DE10011760A1

DE10011760A1 - Vorrichtung zum Betätigen einer Betriebseinrichtung

Info

Publication number: DE10011760A1
Application number: DE2000111760
Authority: DE
Inventors: Markus Luidl; Gerd Verbeck; Dirk Stolze
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-13

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Betätigen einer Betriebseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Kupplung, mit einem schwenkbar an einem Aufbau gelagertem Pedal und einer auf das Pedal wirkenden, ortsfest abgestützten Übertotpunkt-Feder, die in Ruhelage des Pedals eine innere Kraft oder eine Rückstellkraft und bei betätigtem Pedal eine Unterstützungskraft ausübt, sind zur Erzielung einer verbesserten Kraft-Wegkennlinie an dem Pedal eine Koppel angelenkt, die andernends mit einer aufbauseitig schwenkbar gelagerten Schwinge verbunden ist, wobei die Feder an der Koppel zwischen deren Gelenkstellen angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer Betriebseinrich tung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Kupplung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Vorrichtungen insbesondere zum Betätigen der Kupplung eines Kraftfahrzeuges sind vielfach bekannt und dienen dazu, die aufzubringenden Pedalkräfte zu vermindern. Dazu werden in die Kupplungsbetätigung ein oder mehrere Federn eingebaut, die auf das Kupplungspedal in dessen Ru helage eine Rückstellkraft (oder eine innere Kraft) und beim Betätigen des Pedales eine entgegengerichtete Unterstützungskraft ausüben. Dabei ist eine sogenannte über Totpunktfunktion durch die geometrische Ausrichtung der Feder gewählt, bei der die Kraftwirkungslinie der am Pedal angreifenden Feder durch die Pedallagerung hindurchwandert, so dass sich die Kraftrich tung umkehrt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung vorzuschla gen, die bei geringem Mehraufwand eine verbesserte Anpassung des Kraft- Weg-Verlaufs an die Kupplungsreaktionskräfte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, an dem Pedal eine Koppel an zulenken, die an einer aufbauseitig schwenkbar gelagerten Schwinge abge stützt ist und an der die Feder angreift. Daraus resultiert eine Viergelenk-La gerung der Koppel mit einem sich einstellenden Momentanpol, der in Verbin dung mit der Kraftwirkungslinie der an der Koppel angreifenden Feder in weit größerem Maße die Beeinflussung bzw. die Bestimmung des Kraftweg-Ver laufs der Kupplungsbetätigung ermöglicht.

Die Patentansprüche 2 bis 5 beschreiben ferner eine vorteilhafte Anordnung der Vorrichtung bei einem hängend gelagerten Kupplungspedal, bei der die Koppel und die Schwinge räumlich günstig in der Nähe der Pedallagerung liegen und somit günstig in ein ggf. vorhandenes Fußhebelwerk einbaubar sind.

Gemäß Anspruch 6 kann die Feder eine Schraubendruckfeder sein, obwohl auch andere an der Koppel angreifende Federn, z. B. eine Zugfeder oder eine Schenkelfeder vorgesehen sein können.

Bevorzugt kann die Feder über deren ortsfesten Abstützpunkt hinaus in ei nem die Feder aufnehmenden Gehäuse angeordnet sein, so dass der Schwenkpunkt bzw. Abstützpunkt der Feder nahe deren Angriffspunkt bzw. Gelenkstelle an der Koppel liegt. Dies führt zu einem quasi-kippen der Schraubendruckfeder um deren Schwenkpunkt herum bzw. zu einem hohen Übersetzungsverhältnis im Vergleich zum Pedalweg, so dass bereits bei ge ringen Pedalbetätigungen eine hohe Unterstützungskraft verwirklichbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges mit einem hängend gelagertem Kupplungspedal, einer daran ange lenkten Koppel und einer Schwinge in Viergelenkanordnung und einer an der Koppel angreifenden Schraubendruckfeder;

Fig. 2 eine geometrische Darstellung der an der Vorrichtung nach Fig. 1 wir kenden Kräfte; und

Fig. 3 eine Graphik des Kraft-Wegverlaufes des Kupplungspedales gemäß den Fig. 1 und 2.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Kupplungs-Pedal zur Betätigung einer Reibungs kupplung eines Kraftfahrzeuges bezeichnet.

Das Pedal 10 ist über in Lagerauge 12 an einem nicht dargestellten Fußhe belwerk hängend gelagert und dementsprechend über eine Drehachse 14 schwenkbar. Das Fußhebelwerk ist am Aufbau des Kraftfahrzeuges befes tigt. Ferner weist das Pedal 10 eine Trittplatte 16 zur Fußbetätigung in Pfeil richtung 18 auf. Die Kupplungsbetätigung als solches - z. B. ein hydrauli scher Geberzylinder - ist nicht dargestellt; sie kann bekannter Bauart sein. Beim Niedertreten des Pedals 10 sind in bekannter Weise die Kupplungs- Reaktionskräfte (Ausrückkräfte) zu überwinden.

Unterhalb des Lagerauges 12 des Pedales 10 ist eine Koppel 20 über eine Gelenkstelle 22 (z. B. ein Bolzengelenk) angelenkt, die über eine weitere Gelenkstelle 24 mit einer Schwinge 26 verbunden ist.

Die Schwinge 26 wiederum ist über ein Lagerauge 28 über eine nicht darge stellte Bolzenlagerung ebenfalls an dem nicht dargestellten Fußhebelwerk angelenkt. Die Schwinge 26 ist damit um eine ortsfeste Schwenkachse 30 schwenkbar.

An der Koppel 20 greift eine Schraubendruckfeder 32 über eine Gelenkstelle 34 an, deren Angriffspunkt zwischen den Gelenkstellen 22, 24 der Koppel 20 liegt.

Die Schraubendruckfeder 32 ist innerhalb eines zylindrischen, einseitig ge schlossenen Gehäuses 36 angeordnet bzw. abgestützt, wobei an dem Ge häuse 36 zwei diametral gegenüberliege Lagerzapfen 38 (es ist nur ein La gerzapfen 38 ersichtlich) angeformt sind. Die Lagerzapfen 38 sind in nicht dargestellten Lageraufnahmen am Fußhebelwerk des Kraftfahrzeuges auf genommen und bilden eine Drehachse 40, die nahe der Gelenkstelle 34 an der Koppel 20 liegt.

In der Fig. 2 ist die geometrische Auslegung der Vorrichtung nach Fig. 1 ver einfacht dargestellt, wobei die ausgezogenen Linien der Ruhelage des Pe dales 10 und die gestrichelten Linien einem teilweise durchgetretenem Pedal 10 entsprechen.

Betrachtet man zunächst die ausgezogenen Linien, so sind folgende Ausle gungen ohne weiteres erkennbar:

Die Lagerstellen bzw. Gelenkstellen des Pedales 10, der Koppel 20 (hier als Dreieck gezeichnet) und der Schwinge 26 bilden ein Gelenkviereck mit den Gelenkpunkten 14, 22, 24 und 28. Daraus resultiert, dass die Koppel 20 sich bei einem Durchtreten des Pedales 10 jeweils mit dem Momentanpol MP bewegt, der in der Ruhelage bei MP₁ und in der gestrichelt gezeichneten Lage bei MP₂ liegt.

Der Abstand und die Lage der verlängerten Kraftwirkungslinie KW₁ und KW₂ der Schraubendruckfeder 32 in beiden Positionen zum jeweiligen Momen tanpol MP₁,MP₂ der Koppel 20 bestimmen das auf die Koppel 20 bzw. das Pedal 10 wirkende Moment.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, verlaufen in der Ruhelage des Pedals die Kraftwirkungslinie KW₁ der Feder 32 und eine Gerade durch die Gelenk punkte 24, 28 der Schwinge 26 im wesentlichen parallel zueinander.

Ferner bilden eine Gerade zwischen den Anlenkpunkten 14, 22 des Pedals 10 und der Koppel 20 sowie die vorgenannte Gerade durch die Gelenk punkte 22, 24 der Schwinge 26 einen Winkel α vom ca. 55°.

Es ist somit aus der Fig. 2 ersichtlich, dass in der Ruhelage des Pedales 10 die Schraubendruckfeder 32 ein Moment gegen den Uhrzeigersinn um den Momentanpol MP₁ ausübt, das an dem Pedal 10 eine dem Pfeil 18 entgegengerichtete Rückstellkraft ergibt. Das Pedal 10 wird in der Ruhelage gehalten.

Wird das Pedal 10 gegen diese Kraft F niedergedrückt, so wandert der Mo mentanpol MP der Koppel 20 auf der Zeichnung nach rechts in die Position MP₂. Gleichzeitig wandert die Kraftwirkungslinie KW₂ nach links aus, wobei sich in der gestrichelt gezeichneten Position des Pedales 10 die Kraftwir kungslinie KW₂ eingestellt hat. Nunmehr übt die Schraubendruckfeder 32 ein Moment im Uhrzeigersinn auf die Koppel 20 aus und erzeugt eine in Richtung des Pfeiles 18 wirkende Unterstützungskraft am Pedal 10.

Durch die geometrische Auslegung der beschriebenen Gelenkpunkte und Lagerstellen kann eine Kraft-Wegkennlinie am Pedal 10 erzielt werden, wie sie beispielsweise der Graphik nach Fig. 3 entnehmbar ist. Dabei ist der Kraftverlauf F über den Weg s der Pedal-Trittplatte 16 dargestellt.

In der Ruhelage des Pedales 10 liegt eine Kraft F von z. B. 38 Nm Rückstell kraft an. Bei einem Pedalweg s von 30 mm wirkt die Schraubendruckfeder mit der Kraft 0, also als innere Kraft (die Kraftwirkungslinie der Schrauben druckfeder 32 verläuft durch den Momentanpol MP). Danach kehrt sich die Federkraft F in eine Unterstützungskraft -F mit dem eingezeichneten Verlauf um.

Es versteht sich, dass abhängig vom verwendeten Kupplungstyp und den entsprechenden Reaktionskräften bzw. Ausrückkräften auch andere Kraft- Wegkennlinien verwirklichbar sind, in dem die beschriebenen Lagerstellen und Gelenkstellen von Pedal 10, Koppel 20, Schwinge 26 und Feder 32 ent sprechend modifiziert oder im Rahmen der Patentansprüche anders ange ordnet werden. Auch die Kennlinie der verwendeten Feder ist dabei relevant.

Claims

1. Vorrichtung zum Betätigen einer Betriebseinrichtung in einem Kraftfahr zeug, insbesondere einer Kupplung, mit einem schwenkbar an einem Aufbau gelagertem Pedal und einer auf das Pedal wirkenden, ortsfest abgestützten Übertotpunkt-Feder, die in Ruhelage des Pedals eine innere Kraft oder eine Rückstellkraft und bei betätigtem Pedal eine Unter stützungskraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Pedal (10) eine Koppel (20) angelenkt ist, die andernends mit einer aufbauseitig schwenkbar gelagerten Schwinge (26) verbunden ist, wobei die Feder (32) an der Koppel (20) zwischen deren Gelenkstellen (22, 24) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pedal (10) hängend gelagert ist und dass die Koppel (20) zwischen der Lage rung (14) des Pedals (10) und der Pedalplatte (16) angelenkt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (26) ebenfalls hängend gelagert ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Ruhelage des Pedals (10) die Wirkungsrichtung (KW) der Feder (32) und eine Gerade der Gelenkpunkte (24, 28) der Schwinge (26) im wesent lichen parallel zueinander verlaufen.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Ruhelage des Pedals (10) eine Gerade zwischen den Anlenkpunkten (14, 22) des Pedals (10) und der Koppel (20) und die Gerade der Gelenk punkte (22, 24) der Schwinge (26) einen Winkel (α) von ca. 40° bis 80°, insbesondere ca. 55°, einschließen.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder zumindest eine Schraubendruckfeder (32) ist, die entgegengesetzt der Schwinge (26) und diese auf Druck be lastend angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (32) in einem Gehäuse (36) abgestützt ist, dass einen ortsfesten Schwenkpunkt (40) definiert und dass der Schwenkpunkt (40) nahe dem Anlenkpunkt (34) der Feder (32) an der Koppel (20) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (32) in einem zylindrischen Gehäuse (36) aufgenommen ist und dass an dem zylindrischen Gehäuse (36) zwei den Schwenkpunkt (40) definie rende Lagerzapfen (38) ausgebildet sind.