DE102010062076A1

DE102010062076A1 - Pedalwertgeberanordung

Info

Publication number: DE102010062076A1
Application number: DE201010062076
Authority: DE
Inventors: Jorge Diaz Alfonso; Thomas Klotzbuecher; Thomas Lenzing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2012-05-31
Also published as: FR2968609A1

Abstract

Pedalwertgeberanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung bewegliches Pedal (2), ein Lager (3) für das Pedal (2), ein elastisches Element (6), insbesondere Feder (7), welche auf das Pedal (2) eine Rückstellkraft in Richtung der Ausgangsstellung aufbringt, um das Pedal (2) in die Ausgangsstellung zu bewegen, eine Motoreinheit, welche auf das Pedal (2) eine Kraft, insbesondere Rückstellkraft, aufgrund einer mechanischen Verbindung zwischen der Motoreinheit und dem Pedal (2), insbesondere in Richtung der Ausgangsstellung, aufbringt insbesondere zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an dem Pedal (2) für ein aktives Pedal (2), eine Kupplungseinheit an der mechanischen Verbindung der Motoreinheit mit dem Pedal (2) mit welcher die mechanische Verbindung zwischen der Motoreinheit und dem Pedal (2) lösbar ist und die Kupplungseinheit ein erstes Kupplungselement und zweites Kupplungselement, jeweils mit einer Formschlussgeometrie, umfasst für eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement, wobei die Formschlussgeometrie an dem ersten und/oder zweiten Kupplungselement dahingehend ausgebildet ist, dass mit der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement beim Aufbringen einer Rückstellkraft mit der Motoreinheit auf das Pedal (2) eine größere Kraft übertragbar ist als eine der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pedalwertgeberanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen werden in zunehmendem Maße E-Gassysteme eingesetzt zur Steuerung der Leistung des Antriebsmotors, z. B. eines Verbrennungs- und/oder Elektromotors. Dabei wird von einem Fuß des Kraftfahrzeuges ein Pedal als Fahr- oder Gaspedal um eine Drehachse verschwenkt und der Drehwinkel des Pedales wird von einem Sensor erfasst. In Abhängigkeit von der von dem Sensor erfassten Stellung des Pedales wird die Leistung des Antriebsmotors gesteuert und/oder geregelt. Dabei finden bei derartigen Kraftfahrzeugen auch in zunehmendem Umfang Fahrassistenzsysteme Anwendung und die Pedalwertgeberanordnung ist als eine aktive Pedalwertgeberanordnung ausgebildet mit einem aktiven Pedal. Das Pedal kann zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung bewegt werden. In der Ausgangsstellung wird die minimale Leistung des Antriebsmotors und in der Endstellung die maximale Leistung des Antriebsmotors angefordert. Von dem Fahrassistenzsystem sind dabei Handlungsaufforderungen an den Fahrer des Kraftfahrzeuges zu übertragen. Dies erfolgt mittels einer haptischen Schnittstelle, indem am Pedal bzw. Fahrpedal zusätzlich zu einer von einem elastischen Element in Richtung der Ausgangsstellung aufgebrachten Rückstellkraft von einer Motoreinheit eine zusätzliche Rückstellkraft auf das Pedal aufgebracht wird, so dass von dem Fahrer diese zusätzliche von der Motoreinheit aufgebrachte Rückstellkraft haptisch am Fuß erkennbar und dadurch eine Handlungsaufforderung an den Fahrer des Kraftfahrzeuges übermittelt werden kann. Die Fahrassistenzsysteme erfassen beispielsweise einen Abstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung und bei einem Unterschreiten des Sicherheitsabstandes zu dem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit wird von der Motoreinheit eine zusätzliche Rückstellkraft in Richtung der Ausgangsstellung des Pedales auf das Pedal aufgebracht und der Fahrer wird dadurch dazu angeregt, durch eine Veränderung der Stellung des Pedales in Richtung der Ausgangsstellung die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu reduzieren. Die Fahrassistenzsysteme können dabei auch andere Handlungsaufforderungen, z. B. das Schalten in nächst höheren Gang, mittels der Rückstellkraft durch den Motor an den Fahrer übermitteln. Abweichend hiervon kann die Rückstellkraft auch als eine Vibration an dem Pedal aufgebracht werden. Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, dass auch bei einem Klemmen der Motoreinheit gewährleistet ist, dass sich das Pedal in Richtung zu der Ausgangsstellung bewegt, sofern der Fahrer den Fuß nicht auf das Pedal legt.
Die EP 1 369 763 B1 zeigt eine Fahrpedalvorrichtung, umfassend ein Pedalelement, das gegenüber einer Basiseinheit zu bewegen ist, einer Rückholeinheit zur Rückstellung des Pedalelementes in Richtung einer Ausgangsstellung, wobei eine Motoreinheit vorgesehen ist, die mit der Pedaleinheit und der Basiseinheit so verbunden ist, dass eine Motorkraft der Motoreinheit auf das Pedal wirkt und an diesem eine zusätzliche Rückstellkraft erzeugt. Zwischen der Motoreinheit und dem Pedalelement ist eine Kupplungseinheit so angeordnet, dass bei Betätigung des Pedalelements eine Bewegung der Motoreinheit erfolgt und die Kupplungseinheit so ausgebildet ist, dass sie im Fall der Blockierung der Motoreinheit lösbar ist, so dass eine Betätigung des Pedalelementes weiter möglich ist.
Die EP 1 602 520 B1 zeigt eine Pedaleinheit mit einem Pedalelement, das gegenüber einem Grundelement entlang eines Betätigungsweges beweglich ist, wobei das Pedalelement in einer Betätigungsrichtung auslenkbar ist, einem Drehelement, das mit dem Pedalelement so gekoppelt ist, dass es sich bei Bewegung des Pedalelementes dreht, einem Rückstellelement zur Rückstellung des Pedalelementes entgegen der Betätigungsrichtung, einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Statorelement zur Erzeugung einer Gegenkraft gegen die Pedalbewegung und einer Freilauf-Kopplungseinheit durch die der Rotor und das Drehelement bei Bewegung des Pedalelementes in Betätigungsrichtung gekoppelt sind, so dass die vom Motor erzeugte Gegenkraft auf das Pedalelement wirkt, aber bei Bewegung des Pedalelementes entgegen der Betätigungsrichtung getrennt bewegbar sind, wobei ein Sensor für die Stellung des Pedalelementes vorgesehen ist, der mit dem Drehelement gekoppelt ist, wobei der Rotor und das Drehelement um eine gemeinsame Achse drehbar nebeneinander angeordnet sind und die Freilauf-Kopplungseinheit zwischen Rotor und Drehelement angeordnet ist und der Sensor als Rotationssensor ausgebildet und in der Verlängerung der gemeinsamen Drehachse des Rotors und des Drehelements angeordnet ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Pedalwertgeberanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung bewegliches Pedal, ein Lager für das Pedal, ein elastisches Element, insbesondere Feder, welche auf das Pedal eine Rückstellkraft in Richtung der Ausgangsstellung aufbringt, um das Pedal in die Ausgangsstellung zu bewegen, eine Motoreinheit, welche auf das Pedal eine Kraft, insbesondere Rückstellkraft, aufgrund einer mechanischen Verbindung zwischen der Motoreinheit und dem Pedal, insbesondere in Richtung der Ausgangsstellung, aufbringt insbesondere zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an dem Pedal für ein aktives Pedal, eine Kupplungseinheit an der mechanischen Verbindung der Motoreinheit mit dem Pedal mit welcher die mechanische Verbindung zwischen der Motoreinheit und dem Pedal lösbar ist und die Kupplungseinheit ein erstes Kupplungselement und zweites Kupplungselement, jeweils mit einer Formschlussgeometrie, umfasst für eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement, wobei die Formschlussgeometrie an dem ersten und/oder zweiten Kupplungselement dahingehend ausgebildet ist, dass mit der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement beim Aufbringen einer Rückstellkraft mit der Motoreinheit auf das Pedal eine größere Kraft übertragbar ist als eine der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft.
Insbesondere ist die Formschlussgeometrie an dem ersten und/oder zweiten Kupplungselement dahingehend ausgebildet, dass mit der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement beim Aufbringen einer Rückstellkraft mit der Motoreinheit auf das Pedal eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement besteht und bei einer der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft im Wesentlichen keine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement besteht. Im wesentlichen keine formschlüssige Verbindung bedeutet, dass der Anteil der formschlüssigen Verbindung kleiner als 20%, 10%, 5%, 2% oder 1% ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste und zweite Kupplungselement eine Scheibe und/oder die von der Kupplungseinheit übertragbare Rückstellkraft ist um das 1,5-, 2-, 3-, 5- oder 10-Fache größer als die von der Kupplungseinheit übertragbare der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft und/oder die von der Kupplungseinheit übertragbare der Rückstellkraft entgegengesetzt gerichteten Kraft, z. B. als Reibungskraft zwischen zwei Kupplungselementen, ist im Wesentlichen gleich Null und/oder bei einer feststehenden zweiten Scheibe und bei einer bewegten bzw. zu bewegenden anderen ersten Scheibe die erforderliche Kraft zum Bewegen der anderen ersten Scheibe für eine Bewegung des Pedales, insbesondere in sämtlichen Stellungen des Pedales außerhalb der Ausgangsstellung, in Richtung der Ausgansstellung die von dem elastischen Element auf die bewegte bzw. zu bewegende erste Scheibe aufgebrachte Kraft größer ist als die Kräfte, welche der Bewegung der anderen bewegten bzw. zu bewegenden ersten Scheibe entgegen wirken. Die erste Scheibe ist mit dem Pedal mechanisch gekoppelt und die zweite Scheibe ist mittelbar oder unmittelbar mit der Motoreinheit mechanisch gekoppelt. Die Kräfte, welche der bewegten bzw. zu bewegenden ersten Scheibe entgegen wirken aufgrund einer feststehenden zweiten Scheibe, z. B. wie die Motoreinheit blockiert ist, sind dabei die Reibung zwischen der ersten und zweiten Scheibe, eine Kraft zum Bewegen der Federn in einem Gehäuse der Kupplungseinheit, weil beide Scheibe sich axial auseinander bewegen und die erforderlichen Kräfte für ein Drehmoment, welches die bewegte bzw. zu bewegende erste Scheibe auf die feststehende zweite Scheibe überträgt.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die Formschlussgeometrie in Form von Zähnen oder Rastnasen ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Zähne als ein Zahnkranz an der Scheibe ausgebildet.
In einer Variante sind die Zähne sägezahnförmig mit unterschiedlichen Steigungswinkeln an einer ersten Seiten und einer zweiten Seite ausgebildet.
Zweckmäßig weisen die Zähne an einer ersten Seite zur Übertragung der Rückstellkraft einen größeren Steigungswinkel auf als an einer zweiten Seite zur Übertragung einer der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft.
In einer weiteren Ausführungsform liegt der Steigungswinkel an der ersten Seite der Zähne zwischen 60° und 90°, insbesondere zwischen 80° und 90°.
Insbesondere beträgt der Steigungswinkel an der ersten Seite im Wesentlichen 90° In einer weiteren Ausgestaltung liegt der Steigungswinkel an der zweiten Seite zwischen 0° und 40°, insbesondere zwischen 5° und 20°.
In einer ergänzenden Variante liegen die Scheiben jeweils an einer Seite mit der Formschlussgeometrie unter einer Druckkraft, insbesondere ständig, aufeinander.
In einer weiteren Variante umfasst die Pedalwertgeberanordnung einen Sensor zur Erfassung einer Stellung, insbesondere eines Drehwinkels, des Pedales und/oder das Pedal ist um eine Drehachse verschwenkbar gelagert. Von dem Sensor wird die Stellung des Pedales erfasst und mit Hilfe der von dem Sensor erfassten Stellung ist von einer Steuerungseinheit eine Stellung eines Drosselorganes, z. B. einer Luftklappe, in einem Ansaugkanal für einen Verbrennungsmotor steuerbar. In Abhängigkeit von der Stellung des Pedales wird somit mit Hilfe des Sensors die Leistung eines Antriebsmotors für ein Kraftfahrzeug, z. B. ein Verbrennungs- und/oder Elektromotor, gesteuert. Das Kraftfahrzeug verfügt somit über ein E-Gassystem.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Motoreinheit ein Elektromotor. Zweckmäßig ist die Motoreinheit auch ein Piezoelement oder Elektromagnet.
Insbesondere weist die mechanische Verbindung zwischen dem Motoreinheit und dem Pedal ein Getriebe auf, insbesondere ist das Getriebe mechanisch zwischen der Kupplungseinheit und der Motoreinheit angeordnet und/oder das elastische Element, z. B. als Drehfeder, ist an der mechanischen Verbindung zwischen dem Pedal und der Kupplungseinheit angeordnet. Damit kann auch bei einem Klemmen des Getriebes das Pedal in die Ausgangsstellung bewegt werden von dem elastischen Element.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine stark vereinfachte Darstellung einer Pedalwertgeberanordnung,
2 eine mechanische Verbindung zwischen einem Pedal und einer Motoreinheit der Pedalwertgeberanordnung gemäß 1,
3 einen Schnitt zweier Scheiben als Kupplungselemente einer Kupplungseinheit der Pedalwertgeberanordnung gemäß 1
4 eine Vorderansicht der Scheibe gemäß 3 und
5 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine Pedalwertgeberanordnung 1 wird in einem Kraftfahrzeug 31 mit einem nicht dargestellten Verbrennungs- und/oder Elektromotor als Antriebsmotor eingesetzt, um mit Hilfe eines E-Gassystems die Leistung des Antriebsmotors zu steuern und/oder zu regeln. Hierzu wird von einem Sensor 27 eine Stellung eines Pedales 2 als Fahrpedal bzw. Gaspedals 2 erfasst und in Abhängigkeit von der Stellung des Pedales 2 die Leistung des Antriebsmotors des Kraftfahrzeuges 31 gesteuert und/oder geregelt. Bei einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor wird beispielsweise ein Drosselorgan z. B. eine Drosselklappe, von einem Stellmotor bewegt und bei einem Elektromotor wird die dem Elektromotor zugeführte elektrische Leistung entsprechend gesteuert und/oder geregelt (nicht dargestellt).
Das Pedal 2 ist an einem Lager 3 als Gleitlager 4 um eine Drehachse 5 verschwenkbar gelagert (1). Mit Hilfe eines Fußes 29 kann vom Fahrer des Kraftfahrzeuges auf das Pedal 2 eine Kraft aufgebracht werden, so dass dadurch das Pedal 2 von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung bewegt wird. In der Ausgangsstellung wird von dem Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges 31 die minimale Leistung, z. B. als Standgas, und in der Endstellung wird von dem Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges 31 die maximale Leistung angefordert. Zum Bewegen des Pedales 2 von der Ausgangsstellung in die Endstellung ist somit das Pedal 2 entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß der Darstellung in 2 um die Drehachse 5 zu bewegen, wobei die Drehachse 5 senkrecht auf der Zeichenebene von 1 liegt, und zum Bewegen des Pedales 2 von der Endstellung in die Ausgangsstellung ist das Pedal 2 im Uhrzeigersinn um die Drehachse 5 zu bewegen. Von einem elastischen Element 6 als Feder 7 wird auf das Pedal 2 ständig eine Rückstellkraft aufgebracht. Aufgrund dieser von der Feder 7 auf das Pedal 2 aufgebrachten Rückstellkraft bewegt sich das Pedal 2 in die Ausgangsstellung 5 oder befindet sich in der Ausgangsstellung, sofern mit Hilfe des Fußes 24 keine Druckkraft auf das Pedal 2 aufgebracht ist.
Eine in 2 dargestellte Motoreinheit 8 dient dazu, auf das Pedal 2 zusätzlich zu dem elastischen Element 6 bzw. der Feder 7 eine ergänzende Rückstellkraft auf das Pedal 2 aufbringen zu können. Die Motoreinheit 8 als Elektromotor 9 ist mit einer Welle 12 mit einem Getriebe 28 verbunden und das Getriebe 28 ist mit der Welle 12 mit einer Kupplungseinheit 10 verbunden. Die Kupplungseinheit 10 ist dabei mechanisch mit der Welle 12 verbunden und an der Welle 12 ist in 2 links von der Kupplungseinheit 10 die Welle 12 als eine Exzenterwelle 13 mit einen Nocken 14 ausgebildet. Am Nocken 14 der Exzenterwelle 13 ist ein Hebel 30 angelenkt und der Hebel 30 ist ferner an dem Pedal 2 in einer Entfernung zu der Drehachse 5 angelenkt. Von der Motoreinheit 2 kann damit mittels einer mechanischen Verbindung 11, die mechanische Verbindung 11 umfassend die Welle 12, die Kupplungseinheit 10, der Hebel 30 und das Getriebe 28, eine Rückstellkraft auf das Pedal 2 zusätzlich zu der Feder 7 aufgebracht werden. In 2 ist ein Schnitt der mechanischen Verbindung 11 senkrecht zu der Zeichenebene von 1 dargestellt und in 1 ist die mechanische Verbindung 11 nur teilweise, nämlich in Form der Welle 12 als Exzenterwelle 13 und des Hebels 30, dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 31 umfasst dabei ein nicht dargestelltes Fahrassistenzsystem. Mit Hilfe des Fahrassistenzsystemes können Handlungsaufforderungen an den Fahrer des Kraftfahrzeuges übermittelt werden. Bei einem Betätigen der Motoreinheit 8 kann auf das Pedal 2 eine zusätzliche Rückstellkraft aufgebracht werden und diese ist haptisch vom Fuß 29 des Fahrers des Kraftfahrzeuges 31 wahrnehmbar. Wird von dem Fahrassistenzsystem beispielsweise ein zu geringer Sicherheitsabstand zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug erfasst und/oder ein Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 1, wird von der Motoreinheit 8 eine zusätzliche Rückstellkraft auf das Pedal 2 übertragen, so dass dadurch eine Handlungsaufforderung an den Fahrer übermittelt werden kann. Der Fahrer soll somit in diesen beiden beschriebenen Situationen das Pedal 2 geringfügig in Richtung zu der Ausgangsstellung bewegen und dadurch eine geringere Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 31 bewirken. Darüber hinaus kann mit dem Fahrassistenzsystem auch eine Handlungsaufforderung erfolgen, sofern beispielsweise ein Hochschalten in einen höheren Gang eines Getriebes als Teil des Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges 31 erforderlich ist.
Die Kupplungseinheit 10 der Pedalwertgeberanordnung 1 umfasst ein erstes Kupplungselement 15 und ein zweites Kupplungselement 16 (3). Beide Kupplungselemente 15, 16 sind dabei als Scheiben 20 ausgebildet. Die beiden Scheiben 20 weisen dabei eine Seite 18 und eine andere Seite 19 auf, wobei die andere Seite 19 der Scheiben 20 der einen Seite 18 gegenüberliegend ausgebildet ist. An den beiden Seiten 18 der Scheiben 20 sind als Formschlussgeometrie 17 Zähne 22 bzw. Rastnasen 23 angeordnet. Die Zähne 22 sind dabei als ein Zahnkranz 24 an der Seite 18 der beiden Scheiben 20 ausgebildet. Die beiden Scheiben 20 sind an der Kupplungseinheit 10 dahingehend gelagert, dass diese eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse 21 ausführen, wobei die Rotationsachse 21 der beiden Scheiben 20 auch der Rotationsachse der Welle 12 entspricht. Die beiden Seiten 18 der Scheiben 20 bzw. der Kupplungselemente 15, 16 sind dabei innerhalb eines nicht dargestellten Gehäuses der Kupplungseinheit 10 angeordnet und die beiden Seiten 18 liegen unter einer Druckkraft aufeinander. In 3 sind die beiden Scheiben 20 beabstandet zueinander dargestellt. Es besteht somit in der Kupplungseinheit 10 ein Kontakt zwischen den beiden Seiten 18 der Scheiben 20. Die Druckkraft zwischen den beiden Seiten 18 der beiden Kupplungselemente 15, 16 der dabei mittels einer nicht dargestellten Feder innerhalb des Gehäuses der Kupplungseinheit 10 auf die beiden Scheiben 20 aufgebracht. Dabei besteht auch eine Bewegungsmöglichkeit wenigstens einer der beiden Kupplungselemente 15, 16 in Richtung der Rotationsachse 21.
Die Zähne 22 der beiden Scheiben 20 weisen erste Seite 25 und eine zweite Seite 26 auf. Die erste Seite 25 der Zähne 22 dient zur Übertragung einer Rückstellkraft durch die Motoreinheit 8 auf das Pedal 2 und die zweite Seite 26 der Zähne 22 bewirkt eine Übertragung einer der Rückstellkraft entgegen gerichteten Kraft (dies ist jedoch eigentlich nicht gewünscht) mittels der beiden Kupplungselemente 15, 16. Die Rückstellkraft bewirkt eine Bewegung des Pedals 2 von der Endstellung in die Ausgangsstellung. Dabei ist die von den beiden Kupplungselementen 15, 16 auf das Pedal 2 übertragbare Rückstellkraft wesentlich größer als eine entgegengesetzt der Rückstellkraft übertragbare Kraft. Die erste Seite der Zähne 22 weist den Steigungswinkel α auf und die zweite Seite 26 der Zähne 22 weist den Steigungswinkel β auf. Dabei ist der Steigungswinkel α wesentlich größer als der Steigungswinkel β. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Steigungswinkel α bei ungefähr 80° und der Steigungswinkel β bei ungefähr 20°. Dadurch kann aufgrund der formschlüssigen Verbindung an den ersten Seiten 25 der Zähne 22, jeweils zwischen dem ersten Kupplungselement 15 und dem zweiten Kupplungselement 16, eine wesentlich größere Kraft (formschlüssig) als Rückstellkraft übertragen werden als bei einer Übertragung einer Kraft, z. B. mit Reibung, welcher der Rückstellkraft entgegengesetzt ist, welche an den zweiten Seiten 26 der Zähne 22, jeweils an dem ersten und zweiten Kupplungselement 15, 16, übertragbar ist. Mit Hilfe der Motoreinheit 8 kann damit eine Rückstellkraft auf das Pedal 2 aufgebracht werden.
Bei einem Klemmen oder Festsetzen der Motoreinheit 8 oder des Getriebes 28 kann das Pedal 2 weiterhin von der Feder 7 in die Ausgangsstellung bewegt werden, weil die von der Feder 7 auf das Pedal 2 aufgebrachte Rückstellkraft in jeder Stellung des Pedales 2 größer ist als diejenige Kraft, welche von der Kupplungseinheit 10 entgegen der Rückstellkraft übertragbar ist. Ist in 3 beispielsweise das zweite Kupplungselement 16 mechanisch mit dem Getriebe 28 verbunden und das erste Kupplungselement 15 mechanisch mit der Exzenterwelle 13 verbunden, ist somit in einer ersten Drehrichtung des zweiten Kupplungselementes 16 von dem zweiten Kupplungselement 16 ein großes Drehmoment auf das erste Kupplungselement 15 übertragbar und bei einem Blockieren oder Festsetzen des zweiten Kupplungselementes 16, beispielsweise aufgrund eines Blockierens der Motoreinheit 8, kann trotzdem das erstes Kupplungselement 15 in der gleichen Drehrichtung bewegt werden, in welcher das erste Kupplungselement 16 zur Übertragung einer Rückstellkraft auf das Pedal 2 bewegt wird, so dass auch bei einem Festsetzen des zweiten Kupplungselementes 16 sich das Pedal 2 in die Ausgangsstellung bewegen kann.
Tritt ein Festsetzen des zweiten Kupplungselementes 16 in einer Stellung des Pedales 2 zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung, d. h. einer Zwischenstellung, auf, ist es trotzdem möglich das Pedal 2 in die Endstellung zu bewegen. Die ersten Seiten 25 der Zähne 22 weisen einen Steigungswinkel von ungefähr 80° auf. Der Steigungswinkel α ist somit nicht im Wesentlichen 90°, so dass dadurch beim Aufbringen einer sehr großen Kraft auf das Pedal 2 mit dem Fuß 29 des Fahrers oberhalb einer Sicherheitskraftschwelle trotzdem das Pedal 2 in die Endstellung bewegt werden kann, weil aufgrund des Steigungswinkels α an der ersten Seite 25, der nicht im Wesentlichen 90° ist, die erste Scheibe 15 gemäß der Darstellung in 3 auch bei einem Festsetzen des zweiten Kupplungselementes 16 in einer Drehrichtung bewegt werden kann, welche entgegengesetzt gerichtet ist einer Drehrichtung des zweiten Kupplungselementes 16 zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf das Pedal 2.
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Pedalwertgeberanordnung 1 bzw. der Kupplungseinheit 10 ist der Steigungswinkel α an der ersten Seite 25 im Wesentlichen 90°, d. h. der Steigungswinkel α ist mit einer Abweichung von wenige als 8°, 5° oder 3° gleich 90°. Bei einem derartigen Steigungswinkel α an der ersten Seite 25 der Zähne 22 kann bei einem Festsetzen des zweiten Kupplungselementes 16 in einer Stellung des Pedales 2 zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung das Pedal 2 nicht in Richtung der Endstellung bewegt werden, weil die zu überwindende Sicherheitskraftschwelle entweder zu groß ist, oder eine unendlich große Sicherheitskraftschwelle auftritt.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Pedalwertgeberanordnung 1 wesentliche Vorteile verbunden. In der Pedalwertgeberanordnung 1 mit dem aktiven Pedal 2 kann mit Hilfe der Kupplungseinheit 10 auf einfache Art und Weise bei einem Blockieren der Motoreinheit 8 und/oder des Getriebes 28 an der mechanischen Verbindung 11 weiterhin eine Bewegung des Pedales 2 zu der Ausgangsstellung ermöglicht werden, weil in einer ersten Drehrichtung bzw. Kraftübertragungsrichtung von dem zweiten Kupplungselement 16 auf das erste Kupplungselement 15 zur Übertragung einer Rückstellkraft aufgrund der Geometrie der Formschlussgeometrien 17 eine wesentlich größere Kraft übertragbar ist als bei der Übertragung einer Kraft bzw. Drehrichtung, welche entgegengesetzt zu der Rückstellkraft ausgerichtet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1369763 B1 [0003]
EP 1602520 B1 [0004]

Claims

Pedalwertgeberanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (31), umfassend – ein zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung bewegliches Pedal (2), – ein Lager (3) für das Pedal (2), – ein elastisches Element (6), insbesondere Feder (7), welche auf das Pedal (2) eine Rückstellkraft in Richtung der Ausgangsstellung aufbringt, um das Pedal (2) in die Ausgangsstellung zu bewegen, – eine Motoreinheit (8), welche auf das Pedal (2) eine Kraft, insbesondere Rückstellkraft, aufgrund einer mechanischen Verbindung (11) zwischen der Motoreinheit (8) und dem Pedal (2), insbesondere in Richtung der Ausgangsstellung, aufbringt insbesondere zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung an dem Pedal (2) für ein aktives Pedal (2), – eine Kupplungseinheit (10) an der mechanischen Verbindung (11) der Motoreinheit (8) mit dem Pedal (2) mit welcher die mechanische Verbindung (9) zwischen der Motoreinheit (8) und dem Pedal (2) lösbar ist und die Kupplungseinheit (10) ein erstes Kupplungselement (15) und zweites Kupplungselement (16), jeweils mit einer Formschlussgeometrie (17), umfasst für eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement (15, 16), dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussgeometrie (17) an dem ersten und/oder zweiten Kupplungselement (15, 16) dahingehend ausgebildet ist, dass mit der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement (15, 16) beim Aufbringen einer Rückstellkraft mit der Motoreinheit (8) auf das Pedal (2) eine größere Kraft übertragbar ist als eine der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft.
Pedalwertgeberanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussgeometrie (17) an dem ersten und/oder zweiten Kupplungselement (15, 16) dahingehend ausgebildet ist, dass mit der formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement (15, 16) beim Aufbringen einer Rückstellkraft mit der Motoreinheit (8) auf das Pedal (2) eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement (15, 16) besteht und bei einer der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft im Wesentlichen keine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kupplungselement (15, 16) besteht.
Pedalwertgeberanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Kupplungselement (15, 16) eine Scheibe (20) ist und/oder die von der Kupplungseinheit (10) übertragbare Rückstellkraft um das 1,5-, 2-, 3-, 5- oder 10-Fache größer ist als die von der Kupplungseinheit (10) übertragbare der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft und/oder die von der Kupplungseinheit (10) übertragbare der Rückstellkraft entgegengesetzt gerichteten Kraft, z. B. Reibkraft, im Wesentlichen gleich Null ist und/oder bei einer feststehenden Scheibe (20) und bei einer bewegten bzw. zu bewegenden anderen Scheibe (20) die erforderliche Kraft zum Bewegen der anderen Scheibe (20) für eine Bewegung des Pedales (2), insbesondere in sämtlichen Stellungen des Pedales (2) außerhalb der Ausgangsstellung, in Richtung der Ausgansstellung die von dem elastischen Element (6) auf die bewegte bzw. zu bewegende Scheibe (20) aufgebrachte Kraft größer ist als die Kräfte, welche der Bewegung der anderen bewegten bzw. zu bewegenden Scheibe (20) entgegen wirken.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussgeometrie (17) in Form von Zähnen (22) oder Rastnasen (23) ausgebildet ist.
Pedalwertgeberanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (22) als ein Zahnkranz (24) an der Scheibe (24) ausgebildet sind.
Pedalwertgeberanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (22) sägezahnförmig mit unterschiedlichen Steigungswinkeln an einer ersten Seiten (25) und einer zweiten Seite (26) ausgebildet sind.
Pedalwertgeberanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (22) an einer ersten Seite (25) zur Übertragung der Rückstellkraft einen größere Steigungswinkel aufweisen als an einer zweiten Seite (26) zur Übertragung einer der Rückstellkraft entgegensetzt gerichteten Kraft.
Pedalwertgeberanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel an der ersten Seite der Zähne zwischen 60° und 90°, insbesondere zwischen 80° und 90° liegt.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel an der ersten Seite (25) im Wesentlichen 90° beträgt.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel an der zweiten Seite (26) zwischen 0° und 40° insbesondere zwischen 5° und 20°, liegt.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (20) jeweils an einer Seite (18) mit der Formschlussgeometrie (17) unter einer Druckkraft, insbesondere ständig, aufeinander liegen.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalwertgeberanordnung (1) einen Sensor (27) zur Erfassung einer Stellung, insbesondere eines Drehwinkels, des Pedales (2) umfasst und/oder das Pedal (2) um eine Drehachse (5) verschwenkbar gelagert ist.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoreinheit (8) ein Elektromotor (9) ist.
Pedalwertgeberanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung (11) zwischen dem Motoreinheit (8) und dem Pedal (2) ein Getriebe (28) aufweist, insbesondere das Getriebe (28) mechanisch zwischen der Kupplungseinheit (10) und der Motoreinheit (8) angeordnet ist und/oder das elastische Element (6) an der mechanischen Verbindung (11) zwischen dem Pedal (2) und der Kupplungseinheit (10) angeordnet ist.