DE102007003479A1

DE102007003479A1 - Kupplungspedalmechanismus mit variabler Widerstandskraft

Info

Publication number: DE102007003479A1
Application number: DE102007003479A
Authority: DE
Inventors: Scott A. Richmond Kline; Glenn W. Fenton Hoefflin
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2007-08-23
Also published as: CN101007507A; US20070193400A1

Abstract

Bereitgestellt ist ein Kupplungspedalmechanismus mit einem Kupplungshebelelement, das mit einer Pedalhalterung drehbar verbunden ist, und eine erste Stellung, die einem eingekuppelten Kupplungszustand entspricht, eine zweite Stellung, die einem ausgekuppelten Kupplungszustand entspricht, und eine dritte Stellung aufweist, die zwischen der ersten und zweiten Stellung liegt. Es sind mehrere Federn vorgesehen, um den durch den Bediener aufzubringenden Pedalkraftaufwand zur Bewegung des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung zu der zweiten Stellung zu verringern. Mindestens eine der mehreren Federn kann selektiv entfernt werden, um die zur Bewegung des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung zu der zweiten Stellung erforderliche Pedalkraft selektiv zu erhöhen, so dass die Pedalkraft variiert werden kann, um dem Fahrstil des Bedieners zu entsprechen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Kupplungspedalmechanismen für Fahrzeuge.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Fahrzeug mit einem manuellen Schaltgetriebe weist typischerweise einen Kupplungspedalmechanismus auf, der eine Kupplung betätigt, um die Maschine während Schaltvorgängen von dem Getriebe selektiv abzukoppeln. Der Kupplungspedalmechanismus umfasst ein Kupplungshebelelement, das an einer Halterung oder an einem ähnlichen stationären Stützelement drehbar gelagert ist. Das Kupplungshebelelement weist zwei Endstellungen auf, von denen die eine dem eingekuppelten Zustand der Kupplung entspricht, während die andere dem ausgekuppelten Zustand der Kupplung entspricht. Es kann eine Nach-Totpunkt- oder Über-Nullpunkt-Feder oder Sprungfeder vorgesehen sein, die auf das Kupplungshebelelement einwirkt. Die Über-Nullpunkt-Feder übt eine Kraft auf das Kupplungshebelelement aus, wenn das Kupplungshebelelement zwischen einer Zwischen- oder Totpunktstellung und der Endstellung, die einem ausgekuppelten Kupplungszustand entspricht, positioniert ist, so dass die Kraft in Richtung dieser Endstellung gerichtet ist. Diese Über-Nullpunkt-Feder bewirkt ein Verringern der Kupplungspedalkraft, die der Bediener aufbringen muss, um die Kupplung auszukuppeln.

Systeme zur Verringerung der Pedalkraft während des Auskuppelvorgangs sind bekannt. Die Grundvoraussetzung besteht darin, den Betrag an Pedalkraft, der während eines Auskuppelns auf das Kupplungshebelelement aufgebracht werden muss, auf ein vernünftiges Maß zu verringern, da die erforderliche Kraft aufgrund des notwendigerweise hohen Kontaktdrucks von Kupplungen für moderne Hochleistungsmaschinen ziemlich groß ist. Die Über-Nullpunkt-Feder bewirkt ein Verringern einer Bedienerermüdung bei Stop-and-Go-Verkehrsbedingungen. Die Über-Nullpunkt-Feder ist typischerweise auf einen sehr niedrigen Pedalkraftaufwand abgestimmt, was für einen schnellen Fahrstil, beispielsweise beim Fahren von Rennen, unerwünscht sein kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend wird ein Kupplungspedalmechanismus bereitgestellt, der ein Kupplungshebelelement aufweist, das an einem Ende mit einem Halteelement drehbar verbunden ist. Das Kupplungshebelelement weist eine erste Stellung auf, die einem eingekuppelten Kupplungszustand entspricht, eine zweite Stellung, die einem ausgekuppelten Kupplungszustand entspricht, und eine dritte Stellung zwischen der ersten und zweiten Stellung. Mehrere Federn sind mit dem Kupplungshebelelement drehbar verbunden und dienen dazu, die zum Auslenken des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung in die zweite Stellung erforderliche Kraft zu verringern. Mindestens eine der mehreren Federn kann von dem Kupplungshebelelement selektiv entfernt werden, so dass die zum Auslenken des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung in die zweite Stellung erforderliche Kraft selektiv über die Kraft erhöht werden kann, die erforderlich ist, wenn alle der mehreren Federn befestigt sind.

Die voranstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenaufrissansicht eines Kupplungspedalmechanismus in drei verschiedenen Stellungen und stellt die mehrfache Über-Nullpunkt-Feder-Konfiguration der vorliegenden Erfindung dar; und
2 ist ein Diagramm einer Federkraft über einer Pedalauslenkung, welches die Kraft darstellt, die auf den Kupplungspedalmechanismus in 1 durch die Über-Nullpunkt-Federn während der Betätigung des Kupplungspedalmechanismus ausgeübt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 1 umfasst ein Kupplungspedalmechanismus 10 ein Kupplungshebelelement 12, welches an einem Drehpunkt 14 auf einem Halterungselement 16 drehbar gelagert ist, welches an der Vorderseite eines Armaturenbretts 18 eines Motorfahrzeugs oder an einem anderen geeigneten Befestigungspunkt befestigt ist. 1 stellt das Kupplungshebelelement 12 in drei verschiedenen Stellungen dar, die als A, B und C gezeigt sind. Die als A bezeichnete Stellung des Kupplungshebelelements 12 entspricht dem eingekuppelten Zustand einer (nicht gezeigten) Kupplung, und die als C bezeichnete Stellung des Kupplungshebelelements 12 entspricht dem ausgekuppelten Kupplungszustand. Die als B bezeichnete Zwischenstel lung des Kupplungshebelelements 12 stellt die sogenannte Totpunkt- oder Über-Nullpunkt-Stellung dar.
Die auf das Kupplungshebelelement 12 aufgebrachte, als F bezeichnete Pedalkraft wird hydraulisch an die Kupplung übertragen. Zu diesem Zweck ist ein Hydraulikzylinder 20 an der Pedalhalterung 12 an Befestigungspunkten 22 und 24 gesichert. Ein nicht gezeigter Hydraulikkolben ist in dem Hydraulikzylinder 20 in der Richtung von Pfeil 26 hin und her bewegbar. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange 28 verbunden, die mit dem Kupplungshebelelement 12 an einem Drehpunkt 30 drehbar verbunden ist.
Ein erstes Paar Federführungen 32 und 32' ist an Befestigungspunkten 34 bzw. 34' auf einem winkelförmigen Vorsprung 36 des Hydraulikzylinders 20 drehbar gelagert. Ein zweites Paar Federführungen 38 und 38' bildet mit dem Kupplungshebelelement 12 etwa in dem unteren Drittel des Kupplungshebelelements 12 an Befestigungspunkten 40 bzw. 40' ein Gelenk. Die Federführungen 32, 38 und 32', 38' sind auf eine derartige Weise entworfen und angebracht, dass sie sich relativ zueinander in die Richtung ihrer (kongruenten) Längsachsen bewegen können. Die Federführungen 32 und 40 halten eine Feder 42, während die Federführungen 32' und 40' eine Feder 42' halten. Bei dem Kupplungspedalmechanismus 10 wirken die Federn 42 und 42' als Über-Nullpunkt-Federn, welche die zum Niederdrücken des Kupplungshebelelements 12 erforderliche Pedalkraft verringern, wodurch die Kupplung ausgekuppelt wird. Die Federn 42 und 42' sind vorzugsweise Schraubendruckfedern; Fachleute werden jedoch erkennen, dass andere Federn, wie zum Beispiel elastomere Elemente, verwendet werden können. Zusätzlich können Torsionsfedern verwendet werden, wobei der beanspruchte Schutzumfang nicht verlassen wird.
Die über dem Nullpunkt gelegenen Punkte der Federn 42 und 42' müssen sich nicht decken.
Die Federn 42 und 42' werden an der Totpunktstellung B am stärksten belastet. Nichts desto weniger ist die Entlastungskraft an der Stellung B annähernd gleich Null, da die Befestigungspunkte der Federn bei 34, 34' und 40, 40' und das Drehzentrum bei Drehpunkt 14 des Kupplungshebelelements 12 alle auf einer im Wesentlichen geraden Linie liegen. Es gibt daher einen geringen oder keinen resultierenden Hebelarm und daher ein geringes oder kein resultierendes Moment aus der Kraft der Druckfedern 42 und 42'. Bei Stellung C erzeugt das Kupplungshebelelement 12 einen resultierenden Hebelarm für die Kraft der Druckfedern 42 und 42', so dass auf das Kupplungshebelelement 12 ein Moment in der Auskupplungsrichtung aufgebracht wird. Wenn sich das Kupplungshebelelement 12 jedoch in Richtung der Stellung A bewegt, entwickelt sich ein Hebelarm derart, dass das aus der Kraft der Druckfedern 42 und 42' und dem Hebelarm 12 resultierende Moment die Pedalbetätigungskraft verstärkt, wodurch es dem Kupplungshebelelement 12 ermöglicht wird, in dem ungedrückten Zustand bei der Stellung A sicher zu sitzen. In beiden Fällen entspannen sich die Druckfedern 42 und 42' von der in 1 gezeigten Totpunktstellung B des Kupplungshebelelements 12.
Nun auf 2 Bezug nehmend ist ein Diagramm einer Federkraft über einer Pedalauslenkung gezeigt, das charakteristische Federkraftkurven 44 und 46 des Kupplungspedalmechanismus 10 darstellt. Ein positiver Wert der Federkraft führt zu einem Anwachsen der in 1 gezeigten Pedalkraft F, die erforderlich ist, um den Kupplungspedalmechanismus 10 zu betätigen. Andererseits entspricht eine negative Federkraft einem Verringern der Pedalkraft F, die erforderlich ist, um den Kupplungspedalmechanismus 10 zu betätigen. Durch eine geeignete Wahl der Federkonstante, der Federvorspannung und der Geometrie des Drehpunkts der Feder können die Kurven 44 und 46 nachgestellt werden. In dem ersten Abschnitt des Pfades des Kupplungshebelelements 12, d.h. von der Stellung A zu der Totpunktstellung B, ist ein Anwachsen der Pedalkraft F erforderlich, um den Kupplungspedalmechanismus 10 zu betätigen. Bei einer Bewegung von der Totpunktstellung B zu der Stellung C wird die Pedalkraft F jedoch aufgrund der Drehmomentumkehr durch die Federn 42 und 42' unterstützt, wobei sich diese Federunterstützung in dem Bereich entwickelt, in welchem die erforderliche Pedalkraft F beim Fehlen einer solchen Unterstützung durch die Federn 42 und 42' ansonsten höher sein würde.
Die Kurve 44 stellt die durch beide Federn 42 und 42' auf das Kupplungshebelelement 12 ausgeübte Kraft dar. Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass eine der Federn 42 und 42' selektiv entfernt werden kann, beispielsweise durch Abschrauben, oder anderweitig in dem Kupplungspedalmechanismus 10 außer Funktion gestellt werden kann. Die Kurve 46 stellt die durch eine der Federn 42 und 42' auf das Kupplungshebelelement 12 ausgeübte Kraft dar. Durch Entfernen einer der Federn 42 und 42' wird die zum Niederdrücken des Kupplungshebelelements 12 erforderliche Pedalkraft F erhöht, wenn sich das Kupplungshebelelement 12 von der Stellung B zu der Stellung C bewegt. Dies ist wünschenswert, wenn das Fahrzeug in einer leistungsorientierten Weise betrieben wird, beispielsweise beim Fahren von Rennen. Der Kupplungspedalmechanismus 10 kann auf die Konfiguration mit zwei Federn zurückgesetzt werden, wenn der Bediener eine niedrigere Pedalkraft F haben möchte, beispielsweise beim Fahren in einem Stop-and-Go-Verkehr.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung genau beschrieben wurden, werden Fachleute, welche diese Erfindung betrifft, verschie dene alternative Entwürfe und Ausführungen zum Umsetzen der Erfindung in dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Kupplungspedalmechanismus, der umfasst: ein Kupplungshebelelement, das an einem Ende mit einem Halterungselement drehbar verbunden ist; mehrere mit dem Kupplungshebelelement drehbar verbundene Federn, die dazu dienen, die zur Auslenkung des Kupplungshebelelements über den im Wesentlichen gesamten Weg des Kupplungshebelelements erforderliche Kraft zu verringern; und wobei mindestens eine der mehreren Federn von dem Kupplungshebelelement selektiv entfernt werden kann, so dass die zur Auslenkung des Kupplungshebelelements über den im Wesentlichen gesamten Weg des Kupplungshebelelements erforderliche Kraft selektiv über die Kraft erhöht werden kann, welche erforderlich ist, wenn die mindestens eine der mehreren Federn angebracht ist.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 1, wobei die mehreren Federn an einem unteren Abschnitt des Kupplungshebelelements gegenüber dem Halterungselement drehbar angebracht sind.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine der mehreren Federn eine Schraubendruckfeder ist.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Hydraulikzylinder, der zur Steuerung eines Kupplungseingriffs dient; und wobei der Hydraulikzylinder durch eine Bewegung des Kupplungshebelelements selektiv betätigt wird.
Kupplungspedalmechanismus, der umfasst: ein Kupplungshebelelement, das an einem Ende mit einem Halterungselement drehbar verbunden ist, wobei das Kupplungshebelelement eine erste Stellung, die einem eingekuppelten Kupplungszustand entspricht, eine zweite Stellung, die einem ausgekuppelten Kupplungszustand entspricht, und eine dritte Stellung zwischen der ersten und zweiten Stellung aufweist; mehrere mit dem Kupplungshebelelement drehbar verbundene Federn, die dazu dienen, die zur Auslenkung des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung zu der zweiten Stellung erforderliche Kraft zu verringern; und wobei mindestens eine der mehreren Federn von dem Kupplungshebelelement selektiv entfernt werden kann, so dass die zur Auslenkung des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung zu der zweiten Stellung erforderliche Kraft selektiv über die Kraft erhöht werden kann, welche erforderlich ist, wenn die mindestens eine der mehreren Federn angebracht ist.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 5, wobei die mehreren Federn an einem unteren Abschnitt des Kupplungshebelelements gegenüber dem Halterungselement drehbar angebracht sind.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine der mehreren Federn eine Schraubendruckfeder ist.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 5, ferner umfassend: einen Hydraulikzylinder, der zur Steuerung eines Kupplungseingriffs dient; und wobei der Hydraulikzylinder durch eine Bewegung des Kupplungshebelelements selektiv betätigt wird.
Kupplungspedalmechanismus, der umfasst: ein Kupplungshebelelement, das an einem Ende mit einem Halterungselement drehbar verbunden ist, wobei das Kupplungshebelelement eine erste Stellung, die einem eingekuppelten Kupplungszustand entspricht, eine zweite Stellung, die einem ausgekuppelten Kupplungszustand entspricht, und eine dritte Stellung zwischen der ersten und der zweiten Stellung aufweist; mehrere Schraubenfedern, die mit dem Kupplungshebelelement drehbar verbunden sind und dazu dienen, die zur Auslenkung des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung zu der zweiten Stellung erforderliche Kraft zu verringern; wobei die mehreren Schraubenfedern an einem Abschnitt des Kupplungshebelelements gegenüber dem Halterungselement drehbar angebracht sind; und wobei mindestens eine der mehreren Schraubenfedern von dem Kupplungshebelelement selektiv entfernt werden kann, so dass die zur Auslenkung des Kupplungshebelelements von der dritten Stellung zu der zweiten Stellung erforderliche Kraft selektiv über die Kraft erhöht werden kann, welche erforderlich ist, wenn die mindestens eine der mehreren Schraubenfedern angebracht ist.
Kupplungspedalmechanismus nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen Hydraulikzylinder der zur Steuerung eines Kupplungseingriffs dient; und wobei der Hydraulikzylinder durch eine Bewegung des Kupplungshebelelements selektiv betätigt wird.