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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reibungsdämpfer und insbesondere einen
Reibungsdämpfer,
der einem Gaspedal, einem Bremspedal, einem Kupplungspedal oder
eines vergleichbaren Bauteils eines Kraftfahrzeugs eine angemessene
Abbremsung vermitteln kann, und eine Pedalvorrichtung mit dem Reibungsdämpfer.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Pedalvorrichtungen,
einschließlich
eines Gaspedals, eines Bremspedals, eines Kupplungspedals oder eines
vergleichbaren Bauteils eines Kraftfahrzeuges bestehen jeweils aus
einem Pedal, das eine obere Grenzstellung einnimmt, bei welcher
das Pedal nach unten gedrückt
werden kann, sowie einem Druckmittel, das aus einer Spiralfeder
besteht, um das Pedal, wenn das Pedal niedergedrückt ist, in eine Richtung zu
drücken,
in welche das Pedal in seine obere Grenzstellung zurückkehrt.
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In
dem Fall der Pedalvorrichtung, die beispielsweise ein Gaspedal umfasst,
wird, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, in dem Fall eines
Ottomotors eine Drossel geöffnet
oder geschlossen, und in dem Fall eines Dieselmotors ein Kraftstoffinjektor
betätigt.
Um die Drossel zu öffnen
oder zu schließen
oder den Kraftstoffinjektor zu betätigen, sind das Gaspedal und
die Drossel oder das Gaspedal und der Brennstoffinjektor über einen
Gaszugstrang miteinander verbunden und ist das Gaspedal herkömmlicherweise
ausgelegt, um an dem Gaszugstrang zu ziehen, wenn es niedergedrückt ist.
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Demgemäß wird auf
das Gaspedal, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, eine Gegenkraft (Widerstandskraft)
mit einem Wert ausgeübt,
bei dem die elastische Gegenkraft der Spiralfeder und die Zuggegenkraft
des Gaszugstrangs addiert werden.
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Inzwischen
ist bei einem Automobilmotor aus Gründen eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs der
Fahrzeuge und einer Verringerung von Kohlendioxid eine genaue Steuerung
der Kraftstoffeinspritzung erforderlich, und eine elektronische
Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, wie die Regelung der Drosselventilöffnung auf
Grundlage des Niederdrückens
des Gaspedals, wurde praktisch umgesetzt.
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Bei
Fahrzeugen, bei denen die Kraftstoffeinspritzung des Motors mittels
einer elektronischen Steuerung durchgeführt wird, wird der Gaszugstrang, der
zwischen dem Gaspedal und dem Drosselventil angeordnet ist, üblicherweise
weggelassen. Jedoch weicht bei den Fahrzeugen ohne Gaszugsträngen die
Gegenkraft bezüglich
der Pedaldrückkraft
im Vergleich zu Fahrzeugen mit Gaszugsträngen ab, und wenn ein gewöhnlicher
Fahrer, der an das Fahren eines Fahrzeugs mit Gaszugstrang gewöhnt ist,
das Fahrzeug ohne Gaszugstrang fährt,
besteht die Möglichkeit
eines übermäßigen Niederdrückens des
Gases, wodurch mehr Kraftstoff als zuvor verbraucht wird.
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Wenn
die Federkraft einer Rückholfeder
zum Rückholen
des Pedalarms in eine Ausgangsstellung der Drehung einfach groß gemacht
wurde, um eine große
Gegenkraft bezüglich
der Gasdrückkraft
zu erhalten, besteht die Möglichkeit,
dass der Pedal drückfuß infolge
der großen
Gegenkraft der Rückholfeder während einer
andauernden Fahrt früh
ermüdet.
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Als
Gegenmaßnahme
zum Abstellen dieses Problems wurde eine Anordnung vorgeschlagen,
bei der der Pedalarm mit einem Ende eines Blindkabels verbunden
ist, das durch ein festes, spiralförmiges Rohr geführt ist,
wobei das andere Ende des Blindkabels an einer Spiralfeder endet,
um zu gewährleisten, dass
eine Gegenkraft, die eine Hysterese-Charakteristik bezüglich der
Pedaldrückkraft
aufweist und die ähnlich
dem herkömmlichen
Fall ist, bei dem der Gaszugstrang bereitgestellt wird, durch das
Blindkabel bereitgestellt werden kann. Da diese Gegenmaßnahme unter
Verwendung des Blindkabels einen relativ großen Raum zur Installation des
Blindkabels erfordert, kann diese Gegenmaßnahme jedoch nur bei Fahrzeugen
großen
Typs, wie Lastkraftwagen und Wohnmobilen, realisiert werden, bei
denen hinreichend Spiel hinsichtlich des Raums besteht. Da zudem
verschiedene Faktoren einfließen,
ist die Einstellung der Gegenkraft bei Verwendung des Blindkabels
relativ schwierig, und es besteht eine Möglichkeit der Erhöhung der
Kosten, um die Gegenkraft auf einen gewünschten Wert zu setzen. Um
die Hysterese-Charakteristik zu erhalten, besteht des Weiteren, obwohl
ein metallisches Blindkabel an der Innenseite einer Harzbeschichtung
des Rohrs gleiten kann, um einen Gleitwiderstand zwischen dem metallischen Blindkabel
und der Innenfläche
der Harzbeschichtung des Rohrs zu erhalten, die Möglichkeit,
dass infolge des Verschleißes,
der durch dieses Gleiten über einen
langen Zeitraum bedingt ist, eine starke Veränderung der Charakteristik
auftreten kann.
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Das
oben beschriebene Problem tritt nicht nur bei Gaspedalen auf, sondern
kann auch in Fällen auftreten,
bei denen ein angemessener Drehwiderstand durch Verwendung des oben
beschrie benen Blindkabels oder dergleichen beispielsweise bei Bremspedalen
oder Kupplungspedalen erzeugt wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der oben beschriebenen
Umstände,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pedalvorrichtung
bereitzustellen, die es ermöglicht,
die Hysterese-Charakteristik hinsichtlich der auf das Pedal wirkenden
Gegenkraft auf einen gewünschten Wert
zu setzen, ohne dass der Zugstrang und das Blindkabel verwendet
werden, sowie einen Reibungsdämpfer,
der zur Verwendung in der Pedalvorrichtung geeignet ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Pedalvorrichtung
bereitzustellen, die eine geeignete Gegenkraft auf die Pedaldrückkraft
erzielen kann, die im Vergleich zu dem Blindkabel in kompakter Weise
installiert werden kann, die es ermöglicht, die Einstellung der
Gegenkraft mit einer Hysterese-Charakteristik in einfacher Weise
durchzuführen,
und die eine geringe Änderung der
Charakteristik aufweist, sowie einen Reibungsdämpfer, der zur Verwendung bei
der Pedalvorrichtung geeignet ist.
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Die
US-A-5 295 409 zeigt eine Pedalvorrichtung, wie sie in dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben ist.
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Die
US-A-1 619 035 zeigt einen Dämpfer
bei einem Stoßabsorber,
welcher Dämpfer
bestimmte Merkmale des anliegenden Anspruchs 1 aufweist, der auf
eine Pedalvorrichtung gerichtet ist.
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Um
die oben genannten Aufgaben zu lösen, wird
gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Pedalvorrichtung für ein Fahrzeug
bereitgestellt, umfassend:
einen Pedalarm, der drehbar an einem
Lagerrahmen gelagert ist;
eine erste Federeinrichtung, um den
Pedalarm durch Drehung in eine Ausgangsstellung seiner Drehung zu
drücken;
und
eine Dämpfereinrichtung,
um auf die Drehung des Pedalarms eine Gegenkraft auszuüben,
wobei
die Dämpfereinrichtung
umfasst:
ein hohles zylindrisches Element mit einem Boden und
einem hohlen zylindrischen Abschnitt;
ein bewegbares Element,
das in dem hohlen zylindrischen Element angeordnet ist;
eine
zweite Federeinrichtung, die zwischen dem bewegbaren Element und
dem Boden des hohlen zylindrischen Elements angeordnet ist, wobei
ein Ende der zweiten Federeinrichtung an den Boden des hohlen zylindrischen
Elements angrenzt, und deren anderes Ende an das bewegbare Element
angrenzt;
ein sich drehendes Element, das in dem hohlen zylindrischen
Element derart angeordnet ist, dass es dem bewegbaren Element gegenüberliegt
und um die Achse des hohlen zylindrischen Elements drehbar ist;
und
eine Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung zur
Erzeugung eine Reibungswiderstandskraft als Gegenkraft zu der Relativdrehung
des sich drehenden Elements gegenüber dem hohlen zylindrischen
Element, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung bewirkt,
dass sich das bewegbare Element von dem sich drehenden Element in
einer axialen Richtung entgegen der Rückfederung der zweiten Federeinrichtung
bewegt und sich dem Boden des hohlen zylindrischen Elements annähert, um
die Federkraft der zweiten Federeinrichtung zu erhöhen, wodurch
die Reibungswiderstandskraft ansteigt,
die Drehung des Pedalarms
als Relativdrehung des hohlen zylindrischen Elements und des sich
drehenden Elements übertragen
wird,
der hohle zylindrische Abschnitt des hohlen zylindrischen
Elements eine innere Umfangsfläche
hat, an der sich eine Nut in einer Richtung des hohlen zylindrischen
Elements erstreckt, und
das bewegbare Element einen Hauptkörper und
einen Vorsprung an einer äußeren Umfangsfläche des Hauptkörpers hat,
wobei der Vorsprung in der Nut mit dem hohlen zylindrischen Abschnitt
derartig in Eingriff steht, dass das bewegbare Element in der axialen
Richtung bewegbar ist, aber um eine Achse des hohlen zylindrischen
Elements unbeweglich ist.
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Gemäß der Pedalvorrichtung
nach der Erfindung wird, wenn das sich drehende Element gegenüber dem
hohlen zylindrischen Element infolge der Drehung des Pedalarms bei
einem Niederdrücken des
Pedals gedreht wird, eine ansteigende Reibungswiderstandskraft durch
die Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung erzeugt. Andererseits
wird die Reibungswiderstandskraft in der Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung
klein, wenn das Niederdrücken
des Pedals aufgelöst
wird und das sich drehende Element gegenüber dem hohlen zylindrischen
Element in Gegenrichtung gedreht wird. Folglich wird aufgrund der Reibungswiderstandskraft
mit der Hystere-Charakteristik eine Widerstandskraft auf die Drehung
des Pedalarms ausgeübt,
die in ähnlicher
Weise die Hysterese-Charakteristik aufweist. Die Widerstandskraft kann
verhindern, dass das Gaspedal übermäßig niedergedrückt wird,
was ansonsten mehr Kraftstoff als zuvor verbrauchen kann.
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Vorzugsweise
hat die Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung einen Vorsprung,
der einstückig
an einer Fläche
des sich drehenden Elements ausgebildet ist, das dem bewegbaren
Element derartig gegenüberliegt,
dass er in axialer Richtung in Richtung einer Fläche des bewegbaren Elements vorspringt,
und einen Vorsprung, der einstückig
an einer Fläche
des bewegbaren Elements ausgebildet ist, das dem sich drehenden
Element derart gegenüberliegt,
dass er in axialer Richtung in Richtung einer Fläche des sich drehenden Elements
vorspringt, wobei die Vorsprünge
derart angeordnet sind, dass sie in flächigen Kontakt miteinander
kommen.
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Da
die Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung durch Vorsprünge gebildet
ist, die zwischen dem bewegbaren Element und dem sich drehenden
Element angeordnet sind und die einstückig mit dem bewegbaren Element
bzw. dem sich drehenden Element ausgebildet sind, kann die Pedalvorrichtung
mit diesem Merkmal sehr kompakt ausgeführt sein und mit effektiver
Raumausnutzung installiert werden. Da die Vorsprünge zudem in flächigem Kontakt
miteinander gebracht werden, können die
Reibungskoeffizienten der Kontaktflächen geeignet gewählt werden,
wodurch es möglich
gemacht wird, eine Gegenkraft mit einer Hysterese-Charakteristik
festzulegen, die auf die Drehung des Pedalarms wirkt, und es möglich gemacht
wird, dass die Einstellung der Gegenkraft sehr einfach erfolgt.
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Vorzugsweise
hat die Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung auch eine
geneigte Fläche
an der Fläche
des sich drehenden Elements, die dem bewegbaren Element gegenüberliegt,
und eine geneigte Fläche
an der Fläche
des bewegbaren Elements, die dem sich drehenden Element gegenüberliegt
und derartig angeordnet ist, dass sie in flächigen Kontakt mit der geneigten
Fläche
an der Fläche
des sich drehenden Elements kommt.
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Durch
dieses Merkmal kann durch geeignete Einstellung der Reibungskoeffizienten
an den geneigten Flächen
an der einen Fläche
des sich drehenden Elements und der geneigten Fläche an der einen Fläche des
bewegbaren Elements, das dem sich drehenden Element gegenüberliegt,
die Gegenkraft mit der Hysterese-Charakteristik
in der Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung festgelegt
werden, die auf die Drehung des Pedalarms ausgeübt wird, so dass die Einstellung
der Gegenkraft sehr einfach durchgeführt werden kann.
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Vorzugsweise
hat die Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung auch eine
fixierte Fläche, die
in flächigen
Kontakt mit einer Fläche
des sich drehenden Elements kommt.
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Durch
dieses Merkmal kann, da es möglich ist,
die Widerstandskraft mit der Hysterese-Charakteristik zu bestimmen,
die auf die Drehung des Pedalarms durch geeignetes Festlegen der
Reibungskoeffizienten an der anderen Fläche des sich drehenden Elements
und der festen Fläche
in beträchtlicher Weise
ausgeübt
wird, die Einstellung der Gegenkraft sehr einfach durchgeführt werden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass bei solch einer Pedalvorrichtung die
andere Fläche
des sich drehenden Elements und die fixierte Fläche, die in flächigen Kontakt
miteinander gebracht werden, durch geneigte Flächen in der gleichen Weise
wie die Pedalvorrichtung gemäß dem vorstehenden
bevorzugten Merkmal ausgebildet sein können.
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Vorzugsweise
ist die fixierte Fläche
an dem hohlen zylindrischen Element ausgebildet. Als Ergebnis kann
die Pedalvorrichtung kompakter ausgeführt sein. Es muss nicht gesagt
werden, dass die fixierte Fläche
an dem Lagerrahmen oder dem Pedalarm an dem hohlen zylindrischen
Element ausgebildet sein kann.
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Vorzugsweise
kann der Boden des hohlen zylindrischen Elements in axialer Richtung
justierbar angeordnet sein. Als Ergebnis kann die anfängliche Federkraft,
die durch die zweite Federeinrichtung erzeugt wird, d. h. die anfängliche
Widerstandskraft eingestellt werden und beliebig gesetzt werden,
so dass eine optimale anfängliche
Widerstandskraft erreicht werden kann.
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Vorzugsweise
hat die zweite Federeinrichtung mindestens zwei Spiralfedern, die
konzentrisch angeordnet sind, und haben die mindestens zwei Spiralfedern
wechselseitig unterscheidliche Elastizitätsmodule.
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Als
zweite Federeinrichtung kann eine Federeinrichtung verwendet werden,
die beispielsweise einen Gummi oder eine Blattfeder nutzt. Vorzugsweise
kann die Pedalvorrichtung, wenn die zweite Federeinrichtung durch
mindestens eine Spiralfeder gebildet ist, eine erhöhte Haltbarkeit
und eine einfache Konstruktion aufweisen. Wenn zudem die zweite
Federeinrichtung aus mindestens zwei Spiralfedern mit wechselseitig
unterschiedlichen Elastizitätsmodulen gebildet
ist, wie in dem Fall der Federeinrichtung gemäß dem siebten Aspekt, kann
eine Spiralfeder zur Feineinstellung verwendet werden und kann der
Aufbau und die Einstellung der Widerstandskraft in einfacher Weise
durchgeführt
werden. Folglich ist aus diesem Gesichtspunkt eine derartige Auslegung
besonders zu bevorzugen.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
ist der Pedalarm ein Gaspedalarm.
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Bei
der Pedalvorrichtung für
ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung kann eine derartige Anordnung
bereitgestellt werden, so dass die Drehung des Pedalarms zu dem
hohlen zylindrischen Element oder dem sich drehenden Element übertragen
wird. Jedoch wird die Drehung des Pedalarms vorzugsweise auf das
sich drehende Element übertragen,
in welchem Fall das hohle zylindrische Element von dem Rahmen fest
gelagert ist. In dem Fall, in dem die Drehung des Pedalarms auf
das hohle zylindrische Bauteil übertragen
wird, ist das sich drehende Element fest an dem Rahmen gelagert.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der Pedalarm der Vorrichtung nach
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise der vorstehend genannte
Gaspedalarm ist; jedoch ist der Pedalarm auch bei einem Bremspedalarm,
einem Kupplungspedalarm oder dergleichen anwendbar.
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Bei
der Pedalvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine
geeignete Gegenkraft auf die Pedaldrückkraft zu erreichen, kann
die Pedalvorrichtung im Vergleich zu dem Blindkabel kompakt installiert
werden und kann die Einstellung der Gegenkraft mit der Hysterese-Charakteristik
sehr einfach erfolgen.
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Zudem
kann gemäß der der
Pedalvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Hysterese-Charakteristik
einfach ohne Verwendung ein Strangs auf einen gewünschten
Wert gesetzt werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Nachfolgend
wird gemäß der vorliegenden Erfindung
eine detaillierte Beschreibung eines Reibungsdämpfers und einer Pedalvorrichtung,
die den Reibungsdämpfer
aufweist, durch Nennung von Ausführungsformen
angegeben, bei denen die vorliegende Erfindung auf eine Gaspedalvorrichtung
für ein Fahrzeug,
insbesondere für
ein Automobil, übertragen
ist, welche in den Figuren dargestellt ist, wobei:
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1 eine
vordere Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer Pedalvorrichtung für
ein Automobil nach der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
linke Seitenansicht der in 1 dargestellten
Ausführungsform
ist;
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3 eine
detaillierte Schnittansicht einer Dämpfereinrichtung der in 1 dargestellten
Ausführungsform
ist;
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4 eine
rechte Seitenansicht der in 3 dargestellten
Dämpfereinrichtung
ist;
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5 eine
linke Seitenansicht eines bewegbaren Elements der in 3 dargestellt
Dämpfereinrichtung
ist;
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6 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI in 5 ist,
in der Vorsprünge,
Ausnehmungen und gestufte Abschnitte eine Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung weggelassen
sind;
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7(a) eine rechte Seitenansicht des bewegbaren
Elements der in 3 dargestellten Dämpfereinrichtung
ist;
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7(b) ein erläuterndes
Schaubild ist, in dem die Vorsprünge,
die Ausnehmungen und die gestuften Abschnitte der Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung,
die einstückig
mit dem bewegbaren Element gebildet ist, in entwickelter Form dargestellt
sind;
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8(a) eine linke Seitendarstellung eines sich drehenden
Elements der in 3 dargestellten Dämpfereinrichtung
ist;
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8(b) ein erläuterndes
Schaubild ist, in dem die Vorsprünge,
die Ausnehmungen und die gestuften Abschnitte der Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung,
die einstückig
mit dem sich drehenden Element ausgebildet ist, in entwickelter Form
dargestellt sind;
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9 eine
rechte Seitenansicht des sich drehenden Elements der in 3 dargestellten Dämpfereinrichtung
ist;
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10 eine
Schnittansicht entlang der Linie X-X in 9 ist, in
der Vorsprünge,
Ausnehmungen und gestufte Abschnitte der Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung
weggelassen sind;
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11 ein
Schaubild ist, das den Betrieb der Dämpfereinrichtung des in den 1 und 3 dargestellten
Beispiels ist;
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12 eine
Schnittansicht eines weiteren bevorzugten Beispiels der Dämpfereinrichtung
nach der vorliegenden Erfindung ist;
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13 eine
Schnittansicht eines weiteren bevorzugten Beispiels der Dämpfereinrichtung
nach der vorliegenden ERfindung ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Gemäß den 1 bis 10 umfasst
eine Pedalvorrichtung 1 für ein Automobil gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Lagerrahmen 2; einen Pedalarm,
bei dieser Ausführungsform
einen Gaspedalarm 3, der von dem Lagerrahmen 2 derartig
gehalten ist, dass er um eine Achse A in Richtungen R drehbar ist;
eine Federeinrichtung 4, um den Gaspedalarm 3 durch
Drehung in eine Ausgangsstellung seiner Drehung zu drücken; eine
Dämpfereinrichtung 5,
die als Widerstandseinrichtung zum Ausüben einer Gegenkraft auf die
Drehung des Gaspedalarms 3 eines Gaspedals 10 in
die Richtungen R dient, und eine (nicht dargestellte) Anschlageinrichtung
zur Begrenzung der Drehung des Gaspedalarms an der Ausgangsstellung
von dessen Drehung.
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Bei
der Pedalvorrichtung 1 wird kein Gaszugstrang zur Verbindung
des Gaspedalarms 3 und einer Drossel oder zur Verbindung
des Gaspedalarms 3 und eines Kraftstoffinjektors eingesetzt
und ist ein Aktuator an der Stelle der Drossel oder des Kraftstoffinjektors
angebunden, an welche herkömmlicherweise
der Gaszugstrang angebunden ist. Die bereitgestellte Anordnung ist
derart, dass der Drehversatz des Gaspedalarms 3 durch einen
Winkeldetektor 9 erfasst wird, der aus einem Lichtprojektor 6, einem
Lichtempfänger 7,
einer Scheibe 8, an deren Umfang Schlitze ausgebildet sind
und die mittels einer sich drehenden Welle 14 drehbar ist,
welche später
beschrieben wird, und dergleichen besteht, und der an Stelle der
Drossel oder des Kraftstoffinjektors angebundene Aktuator über einen
elektronischen Controller auf Grundlage eines Detektionssignals des
Detektors 9 angetrieben ist, wobei die Drossel und der
Kraftstoffinjektor auf Grundlage des Drehversatzes des Gaspedalarms 3 betätigt werden.
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Der
Lagerrahmen 2 ist an seinem Bodenplattenabschnitt 13 mit
einer Fahrzeugkarosserie 11 mittels Niete oder Bolzen 12 oder
dergleichen fixiert und lagert die sich drehende Welle 14 an
seinen beiden Seitenwänden 15 und 16 drehbar.
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Bei
dem Gaspedal 10, das ein Pedal 20 und den Gaspedalarm 3 mit
dem an einem distalen Ende davon befestigten Pedal 20 aufweist,
ist der Gaspedalarm 3 an der sich drehenden Welle 14 durch Schweißen oder
dergleichen befestigt und mittels des Lagerrahmens 2 über die
sich drehende Welle 14 derartig gelagert, dass er in die
Richtungen R drehbar ist.
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Die
Federeinrichtung 4 dieser Ausführungsform ist durch eine Torsionsspiralfeder 19 gebildet, von
der ein Endabschnitt 17 mit der Seitenwand 15 des
Lagerrahmens in Eingriff steht, ein anderes Ende 18 durch
ein Loch 30 greift, das in der Seitenwand 16 ausgebildet
ist und mit dem Gaspedalarm 3 in Eingriff steht, und ein
mittlerer Spiralbereich um die sich drehende Welle 14 zwischen
den Seitenwänden 15 und 16 mit
Spalten dazwischen gewickelt ist, wodurch sie den Gaspedalarm 3 gemäß 2 im
Gegenuhrzeigersinn in Richtung R konstant federnd drückt.
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Die
Dämpfereinrichtung 5 besteht
aus einem hohlen zylindrischen Element 22 mit einem Boden, der
an der Seitenwand 15 des Lagerrahmens 2 mittels
Bolzen 21 oder dergleichen fixiert ist; einem bewegbaren
Element 23, das mit der Form einer ringförmigen Platte
ausgebildet ist und in dem hohlen zylindrischen Element 22 derartig
angeordnet ist, dass es bezüglich
des hohlen zylindrischen Elements 22 in Richtung von dessen
Achse A beweglich, aber in Richtungen um die Achse A, d.h., in die
Richtungen R unbeweglich ist; einer Spiralfeder 27, die
als Federeinrichtung dient, die zwischen dem bewegbaren Element 23 und
einem Bodenabschnitt 25 des hohlen zylindrischen Elements 22 angeordnet
ist und ein Ende 24 hat, das an den Bodenabschnitt 25 des
hohlen zylindrischen Elements 22 angrenzt und ein weiteres
Ende 26 hat, das an das bewegbare Element 23 angrenzt;
einem sich drehenden Element 28, das in dem hohlen zylindrischen
Element 22 derartig angeordnet ist, dass es dem bewegbaren
Element 23 gegenüberliegt,
das als bewegbare Federaufnahme dient, und dass es um die Achse
A in die Richtungen R bezüglich
des hohlen zylindrischen Elements 22 drehbar ist; und einer
Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung 29, die eine
Reibungswiderstandskraft erzeugt, wenn die vorstehend genannte Widerstandskraft
bei der Drehung des sich drehenden Elements 28 in die Richtungen
R bewirkt, dass das bewegbare Element 23 sich von dem sich
drehenden Element 28 in axialer Richtung gegen die Vorspannung
der Spiralfeder 27 wegbewegt und sich an den Bodenabschnitt 25 des
hohlen zylindrischen Elements 22 annähert, um die Federkraft der
Spiralfeder 27 zu erhöhen,
wodurch die Reibungswiderstandskraft ansteigt.
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Das
hohle zylindrische Element 22 mit einem Boden bei dieser
Ausführungsform
hat einen hohlen zylindrischen Abschnitt 31, einen Bundabschnitt 32, der
mit einem Ende des hohlen zylindrischen Abschnitts 31 einstückig ausgebildet
ist, und einen Abdeckungsabschnitt 36, der als fixierte
Federaufnahme dient, die in einen inneren, mit einem Gewinde versehenen
Abschnitt 34, der an einer inneren Umfangsfläche 33 des
hohlen zylindrischen Abschnitts 31 ausgebildet ist, eingeschraubt
ist, und an dem anderen Endabschnitt 35 des hohlen zylindrischen
Abschnitts 31 befestigt ist.
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Neben
den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 34 hat der hohle
zylindrische Abschnitt 31 an seiner inneren Umfangsfläche 33 zumindest
eine, bei dieser Ausführungsform
sechs Nuten 41 (nur zwei sind dargestellt), die derartig
ausgebildet sind, dass sie sich in Richtung der Achse A erstrecken.
Die Nuten 41 sind in Richtung R in winkelmäßig regelmäßigen Abständen verteilt.
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Der
Bundabschnitt 32, der eine im wesentlichen elliptische äußere Form
aufweist, hat ein Durchgangsloch 42 in seiner Mitte und
Durchgangslöcher 43 und 44 an
einander gegenüberliegenden
Endabschnitten in dessen Längsachsenrichtung.
Das hohle zylindrische Element 22 ist an dem Bundabschnitt 32 durch
die Seitenwand 15 über
Bolzen 21 oder dergleichen fixiert gelagert, welche die Durchgangslöcher 43 und 44 durchgreifen.
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Der
Bundabschnitt 36, der als Bodenabschnitt 25 des
hohlen zylindrischen Elements 22 dient, hat an seiner Endfläche 45 eine
Ringnut 46, in der Mitte seiner anderen Endfläche 47 eine
hexagonale Ausnehmung 48 und an seiner Umfangsfläche 49 einen
Abschnitt 50 mit Außengewinde.
Ein Ende 24 der Spiralfeder 27 sitzt in der Nut 46 des
Abdeckungsabschnitts 36 und der Abschnitt 50 mit
Außengewinde
des Abdeckungsabschnitts 36 ist in dem Abschnitt 34 mit
Innengewinde mittels einer in die Ausnehmung 48 eingeführten Drehspannvorrichtung
eingedreht, so dass der Abdeckungsabschnitt 36 angezogen
ist und sicher mit dem anderen Endabschnitt 35 des hohlen
zylindrischen Abschnitts 31 verbunden ist.
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Wie
detailliert in den 5, 6 und 7 dargestellt, umfasst das bewegbare Element 23 einen Hauptkörper 56,
der in Form einer ringförmigen
Platte ausgebildet ist und in seiner Mitte ein Durchgangsloch 55 aufweist
mindestens eine, bei dieser Ausführungsform
sechs Vorsprünge 58,
die einstückig
mit einer äußeren Umfangsfläche 57 des
Hauptkörpers 56 ausgebildet
sind; und eine Ringnut 60, die an einer Fläche 59 ausgebildet
ist, die einer Stirnfläche 45 des
Abdeckungsabschnitts 36 gegenüberliegt. Die Vorsprünge 58 sind
in winkelmäßig regelmäßigen Abständen in
Richtung R angeordnet und in den Nuten derartig angeordnet, dass
sie in Richtung der Achse A bewegbar sind. Im Ergebnis ist das bewegbare
Element 23 in Richtung der Achse A bewegbar, aber in den
Richtungen R unbewegbar. Das andere Ende 26 der Spiralfeder 27 sitzt
in der Nut 60 des Hauptkörpers 56.
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Die
Spiralfeder 27 ist in dem zylindrischen Abschnitt 31 konzentrisch
mit diesem derartig angeordnet, dass sie elastisch zusammengedrückt ist,
so dass das bewegbare Element 23 von dem Abdeckungsabschnitt 36 in
Richtung der Achse A wegbewegt wird.
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Wie
insbesondere in den 8, 9 und 10 detailliert
dargestellt ist, hat das sich drehende Element einen hohlen zylindrischen
Abschnitt 65 und einen ringförmigen Plattenabschnitt 67,
der an einer Stirnseite einer äußeren Umfangsfläche 66 des hohlen
zylindrischen Abschnitts 65 einstückig ausgebildet ist. Eine
Stirnseite des hohlen zylindrischen Abschnitts 56 ist in
dem Durchgangsloch 42 angeordnet und an einer inneren Umfangsfläche 64 des
Bundabschnitts 30 gelagert, der das Durchgangsloch 42 festlegt,
und zwar derart, dass sie in den Richtungen R drehbar ist. Die andere
Stirnseite des hohlen zylindrischen Abschnitts 65 ist durch
das Durchgangsloch 55 geführt und erstreckt sich derartig,
dass sie mit einer inneren Umfangsfläche 68 des Hauptkörpers 56 in
Kontakt steht, welcher das Durchgangsloch 55 definiert,
und dass sie bezüglich
der inneren Umfangsfläche 68 des
Körpers 56 in
Richtung der Achse A und in den Richtungen R relativ verschiebbar
ist. Ein paar wechselseitig einander gegenüberliegender Flächen 70 und 71 ist
in einem mittigen runden Loch 69 des hohlen zylindrischen
Abschnitts 65 ausgebildet, und ein Endabschnitt der sich
drehenden Welle 14 ist in das mittige runde Loch 69 eingepasst,
welches durch die ebenen Flächen 70 und 71 begrenzt ist,
wobei die Drehung des Pedalarms 3 in den Richtungen R zu
dem sich drehenden Element 28 über die Welle 14 übertragen
wird.
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Die
Reibungswiderstandskrafterzeugungseinrichtung 29 besteht
aus mindestens einem, bei der vorliegenden Ausführungsform drei Vorsprüngen 84, die
einstückig
an einer äußeren Umfangsseite
einer Ringfläche 82 des
ringförmigen
Plattenabschnitts 67 des sich drehenden Elements 28 ausgebildet
ist, welches einer Ringfläche 81 des
Hauptkörpers 56 des bewegbaren
Elements 23 gegenüberliegt,
wobei die Vorsprünge 84 in
Richtung der Fläche 81 des
bewegbaren Elements 23 in Richtung der Achse A vorspringen
und jeweils eine geneigte Fläche
aufweisen; min destens einem, bei dieser Ausführungsform drei Vorsprüngen 86,
die einstückig
an einer äußeren Umfangsseite
der Fläche 81 des
Hauptkörpers 56 bewegbaren
Elements 23 ausgebildet sind, welche der Fläche 82 des
ringförmigen
Plattenabschnitts 67 des sich drehenden Elements 28 gegenüberliegt,
wobei die Vorsprünge 86 in
Richtung der Fläche 82 des
sich drehenden Elements 28 in Richtung der Achse A vorspringen
und jeweils eine geneigte Fläche 85 aufweisen,
die in flächigem
Kontakt mit der geneigten Fläche
steht; und einer fixierten Fläche 88,
die an dem Bundabschnitt 32 des hohlen zylindrischen Elements 22 derartig
ausgebildet ist, dass sie in flächigen
Kontakt mit einer Ringfläche 87 des
ringförmigen
Plattenabschnitts 67 des sich drehenden Elements 28 kommt.
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Die
drei Vorsprünge 84 sind
an der Fläche 82 winkelmäßig in Richtung
R in regelmäßigen Abständen ausgebildet
und einstückig
an dem ringförmigen Plattenabschnitt 67 ausgebildet,
während
die Vorsprünge 86 in ähnlicher
Weise an der Fläche 81 in Richtung
R winkelmäßig in regelmäßigen Abständen angeordnet
und einstückig
an dem Hauptkörper 56 ausgebildet
sind. Die geneigten Fläche 83 und 85 sind
derart komplementär
ausgebildet, dass sie in flächigen
Kontakt miteinander kommen, vorzugsweise in einer Weise, dass sie
bezüglich
der Achse A um etwa 45° angestellt
sind.
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An
der Fläche 81 sind
Ausnehmungen 91, in die distale Enden der zugeordneten
Vorsprünge 84 in Richtung
der Achse A eingepasst sind, sowie gestufte Abschnitte 82,
die die Ausnehmungen 81 festlegen, ausgehend von den jeweiligen
Vorsprüngen 86 kontinuierlich
ausgebildet. Indessen sind an der Fläche 82 ebenfalls Ausnehmungen 93,
in die distale Enden der zugeordneten Vorsprünge 86 in Richtung der
Achse A eingepasst sind, sowie gestufte Abschnitte 94,
die die Ausnehmungen 93 definieren, ausgehend von den jeweiligen
Vorsprüngen 84 kontinuierlich
ausgebildet. Die Position des anfänglichen Kontakts zwischen
der Fläche 83 und
der geneigten Fläche 85 ist
durch den gestuften Abschnitt 92 und den gestuften Abschnitt 94 festgelegt.
Die fixierte Fläche 88 ist
bei dieser Ausführungsform
durch eine Ringfläche
eines ringförmigen
Abschnitts 95 gebildet, der von dem Bundabschnitt 32 radial
nach innen vorspringt.
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Bei
der oben beschriebenen Pedalvorrichtung 1 wird, wenn das
Gaspedal 10 niedergedrückt ist,
was eine Drehung des Gaspedalarms 3 in die Richtung R im
Uhrzeigersinn in 2 gegen die Rückfederung
der Spiralfeder 16 auslöst,
die Kraftstoffeinspritzung für
den Motor durch den nicht dargestellten elektronischen Controller
vergrößert, welcher
von dem Detektor 9 ein Detektionssignal zur Detektion des
Drehwinkels des Gaspedalarms 3 empfängt, wodurch das Automobil
beschleunigt wird. Andererseits wird, wenn das Niederdrücken des
Gaspedals 10 beendet wird, was wiederum eine Drehung des
Gaspedalarms 3 in Richtung R in Gegenuhrzeigersinn in 2 durch
die Rückfederung
der Spiralfeder 16 auslöst,
die Kraftstoffeinspritzung für
den Motor durch den nicht dargestellten elektronischen Controller
verringert, wodurch das Automobil verzögert wird.
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Mit
der Pedalvorrichtung 1 sind, wenn das sich drehende Element 28 über die
Drehwelle 14 durch Drehung des Gaspedalarms 3 bei
einem Drücken
des Pedals in Richtung R gedreht wird, die Vorsprünge 84 ebenso
in Richtung R gedreht, und wird das bewegbare Element 23,
das einstückig
mit den Vorsprüngen 86 ausgebildet
ist, deren geneigten Flächen 85 in
flächigen
Kontakt mit den geneigten Flächen 83 gebracht
sind, in Richtung des Bodenabschnitts 25 gegen die Rückfederung
der Spiralfeder 27 in Richtung der Achse A infolge der
Drehung der Vorsprünge 84 in
Richtung R bewegt, wie in 11 dargestellt
ist. Andererseits wird, wenn das Drücken des Pedals beendet wird,
der Gaspedalarm 3 durch die Rückfederung der Spiralfeder 16 in
seine Ausgangsstellung gebracht und wird das bewegbare Element 23 in ähnlicher
Weise in seine Ausgangsstellung gebracht, wie in 1 dargestellt
ist.
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Bei
der Pedalvorrichtung 1 wird, wenn das Pedal niedergedrückt ist,
eine in angemessener Weise allmählich
ansteigende Widerstandskraft (Gegenkraft) zu der Drehung des Gaspedalarms 3 auf Grundlage
des Drückens
des Pedals infolge des Reibungswiderstands zwischen den geneigten
Flächen 83 und
den geneigten Flächen 85 und
dem Reibungswiderstand zwischen der Fläche 87 und der fixierten
Fläche 88 ausgeübt, welche
durch die allmählich
ansteigende Rückfederung
der Spiralfeder 27 gegen einander gedrückt werden. Somit ist es möglich, das übermäßige Drücken des
Gaspedals zu vermeiden, das mehr Kraftstoff verbrauchen würde als erforderlich,
und das Risiko eines Unfalls infolge eines unkontrollierten Fahrens
wird vermieden. Andererseits werden, wenn das Drücken des Pedals beendet wird,
der Reibungswiderstand zwischen den geneigten Flächen 83 und den geneigten
Flächen 85 und
der Reibungswiderstand der Fläche 87 und
der fixierten Fläche 88 sehr
klein und wird der Gaspedalarm 3 gedreht und durch die
Rückfederung
der Spiralfeder 16 in seine Ausgangsstellung in einem frühen Stadium
mit einer geringen Widerstandskraft gebracht.
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Gemäß der Pedalvorrichtung 1 kann
die Einstellung der Gegenkraft sehr einfach durchgeführt werden,
da die Widerstandskraft, die auf die Drehung des Gaspedalarms 3 ausgeübt wird,
im wesentlichen durch den Reibungswiderstand zwischen den geneigten
Flächen 83 und
den geneigten Flächen 85 sowie
den Reibungswiderstand zwischen der Fläche 87 und der fixierten
Flä che 88 bestimmt
werden kann. Des Weiteren kann die Pedalvorrichtung 1 durch
angemessenes Setzen der jeweiligen Werte sehr kompakt ausgeführt sein
und mit effektiver Nutzung eines kleinen Raums installiert werden.
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Gemäß der Pedalvorrichtung 1 kann,
da der Bodenabschnitt 25 des hohlen zylindrischen Elements 22 durch
den Abdeckungsabschnitt 36 gebildet ist, der in den hohlen
zylindrischen Abschnitt 31 derart eingeschraubt ist, dass
er bezüglich
der Richtung der Achse A eingestellt werden kann, die anfängliche
durch die Spiralfeder 27 erzeugte Rückfederung, d. h. die anfängliche
Kraft, beliebig eingestellt und gesetzt werden, wodurch es ermöglicht wird,
eine optimale anfängliche
Widerstandskraft zu erhalten.
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Gemäß der Pedalvorrichtung 1 wird,
da die Spiralfeder 27 praktisch keine Rückstellkraft zum Rückstellen
des Gaspedalarms 3 in die Ausgangsstellung erzeugt, nahezu
keine Gegenkraft in dem Gaspedalarm 3 während des Fahrens mit konstanter Geschwindigkeit
erzeugt. Daher besteht ein weiterer Vorteil darin, dass der Fuß, der das
Pedal drückt,
keine frühe
Ermüdung
erfährt.
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Bei
der Pedalvorrichtung 1 ist, da die Spiralfeder 27 zwischen
dem bewegbaren Element 23 und dem Bodenabschnitt des hohlen
zylindrischen Elements 22 zwischengeschaltet ist, welche
sich nicht gegeneinander drehen, die Spiralfeder 27, auch wenn
sich das sich drehende Element 28 dreht, nicht verdreht,
und ein solches Ärgernis,
wie der fehlerhafte Betrieb und dergleichen, infolge des Verdrehens der
Spiralfeder 27 tritt nicht auf.
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Bei
der Pedalvorrichtung 1 kann das hohle zylindrische Element 22 an
dem Gaspedalarm 3 fixiert sein und das sich drehende Element 28 an
dem Lagerrahmen 2 befestigt sein.
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Obwohl
bei der oben beschriebenen Pedalvorrichtung 1 der Bodenabschnitt 25 des
hohlen zylindrischen Elements 22 durch den Abdeckungsabschnitt 36 gebildet
ist, der von dem hohlen zylindrischen Abschnitt 31 getrennt
ist, kann der hohle zylindrische Abschnitt 31 und der Abdeckungsabschnitt 36 auch
einstückig
geformt sein, wie in 12 dargestellt ist, oder kann
eine Anordnung derart vorgesehen sein, dass, wie in 13 dargestellt
ist, ein mit einem Gewinde versehener Abschnitt 104, der
an einer inneren Umfangsfläche 103 des
Abdeckungsabschnitts 36 ausgebildet ist, in einen mit einem
Gewinde versehenen Abschnitt 102 eingeschraubt ist, der an
einer äußeren Umfangsfläche 101 des
hohlen zylindrischen Abschnitts 31 ausgebildet ist, und
der Abdeckungsabschnitt 36 an dem hohlen zylindrischen Abschnitt 31 derart
befestigt sein, dass er bezüglich der
Richtung der Achse A einstellbar positioniert werden kann.
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Obwohl
bei der oben beschriebenen Pedalvorrichtung 1 die Federeinrichtung,
die zwischen dem bewegbaren Element 23 und dem Bodenabschnitt 25 des
hohlen zylindrischen Elements 22 angeordnet ist, von der
einen Spiralfeder 27 gebildet ist, kann die Federeinrichtung
auch von mindestens zwei Spiralfedern 111 und 112 gebildet
sein, die konzentrisch angeordnet sind, wie in 13 dargestellt
ist, wobei bei diesen mindestens zwei Spiralfedern 111 und 112 das
Elastizitätsmodul
einer Spiralfeder 111 relativ groß ist, wohingegen das Elastizitätsmodul
der anderen Spiralfeder 112 relativ klein ist, wodurch
deren Elastizitätsmodule
sich unterscheiden. Mehrere Spiralfedern 112 mit geringen,
aber unterschiedlichen Elastizitätsmodulen
wer den im Voraus hergestellt und eine geeignete kann aus diesen,
wie gefordert, ausgewählt
werden, um zur Einstellung der Gegenkraft genutzt zu werden. In
diesem Fall kann das Durchgangsloch 55 des Hauptkörpers 56 des
bewegbaren Elements 23 weggelassen werden und kann der
hohle zylindrische Abschnitt 65 des sich drehenden Elements 28 in
Richtung der Achse A kurz ausgebildet sein, so dass er nicht in
den Hauptkörper 56 eingreift.