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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Federanordnung zum Rückstellen eines Fußpedal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Fußpedal mit einer solchen Federanordnung.
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Hintergrund der Erfindung
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Fußpedale, wie etwa Kupplungspedale oder Fahrpedale, werden in Fahrzeugen zum Steuern bestimmter Funktionen des Fahrzeugs verwendet. Derartige Fußpedale weisen in der Regel eine Federanordnung auf, die eine Gegenkraft zu der vom Fahrer auf das Pedal ausgeübten Kraft erzeugt und das Pedal in eine Ruhestellung zurücklenkt.
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Bei einem Fahrpedal, das beispielsweise die an einen Verbrennungsmotor zugeführte Treibstoffmenge oder die einem Elektromotor zugeführte Leistung steuert, ist es in der Regel vorteilhaft, wenn die Kraftkurve des Fußpedals eine Hysterese aufweist, d. h. dass beispielsweise die Gegenkraft beim Durchtreten des Fußpedals größer ist als auf dem Rückweg. Auch kann es vorteilhaft sein, dass am Ende des Pedalwegs bei einem voll durchgedrückten Fußpedal die Gegenkraft stark ansteigt, was als Kickdown oder Übergas-Eigenschaft bezeichnet wird.
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DE 10 2010 027 924 A1 zeigt ein Fahrpedal mit einer Federanordnung, die mittels eines Elektromagneten eine Hysterese in der Federkraft über den Federweg erzeugen kann. Eine Übergas- bzw. Kickdown-Kraft wird mittels einer Schnappfeder und einem daran anstoßenden Zapf erzeugt.
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Aus der
DE 42 03 367 A1 ist ein Sollwertgeber einer Einrichtung zum Einstellen der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Federanordnung und ein Fußpedal bereitzustellen, die auf einfache Weise Hysterese-Eigenschaften und/oder Übergas-Eigenschaften erzeugen können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Federanordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Fußpedal, welches die Merkmale nach Patentanspruch 10 aufweist, gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Federanordnungen und Fußpedale bereit, die auf einfache Weise Hysterese-Eigenschaften und/oder Übergas-Eigenschaften bereitstellen können.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Federanordnung zum Rückstellen eines Fußpedals. Das Fußpedal kann beispielsweise ein Kupplungspedal, beispielsweise für eine Elektrokupplung, oder ein Fahrpedal, beispielsweise zum Steuern eines Verbrennungs-, Elektro- oder Hybridantriebs, sein.
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Erfindungsgemäß umfasst das Fahrpedal ein in eine axiale Richtung kontrahierbares Federelement, ein Gehäuse zur Aufnahme des Federelements, in dem das Federelement an einem Ende abgestützt ist, und ein Stützelement, auf dem ein weiteres Ende des Federelements abgestützt ist und das zum Übertragen einer durch die Federanordnung erzeugten Kraft auf einen Pedalhebel des Fußpedals ausgeführt ist. Das Gehäuse kann beispielsweise topfförmig sein, wobei das Federelement, beispielsweise eine oder mehrere ineinander geschachtelte Schraubenfedern, am Boden des Topfs abgestützt ist. Das Stützelement kann von dem Pedalhebel in das Innere des Gehäuses hineingedrückt werden, wobei das Federelement dann kontrahiert wird.
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Die Federanordnung umfasst weiter eine von dem Stützelement seitlich abstehende Übergas-Feder, die in axialer Richtung an dem Federelement vorbeiführt, und die dazu ausgeführt ist, bei einer Übergasstellung an eine Innenkante des Gehäuses anzustoßen und ab der Übergasstellung eine zusätzliche Federkraft auf den Pedalhebel zu bewirken. Wenn das Stützelement von dem Pedalhebel belastet wird, schiebt der Pedalhebel das Stützelement in das Gehäuse hinein und kontrahiert dabei die Federanordnung im Inneren des Gehäuses, die die Hauptkomponente der Gegenkraft auf den Pedalhebel erzeugt. Bei einer bestimmten Wegstrecke der Übergasstellung stößt die mechanische Übergas-Feder, die seitlich neben der Federanordnung im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, mit einem Ende an einer Innenkante an und wird zusätzlich kontrahiert, so dass ab der Übergasstellung die auf den Pedalhebel wirkende Kraft erhöht wird.
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Somit kann mit einfachen mechanischen Mitteln eine zusätzliche Übergas-Gegenkraft erzeugt werden. Auch sind die Übergas-Feder und die Federanordnung im gleichen (topfförmigen) Gehäuse angeordnet, was zusätzliche Gehäuseteile einsparen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Stützelement ein Reibelement auf, das dazu ausgeführt ist, an einer Innenseite des Gehäuses bei einer Bewegung des Stützelements im Gehäuse eine Reibungskraft zu erzeugen. Beispielsweise kann das Reibelement eine Reibfläche an seiner Außenseite aufweisen, die auf der Innenseite des Gehäuses entlanggleitet. Bei einem Kontrahieren des Federelements durch den Pedalhebel vergrößert das Reibelement seinen Durchmesser, so dass die Reibfläche stärker gegen die Innenseite gedrückt wird und die Reibungskraft erhöht wird. Bei einem Expandieren des Federelements, also wenn die von dem Pedalhebel auf das Stützelement ausgeübte Kraft vermindert wird, verkleinert das Reibelement seinen Durchmesser, so dass die Reibungskraft vermindert wird. Insgesamt weist die von der Federanordnung erzeugte Kraft eine Hysterese auf, d. h. am gleichen Punkt des Wegs des Pedalhebels ist die Kraft beim Hineindrücken des Stützelements in das Gehäuse größer, als wenn es durch die Federanordnung zurückgestellt wird.
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Durch die vorgeschlagene Anordnung lässt sich beispielsweise eine Hysterese erzeugen, bei der bei einem Ausgangspunkt (z. B. Leerlaufstellung) des Pedals eine erste Kraft im Bereich zwischen 7 N und 23 N, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 12 N und 18 N aufgebracht werden muss und bei der zum Erreichen des Volllastpunktes eine zweite Kraft in einem Bereich zwischen 37 N und 65 N, vorzugsweise zwischen 45 N und 55 N aufgebracht werden muss. Beim Loslassen des Pedals ist dann zum Halten des Volllastpunktes z. B. eine dritte Kraft erforderlich, die in einem Bereich zwischen 25 N und 40 N liegen kann, vorzugsweise zwischen 30 N und 38 N und beim Erreichen des Leerlaufpunktes kann dann z. B. eine vierte Kraft ausreichen, die in einem Bereich zwischen 3 N und 18 N liegt, vorzugsweise zwischen 8 N und 12 N.
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Diese Hysterese, also alle vier Randpunkte aber auch der Kraftverlauf zwischen diesen Endpunkten, lässt sich durch die Erfindung in einfacher Weise an Kundenspezifikationen anpassen.
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Auf diese Weise kann die Hysterese-Eigenschaft der Federanordnung durch einfache mechanische Komponenten bereitgestellt werden. Auch kann die Hysterese-Kurve, d. h. die Kraftdifferenz bezüglich der Wegrichtung und/oder eine nicht-lineare Abhängigkeit vom Weg durch eine entsprechende Anpassung der axialen Kontur der Innenfläche des Gehäuses eingestellt werden.
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Weiter befinden sich alle Reibflächen, mit denen die Zusatzkraft für die Hysterese-Eigenschaft generiert wird, innerhalb eines relativ kompakten Gehäuses.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Stützelement ein Expandierelement mit einer ersten Keilfläche auf, die auf einer entsprechenden zweiten Keilfläche des Reibelements abgestützt ist, so dass bei einem Druck auf das Expandierelement durch den Pedalhebel das Expandierelement mit der ersten Keilfläche das Reibelement über die zweite Keilfläche aufweitet. Mit anderen Worten drückt bei einer Bewegung des Stützelements nach innen die erste Keilfläche auf die zweite Keilfläche und weitet das Stützelement auf, so dass die Kraft des Reibelements auf die Innenwandung des Gehäuses erhöht wird, was wiederum die Reibungskraft zwischen dem Reibelement und dem Gehäuse erhöht. Bewegt sich das Stützelement nach außen, rutscht es wieder aus dem Reibelement heraus, so dass dieses seinen Durchmesser vermindern kann. Die Kraft des Reibelements auf die Innenwandung des Gehäuses vermindert sich, was wiederum die Reibungskraft zwischen dem Reibelement und dem Gehäuse vermindert.
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Weiter ist zu verstehen, dass die Flächen der ersten Keilfläche und die der zweiten Keilfläche unterschiedlich groß sein können. Im Querschnitt betrachtet kann jede Keilfläche an ihren axialen Enden jeweils einen durch eine Symmetrieachse verlaufenden Durchmesser aufweisen, wobei der Durchmesser die Symmetrieachse senkrecht schneidet. Durch den schrägen Verlauf der Keilfläche kann ein Durchmesser an einem Ende der Keilfläche geringer sein als an dem gegenüberliegenden Ende. Der geringste Durchmesser einer Keilfläche kann als Innendurchmesser, der größte Durchmesser als Außendurchmesser bezeichnet werden. Die unterschiedlich großen Keilflächen können dann dadurch bewirkt sein, dass z. B. der axiale Abstand zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der zweiten Keilfläche wesentlich kleineren sein kann, als der entsprechende Abstand bei der ersten Keilfläche (oder umgekehrt der axiale Abstand zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der ersten Keilfläche wesentlich kleineren sein kann, als der entsprechende Abstand bei der zweiten Keilfläche). Auch kann dieser axiale Abstand so klein sein, dass die zweite Keilfläche fast linienförmig ist (und umgekehrt für die erste Keilfläche). In anderen Worten kann auch eine Form der Keilfläche derart gegeben sein, dass die eine Keilfläche nur linienförmig bzw. im Querschnitt betrachtet nur punktförmig mit der anderen Keilfläche in Kontakt tritt. Durch verschiedene Ausgestaltungsformen der Keilflächen kann der gewünschte Hystereseverlauf gezielt eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die erste Keilfläche bezüglich einer Mittelachse der Federanordnung nach außen und weist die zweite Keilfläche nach innen. Das Reibelement und/oder das Expandierelement können Vorsprünge aufweisen, die von einer entsprechenden Scheibe des jeweiligen Elements abstehen und die die Keilflächen bereitstellen. Diese Vorsprünge können, z. B. bezogen auf eine Ebene der Scheibe entlang der Flächennormalen der Ebene abstehen bzw. in axialer Richtung abstehen, Weiter ist es möglich, dass die erste Keilfläche und die zweite Keilfläche bzw. die beiden Vorsprünge eine Mittelachse der Federanordnung zumindest teilweise ringförmig umgeben. Vorteilhaft baut so die Anordnung besonders kompakt. Weiterhin vorteilhaft kann so über die Form der einander zuweisenden Keilflächen, z. B. über deren Neigungswinkel bezogen auf die Mittelachse, in einfacher Weise das Hystereseverhalten eingestellt werden. Je stärker die Keilflächen parallel zur Mittelachse ausgerichtet sind (also je kleiner der Winkel zwischen Mittelachse und der Keilfläche ist) desto weniger wird der Durchmesser des Reibelements durch das Expandierelement vergrößert. Auf diese Weise lassen sich einfach kundenspezifische Hysteresekurven allein mit mechanischen Komponenten einstellen. Diese Anordnung ist auch besonders robust und zuverlässig über Lebensdauer.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Reibelement eine Mittelöffnung auf, durch die ein Zentrierelement des Expandierelements ragt. Das Zentrierelement kann beispielsweise ein Ring bzw. eine Ringwandung sein, der von einer Scheibe des Expandierelements in das Gehäuse hinein absteht, z. B. in axialer Richtung. Ein derartiger Ring muss nicht geschlossen sein. Das Zentrierelement kann auch ähnlich wie ein Zapfen ausgebildet sein. Vorteilhaft wird dadurch der Zusammenbau der Anordnung erleichtert, da das wenigstens eine Federelement auf diese Weise über das Zentrierelement geführt werden kann und so in radialer Richtung stabilisiert werden kann. Auch im Betrieb wird auf diese Weise ein seitliches Ausbeulen der Feder unterdrückt, wodurch die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer erhöht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Reibelement im Wesentlichen ringförmig und weist einen Längsschlitz auf, der eine Durchmesseränderung des Reibelements ermöglicht. Auch wenn das Reibelement aus einem relativ steifen Material hergestellt ist, kann durch Vergrößern und Verkleinern des Schlitzes, wobei sich das Reibelement an der dem Schlitz gegenüberliegenden Seite verformt, der Außendurchmesser des Reibelements vergrößert und verkleinert werden. Dabei kann sich das Reibelement an der dem Schlitz gegenüberliegenden Seite verformen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Reibelement derart elastisch ausgeführt, dass es einer Vergrößerung seines Durchmessers selbstständig entgegenwirkt. Beispielsweise kann das Reibelement bzw. die dem Schlitz gegenüberliegende Stelle wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren, wenn es von dem Expandierelement nicht mehr auseinandergedrückt wird. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders lange Lebensdauer und ein gleichmäßiges Verhalten während der Lebensdauer sichergestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einer inneren Reibfläche des Gehäuses und einer äußeren Reibfläche des Reibelements ein Material zur Erhöhung der Reibungskraft angeordnet. Dieses Material, beispielsweise Santoprene ©, kann an das Gehäuse oder an das Reibelement angebracht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Reibfläche des Gehäuses wenigstens zwei in axiale Richtung angeordnete Bereiche, die derart ausgeführt sind, dass das Reibelement in einem ersten Bereich eine andere Reibungskraft erzeugt als in einem zweiten Bereich. Beispielsweise können die Bereiche unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen. Es ist auch möglich, dass in einem der beiden Bereiche ein Material zur Erhöhung der Reibungskraft angeordnet ist und in dem anderen Bereich kein derartiges Material oder ein andersartiges derartiges Material vorhanden ist. Dadurch kann vorteilhaft in einfacher und kostengünstiger Weise das Hystereseverhalten kundenspezifisch eingestellt werden, ohne dass die äußere Form der Anordnung verändert werden müsste. Dadurch lassen sich modulare Fertigungskonzepte nutzen, wodurch Kosten eingespart werden können.
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Wenn die Reibfläche des Gehäuses parallel zu der Bewegungsrichtung des Stützelements verläuft, ist die Reibungskraft in der Regel konstant und zusammen mit einer linear vom Weg abhängigen Kraft des Federelements steigt die auf das Pedal ausgeübte Kraft linear an. Die Reibungskraft ist weiter abhängig vom Innendurchmesser der Reibfläche des Gehäuses. Mit verschiedenen Innendurchmessern können somit verschiedene Reibungskräfte erzeugt werden. Wenn die Reibfläche nicht parallel, sondern schräg zur Bewegungsrichtung verläuft, kann auch erreicht werden, dass die Reibungskraft bzw. die auf das Fahrpedal ausgeübte Kraft nicht linear mit dem Weg ansteigt bzw. mit einer anderen Steigung auf dem Hinweg (in das Gehäuse hinein) als auf dem Rückweg.
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Das Gehäuse kann z. B. in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden und als Material Metall oder Kunststoff aufweisen. Die Reibflächen des Gehäuses können so z. B. mit einem wechselbaren Einsatz im Spritzguss-Werkzeug erzeugt werden. Damit kann die gewünschte Hysterese nach Wunsch angepasst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Übergas-Feder eine Blattfeder, die wenigstens eine Federzunge aufweist, die an dem Federelement vorbeiführt. Diese Blattfeder kann an einem Ende in dem Stützelement aufgenommen sein und dann (etwa um 90° abgewinkelt) in die Federzunge übergehen, die im Wesentlichen parallel zur Innenfläche des Gehäuses an der Federanordnung vorbei verläuft. Dadurch ist die Übergas-Feder besonders einfach und kompakt herstellbar. Sie ist dadurch auch besonders robust und weist eine hohe Stabilität gegen Bruch auf.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Blattfeder zwei gegenüberliegende Federzungen auf, die seitlich aus dem Stützelement herausragen. Diese beiden Federzungen können ab der Übergasstellung in gegenüberliegende Innenkanten symmetrisch eingreifen. Dadurch kann zuverlässig ein Verkanten im Betrieb verhindert werden. Weiterhin schafft das Vorhandensein wenigstens zweier Federzungen auch eine Redundanz im Falle des Bruchs einer Federzunge. Denn dann hört die Wirkung nicht schlagartig auf, es bleibt wenigstens eine weitere Federzunge zunächst funktionswahrend übrig. Dies ist ein wichtiger Sicherheitsaspekt beim Einsatz in Kraftfahrzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Stützelement (bzw. das Expandierelement) zwei Teile auf, zwischen denen ein Mittelbereich der Übergas-Feder aufgenommen ist. Die Übergas-Feder kann beispielsweise U-förmig gekrümmt sein, wobei die Schenkel des Us zwei Federzungen bereitstellen und die Basis des Us den Mittelbereich bereitstellt, der zwischen den beiden Teilen des Stützelements aufgenommen ist. Dadurch lässt sich die Übergas-Feder besonders einfach und kostengünstig herstellen und montieren. Es wird auch ein modulares Aufbaukonzept möglich, bei dem für verschiedene Stützelemente immer dieselbe Übergas-Feder verwendet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Federzunge an der Spitze löffelförmig von der Innenwandung des Gehäuses weggekrümmt, z. B. in Richtung der Mittelachse, also nach innen. Die Innenkante kann auch eine entsprechende Krümmung aufweisen. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass es beim Betrieb nicht zu einem Verkanten der Federenden im Innern des Gehäuses kommt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse wenigstens einen seitlichen Kanal auf, in den die Übergas-Feder (bzw. die Federzunge der Übergas-Feder) bewegbar ist und an dem Gehäuse neben dem Kanal innenliegende Reibflächen vorgesehen sind, auf denen das Reibelement gleitet. Dadurch können vorteilhaft in einem einzigen Gehäuse sowohl die Hysterese-Funktion als auch die Übergas-Druckpunkt-Funktion integriert werden. Die Anordnung ist dadurch einfach herzustellen, wartungsarm und die empfindlichen Teile sind gut gegen Umgebungseinflüsse in ein und demselben Gehäuse geschützt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist an dem Ende des wenigstens einen seitlichen Kanals die Innenkante vorgesehen, an die die Übergas-Feder in der Übergasstellung anstößt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fußpedal, beispielsweise ein Kupplungspedal oder ein Fahrpedal. Das Fußpedal umfasst einen Pedalhebel, der um eine Achse schwenkbar gelagert ist, und eine Federanordnung zum Erzeugen einer variablen Gegenkraft auf den Pedalhebel, so wie sie obenstehend und untenstehend beschrieben ist. Ein derartiges Fußpedal kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Gegenkraft mit Hysterese-Eigenschaft und/oder Übergas-Eigenschaft bereitstellen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Einzelheiten und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fußpedals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Federanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht von Komponenten der Federanordnung aus 2.
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4 zeigt eine Explosionsansicht der Komponenten aus 3.
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5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht von Komponenten der Federanordnung aus der 2.
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6 zeigt einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Federanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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7 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Federanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Einzelheiten.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Fußpedal 10, wie etwa ein Fahrpedal oder ein Kupplungspedal, das der Fahrer mit seinem Fuß von einer Ruhestellung bis in eine Endstellung durchdrücken kann. Der Fahrer betätigt dabei eine Fußablage 12, die über einen Pedalhebel 14 um eine Achse schwenkbar ist. Eine Federanordnung 16 bewirkt dabei eine Gegenkraft, die der Kraft des Fahrers entgegen wirkt und die das Fußpedal 10 in die Ruhestellung zurückzustellen versucht. Dabei ist die Federanordnung 16, wie im Folgenden beschrieben, dazu ausgeführt, eine variable Gegenkraft auf rein mechanische Weise zu erzeugen.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Federanordnung 16 mit einem topfförmigen Gehäuse 18, das zwei ineinander aufgenommene Schraubenfedern 20, 22, die an einem Ende 24 des Gehäuses 18 (am Topfboden) abgestützt sind, umfasst. Die innere Schraubenfeder 20 ist etwas länger als die äußere Schraubenfeder 22 und das Ende 24 des Gehäuses 18 weist dazu zwei in axiale Richtung beabstandete Abstützfläche 26 für jede der Federn 20, 22 auf.
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Ein Stützelement 28 ist am anderen Ende 30 des Gehäuses an den Innenwänden des Gehäuses 18 geführt, wobei das Stützelement 28 aus einem Expandierelement 32 und einem Reibelement 34 zusammengesetzt ist.
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Das Reibelement 34 weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Außenfläche 36 auf, die auf einer Innenseite 38 des Gehäuses 18 gleitet. Entsprechend dem Ende 24 weist auch das Stützelement 28 bzw. das Reibelement 34 ein oder zwei axial beabstandete Abstützflächen 40 auf, auf denen jeweils eine der Schraubenfedern 20, 22 oder nur 22 abgestützt ist.
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Den Abstützflächen 40 gegenüberliegend weist das Reibelement 34 eine schräg zur axialen Richtung verlaufende, nach innen weisende, ringförmige zweite Keilfläche 42 auf, die auf einer ersten ringförmigen Keilfläche 44 des Expandierelements 32 gleitet. Die erste Keilfläche 44 verläuft mit dem gleichen Winkel wie die zweite Keilfläche 42 schräg zur axialen Richtung und weist nach außen.
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Das Expandierelement 32 umfasst weiter ein ringförmiges Zentrierelement 46, das in axialer Richtung verläuft und auf das das Reibelement 34 mit einer zentralen Öffnung 48 gesteckt ist.
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Drückt der Pedalhebel 14 auf das Stützelement 28, schieben sich das Expandierelement 32 und das Reibelement 34 ineinander, die erste Keilfläche 44 und die zweite Keilfläche 42 gleiten aufeinander und das Reibelement 34 wird durch das Expandierelement auseinandergedrückt, so dass sich die Reibungskraft zwischen den Flächen 36, 38 erhöht. Wird umgekehrt die Belastung des Pedalhebels 14 auf das Stützelement 28 zurückgenommen, können das Expandierelement 32 und das Reibelement 34 auseinandergleiten und das Reibelement 34 kann seinen Außendurchmesser vermindern, so dass die Reibungskraft zwischen den Flächen 36, 38 vermindert wird. Auf diese Weise erhält die Kraft-Weg-Kurve der Federanordnung 16 eine Hysterese.
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Das Stützelement 28 trägt eine Übergas-Feder 50, die eine U-förmige Blattfeder umfasst, deren Mittelbereich 52 zwischen zwei Teilen 54 des Expandierelements 32 aufgenommen ist. Zwei Federzungen 56 bilden die Arme des Us, die seitlich neben den Schraubenfedern 20, 22 in das Gehäuse 18 hineinragen. Die Federzungen 56 befinden sich jeweils in einem seitlichen Schlitz 58 bzw. Kanal 58 des Gehäuses, der zwischen der Hysterese-Fläche 38 des Gehäuses 18 verläuft. Am Ende der Kanäle 58 befindet sich eine Innenkante 60, auf die jeder der Federzungen 56 bei einer Übergasstellung aufsetzen kann. Dazu weisen die Federzungen ein löffelförmig gekrümmtes Ende 62 auf, das sich z. B. zur Mittelachse nach innen krümmt. Es kann als Auflauffläche ein Verkanten der Federzunge 56 im Betrieb im Innern des Gehäuses 18 verhindern. Die Innenkante 60 ist entsprechend gekrümmt.
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Wird das Stützelement 28 vom Pedalhebel 14 in die Übergasstellung geschoben, setzen die Federzungen 56 auf den Innenkanten 60 auf und die Federzungen 56 werden ab dieser Stellung zusätzlich zu den Schraubenfedern 20, 22 kontrahiert, was die Gegenkraft auf den Pedalhebel 14 erhöht.
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Die 3 bis 5 zeigen weitere perspektivische Ansichten von Komponenten der Federanordnung aus der 2. In den 4 und 5 ist weiter zu erkennen, dass das Reibelement 34 einen Schlitz 64 in radialer Richtung aufweist, der es ermöglicht, dass das Reibelement 34 seinen Durchmesser vergrößern und verkleinern kann. Der Schlitz 64 verläuft dabei an einer Seite durch den Rand des Reibelements 34 und verläuft durch die Abstützflächen 40 auf beiden Seiten der Öffnung 48.
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Die 6 zeigt einen schematischen Teillängsschnitt durch eine Federanordnung 16, bei der die Innenfläche 38 des Gehäuses mehrere Bereiche 66, 68 mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweist. Durch die unterschiedlichen Durchmesser werden unterschiedliche Reibungskräfte erzeugt, mit denen auch ein nicht-lineares Verhalten der Kraft bezüglich des Wegs des Fußpedals erzeugt werden kann.
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7 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Federanordnung 16, bei dem zu erkennen ist, dass zwischen dem Gehäuse 18 und dem Reibelement 34 auch ein zusätzliches Material 70 angeordnet werden kann, das die Reibung zwischen dem Gehäuse 18 und dem Reibelement 34 erhöht. Dieses Material 70 kann entweder an dem Gehäuse 18 oder an dem Reibelement 34 befestigt sein. Hierbei kann es sich z. B. um thermoplastische Elastomere handeln, z. B. auf Polyproylen-Basis (PP), auf Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Basis (EPDM. Besonders gut geeignet ist Santoprene ©.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend”, „umfassend” etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließen.
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Insbesondere ist unter dem Begriff „ein Federelement” synonym der Begriff „wenigstens ein Federelement” zu verstehen.
