DE2527478A1 - Vorrichtung zur reduzierung der zur betaetigung eines pedals erforderlichen kraefte - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Reduzierung der zur Betätigung eines Pedals erforderlichen Kräfte Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reduzierung der zur Betätigung eines Pedals, insbesondere des Brems- oder Kupplungspedals eines Kraftfahrseuges, erforderjichen Kräfte.
• Im allgemeinen werden der Rauptbremszylinder oder auch der Kupplungsgeberzylinder eines Kraftfahrzeuges mittels eines Pedals über eine Druckstange betätigt. Der notwendige Kolbenhub im Zylinder wird dabei zwangsläufig durch die Länge der geforderten Blüssigkeitssäule für den jeweiligen Arbeitskreis bestimmt. Aufgrund des erforderlichen Kolbenhubes werden die Hebelübersetzung des Pedals sowie der zumutbare Fußweg am Fußhebel festgelegt. Um eine einwandfreie und darüber hinaus bequeme Bedienbarkeit des Pedals zu gewährleisten, ist es unter anderem erforderlich, daß die zu seiner Betätigung benötigte Kraft möglichst klein ist. Man strebt daher vielfach an, die Übersetzung des Pedal-Hebelwerkes groß zu whlen, was aber zur Bolge hat, daß der Fußweg am Pedal bei Einhaltung des erforderlichen Kolbenhubes im Zylinder oft unangenehm groß wird.
• Ein su gro3er Flußweg am Pedal ist jedoch nur bedingt zulässig, weil z.B. kleinere Fahrzeugführer eines Kraftfahrzeuges ein (Brems-oder Eupplungs-)Pedal mit großem Flußweg unter Umständen nicht bis zum Anschlag durchtreten könnten. Da somit unter anderem aus den vorerwähnten Gründen die Größe des Fußweges beschränkt ist, kann auch für die Hebelübersetzung des Pedals zwangsläufig ein bestimmter Wert nicht überschritten werden, so daß die erforderliche Fußkraft für die Betätigung des Pedals mitunter nicht so niedrig ist, wie man sie gerne hätte.
• Um die erfordeSiche Fußkraft auch bei einer kleinen Bebelübersetzung und damit einem kleinen Fußweg in annehmbaren Grenzen zu halten, ist es insbesondere in größeren Kraftfahrzeugen bekannt, zur Reduzierung der Fußkraft einen Bremskraftverstärker einzusetzen.
• Bremskraftverstärker sind in vielen Variationen bekannt. Es gibt sie beispielßweise als Druckluft-Kombination, bei der die in verdichteter Luft enthaltene Energie in hydraulischen Druck umgewandelt wird, oder auch als Unterdruck- oder Vakuum-Kombination, welche die Druckdifferenz zwischen dem im Ansaugrohr eines Otto-Motors erzeugten Vakuum und dem atmosphärischen Außendruck als Kraftquelle ausnutzt. Die letzteren besitzen zwar den Vorteil, daß keine besonderen Druckluftbehälter an Bord mitgeführt werden müssen, dafür können sie aber nicht in Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren eingesetzt werden, da dort ein entsprechendes Vakuum nicht zur VerfUgung steht. Bei beiden Bremsverstärkertypen ist der räwaliche und bauliche Aufwand außerdem verhältnismäßig groß, weil u.a. im Durchmesser relativ groß bemessene Vakuum-Zylinder, zusätzliche Hilfshauptzylinder, besondere Steuerschieber oder aufwendige Hebelwerke zur Steuerung und Kraftübertragung erforderlich sind (z.3. ATE-Bremsen-Handbuch, 1960, Seiten 123 - 130; D?-PS 1 123 222).
• Aufgabe der Erfindung ist es, den räumlichen und baulichen Aufwand für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art herabzusetzen und diese insbesondere so auszugestalten, daß sie ohne zusätzlichen Druckluftbehälter ouakommt und unabhängig vom Typ des eingesetzten Verbrennungsmotors in jedem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein von einem Elektromotor in Rotation versetzbares Servoglied beim Betätigen des Pedals direkt oder indirekt mit dem Pedal koppelbar ist, wobei die Drehrichtung des Servogliedes mit der Drehrichtung des Pedals bei dessen Betätigung übereinstimmt, wobei der Grad der Kopplung vorzugsweise pedalkraftabhängig gemacht wird. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus.
• Eine bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich aus durch eine mittelbar oder unmittelbarsuf der Lagerwelle des Pedals gelagerte, beim Betätigen des Pedals pedalkraftabhängig gegen das Peda +erdrehbare kreiszylindrische Trommel, ein ebenfalls mittelbar oder unmittelbar auf der Lagerwelle des Pedals gelagertes Servoglied, welches die Trommel mit einem kreiszylindrischen Ansatz topfförmig umschließt, und ein zwischen Ansatz und Trommel angeordnetes heibungaglied o.ä., welches mit seinem einen Ende am Pedal und mit seinem anderen Ende an der Trommel befestigt ist, wobei die Durchmesser der Trommel und des Ansatzes sowie die Ausbildung und Befestigung des Reibungsgliedes derart sind, daß der Ansatz bei nicht betätigtem Pedal frei um die Trommel drehbar ist, während er bei betätigtem Pedal über das infolge der Verdrehung zwischen Pedal und Trommel am Ansatz zur Anlage kommende Reibungsglied kraftschlüssig mit dem Pedal und der Trommel verbunden ist. Die erfindungsgemäße elektromechanische Vorrichtung besteht neben dem Elektromotor somit im wesentlichen nur aus drei Bauteilen, die ineinander geschachtelt zusammenwirken. Der Raumbedarf ist dabei gering. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Reibungsglied als in mehreren Windungen um die Trommel gelegte metallische Schlingfeder ausgebildet, deren Durchmesser sich aufgrund der gewählten Wicklungsrichtung beim Betätigen des Pedals vergrößert. Die Verwendung dieser bei Synchronisierungseinrichtungen bekannten, als Spreizfeder wirkenden Schlingfeder ermöglicht bei sicherer Funktionsweise eine besonders kompakte Bauform.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der Trommel ein Hebelarm befestigt,dessen Ende direkt an dem mit dem Pedal in Verbindung stehenden Kraftübertragungsglied angreift, während sich das Pedal über eine Feder gegen das Eraftübertragungsglied abstützt. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine pedalkraftabhängige Steuerung der Vorrichtung, weil dadurch die Größe des Verdrehwinkels zwischen Pedal und Trommel von der Gegenkraft abhängig gemacht wird, die beim Betätigen des Pedals durch das Kraftübertragungsglied auf das Pedal ausgeübt wird.
• Anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung werden die Erfindung sowie weitere wesentliche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
• In der Zeichnung zeigen Figur 1 in zum Teil geschnittener Darstellung die Draufsicht eines Pedals mit einer daran befestigten erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 2 eine Schnittdarstellung dieses Pedals entlang der in Figur 1 mit II bezifferten Schnittführung.
• Im Ausführungabeispiel sind nur die für das Verständnis der Brwindung notwendigen Einzelheiten dargestellt. Am nicht weiter dargestellten Pahrzeugaufbau ist in bekannter Weise mittels einer Lagerwelle 9 ein Pedal 1 angelenkt, dessen die Trittplatte tragender unterer Teil nicht weiter dargestellt ist. huber ein als Druckstange ausgebildetes Kraftübertragungsglied 3, dessen gabelförmig ausgestaltetes Ende mittels eines Bolzens 4 am Pedal 1 angreift, wird die auf das Pedal 1 ausgeübte Kraft in bekannter Weise z. 3.
• auf einen nicht weiter dargestellten Hauptbremszylinder einer Bremsanlage oder auf einen Kupplungszylinder einer Eupplungsanlage o. ä. übertragen. Ein von einem nicht weiter gezeigten Elektromotor in Rotation versetzbares Servoglied 8 ist drehbar auf der Lagerwelle 9 des Pedals 1 gelagert und umschließt mit einem kreiszylindrisch ausgebildeten Ansatz 8a topfförnig eine gegen das Pedal 1 verdrehbar auf der Lagerwelle 9 gelagerte kreiszylindrische Trommel 2. Die Drehrichtung des Servogliedes 8 stimmt mit der Drehrichtung des Pedals 1 bei dessen Betätigung überein. Zwischen der Trommel 2 und dem Ansatz 8a des Servogliedes 8 ist ein mit seinem einen Ende an Pedal 1 und mit seinem anderen Ende an der Trommel 2 befestigtes Reibungs-8 glied 7 angeordnet, mit dessen Hilfe das Servoglied/mit dem Pedal 1 koppelbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Reibungsglied 7 als metallische Spreiz- oder Schlingfeder ausgebildet, die in mehreren Windungen um die Trommel 2 gelegt ist. In Figur 1 ist das am Pedal 1 befestigte Ende der Schlingfeder mit 7a und daa an der Trommel 2 befestigte Ende mit 7b beziffert. Die Wicklungsrichtung der Schlingfeder auf der Trommel 2 ist so gewählt, daß sich der Durchmesser der Schlingfeder bei der beim Betätigen des Pedals 1 auftretenden Verdrehung zwischen Trommel 2 und Pedal 1 vergrößert. Statt als Schlingfeder könnte das Reibungsglied 7 aber auch nach Art eines Bremsbackens als Stahlhalbschale mit oder auch ohne Bremsbelag ausgebildet werden, deren eines Ende ebenfalls an der Trommel und deren anderes Ende am Pedal befestigt ist. Der Außendurchmesser der Trommel 2, der Innendurchmesser des Ansatzes 8a und des Servogliedes 8 sowie der Ausbildung und Befestigung des Reibungagliedes 7 sind derart aufeinander abgestimmt, daß der Ansatz 8a bei nicht betätigtem Pedal 1 frei um die trommel 2 drehbar ist. Bei BetätigwRg des Pedals 1 verdreht sich die Trommel 2 relativ zum Pedal 1.
• durch werden die beiden Enden 7a und 7b der Schlingfeder gegen einander verschobent wodurch sich der Durchmasser der Schlinfeder vergrößert. Dadurch kommt die Schlingfeder mit mehr odar weniger starkem Druck am Ansatz 8a des sich drehenden Servogliedes 8 zur Anlage, so daß die hierbei entstehende Reibkraft über dieSchlingfeder auf das Pedal 1 übertragen wird und somit eine Unterstützung der auf das Pedal einwirkenden Fußkraft stattfindet.
• Um die zur Betätigung des Pedals 1 erforderliche Fußkraft pedalkraftabhängig zu reduzieren, ist die Größe des Verdrehwinkels zwischen Pedal 1 und Trommel 2 von der beim Betätigen der Bremse durch das Kraftübertragungsglied 3 auf das Pedal 1 ausgeübtenGegenkraft abhängig gemacht worden, so daß die Anpreßkraft der Schlingfeder an den Ansatz 8a und damit die Servowirkung umso stärker wird, je stärker der Pedaldruck wird. Diese Abhängigkeit ist in einfacher Weise dadurch erzielt, daß die Trommel mit Hilfe eines an der Trommel befestigten Hebelarmes direkt an dem mit dem Pedal 1 in Verbindung stehenden Kraftübertragungsglied 3 bzw. am Bolzen 4 angreift, während sich das Pedal 1 über eine Feder 5 gegen das Kraftübertragungsglied bzw. den Bolzen abstutzt.
• Man erkennt, daß die Art und der Verlauf der Verstärkerwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Bemessung der Feder 5 beeinflußt werden kann. So ist es beispielsweise in vorteilhafter Weise mödich, der Feder 5 eine Vorspannung zu geben, so daß erst bei Überschreiten einer durch die Federvorspannung bestimmten Pedalkraft eine Verdrehung zwischen Pedal 1 und Trommel 2 auftritt. Das bedeutet, daß die Servowirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls erst bei Überschreiten dieser Pedalkraft einsetzt. Durch Verwendung einer Feder 5 mit progressiver Kennlinie ist es auch möglich, der Vorrichtung eine degressive Verstärkungskennlinie zu geben, die der Verstärkungskennlinie üblicher Unterdruckverstärker ähnelt. Beim Loslassen des Pedals 1 zieht sich die Schlingfeder 7 wieder zusammen, so daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Servoglied 8 und Pedal t aufgehoben wird. Das Pedal 1 geht dabai wieder in seine Ausgangslage zurück.
• Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß der das Servoglied 8 drehende Slektromoto Aom Servomotor und vom Pedal räumlich getrennt angeordnet werden kann, so daß der im Pedal bere ich benötigte Platz zum Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur gering ist. Die Kraftübertragung zwischen Elektromotor und Sewroglied kann über eine biegsame Welle, z.3. eine Tachowelle, erfolgen, die im Ausführungsbeispiel mit 10 beziffert ist.
• Der das Servoglied 8 antreibende Elektromotor braucht nicht dauernd eingeschaltet zu sein, denn an sich muß sich das Servoglied 8 nur dann drehen, wenn das Pedal 1 betätigt werden soll.
• Unter Umständen ist es daher von Vorteil, eine mit dem Pedal 1 oder mit einer benachbarten Pedaleinrichtung in Verbindung stehende elektrische Schalteinrichtung vorzusehen, die den Elektromotor erst beim Betätigen des Pedals, z. B. des Rremspedals, bzw. beim Lösen der benachbarten Pedaleinrichtung, z.B.
• des Gaspedals, einschaltet.

Claims (10)

ANSPRUCHE

1. Vorrichtung zur Reduzierung der zur Betätigung eines Pedals, insbesondere des Brems- oder Kupplungspedals eines Kraftfahrzeuges, erforderlichen Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Elektromotor in Rotation versetzbares Servoglied (8) beim Betätigen des Pedals (1) direkt oder indirekt mit dem Pedal (1) koppelbar ist, wobei die Drehrichtung des Servogliedes (8) mit der Drehrichtung des Pedals (1) bei dessen Betätigung übereinstimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Kopplung pedalkraftabhängig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine mittelbar oder unmittelbar auf der Lagerwelle (9) des Pedals (1) gelagerte, beim Betätigen des Pedals (1) pedalkraftabhängig gegen das Peda Werdrehbare kreiszylindrische Trommel (2), ein ebenfalls mittelbar oder unmittelbar auf der Lagerwelle (9) des Pedals (1) gelagertes Servoglied (8), welches die Trommel (2) mit einem kreiszylindrischen Ansatz (8a) topfförmig umschließt, und ein zwischen Ansatz (8a) und Trommel (2) angeordnetes Reibungsglied (7) o.ä., welches mit seinem einen sunde am Pedal und mit seinem anderen Ende an der Trommel befestigt ist, wobei die Durchmesser der Trommel (2) und des Ansatzes (8a) sowie die Ausbildung und Befestigung des Reibungsgliedes (7) derart sind, daß der Ansatz (8a) bei nicht.

betätigtem Pedal (1) frei um die Trommel (2) drehbar ist, während er bei betätigtem Pedal (1) über das infolge der Verdrehung zwischen Pedal (1) und Trommel (2) am Ansatz (8a) zur Anlage kommende Reibungsglied (7) kraftschlüssig mit dem Pedal (1) und der Trommel (2) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsglied (7) als in mehreren Windungen um die Trommel (2) gelegte metallische Schlingfeder ausgebildet ist, deren Durchmesser sich aufgrund der gewählten Wicklungsrichtung beim Betätigen des Pedals (1) vergrößert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsglied nach Art einer bremsbacke als Stahlhalbschale mit oder ohne Bremsbelag ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trommel (2) ein Hebelarm (6) befestigt ist, dessen Ende direkt an dem mit dem Pedal (1) in Verbindung stehenden Kraftübertragungsglied (3) angreift, während sich das Pedal (1) über eine Feder (5) gegen das Kraftübertragungsglied (3) abstützt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) derart vorgespannt ist, daß erst bei Überschreiten einer durch die Federvorspannung bestimmten Pedalkraft eine Verdrehung zwischen Pedal (1) und Trommel (2) auftritt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) eine progressive Kennlinie besitst.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor räumlich von der Vorrichtüng getrennt und mit dem Servoglied (8) über eine biegsame Welle (10) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Pedal (1) oder mit einer benachbarten Pedaleinrichtung in Verbindung stehende elektrische Schalteinrichtung den Elektromotor beim Betätigen des Pedals (1) bzw. beim Lösen der benachbarten Pedaleinrichtung einschaltet.