-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft einen Pedalweggeber bzw. eine Pedaleinheit nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
-
Aus
DE 10 2005 033 179 A1 ist es bekannt, dass ein Sensormodul in einer Hohlachse eines Pedalmoduls angeordnet sein kann, wobei Magnete um das Sensormodul herum in Aussparungen der Pedaleinheit angeordnet sind. Die Magnete drehen sich mit dem Pedal und damit um den Sensor herum.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der erfindungsgemäße Pedalweggeber bzw. die erfindungsgemäße Pedaleinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass ein Geber beispielsweise ein Magnet des Pedalweggebers über einen federnden Mitnehmer, der mit dem Pedal verbindbar ist, eine Bewegung des Pedals erfährt, so dass eine Sensorik des Pedalweggebers beispielsweise eine Hallsensorik diese Bewegung erfasst. Insbesondere ein Bremspedal wird beim Betätigen hohen Kräften ausgesetzt. Das im zugehörigen stabilen Lagerbock drehbar gelagerte Bremspedal verformt sich elastisch bei Betätigung bspw. im Millimeterbereich in allen drei Raumachsen. Um diese elastische Betätigungsverformung nicht auf die Sensorik zu übertragen, wird vorliegend der federnde Mitnehmer als Hebel verwendet, der mehrere Millimeter Toleranzversatz ausgleichen kann. Solch ein federnder Mitnehmer ist kostengünstig, er benötigt einen kleinen Bauraum, hat ein geringes Gewicht und zeigt keinen Verschleiß, da der federnde Mitnehmer als elastische Feder auftretende Bewegungen durch Verformungen des Pedals aufnimmt. Das Federblech des federnden Mitnehmers überträgt beispielsweise die Drehbewegung des Bremspedals auf den Geber, wobei der federnde Mitnehmer einen Versatz von Befestigungsstellen des Pedalweggebers ausgleichen kann. Wie oben angegebenen, können damit größere elastische Verformungen im Millimeterbereich des Pedals im Dauerbetrieb aufgenommen werden.
-
Insbesondere eignet sich der erfindungsgemäße Pedalweggeber als eine vormontierte abgeglichene Einheit, die mit wenigen Befestigungsmitteln beispielsweise Schrauben an eine Pedaleinheit und dabei beispielsweise an den Lagerbock befestigbar ist. Auch der federnde Mitnehmer wird dabei an das Pedal beispielsweise das Bremspedal befestigt, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
-
Unter einem Pedalweggeber wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, die den Weg bzw. einen Drehwinkel eines Pedals erfasst und als elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung bereitstellt. Eine solche Weiterverarbeitung kann dabei beispielsweise in einem Steuergerät für die Fahrdynamikregelung erfolgen. Wie bereits durch den Patentanspruch 1 definiert, besteht der Pedalweggeber aus mehreren Modulen, zumindest einer Sensorik, einem Geber sowie dem federnden Mitnehmer. Weitere für das Verständnis der Erfindung nicht notwendige Komponenten des Pedalweggebers, die auch durch Alternativen ersetzbar sind, gehen aus den abhängigen Ansprüchen bzw. der Figurenbeschreibung hervor.
-
Die Sensorik ist dafür konfiguriert anhand von Gebersignalen des Gebers die Bewegung des Pedals zu erfassen. Dabei wandelt die Sensorik diese Bewegung in ein elektrisches Signal um. Verschiedenste Sensorprinzipien sind hierbei anwendbar. Eine bevorzugt Variante stellt dar, dass der Geber ein Magnet ist oder aus mehreren Magneten besteht und die Sensorik eine Magnetsensorik beispielsweise eine Hallsensorik oder magnetoresistive Sensorik ist. Alle Sensorprinzipien sind optische Sensoren, induktive Sensoren, Ultraschall-Hochfrequenzsensoren, Radarsensoren und/oder andere dem Fachmann bekannte Sensorprinzipien. Der Geber ist wie gesagt das Gegenstück zur Sensorik und führt durch die Bewegung des Pedals über den federnden Mitnehmer zu entsprechenden Signalen, die die Sensorik in elektrische Signale umwandeln kann.
-
Bei dem federnden Mitnehmer handelt es sich um ein Verbindungsbauteil, das mit dem Pedal verbindbar ist und mittelbar oder unmittelbar dem Geber diese Bewegung des Pedals überträgt, so dass der Geber diese Bewegung erfährt und damit führt dies zu veränderten Sensorsignalen für die Sensorik, die damit diese Bewegung erfassen kann. Der Mitnehmer ist federnd ausgebildet, d. h. er weist eine vorgegebene Elastizität auf, die beispielsweise im Millimeterbereich liegt, um die oben genannten Phänomene bei der Betätigung beispielsweise eines Bremspedals auszufiltern. Damit stellt der federnde Mitnehmer einen mechanischen Filter zur Ausfilterung von Verformungen bei der Betätigung des Bremspedals dar. Federnd heißt, dass der Mitnehmer nach Ende dieser Verformung wieder seine ursprüngliche Gestalt annimmt. Der federnde Mitnehmer kann beispielsweise aus Federblech, einem Federstahl, anderen Metallverbindungen oder Verbundwerkstoffen ausgeführt sein, die diese federnde Wirkung aufweisen. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen sowie den Ausführungsbeispielen hervor. Der federnde Mitnehmer ist insbesondere mit dem Pedal verbindbar, d. h. der federnde Mitnehmer weist Verbindungsmittel auf, die diese Befestigung bzw. Verbindung mit dem Pedal ermöglichen. Dazu kann beispielsweise der federnde Mitnehmer eine Bohrung aufweisen, um eine Vernietung oder Verschraubung zu ermöglichen. Aber auch eine Klemmung, Verrastung oder andere form-, kraft- oder stoffflüssige Verbindungen sind vorliegend möglich.
-
Bei der Bewegung des Pedals, das beispielsweise ein Bremspedal, Gaspedal, Kupplungspedal sein kann, wird eine Dreh- oder Linear-Bewegung oder eine Kombination aus beidem bezeichnet.
-
Mit dem Begriff erfahren ist anspruchsgemäß zu verstehen, dass der Geber infolge der Bewegung über den federnden Mitnehmer beispielsweise ebenfalls eine zweite Bewegung durchführt, die zu veränderten Sensorsignalen führt. Diese zweite Bewegung kann eine Linear-Bewegung, Verkippung, eine Drehung sein, es ist jedoch beispielsweise auch möglich, dass die Konfiguration einer Struktur, die den Geber bildet, sich verändert, indem sich Teile gegeneinander bewegen.
-
Unter dem Begriff erfassen ist vorliegend zu verstehen, dass die Sensorik die Gebersignale beispielsweise ein Magnetfeld erfasst, wobei das Magnetfeld infolge der Bewegung des Gebers verändert wurde. Diese Veränderung wird dann durch die Sensorik erfasst und somit die Bewegung des Pedals.
-
Eine Pedaleinheit ist vorliegend die Einheit, die in das Fahrzeug eingebaut wird, um das Pedal zu monierten. Die Pedaleinheit umfasst daher einen starren Teil, der als Lagerbock bezeichnet wird, und das bewegliche Pedal. Erfindungsgemäß wird der erfindungsgemäße Pedalweggeber an die Pedaleinheit angebracht, indem sowohl der Geber mit der Sensorik als auch der federnde Mitnehmer unmittelbar oder mittelbar mit dem Lagerbock bzw. dem beweglichen Pedal verbunden werden. Lediglich der federnde Mitnehmer wird mit dem Pedal verbunden, während die Sensorik und der Geber unmittelbar oder mittelbar mit dem Lagerbock verbunden werden. Mittelbar heißt vorliegend, dass der Geber sich beispielsweise in einer Struktur befindet, die letztlich die Befestigungsmittel aufweist, um bspw. an den Lagerbock angeschraubt zu werden. Dies gilt auch für die Sensorik, wobei die Strukturen um den Geber und die Sensorik dann gemeinsam üblicherweise mit dem Lagerbock verbunden werden. Die Pedaleinheit und auch das Pedal sind im Falle von Bremspedalen meist aus Stahl und im Falle von Kupplungs- oder Gaspedalen meist aus Kunststoff hergestellt. Das Pedal ist um die Hohlachse des Lagerbocks beweglich gelagert, um sich um diese Hohlachse zu drehen.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildung sind weitere Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Pedalweggebers möglich.
-
Dabei ist es vorteilhaft, dass der federnde Mitnehmer an einer Welle befestigt ist, wobei die Welle mit dem Geber in Wirkverbindung steht. Der Mitnehmer ist damit auf der einen Seite mit dem Pedal verbunden und auf der anderen Seite mit der Welle, die Teil des Pedalweggebers ist. Diese Welle wird dann infolge der Bewegung des Pedals ebenfalls bewegt beispielsweise gedreht. Die Welle ist mit dem Geber in Wirkverbindung. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die Welle beispielsweise auf einer Seite derart ausgebildet ist, dass sie den Geber aufnimmt beispielsweise durch eine becherartige oder topfförmige Ausbildung, in die der Geber aufgenommen wird. Auf der anderen Seite ist der Mitnehmer an der Welle befestigt, so dass sich die Bewegung des Mitnehmers über die Welle auf den Geber auswirkt. Die Welle ist dabei üblicherweise aus Metall, kann jedoch auch aus Kunststoff oder anderen Werkstoffen hergestellt sein.
-
Vorzugsweise ist der federnde Mitnehmer über eine sogenannte Taumelnietung an der Welle befestigt. Unter Taumelnieten wird ein direktes Nietverfahren zur Herstellung hochwertiger Nietverbindungen verstanden. Der Umformvorgang erfolgt durch bahnförmige punktuelle Umformung des Schließkopfs mit dem Nietstempel, der zur Achse des Niets schräg geneigt ist. Der Nietstempel umkreist den Schließkopf mit einer vordefinierten Bewegung über den gesamten Umfang, was mit einer axialen Zustellbewegung kombiniert ist. Dadurch wird punktuell die Streckgrenze des Werkstoffs überschritten, so dass der Nietwerkstoff zu fließen beginnt und kalt verformt wird. Das punktförmige Abwälzen des Nietstempels bewirkt neben einer werkstoffgerechten Verformung des Niets eine schonende Behandlung der Nietoberfläche, die weitgehend erhalten bleibt. Beim Taumelnieten beschreibt der Nietkopf eine taumelnde Bewegung auf einer kreisförmigen Bahn. Das Verfahren des Taumelnietens basiert auf dem Prinzip, den Schließkopf kontinuierlich punktförmig durch Erreichen der Fließgrenze kalt zu verformen. Das Werkzeug erfährt trotz hoher Umformleistung eine geringe spezifische Belastung, da die Gleitreibung zwischen Nietstempel und Werkstück minimiert wird. Zusätzlich kann der Umformprozess durch eine Kraftwegüberwachung kontrolliert werden. Beim Taumelnieten wird der Nietstempel permanent rings um den Schließkopf gedreht, wobei der Stempel in einem konstanten Winkel gegen die Achse des Niets geneigt ist. Zusätzlich erfolgt wie oben genannt eine axiale Zustellbewegung durch die Nietpresse. Der Auftreffpunkt des Nietstempels folgt einer abwärts geneigten Spirale, wodurch der Werkstoff primär in axialer und tangentialer Richtung fließt.
-
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Welle durch Lagerbuchsen gelagert ist und der Geber in einer Aufnahme der Welle aufgenommen ist und dass die Welle und Mittel zur Befestigung des Pedalweggebers an einem Lagerbock einer Pedaleinheit einstückig zu einem Bauteil ausgebildet sind. Als vorteilhafte Ausprägung für die Lagerbuchse hat sich eine Sinterlagerbuchse gezeigt. Solche Sinterlagerbuchsen sind als Normteil erhältlich. Durch die gesinterte Materialstruktur können diese Buchsen mit Öl getränkt werden, das diese aufsaugen und bei Bedarf abgeben können. Ferner zeigt ein Sinterlager auch eine Eigenschmierung auf und bietet damit eine Notlaufeigenschaft.
-
Wie oben bereits beschrieben ist es möglich, den Geber in einer Aufnahme der Welle, die beispielsweise topf- oder becherförmig ausgebildet ist, aufzunehmen und beispielsweise im Falle eines Magneten diesen einzukleben. Die Welle und die Mittel zur Befestigung des Pedalweggebers können dabei einstückig zu einem ersten Bauteil ausgebildet sein. Das heißt, dass die Welle, beispielsweise als Metallteil und Bohrungen durch die Schrauben zur Befestigung des Pedalweggebers an den Lagerbock der Pedaleinheit angeschlossen werden, einstückig, d. h. aus einem Metallteil oder Kunststoffteil ausgebildet sind.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Sensorik in einem zweiten Bauteil angeordnet ist, wobei das zweite Bauteil auch das erste Bauteil aufgebracht und vorfixiert wird. Diese Vorfixierung kann beispielsweise durch mindestens einen Rasthaken realisiert sein. Das zweite Bauteil kann üblicherweise vorwiegend aus Kunststoff ausgebildet sein, wobei das erste Bauteil wie gesagt die Sensorik mit dem Sensorelement und der entsprechenden Auswerteelektronik beispielsweise einem Auswertechip aufnimmt sowie elektrische Verbindungsmittel zum Abgeben der Sensorsignale aufweist. Diese elektrischen Verbindungsmittel sind beispielsweise Stecker und/oder Buchsen, sie können jedoch auch drahtlos ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist der federnde Mitnehmer beispielsweise ein Blech, das mindestens eine Biegung aufweist, um die Federwirkung zu erhöhen. Diese Biegung kann dabei so ausgestaltet sein, dass die beiden Schenkel des Federblechs gegeneinander verdreht sind, d. h. sie liegen nicht übereinander, so dass der Einbau des federnden Mitnehmers damit vereinfacht wird. Das erste Bauteil kann noch weitere Elemente wie einen Aufsatz mit den Rasthaken aufweisen, wobei dieser Aufsatz mit dem übrigen ersten Bauteil vernietet ist.
-
Die Biegung kann insbesondere zwischen 0 und 90° liegen, wobei der federnde Mitnehmer dabei am Pedal auch über eine Rastverbindung befestigt werden kann oder eine Klemmung.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen: 1 eine eingebaute Pedaleinheit mit dem erfindungsgemäßen Pedalweggeber, 2 die Pedaleinheit ohne den erfindungsgemäßen Pedalweggeber und 3 die Pedaleinheit mit dem erfindungsgemäßen Pedalweggeber, 4 zeigt eine erste perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Pedalweggebers, 5 eine zweite perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Pedalweggebers, 6 zeigt eine erste perspektivische Ansicht eines ersten Bauteil des erfindungsgemäßen Pedalweggebers, 7 eine zweite perspektivische Ansicht des ersten Bauteils des erfindungsgemäßen Pedalweggebers, 8 zeigt eine Schnittdarstellung des ersten Bauteils, 9 zeigt den erfindungsgemäßen Pedalweggeber im eingebauten Zustand mit einer Biegung von 90° des federnden Mitnehmers, 10 zeigt eine perspektivische Ansicht des an der Pedaleinheit 1 angebauten Pedalweggebers mit einer Biegung von 0° des federnden Mitnehmers, 11 zeigt die Befestigung des federnden Mitnehmers am Pedal und 12 zeigt eine Variante hierzu.
-
1 zeigt die erfindungsgemäße Pedaleinheit mit dem erfindungsgemäßen Pedalweggeber, wobei ein Pedal 16 in einem Lagerbock 10 drehbar gelagert ist. Der Pedalweggeber 11 ist über Befestigungsmittel 14 und 17 am Lagerbock 10 angeschraubt. Das erfindungsgemäße federnde Mitnehmerblech 12 ist am Pedal 16 über die Schraube 13 angeschraubt. Elektrische Verbindungsmittel 15 dienen zur Abgabe der Sensorsignale, d. h. der Signale, die die Bewegung des Pedals 16 kennzeichnen.
-
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils des Lagerbocks mit dem Pedal 22, wobei der Lagerblock mit 21 bezeichnet ist. Der erfindungsgemäße Pedalweggeber 23 ist hier nicht dargestellt, sondern lediglich Gewindehülsen 24 und Befestigungsmittel für das federnde Mitnehmerblech. Die Gewindehülsen 24 und 25 dienen zur Verschraubung des Pedalweggebers 11 am Lagerbock 21. Der Zapfen 23 dient zur Befestigung des Mitnehmerblechs beispielsweise durch eine Verrastung oder Verklemmung. Mit 20 ist vorliegend die Drehachse bzw. Hohlachse des Pedals 22 bezeichnet.
-
3 zeigt nun die gleiche perspektivische Darstellung mit dem befestigten erfindungsgemäßen Pedalweggeber 33. Das Pedal ist mit 30 und der Lagerbock ist mit 31 bezeichnet. Der Pedalweggeber 33 ist über das federnde Mitnehmerblech 35 mit dem Zapfen 36 über eine Verrastung verbunden. Weiterhin ist das federnde Mitnehmerblech 35 an eine Welle 37 des Pedalweggebers 33 angeschlossen, was vorliegend nicht dargestellt ist. Die Befestigung erfolgt üblicherweise über eine sogenannte Taumelnietung an der Welle 37. Mit den Schrauben 32 und 34 wird der Pedalweggeber 33 an den Lagerbock 31 angeschraubt, wobei die Hülsen für die Schrauben 32 und 34 des Pedalweggebers 33 derart gestaltet sind, dass sie einen Bauraum zwischen dem Pedalweg und dem Lagerbock 31 definieren, so dass das Mitnehmerblech in diesen Bauraum an die Welle 37 angeschlossen werden kann.
-
Bewegt sich nun das Pedal 30, wird über die Befestigung 36 der federnde Mitnehmer 35 ebenfalls bewegt und diese Bewegung überträgt sich auf die Welle 37, die den Geber aufgenommen hat. Diese Bewegung führt dann zu einem veränderten Magnetfeld, wenn es sich bei dem Geber um einen Magneten handelt, die die Sensorik im Pedalweggeber dann feststellt und somit über das veränderte Magnetfeld veränderte Sensorsignale über die elektrischen Verbindungsmittel ausgegeben werden, so dass damit die Bewegung des Pedals 30 erfasst wird. Dies kann dann in einem Steuergerät zur Regelung der Fahrdynamik weiterverarbeitet werden.
-
4 zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Pedalweggebers. Der federnde Mitnehmer 40 weist eine Biegung 47 auf und eine Bohrung 46, die zur Befestigung am Pedal dient. Als Alternativen hierzu sind möglich und werden weiter unten explizit darstellt. Darstellt sind weiterhin Rasthaken 43 und 44, um das erste Bauteil 41 mit dem der Mitnehmer 40 verbunden ist mit dem zweiten Bauteil 42, in der sich die Sensorik befindet, um die elektrischen Verbindungsmittel 45 vorzufixieren. Das erste Bauteil 41 und das zweite Bauteil 42 weisen Bohrungen auf, die nach der Vorfixierung übereinander liegen, so dass dadurch Schrauben geführt werden können, um dem Pedalweggeber mit dem Lagerbock verschrauben zu können.
-
5 zeigt diese Konfiguration in einer weiteren perspektivischen Darstellung von unten, so dass nunmehr die Vernietung 57 des Mitnehmerblechs 50 mit dem unteren Bauteil 56 sichtbar ist. Die Vernietung erfolgt an der Welle, so dass die Welle die Bewegung des Mitnehmerblechs auf den Magneten, den die Welle aufgenommen hat, überträgt. Die Bohrung 51 und 52 definieren den Bauraum, so dass das Mitnehmerblech auch an am ersten Bauteil 56 angenietet werden kann. Dargestellt ist ein weiterer Rasthaken 54, der zur Vorfixierung des zweiten Bauteils 53 dient. Weiterhin sind die elektrischen Abgabemittel 55 darstellt.
-
6 zeigt das erste Bauteil mit der Taumelnietung 63 des Mitnehmerblechs 60 an dem unteren Bauteil, die Rasthaken 64 und 65 sowie die Bohrung 62 und 61 für die Verschraubung des Pedalweggebers am Lagerbock.
-
7 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung dieses ersten Bauteils von oben. Vorliegend sind drei Rasthaken 73, 74 und 75 verwendet worden, sowie das Mitnehmerblech 70, das mit Taumelnietung an der Welle angeschlossen ist. Dieses erste Bauteil besteht selbst wenigstens aus zwei Bauteilen, nämlich einem unteren Teil 71 und einem oberen Teil 72, die üblicherweise miteinander verbunden sind. Sichtbar ist auch der Gebermagnet 77, der durch eine Ringdichtung 76 vor Fremdkörpern geschützt wird, da diese Ringdichtung durch das obere Bauteil gepresst wird. Die Ringdichtung 76 ist vorzugsweise aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff gefertigt.
-
8 zeigt eine Schnittdarstellung des unteren Bauteils. Dargestellt ist lediglich ein Rasthaken 85, die Gummidichtung 84, der Gebermagnet 83, die Sinterlager 81, die Welle 82, die topfförmig ausgebildet ist, um den Gebermagneten 83, beispielsweise durch eine Klebung aufzunehmen. Das Mitnehmerblech 80, das durch Taumelnietung an der Welle 82 befestigt ist sowie Befestigungsmittel 86 aufweist, um am Pedal angebaut zu werden.
-
9 zeigt in einer ersten perspektivischen Darstellung den Pedalweggeber in einer alternativen Ausführungsform. Der Pedalweggeber 92 ist wiederum beispielsweise über die Schraube 93 mit dem Lagerblock verbunden. Das Mitnehmerblech 90 weist vorliegend eine Biegung um 90° auf und weist einen Fortsatz auf, der einen Durchbruch aufweist, so dass eine Klemmung in der Hülse 91 des Pedals möglich ist.
-
10 zeigt eine Alternative. Nunmehr ist der Pedalweggeber 100 wiederum mit beispielsweise wenigstens einer Schraube 101 mit dem Lagerblock verbunden und das Mitnehmerblech 102 ist über eine Verrastung an dem Zapfen 103 angeschlossen. Hier liegt dann eine Biegung von 0° vor.
-
11 zeigt im Schnitt, wie das Mitnehmerblech 112 in der Hülse 121 durch eine Klemmung befestigt wird.
-
12 zeigt dagegen, wie die Verrastung am Zapfen 130 des Mitnehmerblechs 131 vorgenommen wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005033179 A1 [0002]
