CN107848511A - 用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器 - Google Patents

用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于模拟在车辆的操纵元件上的力的装置、尤其踏板力模拟器，其具有壳体(10)和在所述壳体(10)中能够轴向移动的活塞(20)，并且具有弹簧元件(40)，其中，所述活塞(20)通过活塞杆(30)与所述操纵元件连接，所述弹簧元件至少部分地、尤其完全地布置在所述壳体(10)内部。根据本发明，所述活塞(20)具有改变的横截面并且在被所述操纵元件操纵时配合到所述弹簧元件(40)中，其中，在所述弹簧元件(40)上布置有滚动体(70、80)，所述滚动体与所述活塞(20)处于作用连接中，并且其中，所述弹簧元件(40)至少由第一和第二弹簧件(50、60)组成，所述第一和第二弹簧件相互连接。

Description

用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模 拟器
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器，其具有壳体和在壳体中能够轴向移动的活塞，并且具有弹簧元件，其中，该活塞通过活塞杆与操纵元件连接，该弹簧元件至少部分地、尤其完全地布置在壳体内部。
背景技术
已知一些操纵系统，在所述操纵系统中，在离合器踏板和离合器之间未设置直接的机械式或者液压式连接。在这类操纵系统中，在踏板或者踏板力模拟器中的传感器识别踏板的操纵并且相应地控制离合器的分离动作或者接合动作。为了分离动作所需要的、用于操纵离合器踏板的力由于缺失来自离合器的反向力而因此不再存在。因此，为了使离合器操纵对于驾驶员来说不会显得不熟悉，必须模拟在操纵离合器踏板时的力变化曲线。这通过所谓的踏板力模拟器实现，所述踏板力模拟器作用在离合器踏板上。
从还未公开的DE 10 2015 215 961.2已知一种在操纵元件、例如离合器踏板上用于力模拟的装置，其中，所述装置包括壳体，该壳体具有能够在轴向上在其中移动的活塞。活塞具有带有改变的横截面的连杆构件，所述连杆构件被推入到弹簧元件中，所述弹簧元件也布置在壳体内部。替代地，弹簧元件具有在横截面上改变的轮廓，活塞构件、必要时具有安装在其上的滚子的活塞构件被推入到所述轮廓中。在这种情况下，活塞构件不具有变化的横截面。通过连杆构件或者弹簧元件的横截面变化能够模拟力变化曲线或者踏板力特性曲线。弹簧元件在这里一件式地构造并且在制造中需要在准确性和质量上的高等级。弹簧元件尤其通过铣削制造。这种制造费事且昂贵。
发明内容
本发明的任务在于，指出一种用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置，在所述装置中，克服了在现有技术中已知的缺点。
根据本发明，所述任务通过根据权利要求1所述的、用于力模拟的装置解决。由从属权利要求得出有利的构型。
所述任务通过一种用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器解决，其具有壳体和在所述壳体中能够轴向移动的活塞，并且具有弹簧元件，其中，所述活塞通过活塞杆与操纵元件连接，所述弹簧元件至少部分地、尤其完全地布置在壳体内部，其中，根据本发明，活塞具有改变的横截面并且在被操纵元件操纵时配合到弹簧元件中，其中，在所述弹簧元件上布置有滚动体，所述滚动体与活塞处于作用连接中，并且其中，弹簧元件至少由第一和第二弹簧件组成，所述第一和第二弹簧件相互连接。
在弹簧件之间的连接能够形状锁合和/或力锁合地实现。也能够设想，材料锁合地制造所述连接。
通过弹簧元件的根据本发明的构型，所述弹簧件能够单独地制造。由此简化制造以及降低成本。
优选地，活塞包括活塞元件以及连杆构件，所述连杆构件的外轮廓具有改变的横截面，其中，在弹簧元件上布置有在运动时进行支撑的、用于在连杆构件的外轮廓上滚动的两个滚动体。以有利的方式，连杆构件的外轮廓基本上在中间具有最大横截面。通过横截面的改变产生反力，所述反力根据所述最大横截面布置在哪个位置上首先增大并且然后又减小。因此使驾驶员获得他触觉地操纵离合器的感觉。
在一种实施方式中，弹簧元件固定地定位在壳体中。由此确保：弹簧元件在活塞运动时不会从其预先给定的位置运动进而确保可靠地模仿力特性曲线。但是替代地，活塞也能够固定在壳体上，并且弹簧元件能够与操纵元件连接，其中，在通过行驶踏板操纵时，弹簧元件被压向活塞。
在一种变型中，滚动体以反向运动的方式构造。由此防止其自身卡住。滚动体尤其构造为滚针套、滚子或者其它类型的轴承。优选弹簧元件的支撑滚动体的臂基本上彼此平行地延伸。由此有利于滚动体的运动特性，并且由于弹簧元件的彼此分离地或者朝向彼此地运动的臂而可靠地禁止滚动体卡住。
在一种优选的实施方案中，弹簧件分别具有一个第一端部和一个第二端部，在所述第一端部上布置有滚动体，在所述第二端部上，弹簧件相互连接。
优选地在两个弹簧件之间布置有间距保持件。通过该间距保持件的设计能够独立地调整在两个弹簧件之间的间距。
优选地，两个弹簧件和间距保持件在第二端部的区域中通过销式连接部彼此定向并且相互固定。为此，弹簧件在第二端部的区域中具有接收部、尤其具有孔。间距保持件也尤其具有通道孔。
在另一优选实施方式中，销式连接部以销栓形式构造，所述销栓穿过两个弹簧件和间距保持件，其中，销栓从外部由至少一个固定元件固定。在此，销栓尤其基本上垂直于活塞杆的中轴线布置，并且完全穿过间距保持件以及弹簧件的接收部或者孔。销栓的端部在弹簧件的径向外部突出并且在该区域中借助至少一个固定元件固定。尤其设置两个固定元件，所述固定元件将所述销栓的端部固定在弹簧件的第二端部的区域中。在此，固定元件尤其通过力锁合和/或形状锁合的连接与销栓的端部连接。据此，例如能够设想在固定元件和销式连接部之间的连接方式，例如螺纹连接、冲压连接或者粘合连接。销式连接部以及固定元件尤其完全布置在壳体中。
在另一实施方式中，弹簧元件在轴向上通过盖状或者u形封闭元件保持。在此，盖状封闭元件尤其在壳体的背离活塞杆的侧上与该壳体力锁合和/或形状锁合地连接。在此，固定元件优选地直接贴靠在盖状封闭元件上。此外，在封闭元件中基本上居中地设置有开口，当盖能够以其它方式固定时，能够取消所述开口。
在另一优选实施方式中，弹簧元件的两个弹簧件基本上彼此相同地构造。优选地所述弹簧件是冲制的。由此能够简化地以及更加成本有利地进行制造。特别优选弹簧元件涉及板簧。
优选地，在活塞杆外部并且至少部分地在壳体外部设置储力器、尤其呈压力弹簧形式的储力器。优选地储力器一方面支撑在安装在活塞杆上的支撑元件上或者直接支撑在活塞杆上以及支撑在设置在壳体中的接收部上。支撑元件的附接能够以形状锁合、力锁合或者材料锁合的方式实现。优选地支撑元件也能够与活塞杆一件式地构造。在此，接收部的直径基本上与所述压力弹簧的最大直径同样大。将压力弹簧或者储力器布置在壳体外部的具有下述优点：在踏板力模拟器内部能够产生更多的用于板簧的空间，并且因此所述板簧能够更坚固地构型。
将压力弹簧与活塞杆连接、尤其直接地连接。
本发明的任务也能够通过一种用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器来解决，其具有壳体和在所述壳体中能够轴向移动的活塞并且具有弹簧元件，其中，所述活塞通过活塞杆与操纵元件连接，所述弹簧元件至少部分地、尤其完全地布置在壳体内部，其中，弹簧元件的内轮廓具有改变的横截面，并且其中，在活塞上布置有滚动体，所述滚动体与弹簧元件的内轮廓处于作用连接中，并且其中，弹簧元件至少由第一和第二弹簧件组成，所述第一和第二弹簧件形状锁合地和/或力锁合地相互连接。
附图说明
以下根据附图详细地解释本发明。在此示出：
图1在第一剖面示图中的根据现有技术的用于力模拟的装置
图2在剖面示图中的根据本发明的用于力模拟的装置
图2a在剖面示图中的图2的用于力模拟的装置中的弹簧元件
具体实施方式
图1示出一种用于力模拟的装置，如其从还未公开的现有技术已知。该设备具有壳体1，活塞2能够在轴向上在所述壳体内部移动。活塞2通过活塞杆2与操纵元件(例如离合器踏板)连接。在径向方向上在活塞杆外部设置有呈波纹管形式的防尘装置5。该防尘装置固定在活塞杆3上以及固定在壳体1上并且防止脏粒进入柱体内部。活塞杆3具有未详细标出的活塞杆头部，所述活塞杆头部支承在活塞2的关节窝中。活塞2由活塞元件以及连杆构件组成，所述活塞元件以及连杆构件相互连接。连杆构件具有改变的横截面并且在操纵所述操纵元件时在轴向上被推入到弹簧元件4中。
弹簧元件4叉状地构造并且具有两个弹簧臂。如从图1可见，弹簧元件4一件式地构造并且因此在制造上费事且昂贵。在每个弹簧臂上固定有一个滚动体7、8，活塞2在其轴向移动时在所述滚动体上滚动。此外，在装置内部，弹簧13支撑在活塞2上以及支撑在壳体1上。在操纵所述操纵元件时，通过弹簧13以及通过活塞2或者连杆构件的变化的横截面产生力特性曲线，所述力特性曲线基本上相当于下述力特性曲线：驾驶员在操纵液压分离系统中的离合器踏板时会感觉到所述力特性曲线。
图2示出用于力模拟的装置，其具有尤其一件式地构造的壳体10。然而，为了装配友好地构型所述装置，也能够设想：壳体10多部分地构成、例如由两个部分构成。优选地，柱形壳体10由塑料构成。然而也能够设想，壳体10由金属制造。
在壳体10内部设置有活塞20。优选地，活塞20由活塞元件以及连杆构件组成。连杆构件具有变化的横截面。活塞20尤其完全由金属构成。然而也能够设想，其部分地或者完全地由其它材料(例如塑料)制造。
活塞元件与连杆构件通过形状锁合和/或材料锁合和/或力锁合的连接部连接。尤其是，活塞元件通过螺纹连接与连杆构件连接。然而也能够设想，活塞元件和连杆构件一件式地或者一体地构造。
活塞元件优选柱形地构造并且在优选两个端面上具有基本上居中的开口。将用于与连杆构件连接的开口尤其实施为梯级孔。活塞元件的另一开口用于与活塞杆30连接。附图标记M表示装置的中轴线并且在轴向上穿过活塞杆30延伸。
活塞杆30具有活塞杆头部，所述活塞杆头部在与活塞元件布置在一起的或者布置在活塞元件上的关节窝中处于作用连接中。活塞杆30能够由金属或者塑料构造。为了使在活塞杆头部的区域中的磨损最小化，活塞杆30能够具有涂层或者低磨损的接收件。
活塞20、尤其活塞元件通过径向扩展部在轴向上固定在壳体内壁上的梯级上。因此，在壳体内壁上的梯级作为活塞20在轴向方向a上的止挡部使用。
此外，壳体10在朝向活塞杆30的端部上具有由在壳体内壁中的另外的梯级构成的第二止挡面。该第二止挡面用于支撑储力器130，所述储力器尤其以压力弹簧形式构造。支撑元件140力锁合和/或形状锁合和/或材料锁合地安装在活塞杆30上。支撑元件140尤其具有内螺纹，所述内螺纹与活塞杆30的外螺纹处于作用连接中。为了在轴向上固定，尤其设置有螺母或者诸如此类，所述螺母使支撑元件140保持位置。所述支撑元件同样具有由径向扩展部构成的、用于储力器130的止挡面。在活塞杆30的径向外部能够优选地设置有(例如呈弹性波纹管形式的)防尘装置，所述防尘装置防止颗粒进入。该防尘装置(未示出)能够固定在活塞杆30和/或支撑元件140以及壳体10上。
因此，在操纵呈离合器踏板形式的操纵元件时，活塞杆在轴向方向a上移动。由此，布置在支撑元件140和壳体10中的止挡面之间的储力器130被压缩。驾驶员感觉到反向于操纵方向的反力。通过轴向地操纵活塞杆30使活塞20也在轴向上移动。由此，活塞20、更准确地说活塞的连杆构件移动到布置在壳体10中的弹簧元件40中。
弹簧元件40包括至少两个弹簧件50、60。弹簧件50、60尤其由金属构造并且借助于冲压来制造。弹簧件50、60分别具有第一端部50.1、60.1和第二端部50.2、60.2。在其第一端部50.1、60.1的区域中，弹簧件50、60具有滚动体70、80。所述滚动体固定在弹簧件50、60的内侧上，用于支撑在活塞20上。在其两个端部50.2、60.2的区域中，在各个弹簧件50、60中设置有呈孔形式的接收部。在径向上在弹簧件50、60之间布置有间距保持件90。
通过间距保持件90的构型能够调整在弹簧件50、60之间的间距。间距保持件90基本上在中间也具有呈通道孔形式的接收部。弹簧件50、60和间距保持件90通过销式连接部100、尤其呈销栓形式的连接部相互连接并且彼此定向。
销式连接部100具有两个端部，所述两个端部分别在弹簧件50、60的径向外部突出。在销式连接部100的端部上设置有固定元件110、120，所述固定元件在径向上固定弹簧件50、60和间距保持件90。
在壳体10的背离活塞杆30的端侧上，壳体内壁具有另外的梯级，所述另外的梯级作为用于固定元件110、120的止挡部来使用。此外，设置有盖状封闭元件150，所述封闭元件直接贴靠在固定元件110、120上并且闭合壳体10。盖状封闭元件150基本上u形地构造并且不但在径向方向上而且在轴向方向上至少部分地包围壳体。
在封闭元件150和壳体10之间的固定优选地通过力锁合和/或形状锁合的连接部实现。因此能够设想，将封闭元件150拧紧到壳体10上。
在装配踏板力模拟器时，如下操作：
首先，装配部件，也就是使活塞元件和连杆构件相互连接。在活塞杆30和支撑元件140之间建立连接。
弹簧件50、60也设有滚动体70、80并且通过间距保持件90和销式连接部100彼此定向并且借助于固定元件110、120相互连接。
在第一装配步骤中，将活塞20导入到壳体10中，直到该活塞以其径向扩展部止挡在壳体内壁中的止挡部上。储力器130紧贴到壳体10中的止挡面上，并且活塞杆30连同支撑体140在径向内部穿过储力器130移动，直到活塞杆头部固定在活塞20的开口中。
在第二装配步骤中，将弹簧元件40连同销式连接部100移动到壳体10中，直到操纵元件110、120止挡在壳体内壁上的另外的止挡部上。最后，使壳体10与封闭元件150连接。
图2a详细地示出图2的、用于力模拟的装置的弹簧元件40。可见的是，滚动体70、80布置在弹簧件50、60的第一端部50.1、60.1的区域中并且朝向径向内部。在操纵时，活塞20的连杆构件移动到弹簧元件40中。因此，滚动体70、80与连杆构件的表面发生贴靠。由于连杆构件的改变的横截面、尤其由于基本上在中间的横截面提高部(至少短暂地)导致提高的反力，所述提高的反力相反地指向踏板操纵力。由连杆构件导致的反力加到由储力器130导致的反力上并且因此模拟所希望的、用于驾驶员的力特性曲线。
以上的实施例涉及一种用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器，其具有壳体和在所述壳体中能够轴向移动的活塞并且具有弹簧元件，其中，所述活塞通过活塞杆与操纵元件连接，所述弹簧元件至少部分地、尤其完全地布置在壳体内部，其中，活塞具有改变的横截面并且在被操纵元件操纵时配合到弹簧元件中，其中，在所述弹簧元件上布置有滚动体，所述滚动体与活塞处于作用连接中，并且其中，弹簧元件至少由第一和第二弹簧件组成，所述第一和第二弹簧件形状锁合地和/或力锁合地相互连接。
附图标记列表
1、10 壳体
2、20 活塞
3、30 活塞杆
5 防尘装置
4、40 弹簧元件
50、60 弹簧件
50.1、60.1 第一端部
50.2、60.2 第二端部
7、70 滚动体
8、80 滚动体
90 间距保持件
100 销式连接部
110 固定元件
120 固定元件
13、130 储力器
140 支撑元件
150 封闭元件
M 中轴线
a 轴向方向
r 径向方向

Claims (10)

1.一种用于在车辆的操纵元件上进行力模拟的装置、尤其踏板力模拟器，其具有壳体(1)和在所述壳体(10)中能够轴向移动的活塞(20)并且具有弹簧元件(40)，其中，所述活塞(20)通过活塞杆(30)与所述操纵元件连接，所述弹簧元件至少部分地、尤其完全地布置在所述壳体(10)内部，其特征在于，所述活塞(20)具有改变的横截面并且在被所述操纵元件操纵时配合到所述弹簧元件(40)中，其中，在所述弹簧元件(40)上布置有滚动体(70、80)，所述滚动体与所述活塞(20)处于作用连接中，并且其中，所述弹簧元件(40)至少由第一和第二弹簧件(50、60)组成，所述第一和第二弹簧件相互连接。
2.根据权利要求1所述的用于力模拟的装置，其特征在于，所述弹簧件(50、60)分别具有第一端部(50.1、60.1)和第二端部(50.2、60.2)，在所述第一端部上布置有所述滚动体(70、80)，在所述第二端部上，所述弹簧件(50、60)相互连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于力模拟的装置，其特征在于，在所述两个弹簧件(50、60)之间布置有间距保持件(90)。
4.根据权利要求3所述的用于力模拟的装置，其特征在于，所述两个弹簧件(50、60)和所述间距保持件(90)在所述第二端部(50.2、60.2)的区域中通过销式连接部(100)彼此定向并且相互固定。
5.根据权利要求4所述的用于力模拟的装置，其特征在于，呈销栓形式的所述销式连接部(100)穿过所述两个弹簧件(50、60)和所述间距保持件(90)并且从外部由至少一个固定元件(110、120)固定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于力模拟的装置，其特征在于，所述两个弹簧件(50、60)基本上相同地构造。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于力模拟的装置，其特征在于，所述弹簧件(50、60)是冲制的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于力模拟的装置，其特征在于，在所述活塞杆(30)外部和至少部分地在所述壳体(10)外部设置有储力器(130)，尤其是呈压力弹簧形式的储力器。
9.根据权利要求8所述的用于力模拟的装置，其特征在于，所述储力器(130)支撑在所述活塞杆(30)上或者支撑在布置在所述活塞杆(30)上的支撑元件(140)上并且支撑在所述壳体(10)上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于力模拟的装置，其特征在于，所述弹簧元件(40)涉及板簧。
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