DE102007018962A1

DE102007018962A1 - Kupplungspedal für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007018962A1
Application number: DE102007018962A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Klingemann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-04-21
Filing date: 2007-04-21
Publication date: 2008-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein stehendes Kupplungspedal für ein Kraftfahrzeug, mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung elektronisch angesteuert und mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird. Es sind am Kupplungspedal angreifende Federelemente vorgesehen zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie, die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft über den Pedalweg wiedergibt, so dass die Pedalkraftkennlinie, ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals, einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf der Betätigungskraft bis zu einem Kraftmaximum zeigt und anschließend hieran in einen degressiven Verlauf übergeht, wobei zur Erzeugung dieser Pedalkraftkennlinie, neben einer das Kupplungspedal in seine Neutralstellung bewegenden Druckfeder, eine Übertotpunktfeder vorgesehen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein geschwindigkeitsabhängiger Dämpfer zwischen Kupplungspedal und Pedalblock angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein stehendes Kupplungspedal für ein Kraftfahrzeug, mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung, elektronisch angesteuert und mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird. Es sind am Kupplungspedal angreifende Federelemente vorgesehen, zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie, die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft über dem Pedalweg wiedergibt. Zum bekannten Stand der Technik wird neben der DE 103 45 833 A1 insbesondere auf die DE 40 29 334 A1 verwiesen.
Was die elektronische Umsetzung der Vorgaben eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges betrifft, so existiert sehr umfangreicher Stand der Technik zur Thematik „brake-by-wire" und „drive-by-wire", d. h. zur Umsetzung des Fahrer-Bremswunsches, sowie des vom Fahrer mit seinem Gaspedal vorgegebenen Lastwunsches. Dabei ist oder sind das Bremspedal bzw. das Gaspedal nicht mehr mechanisch mit ihrem zugeordneten Stellorgan, d. h. einer Fahrzeug-Bremsanlage bzw. einem Laststeuerorgan eines Fahrzeug-Antriebsaggregats verbunden, sondern nehmen nur noch mittels eines Positionssensors die Vorgabe des Fahrers auf. Die entsprechenden Signale dieses Positionssensors werden dann elektronisch weiterverarbeitet und letztlich durch einen geeigneten Aktuator, der mit Hilfsenergie gespeist wird, umgesetzt. Am Gaspedal bzw. Bremspedal sind dabei geeignete Maßnahmen vorgesehen, mit Hilfe derer während einer Betätigung des Pedals ein übliches Pedalgefühl für den Fahrer erzeugt wird.
Als „stehend" wird ein Pedal, meistens bestehend aus Pedalarm und Pedalbetätigung, üblicherweise bezeichnet, wenn die Pedaldrehachse, in vertikaler Richtung gesehen, tiefer liegt als die Pedalbetätigung. Liegt die Pedaldrehachse, in vertikaler Richtung gesehen, jedoch höher als die Pedalbetätigung, spricht man von einem „hängenden" Pedal.
Zu einer Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit elektronischer Umsetzung der Vorgaben des Fahrers, schildert die eingangs letztgenannte DE 40 29 334 A1 ein stehendes Kupplungspedal nach dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1, bei dem eine Trittplatte mit Fersenstütze durch eine Kombination einer Blattfeder mit einer Zugfeder in ihre Ausgangslage zurückgestellt wird. Es soll dadurch die von konventionellen Pedalen her bekannte Kraft-Weg-Charakteristik einstellbar sein.
Eine solche bekannte Kraft-Weg-Charakteristik, eine Kennlinie mit Hysterese, ist in der eingangs erstgenannten DE 103 45 833 A1 gezeigt. Durch eine Übertotpunktfeder entsteht der typische zuerst ansteigende, dann abfallende Kraftverlauf über zunehmendem Betätigungsweg.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, eine Verbesserung an einem Kupplungspedal nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
Nach der Erfindung ist ein stehendes Kupplungspedal für ein Kraftfahrzeug, mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung elektronisch angesteuert und mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird, sowie mit an Kupplungspedal und Pedalbock angebrachten Federelementen zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie, die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft über dem Pedalweg wiedergibt, so dass die Pedalkraftkennlinie, ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals, einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf der Betätigungskraft bis zu einem Kraftmaximum zeigt und anschließend hieran in einen degressiven Verlauf übergeht, wobei zur Erzeugung dieser Pedalkraftkennlinie, neben einer das Kupplungspedal in seine Neutralstellung bewegenden Rückstellfeder, eine Übertotpunktfeder vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschwindigkeitsabhängiger Dämpfer zwischen Kupplungspedal und Pedalbock angebracht ist.
Unter der Formulierung Neutralstellung des Kupplungspedals ist hier die Stellung eines nicht betätigten Kupplungspedals gemeint, bei eingerückter, also Drehmoment übertragender Kupplung. Im Gegensatz zur Betätigungsstellung des Kupplungspedals, in der dieses gedrückt, die Kupplung ausgerückt ist und kein Drehmoment übertragen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibungsdämpfer zwischen Kupplungspedal und Pedalbock angebracht ist.
Die beschriebenen Merkmale haben den Vorteil, dass bei einem Kupplungspedal mit elektronischer Signalerzeugung und Kupplungsbetätigung mit fersennahem Drehpunkt eine Betätigungskennlinie erzeugt werden kann, mit einer Losbrechkraft, einem Kraftanstieg über den Pedalweg bis zum Erreichen eines Kraftmaximums von 50 bis 60 Newton in der Nähe des Greifpunkts der Kupplung, einem Kraftabfall über den restlichen Pedalweg bis zum Endanschlag und einer Hysterese, die einen festen und/oder kraft- und/oder pedalwegabhängigen Anteil, sowie einen geschwindigkeitsabhängigen Anteil besitzt.
So findet eine Betätigung der Kupplung lediglich aus dem Fußgelenk statt, während die Ferse am Fahrzeugboden abgestützt wird. Die physische Belastung des Fahrers wird verringert, vor allem im stopp and go Verkehr.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Dazu zeigen:
1: ein erfindungsgemäßes Kupplungspedal für ein Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung und
2: eine Pedalkraftkennlinie eines Kupplungspedals nach 1.
1 zeigt ein an einem fahrzeugfesten Pedalbock 1 stehend angebrachtes elektronisches Kupplungspedal 2 eines Kraftfahrzeugs in zwei verschiedenen Stellungen, mit durchgezogenen Linien gezeichnet, die eingerückte Stellung der Kupplung und punktiert gezeichnet, die ausgerückte Stellung der Kupplung. Die Kupplung selbst und die Signalerzeugungs- und -übertragungsmittel sind nicht dargestellt. Am Kupplungspedal 2 und am Pedalbock 1 sind Feder- und Dämpferelemente angebracht, zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie nach 2. Dazu ist das Kupplungspedal 2 mit dem Pedalbock 1 über eine linear wirksame Druckfeder 3, eine nicht linear wirksame Druckfeder, die Übertotpunktfeder 5 und einen geschwindigkeitsabhängigen Dämpfer 4 verbunden.
2 zeigt die Pedalkraftkennlinie 10 über dem Pedalweg s, die aus den beiden diese erzeugenden Kennlinienanteilen entsteht, dem nicht linearen Anteil 11 der Übertotpunktfeder 5 und dem linearen Anteil 12 der Druckfeder 3. Durch Reibung ist der Kraftverlauf hysteresebehaftet, was bei den Pedalkraftkennlinien 10 und 12 durch die nicht deckungsgleichen Kraftwerte für das Auskuppeln > und das Einkuppeln < sichtbar wird (> < sind als Pfeile auf den Pedalkraftkennlinien 10, 12 dargestellt). Die Pedalkraftkennlinie 10 gibt die für den Fahrer spürbare Pedalkraft F über dem Pedalweg s wieder und zeigt im wesentlichen, ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals 2, einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf der Betätigungs kraft 10'' bis zu einem Kraftmaximum Fmax und anschließend hieran einen degressiven Verlauf der Betätigungskraft 10''.
Die Übertotpunktfeder 5 ist derart zwischen dem verschwenkbaren Kupplungspedal 2 und dem Pedalbock 1 eingespannt, dass bei einer Pedal-Betätigung, ausgehend von dessen Neutrallage, der der Kupplung im eingerückten Zustand, zunächst die Federkraft und somit die Pedalkraft bis zum Totpunkt ansteigt, wobei sich bis dahin die Kräfte der Druckfeder 3 und der Übertotpunktfeder 5 addieren. Bei weitergehender Betätigung des Kupplungspedals 2 kehrt sich dann die Wirkrichtung der Übertotpunktfeder 5 um, so dass deren Kraft von der Kraft der Druckfeder 3 subtrahiert wird. Hierdurch ergibt sich der bei weiterer Pedalbetätigung gewünschte degressive Verlauf der Pedalkraftkennlinie 10. Zusätzlich stellt sich wie beschrieben systemimmanent die Hysterese in der Pedalkraft F ein, zwischen der Rückführung des Kupplungspedals 2 in die eingerückte Stellung der Kupplung und der Betätigung des Kupplungspedals 2 in die ausgerückte Stellung.
Üblicherweise ist nicht nur bezüglich der eingerückten Stellung des Kupplungspedals 2, sondern auch hinsichtlich des maximal möglichen Pedalwegs smax, ein nicht gezeichneter Endanschlag vorgesehen, der geringfügig elastisch verformbar ausgebildet sein kann, so dass sich mit Erreichen des Endanschlages (des maximal möglichen Pedalwegs smax) ein stark progressiver Verlauf der Pedalkraftkennlinie 10 einstellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10345833 A1 [0001, 0005]
- DE 4029334 A1 [0001, 0004]

Claims

Stehendes Kupplungspedal (2) eines Kraftfahrzeugs mit einem Positionssensor, aufgrund von dessen Signalen eine im Fahrzeug-Antriebsstrang vorgesehene Kupplung elektronisch angesteuert und mittels eines mit Hilfsenergie gespeisten Aktuators entsprechend betätigt wird, sowie mit an Kupplungspedal (2) und Pedalbock (1) angebrachten Federelementen zur Erzeugung einer Pedalkraftkennlinie (10), die die für den Fahrer spürbare Pedalkraft (F) über dem Pedalweg (s) wiedergibt, so, dass die Pedalkraftkennlinie (10) ausgehend von der Neutralstellung des Kupplungspedals (2) einen zunächst stetig ansteigenden Verlauf (10') der Pedalkraft (F) bis zu einem Kraftmaximum (Fmax) zeigt und anschließend hieran in einen degressiven Verlauf (10'') übergeht, wobei zur Erzeugung dieser Pedalkraftkennlinie (10) neben einer das Kupplungspedal (2) in seine Neutralstellung bewegenden Druckfeder (3) eine Übertotpunkffeder (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschwindigkeitsabhängiger Dämpfer (4) zwischen Kupplungspedal (2) und Pedalbock (1) angebracht ist.
Stehendes Kupplungspedal (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibungsdämpfer zwischen Kupplungspedal (2) und Pedalbock (1) angebracht ist.