als eine zweite Distanz (r_d) zwischen dem zweiten Angelpunkt (p₂) und dem vierten Angelpunkt (p₄), sodass die Tretwerkübersetzung sich nicht-linear während des Pedalhubs ändert.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß Anspruch 1, wobei die seitlichen Arme (18) einen oberen Arm (18a) und einen unteren Arm (18b) umfassen und der Pedalausleger (22) drehbar über den ersten Angelpunkt (p₁) an dem oberen Arm (18a) befestigt ist.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß Anspruch 2, wobei das Bremskraftverstärkerglied (28) drehbar über den zweiten Angelpunkt (p₂) am unteren Arm (18b) befestigt ist.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche weiters umfassend zwei Pedalverbindungen (26), wobei der Pedalausleger (22) zwischen den ersten Enden (26a) der Pedalverbindungen (26) angeordnet ist.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Tretwerkübersetzung (R) über einen vorbestimmten Pedalhub in einem vorbestimmten ersten Teil steigt, in einem vorbestimmten zweiten Teil konstant bleibt und in einem vorbestimmten dritten Teil sinkt.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß Anspruch 5, wobei der Pedalhub einer zurückgelegten Distanz des Pedalballens zwischen einer ursprünglichen Ruhelage und einer ganz durchgedrückten Position entspricht.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Bremskraftverstärkerglied (28) im Wesentlichen eine ebene „V" form ausbildet.
Ein Bremspedalmodul (10) mit variabler Übersetzung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Pedalverbindung (26) im Wesentlichen ein ebenes Bauteil ist.