DE102009042806A1

DE102009042806A1 - Pedalanordnung zur Kupplungsbetätigung

Info

Publication number: DE102009042806A1
Application number: DE102009042806A
Authority: DE
Inventors: Volker Küss
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-04-29

Abstract

Bei einer Pedalanordnung zur manuellen Betätigung der Ausrückvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung mit einem fußbetätigbaren Kupplungspedal und mit wenigstens einer als Übertotpunktfeder wirkenden Federeinheit, welche zwischen dem Kupplungspedal und der Fahrzeugkarosserie und/oder einem Pedalblock angeordnet ist, wird die Pedalkraftkennlinie dadurch optimiert, indem die Befestigungsachse und die Federachse der Federeinheit auseinanderfallen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pedalanordnung zur manuellen Betätigung der Ausrückvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung.
Eine Pedalanordnung der betreffenden Gattung umfasst wenigstens ein Pedal und mehrere Hebel, einschl. den Pedal, die eine Aufbringkraft bzw. eine Pedalkraft in eine Betätigungskraft umsetzen. Pedalanordnungen erzeugen kinematisch bedingt bei gleichmäßiger Kraftaufbringung über den Pedalweg eine sich verändernde Betätigungskraft. Zudem muss beim Betätigen des Pedals über den Pedalweg wenigstens ein kinematisch bedingter Totpunkt überwunden werden, beispielsweise dann, wenn zwei bewegte Hebel der Pedalanordnung zueinander auf eine Winkelstellung von 180° zulaufen oder diesen Winkelwert überlaufen. Diese Effekte werden verstärkt, falls die Pedalanordnung mit einer hydraulischen und/oder pneumatischen Anlage zur Kraftübertragung wie beispielsweise einer hydraulischen Ausrückvorrichtung der Kraftfahrzeugkupplung verbunden ist, da solche Anlagen Kraft- bzw. Energiespeicher sind, die nicht konstant und teilweise chaotisch auf die Pedalanordnung rückwirken.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise in den Patentschriften DE 101 04 665 A1 und DE 10 2005 035 067 A1 beschrieben, sind Pedalanordnungen bekannt, die zu einer gleichmäßigen Aufbringkraft über dem Pedalweg führen sollen, was auch als Pedalkraftkennlinie bezeichnet wird. Um dies zu bewerkstelligen ist eine Federeinheit in der Pedalanordnung vorgesehen, welche das unbetätigte Pedal in seiner Ruhestellung hält und die bei einer Bewegung des Pedals zwischen der Ruhestellung und der Endstellung zunächst geringfügig vorgespannt und nach dem Überwinden eines Totpunktes die weitere Bewegung des Pedals durch eine Zusatzkraft unterstützt. Insbesondere kann damit die Pedalkraft nach Überwinden des Totpunktes und zum Ende des Pedalweges spürbar verringert werden, wodurch teilweise auch die Stellkräfte der Ausrückvorrichtung der Kraftfahrzeugkupplung leichter überwunden werden können. Eine solche Feder bzw. Federeinheit kann demgemäß auch als Übertotpunktfeder (ÜTF) bezeichnet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pedalanordnung zur Kupplungsbetätigung mit einer optimierten Pedalkraftkennlinie bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Pedalanordnung gemäß dem geltenden Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Eine Federeinheit zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Pedalanordnung ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
Erfindungsgemäß wird eine Pedalanordnung zur manuellen Betätigung der Ausrückvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung vorgeschlagen, umfassend ein fußbetätigbares Kupplungspedal und wenigstens eine als Übertotpunktfeder wirkende Federeinheit, welche zwischen dem Kupplungspedal und der Fahrzeugkarosserie und/oder einem Pedalblock angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Befestigungsachse und die Federachse der Federeinheit auseinanderfallen, bzw. nicht identisch sind. Dies kann auch als Deachsierung bezeichnet werden.
Bevorzugt ist die Federeinheit zu ihren beiden Enden sowohl an dem Kupplungspedal als auch an der Karosserie und/oder dem Pedalblock schwenkbar befestigt bzw. gelagert. Eine Befestigungsachse erstreckt sich durch diese Befestigungspunkte. Eine Federachse ist durch die beiden Federrichtungen der Federeinheit definiert.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Pedalkraftkennlinie optimiert. Während die im Stand der Technik verwendeten Federeinheiten lediglich eine Anpassung von Federsteifigkeiten ermöglichen, kann durch die erfindungsgemäße Lösung quasi eine Änderung des Totpunktes ermöglicht werden. Zudem können bestehende Pedalanordnungen nachgerüstet oder für neue Verwendungszwecke umgerüstet werden. Für den Einsatz bereits bestehender Pedalanordnungen bei Fahrzeugneuentwicklungen ergeben sich durch die Verwendung neuer Kupplungs- und Ausrücksystemkomponenten neue Pedalkräfte. Mit der bestehenden Pedalanordnung kann nun lediglich die Steifigkeit bzw. Vorspannung einer Übertotpunktfeder neu ausgelegt werden. Die Anbindung dieser Übertotpunktfeder am Pedal bleibt aber gleich, somit ist die Lage des Totpunktes stets konstruktiv vorgegeben, was auch stark die Lage des Kraftmaximums der Übertotpunktfeder bestimmt. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung einer als Übertotpunktfeder wirkenden Federeinrichtung kann quasi die Position bzw. Lage der Übertotpunktfeder variiert werden, wodurch die Lage des Totpunktes und die Position der maximalen Unterstützung der Übertotpunktfeder veränderbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Federeinheit wenigstens eine Torsionsfeder bzw. Schraubenfeder umfasst. Alternativ kann die Federeinheit jedoch auch eine pneumatisch wirkende Feder oder eine gewickelte Blattfeder oder dgl. umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Federeinheit zwei in Reihe geschaltete Torsionsfedern umfasst. Hierdurch kann eine resultierende Federkennlinie optimiert werden, indem Federn bzw. deren Federkennlinien aufeinander abgestimmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Torsionsfeder bzw. die Torsionsfedern zwischen endseitigen Federtellern angeordnet sind, wobei die Federteller durch einen axialen Teleskopmechanismus verbunden sind und der Teleskopmechanismus gleichfalls die Federachse vorgibt. Hierdurch kann ein besonders stabiler Aufbau der Federeinheit erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung hiervon ist vorgesehen, dass ein Federteller wenigstens ein Montageauge umfasst, das gegenüber der Federachse einen seitlichen Versatz aufweist, wobei der andere Federteller ebenfalls ein Montageauge umfasst, das denselben seitlichen Versatz in die entgegengesetzte Richtung aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Pedalanordnung weiterhin einen Stößel umfasst, der schwenkbar an dem Kupplungspedal angeordnet bzw. angelenkt ist und der auf den Steuerzylinder einer Kupplungshydraulik einwirkt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Federeinheit eine Einbausicherung aufweist, um deren falsche Montage zu verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Einbausicherung durch einseitigen Verschluss wenigstens eines Montageauges, insbesondere beider Montageaugen, gebildet ist. Alternativ können die Montageaugen, oder zumindest ein Montageauge, auch als Sackloch ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Einbausicherung durch an den beiden Federtellern asymmetrisch zur Federachse angeordnete und einseitig hervorstehende Montagezapfen bzw. Lagerbolzen gebildet ist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen bzw. Figuren erläutert. Im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen erläuterte Merkmale sind zugleich allgemeine Merkmale der Erfindung.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Pedalanordnung der gattungsgemäßen Art;
2 in zwei Teilfiguren die erfindungsgemäße Pedalanordnung in Gegenüberstellung mit einer herkömmlichen Pedalanordnung nach 1;
3 eine Gegenüberstellung der Federeinrichtung nach der erfindungsgemäßen Ausführung gegenüber der konventionellen Ausführung;
4 in zwei Teilfiguren den Versatz der Befestigungspunkte bei einer Federeinrichtung nach der erfindungsgemäßen Ausführung in Gegenüberstellung mit der herkömmlichen Ausführung und
5 ein Diagramm mit exemplarischen Verläufen von Pedalkraftkennlinien.
Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Pedalanordnung 1 der gattungsgemäßen Art. Diese Pedalanordnung 1 umfasst ein Kupplungspedal 2 mit einer Fußauflage 2a welches an einem Pedaldrehpunkt 3 schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie und/oder einem Pedalblock 4 befestigt ist. Die Betätigung des Kupplungspedals 2 erfolgt in der gezeigten Pfeilrichtung. Am Kupplungspedal 2 ist schwenkbar ein Stößel 5 angeordnet, der auf den Steuerzylinder einer Kupplungshydraulik bzw. einer hydraulischen Ausrückvorrichtung 6 einwirkt und umgekehrt. Gleichfalls kann es sich hierbei auch um einen pneumatischen Steuerzylinder handeln. Die Pedalanordnung 1 umfasst weiterhin eine als Übertotpunktfeder wirkende Federeinrichtung 7. Diese Federeinrichtung 7 ist mit einem Ende am Schwenkpunkt 8 schwenkbar am Kupplungspedal 2 und mit ihrem anderen Ende am Schwenkpunkt 9 schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie und/oder einem Pedalblock 4 angeordnet. Die als Übertotpunktfeder wirkende Federeinrichtung 7 bewirkt vorrangig eine Harmonisierung der Pedalkraftkennlinie, welche die Pedalkraft über dem Pedalweg wiedergibt.
Zur Optimierung der Pedalkraftkennlinie wird eine zur Federachse asymmetrische Befestigung der Federeinheit vorgeschlagen, sodass die Befestigungsachse und die Federachse der Federeinheit auseinanderfallen, bzw. nicht identisch sind, wie nachfolgend erläutert. Die 2a zeigt die symmetrische Befestigung der Federeinrichtung 7 gemäß der in 1 gezeigten konventionellen Ausführung, wobei die Federachse 10 und die Befestigungsachse 11 aufeinanderliegen bzw. identisch sind. Die Federachse 10, respektive die Befestigungsachse, 11 bildet zur Horizontalen (X-Achse gemäß 1) einen beispielhaften Winkel von 31°. Bei der Federeinrichtung 7' nach der 2b fallen durch einen Versatz der Befestigungspunkte die Federachse 10 und die Befestigungsachse 11 auseinander. Während die Befestigungsachse 11 unverändert einen Winkel von 31° mit der Horizontalen einnimmt beträgt der Winkel der Federachse 10 nunmehr nur noch beispielhafte 23°. Die Neigung der Federeinrichtung 7' fällt damit flacher als zuvor aus, wodurch die Pedalkraftkennlinie optimiert wird, aufgrund sich einstellender kinematischer Vorteile, beispielsweise durch eine sich ergebende Verschiebung des Totpunktes bezüglich des Pedalwegs. Eine solche Totpunktverschiebung kann das Gesamtsystem unkritischer bezüglich sogenannter Pedalhänger machen.
Die 3 zeigt übereinandergeblendet die Lagen der Federeinrichtung 7 nach der 2a und der Federeinrichtung 7' nach der 2b, wie zuvor erläutert. Während die Befestigungspunkte 8 und 9 unverändert bleiben, verringert sich bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Neigung der Federeinrichtung 7' gegenüber der Federeinrichtung 7, was zu den erläuterten vorteilhaften Effekten führt.
Die 4a zeigt eine konkretisierte Federeinrichtung 7 zur Verwendung als Übertotpunktfeder in einer Pedalanordnung gemäß der 1. Diese Federeinrichtung 7 umfasst einen unteren Federteller 12 und einen oberen Federteller 13 zwischen denen in Reihe zwei Torsionsfedern bzw. Schraubenfedern 14 und 15 angeordnet sind, die durch eine Trennscheibe 16 getrennt sind. Hierdurch kann eine Federcharakteristik beanspruchungsgerecht eingestellt werden. Ebenso können auch mehr als zwei Federn vorgesehen sein. Die Federteller 12 und 13 sind mittels eines Teleskopmechanismus 17 verbunden, welcher sich innerhalb der Torsionsfedern 14 und 15 erstreckt und der gleichfalls die Federachse 10 vorgibt. Die Federteller 12 und 13 weisen Montageaugen auf, welche die Befestigungspunkte und gleichfalls auch die Drehpunkte bzw. Schwenkpunkte der Federeinrichtung 7 darstellen. Die durch die Montageaugen bzw. Drehpunkte 8 und 9 verlaufende Befestigungsachse 11 fällt hier mit der Federachse 10 zusammen.
Die 4b zeigt eine im Wesentlichen zur 4a baugleiche Federeinrichtung 7' bei der jedoch die Befestigungsachse 11 und die Federachse 10 auseinanderfallen. Hierzu sind die Montageaugen bzw. Drehpunkte 8 und 9 um einen definierten Versatz X auf einer Kreisbahn verschoben. Der Versatz X kann dabei auch in die andere Richtung ausgebildet sein. Die Befestigungspunkte müssen dabei jeweils um 180° versetzt auf der strichliert dargestellten Kreisbahn liegen, welche den konstruktiv vergebenen Befestigungsabstand darstellt.
Die 5 zeigt in einem Diagramm exemplarisch den Verlauf mehrerer Pedalkraftkennlinien. Relevant sind die unteren beiden Kurvenverläufe A und B. Der Kurvenverlauf A zeigt die Federkraftkennlinie einer exemplarischen Pedalanordnung, wie beispielsweise in 1 gezeigt, mit einer konventionellen bzw. regulären Übertotpunktfeder. Demgegenüber zeigt der Kurvenverlauf B quasi dieselbe Pedalanordnung nach einer erfindungsgemäßen Ausführung, bei der die Federachse und die Befestigungsachse jedoch um 2° auseinanderfallen. Zu erkennen ist, dass der Kurvenverlauf B gegenüber dem Kurvenverlauf A über dem Pedalweg weniger stark schwankt. Damit erhöht sich der subjektiv wahrgenommene Komfort bei der Betätigung des Kupplungspedals, was einer Optimierung entspricht.

1: Pedalanordnung
2: Kupplungspedal
2a: Fußauflage
3: Pedaldrehpunkt
4: Karosserie und/oder Pedalblock
5: Stößel
6: Steuerzylinder
7, 7': Federeinrichtung
8: Drehpunkt, Schwenklager (Montageauge)
9: Drehpunkt, Schwenklager (Montageauge)
10: Federachse
11: Befestigungsachse
12: Federteller
13: Federteller
14: Torsionsfeder, Schraubenfeder
15: Torsionsfeder, Schraubenfeder
16: Trennscheibe
17: Teleskopmechanismus
X: Versatz
A: Pedalkraftkennlinie
B: Pedalkraftkennlinie optimiert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10104665 A1 [0003]
- DE 102005035067 A1 [0003]

Claims

Pedalanordnung (1) zur manuellen Betätigung der Ausrückvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung, umfassend ein fußbetätigbares Kupplungspedal (2) und wenigstens eine als Übertotpunktfeder wirkende Federeinheit (7'), welche zwischen dem Kupplungspedal (2) und der Fahrzeugkarosserie und/oder einem Pedalblock (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsachse (11) und die Federachse (10) der Federeinheit (7') auseinanderfallen.
Pedalanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit (7') wenigstens eine Torsionsfeder (14, 15) umfasst.
Pedalanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit (7') zwei in Reihe geschaltete Torsionsfedern (14 und 15) umfasst.
Pedalanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsfeder bzw. die Torsionsfedern (14, 15) zwischen endseitigen Federtellern (12, 13) angeordnet sind, wobei die Federteller (12, 13) durch einen axialen Teleskopmechanismus (17) verbunden sind und der Teleskopmechanismus (17) gleichfalls die Federachse (10) vorgibt.
Pedalanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federteller (12; 13) wenigstens ein Montageauge umfasst, das gegenüber der Federachse (10) einen seitlichen Versatz (X) aufweist, wobei der andere Federteller (13; 12) ebenfalls ein Montageauge umfasst, das denselben seitlichen Versatz (X) in die entgegengesetzte Richtung aufweist.
Pedalanordnung (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin einen Stößel (5) umfasst, der schwenkbar am Kupplungspedal (2) angeordnet ist und der auf den Steuerzylinder (6) einer Kupplungshydraulik einwirkt.
Pedalanordnung (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinheit (7') eine Einbausicherung aufweist, um eine falsche Montage zu verhindern.
Pedalanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbausicherung durch einseitigen Verschluss wenigstens eines Montageauges gebildet wird.
Pedalanordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbausicherung durch an den beiden Federtellern (12, 13) asymmetrisch zur Federachse angeordnete und einseitig hervorstehende Montagezapfen gebildet wird.
Federeinheit (7') zur Verwendung in einer Pedalanordnung (1) gemäß wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche.