DE102012209948A1

DE102012209948A1 - Pedalkraftsimulator für Testfahrzeuge

Info

Publication number: DE102012209948A1
Application number: DE201210209948
Authority: DE
Inventors: Raphael Künzig; Olaf Werner; Arnold Bastian
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator für Testfahrzeuge, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: einen hydraulischen Rückzylinder für eine hydraulische Reibkupplung; zumindest ein Federelement, welches eine entgegengerichtete Kraft auf den hydraulischen Rückzylinder ausübt; und einen Wegmesssensor, der einen Rückweg des Rückzylinders detektiert. Mit dem Kupplungssimulator, bzw. dem Pedalkraftsimulator, ist es möglich, dem Nutzer eine realistische Wiedergabe des Kupplungsverhaltens darzustellen, ohne dass eine hydraulische Verbindung mit der Kupplung notwendig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedalkraftsimulator für Testfahrzeuge, bei denen es notwendig ist, ein Kupplungssystem mit einer elektronisch gesteuerten Kupplung („clutch by wire“) zu installieren. Insbesondere ist der Pedalkraftsimulator für Testzwecke, Versuchszwecke oder Präsentationszwecke geeignet.
Für die oben genannten Zwecke ist es notwendig, die hydraulische Verbindung zwischen einem Betätigungspedal und der Kupplung zu unterbrechen. Um dennoch eine haptische Rückmeldung für den Nutzer zu erreichen, wurden verschiedene Konzepte entwickelt. Gemäß einem Konzept ist der Pedalbock vollständig durch elektrische Aktuatoren abgebildet und wird somit modellbasiert gesteuert. Nachteil eines solchen elektrischen Pedalbocks ist, dass für einen Fahrzeugtyp jeweils eine Einzelanfertigung notwendig ist und zudem die haptische Rückmeldung nur unzureichend nachgebildet werden kann. In einem weiteren Konzept werden Hilfskonstruktionen mit Gummielementen, Fluidspeicher und externer Sensorik verwendet. Ein Nachteil dieses Konzepts ist, dass der Fußraum stark eingeschränkt wird und die externe Sensorik das Einkuppeln durch den Nutzer behindern kann. Gemäß einem weiteren Konzept wird ein Nehmerzylinder und Teil einer konventionellen Kupplung, insbesondere eine Tellerfeder, eingesetzt. Nachteil dieses Konzepts ist, dass die Komponenten einer konventionellen Kupplung für den zusätzlichen Einbau in einem vorhandenen Fahrzeug zu groß sind und die entsprechenden Komponenten anderweitig untergebracht werden müssen. Bspw. werden diese Teile im Kofferraum untergebracht, wodurch lange hydraulische Strecken entstehen mit den Nachteilen einer aufwendigen Entlüftung und dem spürbaren Hystereseverhalten der hydraulischen Flüssigkeit.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator für Testfahrzeuge, welcher zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
einen hydraulischen Rückzylinder für eine hydraulische Reibkupplung;
zumindest ein Federelement, welches eine entgegengerichtete Kraft auf den hydraulischen Rückzylinder ausübt; und
einen Wegmesssensor, der einen Rückweg des Rückzylinders detektiert.
Der hydraulische Rückzylinder ist bevorzugt ein konventioneller Rückzylinder für eine hydraulische Reibkupplung. Insbesondere ist der hydraulische Rückzylinder ein sogenannter „CSC“ (concentric slave clyinder; konzentrischer Nehmerzylinder), welcher bevorzugt baugleich in der zu steuernden Kupplung verwendet wird. Das Federelement simuliert die Kräfte in einer Reibkupplung beim Kupplungsvorgang und wirkt somit entgegen der durch den hydraulischen Rückzylinder ausgeübten Kraft. Vorteilhafterweise ist das Federelement eine Druckfeder, die einem hydraulischen Rückzylinder, der als Ausrücker eingerichtet ist, wirkt. Es ist aber auch eine umgekehrte Anordnung vorstellbar. Die Ausführungsform mit der Druckfeder ist jedoch besonders kompakt. Weiterhin ist ein Wegmesssensor vorgesehen, der den Rückweg des Rückzylinders detektiert und somit ein Messsignal erzeugt. Basierend auf dem Messsignal wird die Kupplung elektronisch, und insbesondere hydraulisch entkoppelt, gesteuert. Somit wird erreicht, dass der Pedalkraftsimulator eine geringe Baugröße hat, aus Standardkomponenten aufgebaut sein kann und eine realistische Rückmeldung für den Nutzer des Pedals gibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Pedalkraftsimulators sind die Komponenten in einem Gehäuse mit einem justierbaren Gehäusedeckel angeordnet, wobei insbesondere das zumindest eine Federelement mittels des justierbaren Gehäusedeckels gegen den hydraulischen Rückzylinder vorspannbar ist.
Bspw. ist das Gehäuse, zumindest innenseitig, kreisförmig und bildet einen Zylinder mit einem Boden, an dem der hydraulische Rückzylinder befestigt werden kann. An der dem Boden gegenüberliegenden Öffnung des Gehäuses kann das Federelement eingeführt werden und mittels eines justierbaren Gehäusedeckels die notwendige Vorspannung erzeugt werden. Der Gehäusedeckel kann dabei über ein Gewinde oder über eine Presspassung so lange eingeschoben werden, bis die erforderliche Kraft erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird dabei der hydraulische Rückzylinder erst nachträglich aktiviert bzw. mit der hydraulischen Flüssigkeit gefüllt. Eine solche Anordnung ist sehr klein z. B. mit einer Höhe von etwa 80 mm bis 200 mm und einem Durchmesser von 55 mm bis 75 mm. Ein solcher Pedalkraftsimulator kann in den meisten Fällen ohne weiteres nahe bei dem Pedal im Testfahrzeug angeordnet werden, ohne dass dabei der Fußraum eingeschränkt werden muss.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kupplungssimulator für Testfahrzeuge vorgeschlagen, welcher einen Pedalkraftsimulator gemäß der obigen Beschreibung und ein Kupplungspedal aufweist, wobei das Kupplungspedal hydraulisch mit dem Rückzylinder verbindbar ist, und wobei bevorzugt das Kupplungspedal eine Übertotpunktfeder aufweist.
Mittels eines solchen Kupplungssimulators kann unter Verwendung eines sehr geringen Bauraums eine sehr realistische Rückmeldung für den Nutzer erzeugt werden, obgleich die Kupplung nicht hydraulisch mit dem Kupplungspedal verbunden ist. Insbesondere ist der Pedalkraftsimulator an ein konventionelles Kupplungspedal mit einer hydraulischen Leitung anbindbar, so dass die übrigen Komponenten des Kupplungspedals zu einer realistischen Wiedergabe des Kupplungssimulators beitragen. Insbesondere bei der Verwendung einer Übertotpunktfeder wirkt das Kupplungsverhalten sehr realistisch, auch wenn in dem Pedalkraftsimulator eine simple Schraubenfeder eingesetzt wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug für Tests vorgeschlagen, welches einen Kupplungssimulator gemäß der obigen Beschreibung, eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang, eine Reibkupplung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist, wobei die Reibkupplung einen hydraulischen Rücker umfasst, welcher durch Messsignale des Wegmessers des Pedalkraftsimulators steuerbar ist.
Ein solches Kraftfahrzeug kann ebenfalls für Versuchszwecke oder Präsentationszwecke eingesetzt werden. Die Antriebseinheit mit der Abtriebswelle ist für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet, welcher über den Antriebsstrang, z. B. über Reifen auf eine Straße, übertragen wird. Zwischen der Abtriebswelle und dem Antriebsstrang ist eine Reibkupplung vorgesehen, welche vorzugsweise hydraulisch betätigt wird. Insbesondere wird die Reibkupplung über einen hydraulischen Rücker, wie er z. B. in dem Pedalkraftsimulator eingesetzt wird, betätigt. Dieser hydraulische Rücker wird auf Basis der Messsignale des Wegmessers des Pedalkraftsimulators gesteuert. Somit erhält der Nutzer einen realistischen Eindruck von der Kupplungsbetätigung, welche gemäß seiner Eingabe über den Kupplungssimulator entsprechend elektronisch ohne Modellzwischenwerte oder weitere mechanische Bauteile verfälscht worden ist. Insbesondere kann die hydraulische Leitung des Kupplungssimulators der Leitungslänge im entsprechenden Fahrzeug ohne Simulator entsprechen.
Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
1: ein Kupplungssimulator mit Pedalkraftsimulator, und
2: ein Kraftfahrzeug für Tests mit Kupplungssimulator.
1 zeigt einen Kupplungssimulator 9 mit einem Kupplungspedal 10, welches eine Übertotpunktfeder 11 aufweist. Rein schematisch dargestellt ist das Kupplungspedal 10 hydraulisch mit dem hydraulischen Rückzylinder 3 verbunden, welcher hier ein konventioneller „CSC“ (centric slave cylinder) ist. Dieser hydraulische Rückzylinder 3 wirkt gegen ein Federelement 5, welches durch einen justierbaren Gehäusedeckel 8 gegengelagert wird. Der justierbare Gehäusedeckel 8 ist in einem Gehäuse 7 eingebracht, welcher ebenfalls den hydraulischen Rückzylinder 3 aufnimmt. Die Bewegung des hydraulischen Rückzylinders 3 entgegen dem Federelement 5 wird über den Wegmesssensor 6 detektiert und dieses Messsignal ist an eine Kupplung weitergebbar.
In 2 ist ein Kraftfahrzeug 2 für Tests gezeigt, welches eine Antriebseinheit 12 mit einer Abtriebswelle 13 aufweist, die über eine hydraulische Reibkupplung 4 mit einem rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 14 verbunden ist. Die Reibkupplung 4 weist einen hydraulischen Rücker 15 auf, welcher über die Signalleitung 17 mittels der Messsignale des Kupplungssimulators 9, welcher in der Fahrerkabine 16 untergebracht ist, gesteuert wird.
Mit dem Kupplungssimulator, bzw. dem Pedalkraftsimulator, ist es möglich, dem Nutzer eine realistische Wiedergabe des Kupplungsverhaltens darzustellen, ohne dass eine hydraulische Verbindung mit der Kupplung notwendig ist.
Bezugszeichenliste

1: Pedalkraftsimulator
2: Kraftfahrzeug für Tests
3: Rückzylinder
4: Reibkupplung
5: Federelement
6: Wegmesssensor
7: Gehäuse
8: Gehäusedeckel
9: Kupplungssimulator
10: Kupplungspedal
11: Übertotpunktfeder
12: Antriebseinheit
13: Abtriebswelle
14: Antriebsstrang
15: hydraulischer Rücker
16: Fahrerkabine
17: Signalleitung

Claims

Pedalkraftsimulator (1) für Testfahrzeuge (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: einen hydraulischen Rückzylinder (3) für eine hydraulische Reibkupplung (4); zumindest ein Federelement (5), welches eine entgegengerichtete Kraft auf den hydraulischen Rückzylinder (3) ausübt; und einen Wegmesssensor (6), der einen Rückweg des Rückzylinders (3) detektiert.
Pedalkraftsimulator (1) nach Anspruch 1, wobei die Komponenten in einem Gehäuse (7) mit einem justierbaren Gehäusedeckel (8) angeordnet sind, wobei insbesondere das zumindest eine Federelement (5) mittels des justierbaren Gehäusedeckels (8) gegen den hydraulischen Rückzylinder (3) vorspannbar ist.
Kupplungssimulator (9) für Testfahrzeuge (2) aufweisend einen Pedalkraftsimulator (1) nach Anspruch 1 oder 2 und ein Kupplungspedal (10), wobei das Kupplungspedal (10) hydraulisch mit dem Rückzylinder (3) verbindbar ist, und wobei bevorzugt das Kupplungspedal (10) eine Übertotpunktfeder (11) aufweist.
Kraftfahrzeug (2) für Tests aufweisend einen Kupplungssimulator (9) nach Anspruch 3, eine Antriebseinheit (12) mit einer Abtriebswelle (13), einen Antriebsstrang (14), eine Reibkupplung (4) zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle (13) mit dem Antriebsstrang (14), wobei die Reibkupplung (4) einen hydraulischen Rücker (15) umfasst, welcher durch Messsignale des Wegmesssensors (6) des Pedalkraftsimulators (1) steuerbar ist.