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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrpedal gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Fahrpedal mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist zum Beispiel aus der Druckschrift
DE 101 33 194 A1 bekannt. Das bekannte Fahrpedal ist zum Einsatz im Kraftfahrzeug vorgesehen und weist einen Linearsensor zur Ermittlung der Fahrpedalstellung auf, wobei die Bewegung des Fahrpedals mittels einer Mechanik etwa rechtwinklig umgelenkt wird. Die Umlenkung, deren Realisierung mit unerwünschten Fehlerquellen einhergehen kann, verursacht jedoch zusätzliche Kosten.
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Ein weiteres Fahrpedal ist aus der Druckschrift
DE 10 2005 061 277 A1 bekannt, wobei der Sensor zur Erfassung der Pedalstellung ebenfalls ein induktiver Linearsensor ist. Der Sensor weist ein Koppelelement auf, dessen Relativstellung erfasst wird. Das Koppelelement ist an einem als eigenständiges Schwenkelement gebildeten Hebel angeordnet, welcher an das Pedalelement gekoppelt ist und bei Betätigung des Pedalelements korrespondierend mit diesem verschwenkt wird. Der Hebel ist dazu vorgesehen, eine genaue Ermittlung der Fahrpedalstellung auch bei ungünstigen Belastungen, z. B. Querbelastungen, i. e. großen Toleranzen, des Fahrpedals zu ermöglichen. Durch das Hebelelement werden jedoch Material- und Herstellungskosten in die Höhe getrieben und durch die weitere Mechanik Fehlerquellen eingeführt.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrpedal vorzuschlagen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und eine genaue Ermittlung der Pedalelementstellung bzw. der Schwenkstellung bei geringen Kosten und einfachem Aufbau ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Fahrpedal, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei das Fahrpedal ein Basiselement und ein daran angeordnetes Pedalelement aufweist, wobei das Pedalelement relativ zu dem Basiselement um eine Drehachse schwenkbar ist, wobei das Fahrpedal einen Sensor mit einem an dem Pedalelement angeordneten Geberelement und einem an dem Basiselement angeordneten Aufnehmer aufweist, wobei das Geberelement mit dem Pedalelement zur Ermittlung der Pedalelementstellung hin zu dem Aufnehmer bzw. davon weg schwenkbar ist, wobei der Aufnehmer an dem Basiselement in einem zur Drehachse benachbarten Bereich angeordnet ist und wobei das Geberelement an dem Pedalelement in einem zur Drehachse benachbarten Bereich angeordnet ist.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin ein Fahrpedal, wobei der Sensor zur Abstandsmessung oder zur Wegmessung mittels Geberelement und Aufnehmer ausgebildet ist, insbesondere ein Hall-Sensor oder ein induktiver Linearsensor ist.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Fahrpedals ist das Geberelement ein Bedämpfungselement, ein Verstärkungselement oder ein magnetisches Element, insbesondere ein ferromagnetisches Element.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Fahrpedals weist der Aufnehmer eine Spule oder ein Hallelement auf, welche(s) mit dem Geberelement zur Ermittlung der Pedalelementstellung zusammenwirkt.
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Bei noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Fahrpedals gehen das Geberelement und das Pedalelement untereinander eine eigenständige Verbindung ein und/oder der Aufnehmer und das Basiselement gehen untereinander eine eigenständige Verbindung ein.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Fahrpedals ist der Aufnehmer mit einer Auswerteeinheit verbunden, insbesondere mittels eines Stanzgitters.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Fahrpedals ist ein Ausgang der Auswerteeinheit zur Abgabe eines mit der ermittelten Pedalelementstellung korrespondierenden Ausgangssignals mit einem Stanzgitter oder einem Folienleiter verbunden.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Fahrpedals weist das Fahrpedal keinen in Bezug auf das Basiselement separaten Schaltungsträger für die Auswerteeinheit und/oder den Aufnehmer auf.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Fahrpedal, wobei die Auswerteeinheit in Form eines integrierten Schaltkreises gebildet ist, wobei die Auswerteeinheit mittels eines Stanzgitters mit dem Aufnehmer verbunden ist und wobei ein Ausgang des integrierten Schaltkreises zur Abgabe eines mit der ermittelten Pedalelementstellung korrespondierenden Ausgangssignals mit einem Stanzgitter verbunden ist.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin ein Fahrpedal, wobei das Stanzgitter im Basiselement zur Bildung eines integralen Steckerelements angeordnet ist, insbesondere darin eingebettet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch und schematisch ein Fahrpedal gemäß einer möglichen ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2a) und b) exemplarisch eine vergrößerte Seitenansicht der zur Drehachse benachbarten Bereiche von Basiselement und Pedalelement mit einem Aufnehmer und einem Geberelement gemäß 1;
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3 exemplarisch die Anordnung zweier benachbart zueinander gebildeter Aufnehmer gemäß der ersten Ausführungsform in der Stirnansicht;
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4 exemplarisch und schematisch ein Fahrpedal gemäß einer möglichen zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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5a) und b) exemplarisch eine vergrößerte Seitenansicht der zur Drehachse benachbarten Bereiche von Basiselement und Pedalelement mit einem Aufnehmer und einem Geberelement gemäß 4; und
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6 exemplarisch die Anordnung zweier benachbart zueinander gebildeter Aufnehmer sowie eines Geberelements gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Stirnansicht.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen sind gleiche Elemente oder vergleichbare Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt exemplarisch und schematisch ein Fahrpedal 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das erfindungsgemäße Fahrpedal 1 ist als Betätigungselement zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug, insbesondere z. B. in einem Personenkraftfahrzeug vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße Fahrpedal 1 weist ein Grundelement bzw. Basiselement 2 auf, welches als Komponententräger dienen kann und z. B. als Gehäuseelement ausgebildet ist. Das Basiselement 2 ist zur Montage bzw. dauerhaften Anordnung im Kraftfahrzeug vorgesehen. Ferner weist das Fahrpedal 1 ein Fahrpedalelement bzw. Pedalelement 3 auf, welches an dem Basiselement 2 um eine Drehachse A, insbesondere relativ zu dem Basiselement 2, schwenkbar angeordnet ist (Richtungspfeile in 1 und 4), insbesondere mittels eines Scharniers angelenkt ist. Die Stellung des Pedalelements 3 bzw. die Schwenkstellung relativ zu dem Basiselement 2 wird mittels eines Sensors 4 ausgewertet, um darauf basierend mittels einer nachgeordneten Steuerelektronik z. B. des Kraftfahrzeugs die beabsichtigte Fahrgeschwindigkeit einzustellen.
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Das Pedalelement 3 ist zum Beispiel plattenförmig gebildet und bekannterweise dazu vorgesehen, infolge einer Betätigung, i. e. durch Beaufschlagung mit einer Betätigungskraft, um die Schwenkachse A drehbar hin zu dem Basiselement 2 gedrängt zu werden.
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Das Fahrpedal 1 weist erfindungsgemäß z. B. ein zwischen Basiselement 2 und Pedalelement 3 angeordnetes Rückstellelement 5 auf (schematisch dargestellt in 1 und 4), welches dazu dient, das verschwenkte bzw. betätigte Pedalelement 3 in seine Ausgangsstellung zurückführen zu können, welche insbesondere eine Leerlaufstellung ist. Das Rückstellelement 5 ist zum Beispiel als federelastisches Element gebildet, zum Beispiel als Schraubendruckfeder, vorzugsweise in Form mehrerer federelastischer Elemente. Das Rückstellelement 5 kann z. B. am Basiselement 2 und/oder am Pedalelement 3 gebildet sein.
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Am Basiselement 2 ist erfindungsgemäß ferner ein Steckerelement 6 vorgesehen, welches die Anbindung einer Steuerelektronik an das Fahrpedal 1 ermöglicht, um die Fahrgeschwindigkeit anhand der mittels des Sensors 4 ermittelten Pedalelementstellung einzustellen. Das Steckerelement 6 ist erfindungsgemäß insbesondere mittels eines Stanzgitters 7 entsprechend einem oder mehrerer flacher Metallstreifen gebildet, welches sich am bzw. im Basiselement 2 erstreckt, insbesondere darin eingebettet ist. An der für den Anschluss der Steuerelektronik vorgesehenen Position kann ein Ende des Stanzgitters 7 aus dem Basiselement 2 austreten und einen oder mehrere Anschlusspins, i. e. das Steckerelement 6, ausbilden. Derart wird ein separates Steckermodul zur Anbindung der Steuerelektronik seitens des Fahrpedals 1 entbehrlich.
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Das Steckerelement 6 ist, z. B. mittels des Stanzgitters 7 oder alternativ z. B. mittels eines Folienleiters, mit einer Auswerteelektronik bzw. Auswerteeinheit 8 des Fahrpedals 1 elektrisch verbunden, insbesondere mit deren Signalausgang. Die Auswerteeinheit 8, welche insbesondere an dem Basiselement 2 angeordnet ist, ist dazu vorgesehen, die von einem Messfühler bzw. Aufnehmer 9 zur Ermittlung der Pedalelementstellung gelieferten Signale auszuwerten bzw. geeignet aufzubereiten und z. B. in geeigneter Form, z. B. digitalisiert oder analog, an einem Ausgang für die nachgeordnete Steuerelektronik zur Verfügung zu stellen, d. h. eine Information korrespondierend mit der Pedalelementstellung. Die Auswerteeinheit 8 ist zum Beispiel integral mit dem Aufnehmer 9 gebildet oder separat davon. Die Auswerteeinheit 8 ist vorzugsweise mittels eines integrierten Schaltkreises, z. B. eines ASICs, gebildet, welcher die von dem Aufnehmer 9 gelieferten Messsignale geeignet aufbereitet. Die Auswerteeinheit 8 ist zum Beispiel Bestandteil des Sensors 4. Die Auswerteeinheit 8 kann darüber hinaus weitere Funktionen übernehmen, z. B. eine Bestromung des Aufnehmers.
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Der Sensor 4 zur Ermittlung der Pedalelementstellung ist erfindungsgemäß mittels eines Betätigungselements bzw. Geberelements 10 und dem Aufnehmer 9 gebildet, welche zur Ermittlung der Pedalelementstellung zusammenwirken. Der Sensor 4 ist insbesondere z. B. ein Linearsensor (Wegsensor) oder ein zur Abstandsmessung geeigneter Sensor. Der Sensor 4 ist insbesondere z. B. ein Hallsensor oder ein induktiver Wegsensor. Daneben sind weitere Sensoren, z. B. kapazitive denkbar.
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Erfindungsgemäß sind der Aufnehmer 9 bzw. das Geberelement 10 jeweils vorteilhaft in einem Bereich 2a bzw. 3a des Basiselements 2 bzw. des Pedalelements 3 angeordnet, welcher jeweils zur Schwenkachse A benachbart ist, insbesondere daran angrenzt. Eine derartige Anordnung ermöglicht, auf mechanische Elemente zur Umlenkung oder zu einem Toleranzausgleich verzichten zu können und vermeidet insofern die Einführung von Fehlerquellen. Dabei wird vorteilhaft von den geringen Toleranzen im erfindungsgemäßen Positionierbereich des Sensors 4 bzw. dessen Geberelement 10 und Aufnehmer 9 nahe der Drehachse Gebrauch gemacht. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Positionierung des Aufnehmers 9 und des Geberelements 10, ein Fahrpedal 1 mit geringstem Materialeinsatz zu schaffen, wobei das Rückstellelement 5 nahe an der Drehachse A positionierbar ist und insofern klein bauen kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrpedal 1 weisen sowohl das Basiselement 2 als auch das Pedalelement 3 jeweils einen zur Drehachse A benachbarten Bereich 2a bzw. 3a auf, i. e. einen Bereich, welcher sehr eng an bzw. nahe bei der Drehachse angesiedelt ist. Der Aufnehmer 9 ist dabei erfindungsgemäß in dem Bereich 2a des Basiselements 2 benachbart zur Drehachse A an dem Basiselement 2 angeordnet, das Geberelement 10 in dem Bereich 3a des Pedalelements 3 benachbart zur Drehachse A an dem Pedalelement 3. Durch eine derartige erfindungsgemäße Anordnung kann eine direkte Messung nahe der Schwenkachse A mit geringen Toleranzen erfolgen.
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Die erfindungsgemäß zur Drehachse A benachbarten Bereiche 2a, 3a des Fahrpedals 1 erstrecken sich jeweils in Richtung von den in Bezug auf die Drehachse A proximalen Längsenden 2b, 3b zu den distalen Längsenden 2c, 3c des Basiselements 2 bzw. des Pedalelements 3 von der Drehachse A weg. Die Bereiche 2a, 3a schließen dabei miteinander insbesondere einen spitzen Winkel ein.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind Geberelement 10 und Aufnehmer 9 aufeinander zu (Betätigung des Fahrpedals) und von einander weg (Rückstellung) bewegbar, insbesondere auf einer kreisbogenförmigen Bahn, i. e. infolge einer Verschwenkung des Pedalelements 3. Das Geberelement 10 kann dabei zusammen mit dem Pedalelement 3 hin zu dem Aufnehmer 9 bzw. davon weg verschwenkt werden, wodurch eine Ermittlung der Schwenkstellung bzw. der Pedalelementstellung mittels der zusammenwirkenden Elemente Geberelement 10 und Aufnehmer 9 ermöglicht ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Aufnehmer 9 eine eigenständige Verbindung mit dem Basiselement 2 und/oder das Geberelement 10 mit dem Pedalteil 3 eingehen, derart, dass kein Bedarf an weiteren mechanischen Elementen einhergehend mit Fehlerquellen besteht.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrpedals 1, bei welchem der Sensor 4 ein Geberelement 10 im zur Drehachse A benachbarten Bereich 3a des Pedalelements 3 und einen Aufnehmer 9 im zur Drehachse A benachbarten Bereich 2a des Basiselements 2 aufweist. Der Sensor 4 ist zum Beispiel mittels eines Aufnehmers 9 in Form einer Spule 9a bzw. einer Spulenanordnung gebildet, z. B. einer Planarspule oder einem Spulenschaltkreis, welche von z. B. hochfrequentem Wechselstrom, z. B. erzeugt mittels der Auswerteeinheit 8, durchflossen ist. Das Geberelement 10, welches mit der Spule 9a bzw. der Spulenanordnung zusammenwirkt, ist zum Beispiel als Bedämpfungselement 10a, insbesondere als für Wirbelströme empfängliches Bedämpfungselement 10a, ausgebildet.
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Wird das Geberelement 10 in z. B. Form des Bedämpfungselements 10a auf die Spule 9a bzw. die Spulenanordnung mit dem Pedalelement 3 zubewegt bzw. hin zu dieser verschwenkt, i. e. auf der durch die Drehachse A vorgegebenen kreisbogenförmigen Bahn, wird die Spule 9a aufgrund von Wirbelstromeffekten zunehmend bedämpft, wobei sich deren Induktivität ändert, und eine niedrigere Spannung an der Spule 9a von der Auswerteeinheit 8 erfasst wird. Entfernt sich das Bedämpfungselement 10a mit dem Pedalelement 3, z. B. bei einer Rückstellung, wird z. B. eine im Vergleich hohe Spannung gemessen. Derartige Spannungssignale, welche mit Positionen des Pedalelements 3, i. e. dessen Schwenkstellung korrespondieren, können von der Auswerteeinheit 8 z. B. ausgewertet und in eine Steuergröße für die Steuerelektronik übersetzt werden.
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Alternativ kann der Sensor 4 z. B. ein weichmagnetisches Geberelement 10, z. B. einen Ferrit aufweisen, welcher das Magnetfeld bzw. die Induktivität der Spule 9a bei Annäherung verstärkt bzw. erhöht und bei Entfernen schwächt bzw. verringert.
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Erfindungsgemäß ist ein geeigneter Sensor
4 z. B. ein Sensor gemäß der Druckschrift
EP 1 887 322 A1 . Alternativ kann der Sensor
4 z. B. ein Hallelement als Aufnehmer
9 aufweisen, wobei das Geberelement
10 zum Beispiel ein Magnetelement ist, zum Beispiel ein weichmagnetisches Geberelement, welches ein Magnetfeld bereitstellt. Der derart gebildete Sensor, welcher als Abstandssensor wirkt, erfasst zum Beispiel die das Hallelement durchdringende magnetische Flussdichtekomponente in einer Richtung senkrecht zum Hallelement (Transversalsensor). Aufgrund der in Abhängigkeit der Schwenkbewegung veränderlichen detektierbaren Flussdichte, welche mit einem Abstand des Geberelements
10 zu dem Hallelement korrespondiert, kann die momentane Stellung des Pedalelements
3 ermittelt werden.
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2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines Sensors 4, wobei das Geberelement 10 als auch der Aufnehmer 9 wiederum im jeweils zu der Drehachse A benachbarten Bereich von Pedalelement 3 bzw. Basiselement 2 angeordnet sind, bzw. unmittelbar benachbart dazu. Der Sensor 4 ist zum Beispiel ein induktiver Linearsensor.
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Das Geberelement 10 gemäß der Ausführungsform von 4 ist zum Beispiel wiederum als Bedämpfungselement ausgebildet, z. B. für Wirbelströme empfänglich. Der Aufnehmer 9 weist in der gezeigten Ausführungsform z. B. eine sich in Richtung des Bedämpfungselements erstreckende, Wechselstromdurchflossene Spule 9a bzw. Spulenanordnung auf, z. B. einen Spulenschaltkreis, zu welcher benachbart sich das Bedämpfungselement bei einer Verschwenkbewegung bewegt und in Abhängigkeit davon die Spule 9a bzw. Spulenanordnung überlappt (in Richtung der Drehachse A) bzw. bedämpft.
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Alternativ kann z. B. wiederum ein Hallelement als Aufnehmer 9 verwendet werden, welches mit einem Magnetelement als Geberelement 10 zusammenwirkt.
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Alternativ kann wiederum vorgesehen sein, anstelle eines Bedämpfungselements ein Verstärkungselement als Geberelement zu verwenden. Der Sensor
4 ist zum Beispiel wiederum ein Sensor gemäß der
EP 1 887 322 A1 .
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Die Sensoren 4 der gezeigten Ausführungsformen sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Aufnehmer 9, vorzugsweise redundant ausgebildet. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der Sensor 4 z. B. zwei zueinander benachbarte, unabhängig voneinander zur Detektion des Abstands Vorgesehene Aufnehmer 9 bzw. Spulen 9a auf, 3. Bei der Ausführungsform gemäß 4 taucht das Geberelement 10 zum Beispiel in ein Spulenpaar 9a ein, 6, wobei die Aufnehmer 9 in Form jeweils der Spulen 9a wiederum jeweils eigenständig Signale an die Auswerteeinheit 8 liefern. Weiterhin ist vorgesehen, den Sensor 4, i. e. mit sämtlichen zugehörigen Komponenten, in einem zur Drehachse A benachbarten Bereich 2a, 3a anzuordnen bzw. auszubilden, so dass kurze Signalwege zwischen Aufnehmer 9 und Auswerteeinheit 8 realisierbar sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den Aufnehmer 9 mittels eines Stanzgitters kostengünstig mit der Auswerteeinheit 8, insbesondere elektrisch und mechanisch, zu verbinden. Derart ist, insbesondere bei z. B. einem als Hallelement ausgebildeten Aufnehmer 9, ein Schaltungsträger in z. B. Form einer Leiterplatte, welche als in Bezug auf das Basiselement 2 separates Trägersubstrat gebildet ist, entbehrlich. Vorzugsweise ist zum Beispiel der Aufnehmer 9 ausschließlich mittels eines Stanzgitters 7 mit der Auswerteeinheit 8 in z. B. Form eines integrierten Schaltkreises, z. B. eines ASICs, elektrisch und mechanisch verbunden, wobei der Signalausgang des integrierten Schaltkreises 8 wiederum mittels eines das Steckerelement 6 ausbildenden Stanzgitters 7 elektrisch anbindbar ist. Das Stanzgitter 7 kann jeweils z. B. lasergeschweißt an der Auswerteeinheit 8 und/oder dem Aufnehmer 9 fixiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrpedal
- 2
- Basiselement
- 2a
- zur Drehachse benachbarter Bereich
- 2b
- proximales Längsende
- 2c
- distales Längsende
- 3
- Pedalelement
- 3a
- zur Drehachse benachbarter Bereich
- 3b
- proximales Längsende
- 3c
- distales Längsende
- 4
- Sensor
- 5
- Rückstellelement
- 6
- Steckerelement
- 7
- Stanzgitter
- 8
- Auswerteeinheit
- 9
- Aufnehmer
- 9a
- Spule
- 10
- Geberelement
- 10a
- Bedämpfungselement
- A
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10133194 A1 [0002]
- DE 102005061277 A1 [0003]
- EP 1887322 A1 [0039, 0043]
