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Die Erfindung betrifft eine Pedalbaugruppe mit einem Pedalelement, das bei Betätigung gegenüber einem Basiselement verstellbar angeordnet ist.
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Pedalbaugruppen, insbesondere zur Verwendung als Fahrpedal zur Vorgabe der Motorleistung, sind vielfältig bekannt. Bekannte Pedalbaugruppen weisen neben einem Rückstellelement, mit dem eine Betätigungsgegenkraft aufgebracht und bei nachlassender Betätigung das Pedalelement zurückgestellt wird ein Reibelement auf, das für eine gewisse Dämpfung bzw. Hysterese in der Betätigungsbewegung sorgt.
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Die
DE 10 2005 059 975 A1 beschreibt ein Fahrpedal mit einer Basiseinheit und einem Pedalelement. Ein Wellenelement ist in der Basiseinheit verankert. Eine Zangeneinheit mit zwei Zangenschenkeln, die jeweils in eine Zangenklaue übergehen, greift an dem Wellenelement an. Der eine Zangenschenkel liegt am Pedalelement und der andere Zangenschenkel an einer Pedalrückholeinheit an. Die bei Betätigung wirkende Pedalkraft und entgegengesetzte Federkraft bewirken ein Anpressen der Klauen an das Wellenelement, so dass die entstehende Reibung die Drehbewegung der Zangeneinheit um das Wellenelement dämpft.
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In der
DE 10 2005 061 277 A1 ist ein Fahrpedal für ein Kfz beschrieben, das ein Basisteil und ein daran um eine Pedal-Schwenkachse schwenkbares Pedalteil aufweist. Ein Hebelelement ist mit dem Pedalteil so gekoppelt, dass es bei Bewegung des Pedalteils gegenüber dem Basisteil verschwenkt. Das Koppelelement eines induktiven Sensors ist am Hebelelement befestigt, um die Stellung des Pedalteils zu ermitteln. Das Hebelelement ist zweigeteilt und so an einem Achsteil gelagert, dass sich eine Verspannung ergibt, durch die das Achsteil eingeklemmt wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders intensive Anlage und genaue Führung des Hebelelements sowie eine definierte, gewünschte Reibung zwischen dem Hebelelement und dem Achsteil, die zur Erzeugung der Hysterese genutzt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Pedalbaugruppe vorzuschlagen, bei der mit möglichst geringem Bauaufwand relativ hohe Betätigungsgegenkräfte aufgebracht werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pedalbaugruppe gemäß Anspruch 1. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Pedalbaugruppe umfasst ein Pedalelement, das bei Betätigung gegenüber einem Basiselement verstellbar angeordnet ist. Bei dem Pedalelement kann es sich bspw. um eine Pedalplatte handeln, bzw. es kann mit einer solchen verbunden sein. Die Verstellung kann bspw. eine Schwenkbewegung sein. Üblicherweise ist das Pedalelement von einer Grundstellung, die es ohne Betätigungskraft einnimmt, bis zu einer Vollbetätigungsstellung, die einer maximalen Verstellung entspricht, verstellbar. Dabei kann die Pedalbaugruppe bspw. als stehendes oder hängendes Pedal mit einem am Fahrzeug stationären Basiselement ausgeführt sein.
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Am Basiselement ist ein Drehelement angeordnet, das so mit dem Pedalelement gekoppelt ist, dass es bei Betätigung eine Drehbewegung ausführt. Dabei kann die Kopplung mit dem Pedalelement lediglich in einer Richtung, nämlich in Betätigungsrichtung gebildet sein, z. B. durch einseitige Anlage. Bevorzugt ist aber eine vollständige, beidseitig wirkende Kopplung zwischen dem Pedalelement und dem Drehelement. Die Kopplung kann bspw. durch direkte Anbringung eines Arms am Drehelement gebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplung durch eine gelenkig am Drehelement und am Pedalelement angeordnete Koppelstange ausgeführt.
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Erfindungsgemäß weist das Drehelement mindestens einen ersten Hebel auf, der mit dem Pedalelement gekoppelt ist und einen zweiten Hebel, auf den mindestens ein Rückstellelement, bspw. eine Rückstellfeder wirkt. Der erste und der zweite Hebel sind so gegeneinander gelagert, dass ein Achselement dazwischen einklemmbar ist. Das Achselement ist bevorzugt am Basiselement angeordnet und weiter bevorzugt dort unbeweglich fixiert.
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Erfindungsgemäß weist das Achselement mindestens eine erste und eine zweite Kontaktfläche auf. Die erste Kontaktfläche steht in Anlage mit dem ersten Hebel des Drehelements und die zweite Kontaktfläche in Anlage mit dem zweiten Hebel des Drehelements. Durch die beidseitige Anlage an den Kontaktflächen kann die Klemmung bewirkt werden.
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Zwischen den Kontaktflächen und den Hebeln wirken bei Verstellung des Pedalelements Reibungskräfte. Hierdurch kommt es in der Betätigungs-Charakteristik der Pedalbaugruppe, d. h. der Kraft-Weg-Kennlinie zu einer Hysterese, d. h. zu unterschiedlichen Kräften für steigende und nachlassende Betätigung.
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Erfindungsgemäß weisen die erste und die zweite Kontaktfläche des Achselements unterschiedliche Krümmungen auf. Hierunter wird verstanden, dass die Krümmungen der beiden Kontaktflächen sich hinsichtlich mindestens der Krümmungsrichtung, des Krümmungsradius oder der Lage der Krümmungsachse unterscheiden. Erfindungsgemäß ist das Achselement somit nicht rund, d. h. die erste und zweite Kontaktfläche sind nicht Teil derselben Zylindermantelfläche.
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Während bereits bekannte Pedalbaugruppen mit einem Achselement, das zwischen zwei Hebeln eines Drehelements einklemmbar ist, gute mechanische Eigenschaften aufweisen, wird durch die erfindungsgemäß unterschiedliche Gestaltung der Kontaktflächen eine zusätzliche Möglichkeit der Beeinflussung der Kraftverläufe geschaffen. Einerseits können so die entstehenden Reibungskräfte bei gleicher Baugröße vergrößert werden. Andererseits können unterschiedliche Kraftverläufe vorgegeben werden, insbesondere verschiedene Abhängigkeiten von der Auslenkung, d. h. dem Grad der Betätigung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Koppelhebel zwischen dem ersten und dem zweiten Hebel des Drehelements vorgesehen. Der Koppelhebel ist am ersten und am zweiten Hebel jeweils schwenkbar gelagert. Insbesondere bevorzugt können sich der erste und der zweite Hebel des Drehelements über den Koppelhebel aufeinander abstützen, um so eine gegenläufige Bewegung zum Einklemmen des Achselements auszuführen. Das Drehelement kann dann aus drei gelenkig miteinander verbundenen Teilen, nämlich dem ersten Hebel, zweiten Hebel und Koppelhebel aufgebaut sein. Durch den Koppelhebel können der erste und der zweite Hebel des Pedalelements nicht nur eine reine Schwenkbewegung relativ zueinander ausführen, sondern auch eine Verschiebebewegung, die insbesondere in einer zum Achselement radialen Richtung ausgeführt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Kopplung zwischen dem Pedalelement und dem ersten Hebel des Drehelements so gebildet, dass der erste Hebel bei Betätigung des Pedalelements, d. h. bei Auslenkung in Betätigungsrichtung, in einer ersten Schwenkrichtung beaufschlagt wird. Die Kopplung zwischen dem Rückstellelement und dem zweiten Hebel ist so gebildet, dass der zweite Hebel in einer zweiten, entgegengesetzten Schwenkrichtung durch das Rückstellelement beaufschlagt wird. So wirkt das Rückstellelement entgegen der Betätigungsrichtung und kann das Drehelement bei nachlassender Betätigung zurückstellen. Am ersten und zweiten Hebel des Drehelements wirken das Rückstellelement und die Betätigungskraft dann in entgegengesetzter Richtung. Hierdurch kommt es zu einer Verspannung des ersten und zweiten Hebels gegeneinander, wodurch die Klemmung des Achselements erhöht wird. So können relativ große Reibungskräfte wirken, insbesondere bei Bewegung in Betätigungsrichtung. Gleichzeitig ist aber stets die korrekte Rückstellung gesichert, da bei nachlassender Betätigungskraft die Einklemmwirkung verringert wird und so ausgeschlossen werden kann, dass die Reibungskräfte das Drehelement blockieren.
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Bevorzugt wird eine Anordnung, bei der die Kopplung zwischen dem Pedalelement und dem ersten Hebel sowie die Kopplung zwischen dem Rückstellelement und dem zweiten Hebel auf einer Seite des Achselements angeordnet sind und der Koppelhebel auf der gegenüberliegenden Seite des Achselements angeordnet ist. Dies ermöglicht insbesondere eine Anordnung, bei der sich der erste und der zweite Hebel des Achselements über den Koppelhebel aneinander abstützen. Der Koppelhebel wird dann auf Druck beansprucht. So kann eine Klemmkraft aufgebracht werden. Besonders bevorzugt ist dabei der Koppelhebel näher an der Drehachse des Drehelements angeordnet als die Kopplung zwischen dem Pedalarm und dem ersten Hebel, weiter bevorzugt auch näher als die Kopplung zwischen dem Rückstellelement und dem zweiten Hebel. So kann eine Hebelwirkung ausgenutzt werden, die zu einer verstärkten Klemmkraft führt.
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Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei der der erste Hebel eine erste, gekrümmte Hebelkontaktfläche im Kontakt mit der ersten Kontaktfläche des Achselements aufweist und der zweite Hebel eine zweite, gekrümmte Hebelkontaktfläche im Kontakt mit der zweiten Kontaktfläche des Achselements aufweist. Bevorzugt ist die Krümmung der ersten und/oder zweiten Hebelkontaktfläche konkav und die Krümmung der ersten und/oder zweiten Kontaktfläche des Achselements konvex. Bevorzugt sind die Krümmungsachsen jeweils parallel zur Drehachse des Drehelements, weiter bevorzugt auch parallel zur Schwenkachse des Pedalelements.
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Dabei kann die Krümmung der ersten Hebelkontaktfläche der Krümmung der ersten Kontaktfläche des Achselements entsprechen, ebenso kann die Krümmung der zweiten Hebelkontaktfläche der Krümmung der zweiten Kontaktfläche des Achselements entsprechen. Dann kommt es zu einer flächigen Anlage, wodurch eine besonders große Reibfläche zur Verfügung steht. Alternativ können sich die Krümmungen der in Kontakt stehenden Flächen unterscheiden. Bevorzugt weist dabei die jeweilige Kontaktfläche des Achselements einen geringeren Krümmungsradius auf als die jeweils zugehörige Hebelkontaktfläche, so dass sich ein linienförmiger Kontakt ergibt. Der linienförmige Bereich, in dem die Anlage stattfindet, kann mit der Schwenkbewegung des Drehelements abhängig vom Grad der Betätigung an unterschiedlichen Stellen liegen.
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Insbesondere kann eine linienförmige Anlage genutzt werden, um die Betätigungscharakteristik, d. h. den Verlauf der Betätigungskraft abhängig vom Grad der Betätigung auf einen gewünschten Verlauf einzustellen. Dies kann erreicht werden, indem wenigstens eine der Kontaktflächen keinen konstanten Krümmungsradius über den gesamten Verlauf aufweist, sondern eine veränderliche Krümmung. Abhängig vom Krümmungsverlauf kann so der Kraftverlauf eingestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist mindestens ein Abschnitt einer der Kontaktflächen des Achselements die Form eines Zylindermantels auf, d. h. einen mindestens über den Abschnitt konstanten Krümmungsradius. Eine oder beide Kontaktflächen des Achselements, und ebenso die ersten und zweite Hebelkontaktfläche können abschnittsweise oder über ihren gesamten Verlauf einen solchen konstanten Krümmungsradius aufweisen. Dann lässt sich die Form der jeweiligen Fläche als Zylindermantelfläche beschreiben, die um eine zugehörige, gedachte Zylinderachse als Krümmungsachse angeordnet ist.
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Besonders bevorzugt wird eine Anordnung, bei der die erste und zweite Kontaktfläche des Achselements jeweils mindestens abschnittsweise als solche Zylindermantelflächen ausgebildet sind, wobei allerdings die Zylinderachsen, d. h. die Krümmungsachsen der Abschnitte, nicht identisch sind, sondern im Abstand voneinander angeordnet.
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Zur Erzielung hoher Reibungskräfte wird ein möglichst großer Krümmungsradius der Kontaktflächen bevorzugt. Somit ist der Krümmungsradius des Abschnittes der ersten und/oder der zweiten Kontaktfläche bevorzugt größer als der Abstand des Abschnitts von einem Mittelpunkt des Achselements, besonders bevorzugt mindestens um 50 % größer.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste und/oder der zweite Hebel so ausgebildet, dass sie das Achselement umfassen, d. h. darum herum angeordnet sind. Hierfür können sie Umfassungselemente aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie das Achselement umgreifen. An der Innenseite der Umfassungselemente können die Hebelkontaktflächen gebildet sein. Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei der der erste Hebel mindestens zwei Umfassungselemente aufweist, die das Achselement umfassen und der zweite Hebel mindestens ein Umfassungselement ausweist, dass das Achselement umfasst und zwischen den Umfassungselementen des ersten Hebels angeordnet ist. Bspw. können die Umfassungselemente ringförmig axial nebeneinander um das Achselement herum angeordnet sein.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Pedalbaugruppe;
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2a–2d perspektivische Ansichten eines Drehelements der Pedalbaugruppe aus 1;
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3a–3c Schnittansichten des Drehelements aus 2a–2d entsprechend den Schnittlinien A..A, B..B und C..C in 2c, 2d;
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4 in perspektivischer Darstellung eine Explosionszeichnung des Drehelements aus 2a–2d, 3a–3c;
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5 in schematischer Darstellung ein Achselement des Drehelements aus 2a–2d, 3a–3c, 4;
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5a–5c Diagramme der Betätigungscharakteristik, d. h. des Kraftverlaufs abhängig von der Auslenkung für verschiedene Ausführungen von Pedalbaugruppen.
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In 1 ist eine Pedalbaugruppe 10 dargestellt mit einem Basiselement 12 zur stationären Anordnung im Fahrzeug und einem Pedalelement 14, das in einem Scharnier 16 schwenkbar am Basiselement 12 angeordnet ist.
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Bei der Pedalbaugruppe 10 handelt es sich um ein Fahrpedal zur Vorgabe der Motorleistung eines Kfz. In der Darstellung in 1 befindet sich das Pedalelement 14 in einer Leerlaufstellung, die es ohne äußere Kräfte einnimmt. Bei Einwirkung einer Betätigungskraft F auf das Pedalelement 14 wird dieses um einen Betätigungswinkel α ausgelenkt, maximal bis in eine gestrichelt dargestellte Vollbetätigungsstellung.
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Über eine Koppelstange 18 ist das Pedalelement 14 mit einem Drehelement 20 gekoppelt. Das Drehelement 20 ist im Basiselement 12 um eine Achse 22 schwenkbar angeordnet. Durch die Kopplung über die Koppelstange 18 folgt das Drehelement 20 der Bewegung des Pedalelements 14, so dass es eine Schwenkposition abhängig von der Betätigungsstellung α des Pedalelements 14 einnimmt. In 1 ist das Drehelement 20 in seiner der Vollbetätigungsstellung entsprechenden Position gestrichelt dargestellt. Durch eine beidseitige Anlenkung der Koppelstange 18 am Pedalelement 14 und am Drehelement 20 ist eine beidseitig, d. h. sowohl in Betätigungsrichtung als auch bei nachlassender Betätigung wirkende Kopplung geschaffen.
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Als Rückstellelemente wirken zwei Schraubendruckfedern 24 zwischen einem Widerlager am Basiselement 12 und Federaufnahmen 26 am Drehelement 20. Hierdurch werden das Drehelement 20 und über die Koppelstange 18 somit auch das Pedalelement 14 entgegen der Betätigungsrichtung zurückgestellt. Für eine Betätigung des Pedalelements 14 muss die Kraft der Federelemente 24 überwunden werden.
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Am Basiselement 12 ist ein Sensor 28 vorgesehen, mit dem die Stellung des Drehelements 20 und somit die Auslenkung α des Pedalelements 14 ermittelt wird. Der Sensor 28 arbeitet nach dem induktiven Sensorprinzip und umfasst in an sich bekannter Weise einen Spulenschaltkreis mit mindestens einer Anregungsspule und mindestens einer Sensorspule der am Basiselement 12 festgelegt ist. Ein Indexelement am Drehelement 20 (nicht dargestellt) sorgt für eine positionsabhängige Überkopplung eines Anregungssignals auf die Sensorspule, so dass die jeweilige Pedalstellung α ermittelt werden kann.
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Nachfolgend wird das Drehelement 20 im Hinblick auf 2a–2d, 3a–3c, 4, 5 näher beschrieben. Wie insbesondere aus der Explosionsdarstellung in 4 ersichtlich ist, besteht dieses aus einem Betätigungshebel 30 und einem Hysteresehebel 32, die über einen Linearhebel 34 gegeneinander abgestützt sind. Der Betätigungshebel 30 und der Hysteresehebel 32 sind um eine Hülse 36 drehbar. Der Hysteresehebel 32 weist einen Ring 35 auf, der um die Hülse 36 herum angeordnet ist. Der Betätigungshebel 30 weist zwei Ringe 38 auf, die ebenfalls um die Hülse 36 herum angeordnet sind und zwischen denen im zusammengebauten Zustand der Ring 35 positioniert ist.
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Die Hülse 36 ist orts- und drehfest im Basiselement 12 angeordnet. Hierfür weist sie eine innere Öffnung 40 und in die innere Öffnung hineinragende Vorsprünge 42 auf, so dass sie auf einen einstückig mit dem Grundelement 12 gebildeten Dorn orts- und drehfest aufgesteckt werden kann. Die Hülse 36 dient als Drehlager für das Drehelement 20.
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Der Betätigungshebel 30 und der Hysteresehebel 32 werden durch die Koppelstange 18 einerseits und die Federn 24 andererseits in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt, wie in 3b durch Pfeile angedeutet. Auf der gegenüberliegenden Seite, rechts in 3b, stützen sich der Hysteresehebel 32 und Betätigungshebel 30 über den Linearhebel 34, der auf Druck beansprucht wird, gegeneinander ab. Hierdurch wird die Hülse 36 zwischen den Hebeln 30, 32 eingeklemmt.
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Dabei bildet, wie in 3a, 3b gezeigt, eine erste Hebelkontaktfläche 46 an der oberen Innenseite des Rings 38 am Betätigungshebel 30 an einer ersten Kontaktfläche 48 der Hülse 36 eine erste Reibpaarung. Eine zweite Reibpaarung ist gebildet durch eine zweite Hebelkontaktfläche 50, an der Innenseite des Rings 35 des Hysteresehebels 32 in Anlage an einer zweiten Kontaktfläche 52 an der Unterseite der Hülse 36. Die erste und zweite Kontaktfläche 48, 52 der Hülse 36 liegen einander diametral über die mittig durch die Hülse 36 verlaufende Achse 22 gegenüber.
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In 5 ist die Form der Hülse 36 mit den Kontaktflächen 48, 52 näher gezeigt. Beide Flächen 48, 52 sind jeweils um eine Krümmungsachse 54, 56 mit einem Krümmungsradius R1 bzw. R2 gekrümmt. Im gezeigten Beispiel sind die Krümmungsradien R1, R2 gleich und über den Verlauf beider Flächen 48, 52 konstant. Dabei weisen die Kontaktflächen 48, 52 allerdings verschiedene Krümmung auf, da die Krümmungsachsen 54, 56 zwar parallel verlaufen, aber nicht identisch sind, sondern sich in einem Abstand d über die mittlere Achse 22 gegenüberliegen.
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Die erste und zweite Kontaktfläche 48, 52 ist dabei jeweils als Teil einer Zylindermantelfläche geformt, d. h. im gezeigten Beispiel mit einer durchgehend gleich bleibenden Krümmung.
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Dabei sind die Krümmungsradien R1, R2 größer, im gezeigten Beispiel ca. 60 % größer, als der Abstand D der Kontaktflächen 48, 52 von der Mittelachse 22. Somit sind die Kontaktflächen 48, 52 und die jeweiligen Krümmungsradien R1, R2 jeweils vergrößert im Vergleich zu einer zylinderförmigen Hülse gleicher Ausdehnung, d. h. mit einem Radius D.
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Die an der ersten Kontaktfläche 48 anliegende erste Hebelkontaktfläche 46 und die an der zweiten Kontaktfläche 52 anliegende zweite Hebelkontaktfläche 50 sind im gezeigten Beispiel ebenfalls zylindermantelförmig. Dabei unterscheiden sich die Krümmung der jeweiligen Kontaktfläche 46, 50 geringfügig von der Krümmung der jeweils zugehörigen Kontaktfläche 48, 52. In der bevorzugten Ausführungsform stimmen zwar die Krümmungsachsen überein, d.h. die erste Hebelkontaktfläche 46 ist mit konstantem Krümmungsradius um die Achse 54 und die zweite Hebelkontaktfläche 50 mit konstantem Krümmungsradius um die Achse 56 gekrümmt. Allerdings sind die Krümmungsradien der Hebelkontaktflächen 46, 50 geringfügig größer als die Krümmungsradien R1, R2 der Kontaktflächen 48, 52. Hierdurch ergibt sich statt einer flächigen Anlage an den Reibungspaaren 46, 48; 50, 52, die im Fall gleich großer Krümmungsradien entsteht, eine bevorzugte linienförmige Anlage an den Reibungspaaren. Es hat sich erwiesen, dass eine solche linienförmige Anlage für die Bewegungsmechanik vorteilhaft ist.
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Bei der Schwenkbewegung des Drehelements 20 um die Achse 22 entsprechend der Betätigungsstellung des Pedalelements 14 werden stets die Kontaktflächen 46, 48; 50, 52 aufeinander gedrückt und bleiben an einer sich jeweils ergebenden linienförmigen Kontaktstelle in Anlage. Hierdurch ergibt sich einerseits eine Schwenkbewegung der beiden Hebel 30, 32, andererseits aber durch die voneinander abweichenden Achsen 54, 56 auch in geringem Maße eine lineare Relativbewegung der Hebel 30, 32 zueinander. Diese Relativbewegung zueinander wird durch die beidseitig gelenkige Kopplung über den Linearhebel 34 ermöglicht. Wie in 3b dargestellt sind beide Enden des Linearhebels 34 gerundet und in passenden, ebenfalls gerundeten Aufnahmen 58, 60 am Betätigungshebel 30 und am Hysteresehebel 32 aufgenommen. So wird ermöglicht, dass bei der Schwenkbewegung der Hebel 30, 32 um die Achsen 54, 56, die um den Abstand d voneinander beabstandet sind, die Hebel 30, 32 weiter über den Linearhebel 34 gegeneinander abgestützt werden und die Klemmung erhalten bleibt.
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Durch die unterschiedliche Krümmung der Kontaktflächen 48, 52 wirken wie bereits erläutert größere Flächen und größere effektive Radien bei der jeweiligen Reibpaarung zwischen den Kontaktflächen und Hebelkontaktflächen 46, 48; 50, 52. Hierdurch können bei vergleichsweise geringer Baugröße relativ hohe Reibkräfte erzielt werden, ohne dass die an der Reibpaarung beteiligten Materialien mit zu hohen Flächenpressungen beaufschlagt werden. Sowohl die Hebel 30, 32 als auch die Hülse 36 bestehen bevorzugt aus Kunststoff. Für die Hülse 36 wird z.B. ein POM-Material bevorzugt, für die Hebel 30, 32 bspw. ein PBT-Material.
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In alternativen Ausführungsformen (nicht dargestellt) können an den jeweiligen Kontaktflächen 46, 48; 50, 52 verschiedene Materialien zur Erzielung gewünschter Reib- und Gleiteigenschaften vorgesehen sein.
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5a–c zeigt beispielhaft die Betätigungscharakteristiken verschiedener Pedalbaugruppen. Dabei ist die Betätigungskraft F in N aufgetragen über den Betätigungswinkel α im Bereich von 0° (Leerlaufstellung) bis ca. 17° (Vollbetätigung). Der Kraftverlauf bei steigender Betätigung des Fahrpedals 14 ist dabei als durchgezogene Linie gezeichnet, die Kraft bei nachlassender Betätigung, d. h. Rückstellung des Pedalelements 14 als strichpunktierte Linie.
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5a zeigt zunächst die Betätigungscharakteristik der Pedalbaugruppe 10. Wie aus 5a ersichtlich steigt die zur Betätigung benötigte Kraft in einem ersten, linearen Bereich einer Auslenkung von α = 0° bis ca. α = 15° linear an, von einem Anfangswert von ca. 17 N bis auf ca. 31 N. Danach ergibt sich eine Kraftspitze 62, die zur Signalisierung einer Kickdown-Funktion dient und ausgelöst wird durch einen in 1 gezeigten Anschlag 64, der auf eine an der Pedalplatte 14 festgelegte Schnappscheibe (nicht dargestellt) wirkt und diese verformt.
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Nach Überwindung der Kraftspitze 62 ist keine weitere Betätigung mehr möglich, so dass die Kraft danach steil ansteigt.
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Bei Rückstellung des Pedals ergibt sich im Beispiel von 5a ein ähnlicher Verlauf mit gleichen Steigungen, allerdings geringeren Kräften. Die Differenz von ca. 8 N zwischen der zur weiteren Betätigung notwendigen Kraft (durchgezogene Linie) und der bei der Rückstellung wirkenden Kraft (strichpunktierte Linie) ist die gewünschte Hysterese, erzielt durch die Reibung an den Reibpaarungen zwischen den Kontaktflächen 46, 48; 50, 52.
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Bei der dargestellten Ausführungsform, und dort insbesondere den konstanten Krümmungen der Kontaktflächen und Hebelkontaktflächen kann der in 5a dargestellte parallele Verlauf von Betätigungskraft und Rückstellkraft mit konstantem Abstand (Hysterese) dazwischen erzielt werden.
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Alternativ können durch geeignete Wahl der jeweiligen Formen, Flächen und Krümmungen auch abweichende Verläufe erzielt werden, wie sie beispielhaft in 5b, 5c dargestellt sind.
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Im Beispiel von 5b bleiben Betätigungskraft und Rückstellkraft im linearen Bereich, d.h. vor Beginn der Kraftspitze 62, im gezeigten Beispiel von ca. α = 0° bis α = 15°, jeweils mindestens im wesentlichen konstant. Dies kann erzielt werden bei sonst ungeänderter Vorrichtung durch einen variablen Krümmungsverlauf der ersten und zweiten Kontaktfläche 48, 52 der Hülse 36. Hierfür weist die Kontakfläche 48 in der Darstellung von 5 eine von der Mitte zu den beiden Rändern hin stärker werdende Krümmung auf, d.h. der Krümmungsradius wird zu den Rändern hin geringer. Die Form der Kontaktfläche 52 entspricht einer Spiegelung der Kontaktfläche 48 an der Mittelachse 22, d.h. dass die Krümmung der Kontaktfläche 52 von der Mitte zum Rand hin ebenfalls zunimmt.
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Im Verlauf gemäß 5c steigen Betätigungskraft und Rückstellkraft jeweils linear an, allerdings mit unterschiedlicher Steigung. Ein solcher Verlauf wäre ebenfalls bspw. durch eine geeignete, geänderte Form der Kontaktflächen 48, 52 der Hülse 36 zu erzielen, wenn die Form der Hebelkontaktflächen 46, 50 wie im dargestellten Beispiel konstant bleibt. Dazu könnte die Krümmung der Kontaktflächen 48, 52 so gewählt werden, dass (im Hinblick auf die Darstellung in 5) die Krümmung von der Mitte zu den Rändern hin abnimmt, d.h. der Krümmungsradius in der Mitte minimal ist und sich zu den Rändern hin vergrößert. Hierdurch kann eine Pedalcharakteristik wie bspw. in 5c dargestellt erzielt werden.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dienen zur Erläuterung möglicher Anwendungen der Erfindung; sie sind nicht einschränkend zu verstehen. Zu den gezeigten Ausführungen sind eine Vielzahl von Änderungen möglich. So kann statt des erläuterten induktiven Sensors für die Pedalstellung ein Sensor anderen Typs, bspw. potentiometrisch, magnetisch, optisch etc. verwendet werden. Statt der dargestellten Bauform eines stehenden Pedals kann die Pedalbaugruppe als hängendes Pedal ausgestaltet sein. Während es sich bei der gezeigten Ausführungsform um eine rein passive Pedalbaugruppe handelt, kann die Mechanik des Drehhebels ebenso auch für aktive Pedalbaugruppen verwendet werden, bei denen die Betätigungscharakteristik während des Betriebs steuerbar sein kann. Derartige aktive Pedalbaugruppen können Aktorelemente, insbesondere elektromechanische Aktorelemente wie Elektromotoren und Elektromagneten umfassen. Diese Aktorelemente können bspw. mit dem Drehelement gekoppelt sein, so dass zusätzliche Kräfte steuerbar einwirken und die Betätigungscharakteristik gezielt verändern können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005059975 A1 [0003]
- DE 102005061277 A1 [0004]
