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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Pedaleinrichtung zum Ansteuern eines
Motors eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 der Erfindung.
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Üblicherweise
kann zum Ansteuern des Motors ein von dem Fahrer des Fahrzeuges
betätigbares
Gaspedal verwendet werden, mit dem z. B. die Leistung eines Verbrennungsmotors
bei einem Kraftfahrzeug angesteuert werden kann. Das Pedal kann beispielsweise über einen
Bowdenzug mit der Drosselklappe des Motors gekoppelt sein, sodass
die Leistung des Motors durch entsprechende Betätigung des Pedals gesteuert
wird. Die Betätigung
des Pedals erfolgt in der Regel entgegen eine Rückstellkraft eines Rückstellorgans.
Soll der Pedalhebel in einer gewünschten
Stellung gehalten werden, so verhindert der Haftreibungswiderstand
bei geringen Schwankungen der Betätigungskraft eine in diesem Fall
unerwünschte
Pedalbewegung, die zu einer Veränderung
der Antriebsleistung des Motors führen würde. Mit dieser reibungsbedingten
Kraft-Weg-Hysterese
können
folglich einer Sollkraft überlagerte Störkräfte mit
geringen Amplituden ausgeschaltet und damit ein ruhiger Motorbetrieb
erzielt werden.
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Aus
der Fahrzeugtechnik sind auch Pedaleinrichtung bekannt, bei denen
die Stellung des Pedals mittels eines Sensors erfaßt und in
ein elektrisches bzw. elektronisches Signal umgewandelt wird. Mit
Hilfe des umgewandelten Signals kann dann der Motor entsprechend
angesteuert werden. Bei diesen Pedaleinrichtungen ist z. B. kein
Bowdenzug zum Übertragen
des Fahrerwunsches hinsichtlich der gewünschten Motorleistung erforderlich,
sodass die Hysterese unmittelbar im Bereich des Pedals bzw. der
Pedaleinrichtung erzeugt werden muß.
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Eine
Pedaleinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
der
DE 100 42 549
A1 bekannt. Die bekannte Pedaleinrichtung weist einen Lagerbock
auf, an dem das Pedal schwenkbar gelagert ist. An dem Lagerbock
ist auch ein Sensor zur Erfassung der Stellung des Pedals vorgesehen.
Zur Erzeugung eines gewünschten
Reibwiderstands werden bei der bekannten Pedaleinrichtung das Pedal
und der Lagerbock über
Lagerschalen mit konischen Reibflächen aneinander abgestützt, wobei
die Lagerschalen koaxial zu der Drehachse angeordnet und axial gegeneinander
verspannt sind. Die Lagerschalen sind derart ausgestaltet, dass
je eine Lagerschale einer Reibflächenpaarung
drehfest mit dem Pedal und eine Lagerschale drehfest mit dem Lagerbock
gekoppelt ist.
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Dadurch
kann unabhängig
von der Betätigungskraft
des Pedals über
die Lagerschalen mit konischen Reibflächen eine stets ausreichende
Lagerreibung bereitgestellt werden. Über die auf der Drehachse liegenden
Lagerschalen wird das Pedal und der Sensor an einer Montageplatte
gemeinsam gelagert. Die für
die Hysterese benötigte
Reibung wird bei der bekannten Pedaleinrichtung ausschließlich über den
Reibwert der verwendeten Werkstoffe der Lagerschalen definiert.
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Es
hat sich gezeigt, dass eine gemeinsame Lagerung des Pedals und des
Sensors nachteilig ist. Denn bei der gemeinsamen Lagerung können z.
B. auf das Pedal wirkende Querkräfte
ohne weiteres auf den Sensor übertragen
werden, sodass dies negative Einflüsse bei der Umwandlung der
Signale zur Folge haben kann. Darüber hinaus sollte vermieden werden,
dass die gewünschte
Hysterese ausschließlich über den
Reibwert definiert wird, wie es bei der bekannten Pedaleinrichtung
vorgesehen ist.
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Aus
der
DE 195 36 699
A1 ist des Weiteren eine Pedaleinrichtung zum Ansteuern
eines Motors eines Fahrzeugs mit einem an einer Montageplatte schwenkbar
gelagerten Pedal, mit einem Sensor zum Erfassen der Stellbewegungen
des Pedals und mit einem Rückstellorgan
zum Rückstellen
des Pedals bekannt, wobei ein an dem Pedal und an dem Sensor angreifendes Übertragungssystem
vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit
von Stellbewegungen und/oder der jeweiligen Position mittels Reibung eine
Hysterese erzeugt. Die
DE
44 07 005 C1 beschreibt weiterhin eine Fahrpedaleinrichtung
der gattungsgemäßen Art,
u. a. mit einer Fahrpedalplatte, mit einer Schraubendruckfeder,
die eine Rückstellkraft
auf die Fahrpedalplatte ausübt,
sowie mit einem Reibelement zur Erzeugung einer Krafthysterese, das
durch die Schraubendruckfeder beaufschlagt ist. Ein mit besagtem
Fahrpedal gekoppelter drehbar gelagerter Hebel, der die Betätigungswelle
eines Sensors antreibt, weist seinerseits eine Ausnehmung auf, die
eine abgeschrägte
Innenfläche
besitzt, an der eine keilförmige
Außenfläche des
Reibelementes verschieblich anliegt. Die der keilförmigen Außenfläche gegenüberliegende
Außenfläche des
Reibelementes liegt an einer Gehäusewandung
oder an einer auf der Gehäusewandung
aufgebrachten Reibfläche
an. Aus der
DE 199
09 476 A1 ist ferner ein Modul mit Krafthysterese bekannt,
welches ein drehbar in einem Gehäuse
gelagertes Fahrpedal umfasst, an welchem wenigstens ein Federelement
festgelegt ist, dessen freies Ende über ein Reibelement auf einer
ortsfest angeordneten Reibfläche
gleitet. Schließlich
beschreibt die
WO
1997/030 863 A1 ein Gaspedal, welches an einer Halterung
drehbar gelagert ist. An der Halterung ist ein Gehäuse fest
angeordnet, welches seinerseits von der Drehachse des Gaspedals
durchdrungen ist. Innerhalb des Gehäuses ist an der Drehachse des
Gaspedals ein Hebel befestigt, der seinerseits an seinem freien
Ende eine Blattfeder aufweist, die ihrerseits, eine Hysterese bedingend,
während
der Drehbewegung des Gaspedals an einem Reibbelag des Gehäuses reibt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pedaleinrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile
vermieden werden.
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Ausgehend
von Pedaleinrichtung zum Ansteuern eines Motors eines Fahrzeuges,
mit wenigstens einem an einer Montageplatte schwenkbar gelagerten
Pedal, mit wenigstens einem Sensor zum Erfassen der Stellbewegungen
des Pedals und mit einem Rückstellorgan
zum Rückstellen
des Pedals, wobei ein an dem Pedal und an dem Sensor angreifendes Übertragungssystem
vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit
von Stellbewegungen und/oder der jeweiligen Position mittels Reibung
eine Hysterese erzeugt, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass
das Übertragungssystem
Verbindungsmittel zum Pedal und zum Sensor aufweist, welche über ein Gelenk
miteinander gekoppelt sind, wobei das Gelenk entlang eines Führungsteils
durch die Stellbewegungen des Pedals derart führbar ist, dass dabei zumindest
in Abhängigkeit
von der Winkelstellung zwischen den Verbindungsmitteln und der dadurch auf
das Führungsteil
wirkenden Normalkraft eine Reibung zwischen dem Gelenk und dem Führungsteil
erzeugbar ist, welche die Hysterese bedingt.
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Dabei
ist vorteilhaft, dass die Lagerung des Pedals unabhängig von
der Lagerung des Sensors ist, sodass der Sensor unempfindlich gegenüber Querkräften ist,
welche z. B. auf das Pedal wirken.
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Darüber hinaus
werden bei dem Übertragungssystem
mechanische Verbindungsmittel vorgesehen. Selbstverständlich können auch
hydraulische Elemente oder dergleichen verwendet werden.
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Die
Unteransprüche
beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der
Erfindung.
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Danach
ist es denkbar, dass das Gelenk z. B. zwei etwa parallel zueinander
verlaufende plattenförmige
Elemente aufweist, deren Endabschnitte jeweils die Verbindungsmittel
aufnehmen. Dazu können
die Endabschnitte entsprechende Aufnahmen aufweisen, mit denen die
Verbindungsmittel schwenkbar gelagert werden. Die Aufnahmen können beliebig
ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Gelenk derart angeordnet,
dass zumindest ein Endabschnitt jedes plattenförmigen Elements dem Führungsteil
zugewandt ist. Somit kann das Gelenk in einem Führungsabschnitt des Führungsteils
geführt werden.
Selbstverständlich
kann das Gelenk auch andere geeignete konstruktive Ausgestaltungen
aufweisen, die es ermöglichen,
dass das Gelenk mit dem Führungsteil
in Eingriff gebracht werden kann.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das
Führungsteil
einen Führungsabschnitt
zur Aufnahme der zugewandten Endabschnitte der Plattenelemente des
Gelenks aufweist. Vorzugsweise kann der Führungsabschnitt beispielsweise
parabelförmig
ausgebildet sein, sodass das Gelenk entlang einer vorbestimmten
Steuerkurve je nach Ausgestaltung des Führungsabschnittes geführt wird.
Somit kann durch geeignete Veränderungen
der Form des Führungsabschnittes
die Reibung und damit auch die gewünschte Hysterese bei der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
beeinflusst werden. Der Führungsabschnitt weist
zumindest eine Reibfläche
auf, an der das Gelenk entlang geführt wird.
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Es
ist möglich,
dass die erfindungsgemäße Pedaleinrichtung
als Verbindungsmittel ein Stangenelement oder dergleichen aufweist,
welches als Verbindung zwischen dem Pedal und dem Gelenk vorgesehen
ist. Das Stangenelement kann jede geeignete Form aufweisen, wobei
die Enden z. B. kugelkopfförmig
gestaltet sein können,
sodass das Stangenelement an dem Pedal als auch an dem Gelenk bewegbar
angeordnet werden kann. Selbstverständlich können die Enden auch andere
geeignete konstruktive Ausgestaltungen aufweisen, welche eine entsprechende
Lagerung ermöglichen.
Als zweites Verbindungsmittel kann bei der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
ein Hebelelement oder dergleichen vorgesehen sein, welches schwenkbar
an einer Achse und mit seinem freien Ende an dem Gelenk bewegbar
angeordnet ist. Das freie Ende kann z. B. hakenförmig oder dergleichen ausgebildet
sein
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Nach
einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass der Sensor zur Aufnahme der auf das Hebelelement übertragenen Drehbewegungen
an der Achse angeordnet ist. Vorzugsweise wird bei der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
ein Drehwinkelsensor verwendet. Selbstverständlich können auch andere dem Fachmann
bekannte Sensoreinrichtungen verwendet werden. Es ist auch denkbar,
dass der Sensor an einer anderen geeigneten Position vorgesehen
ist.
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Um
die erfindungsgemäße Pedaleinrichtung vor äußeren Einwirkungen
zu schützen,
kann ein Gehäuse
vorgesehen sein, in dem der Sensor unabhängig von dem Pedal gelagert
ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn auch das Führungsteil
in dem Gehäuse
vorgesehen ist. Das Gehäuse
kann zudem eine Öffnung
aufweisen, durch die das mit dem Pedal gekoppelte Verbindungsmittel
verlaufen kann, sodass das Pedal außerhalb des Gehäuses vorgesehen werden
kann.
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Zum
Rückstellen
des Pedals ist bei der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung ein Rückstellorgan vorgesehen.
Vorzugsweise kann eine Druckfeder verwendet werden, welche beispielsweise
an einer Gehäuseinnenwand
und an dem Hebelelement angreifen kann, sodass das Pedal bei Nichtbetätigung wieder
in seine Ausgangslage gebracht werden kann.
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Selbstverständlich sind
auch andere Ausgestaltungen möglich.
Beispielsweise kann auch ein hydraulisch oder dergleichen betätigbares
Rückstellorgan
eingesetzt werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung; und
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2 eine
vergrößerte geschnittene
Teilansicht der Pedaleinrichtung gemäß 1.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
dargestellt. Die Pedaleinrichtung weist zum Ansteuern eines Motors eines
Kraftfahrzeuges wenigstens ein Pedal auf, welches bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung als Gaspedal 1 ausgebildet ist. Das Gaspedal 1 ist schwenkbar
an einer Montageplatte 16 befestigt. Des weiteren ist ein
Drehwinkelsensor 2 vorgesehen, der die jeweiligen Stellbewegungen
des Gaspedals 1 erfasst. Selbstverständlich können bei der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
auch andere Pedale, wie z. B. ein Kupplungspedal oder dergleichen
vorgesehen sein.
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Das
Gaspedal 1 und der Sensor 2 sind über ein Übertragungssystem 3 miteinander
gekoppelt. Mit dem Übertragungssystem 3 kann
in Abhängigkeit von
Stellbewegungen und/oder der jeweiligen Position des Gaspedals 1 mittels
Reibung eine gewünschte
Hysterese erzeugt werden. Zum Rückstellen
des Gaspedals 1 in eine Ausgangsposition ist ein Rückstellorgan
vorgesehen, welches als Druckfeder 4 ausgebildet ist. Das Übertragungssystem 3 weist Verbindungsmittel
auf, welche über
ein Gelenk 5 miteinander gekoppelt sind. Als Verbindungsmittel
ist ein Stangenelement 6 vorgesehen, welches mit einem
ersten Ende an dem Gaspedal 1 und mit einem zweiten Ende
an dem Gelenk 5 bewegbar angeordnet ist. Beide Enden des
Stangenelements 6 sind kugelkopfförmig ausgebildet und in entsprechenden Aufnahmen
an dem Gaspedal 1 sowie dem Gelenk 5 gelagert.
Darüber
hinaus ist als Verbindungsmittel ein Hebelelement 7 vorgesehen,
welches schwenkbar an einer Achse 8 gelagert ist und mit
seinem freien Ende an dem Gelenk 5 bewegbar gelagert ist.
An der Achse 8 ist auch der Drehwinkelsensor 2 vorgesehen,
welcher die auf das Hebelelement 7 übertragenen Dreh- bzw. Schwenkbewegungen
des Gaspedals 1 erfasst.
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Das
Gelenk 5 kann durch die Stellbewegungen des Gaspedals 1 entlang
eines Führungsteils 9 geführt werden,
sodass dabei in Abhängigkeit
von der Winkelstellung zwischen den Verbindungsmitteln und der dadurch
auf das Führungsteil 9 wirkenden Normalkraft
eine Reibung erzeugt wird, welche die Hysterese definiert. Bei diesem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist das Gelenk 5 zwei im wesentlichen parallel
zueinander verlaufende Plattenelemente 10 auf, wobei lediglich
ein Plattenelement 10 sichtbar ist. Die Plattenelemente 10 weisen
jeweils einen abgerundeten Rand auf und sind von einem Endabschnitt
zum anderen Endabschnitt verjüngt
ausgebildet. An den Endabschnitten sind jeweils Aufnahmen vorgesehen,
mit denen die Verbindungsmittel in Eingriff stehen. Das als Verbindungsmitttel
ausgebildete Stangenelement 6 ist mit dem kugelkopfförmigen Ende
in einer als Aufnahme ausgebildeten Ausnehmung 15 schwenkbar
gelagert, wobei die Ausnehmung 15 entsprechend dem kugelförmigen Ende des
Stangenelements 6 geformt ist. Das freie Ende des Hebelelements 7 ist
hakenförmig
ausgebildet und umgreift einen als Aufnahme ausgebildeten Bolzen 17,
welcher an den Plattenelementen 10 gehalten ist, sodass
das Hebelelement 7 auch schwenkbar an dem Gelenk 5 gelagert
ist.
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Das
Führungsteil 9 weist
einen Führungsabschnitt 12 auf,
wobei jedes Plattenelement 10 mit einem Endabschnitt dem
Führungsabschnitt 12 zugewandt
ist. Der Führungsabschnitt 12 weist
eine vorbestimmte Form auf, sodass das Gelenk 5 entlang
einer gewünschten
Steuerkurve führbar
ist, wobei vorzugsweise ein parabelförmiger Verlauf vorgesehen ist.
Zum Erzeugen der erforderlichen Reibung ist an dem Führungsabschnitt 12 wenigstens
eine Reibfläche 11 mit
vorbestimmtem Reibwert vorgesehen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
wird die Achse 8 mit dem Drehwinkelsensor 2 und
dem Hebelelement 7 sowie das Führungsteil 9 und die
Druckfeder 4 von einem Gehäuse 13 aufgenommen.
Das Gehäuse 13 weist
eine Öffnung 14 auf,
durch die das mit dem Gaspedal 1 gekoppelte Stangenelement 6 führbar ist.
Die als Rückstellorgan vorgesehene
Druckfeder 4 ist mit einem Ende an einer Innenseite des
Gehäuses 13 und
mit einem anderen Ende an dem Hebelelement 7 abgestützt. Der in
dem Gehäuse 13 vorgesehene
Drehwinkelsensor 2 ist bei der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung unabhängig von
dem Gaspedal 1 gelagert.
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Das
Gaspedal 1 ist in 1 in zwei
Pedalstellungen gezeigt, wobei eine Ausgangsstellung und eine beliebige
Zwischenstellung dargestellt ist, welche mit einer gestrichelten
Linie angedeutet ist. Das Gaspedal 1 und das Gehäuse 13 sind
an der Montageplatte 16 angeordnet, wobei das Gaspedal 1 schwenkbar
gelagert ist. Dafür
ist eine entsprechende Lagerung 19 an der Montageplatte 16 vorgesehen.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Pedaleinrichtung
vergrößert dargestellt,
um insbesondere die Funktionsweise des Übertragungssystems 3 zu
verdeutlichen. Das Führungsteil 9 ist
an seinen den Gehäuseinnenseiten
zugewandten Enden profiliert, sodass es an dem Gehäuse befestigbar
ist. Zum Führen
des Gelenks 5 bzw. der Plattenelemente 10 weist das
Führungsteil 9 den
Führungsabschnitt 12 auf, welcher
bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung parabelförmig
ausgebildet ist, sodass das Gelenk 5 entlang einer parabelförmigen Steuerkurve
geführt
wird, wenn das Gaspedal 1 betätigt und das Hebelelement 7 dadurch
um die Achse 8 bewegt wird. Die parabelförmige Steuerkurve
ist teilweise durch eine gestrichelte Linie in 2 angedeutet.
Dabei wird durch die Winkelstellung zwischen dem Hebelelement 7 und
dem Stangenelement 8 das Gelenk 5 mit einer vorbestimmten
Normalkraft auf die Reibfläche 11 des
Führungsabschnittes 12 gepreßt, sodass durch
das Entlanggleiten bzw. -reiben die zum Erzeugen der Hysterese erforderliche
Energie umgewandelt wird. Die Richtung der resultierenden Normalkraft
ist in 2 mit einem Pfeil 18 angedeutet.
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Bei
der erfindungsgemäßen Pedaleinrichtung
kann die erforderliche Normalkraft zum Erzeugen der Hysterese dadurch
beeinflusst werden, dass die Steuerkurve bzw. die Winkelstellung
zwischen dem Stangenelement 6 und dem Hebelelement 7 geeignet
verändert
wird. Somit kann die Hysterese weitgehend unabhängig von dem Reibwert des Materials der
Reibfläche 11 bestimmt
werden.
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- 1
- Gaspedal
- 2
- Sensor
- 3
- Übertragungssystem
- 4
- Druckfeder
- 5
- Gelenk
- 6
- Stangenelement
- 7
- Hebelelement
- 8
- Achse
- 9
- Führungsteil
- 10
- Plattenelement
- 11
- Reibfläche
- 12
- Führungsabschnitt
- 13
- Gehäuse
- 14
- Öffnung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Montageplatte
- 17
- Bolzen
- 18
- Pfeil
- 19
- Lagerung