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Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung zur Beeinflussung einer Gegenkraft im Falle einer Pedalbetätigung, insbesondere für ein Pedal zur Betätigung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs.
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Aggregate von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Kupplungen, werden im Stand der Technik beispielsweise auch mittels Pedalen betätigt. Dabei wird insbesondere im Falle einer zu betätigenden Kupplung eine Betätigungskraft aufgebracht, die über den Betätigungsweg des Pedals moduliert ist. Diese modulierte Betätigungskraft wird durch die Federkennlinie der Kupplung aber auch durch die Elastizitäten in der Betätigungsstrecke hervorgerufen.
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Im Falle einer so genannten elektrischen Übertragungsstrecke zwischen einem Pedal und einem Aktuator zur Betätigung des Aggregats, auch im Falle der Kupplungsbetätigung als „clutch by wire“ genannt, wird das Pedal dennoch mit dem Fuß betätigt, wobei ein Sensor die Betätigung des Pedals überwacht und elektronische Signale aus den Daten des Sensors von einer Steuereinheit erzeugt werden, die zur Ansteuerung des Aktuators herangezogen werden, um die Kupplung gesteuert zu betätigen.
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Dies hat den Vorteil, dass eine zu verlegende Hydraulikleitung eingespart werden kann, was Aufwand und Kosten spart. Dabei fehlt es der Pedalbetätigung um den typischen der Kupplung und dem Betätigungsweg zugeordneten Kraftverlauf als Funktion des Betätigungswegs, so dass dem Bediener des Pedals die typische Rückmeldung bei der Betätigung fehlt.
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In der
DE 101 56 480 A1 ist ein Hydraulikgeberzylinder für die Pedalbetätigung mit einem Pedal gekoppelt. Parallel zu dem Geberzylinder ist ein Federelement angeordnet, welche die Pedalkraft beeinflussen soll. Dabei ist es jedoch nachteilig, dass das Federelement zusätzlichen Bauraum beansprucht, welcher in den engen Bauräumen insbesondere in Kraftfahrzeugen nicht immer zur Verfügung steht. Auch ist es nachteilig, dass durch solche Federelemente die Kennlinie nicht wie gewünscht nachgebildet werden kann, wie es für „clutch by wire“-Anwendungen erwünscht wäre.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung zu schaffen, welche es erlaubt die Pedalkraft realistisch darzustellen und dennoch klein gebaut ist, so dass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung mit einem Gehäuse mit zwei darin angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten, wobei die beiden Zylinderräume der Kolben-Zylinder-Einheiten mittels einer Fluidverbindung miteinander in Fluidkommunikation stehen, wobei der erste Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit radial innerhalb des zweiten Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, wobei der zweite Kolben als Ringkolben ausgebildet ist und den ersten Kolben in seiner zentralen Öffnung aufnimmt, wobei der erste Kolben mittels einer Kolbenstange axial verschieblich angeordnet ist, welche mit dem Kolben verbunden ist und wobei der zweite Kolben axial gegen einen Kraftspeicher abgestützt ist, welcher am Gehäuse abgestützt ist, so dass bei Verlagerung des ersten Kolbens der zweite Kolben entgegen der Rückstellkraft des Kraftspeichers verlagerbar ist. So wird bewirkt, dass die Betätigung des Pedals einer Kraft entgegengesetzt ist, die einer vorgebbaren Kennlinie eines Kraftspeichers mit zugehöriger Übertragungsstrecke entspricht. Je nach Flächenverhältnis der Kolben-Zylindereinheiten kann auch noch eine Übersetzung integriert sein, was der realen Betätigung eines Pedals mit Hydraulikbetätigung einer Kupplung nahe kommt.
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Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse einen Gehäusetopf und einen Gehäusedeckel aufweist, wobei der Kraftspeicher an seinem radial außen liegenden Randbereich zwischen Gehäusedeckel und Gehäusetopf aufgenommen und abgestützt ist und sich der zweite Kolben, bevorzugt radial innen, an dem Kraftspeicher abstützt. So wird erreicht, dass der Kraftspeicher zwischen Kolben und Gehäuse abgestützt gehalten ist.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin bevorzugt, wenn in dem Gehäuse ein erster Einsatz vorgesehen ist, welcher einen ersten Ringflansch mit zentraler Öffnung aufweist, welche den Zylinderraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit zumindest teilweise bildet, wobei der erste Ringflansch eine radial innere Wandung des zweiten ringförmigen Zylinderraums der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit bildet. So kann durch einen zusätzlichen Einsatz die Trennung zwischen den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten einfach erreicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erste Einsatz einen sich in radialer Richtung erstreckende Flansch aufweist, welcher einen Durchlass für die Fluidverbindung zwischen den beiden Zylinderräumen aufweist. Dadurch kann der Einsatz sicher positioniert werden und der ringförmige Flansch relativ zum radial innen liegenden Kolben positioniert werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn ein zweiter Einsatz vorgesehen ist, welcher einen Ringflansch aufweist, welcher eine radial äußere Wandung des zweiten Zylinderraums der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit bildet. Damit wird der ringförmige Zylinderraum definiert, in dem er zwischen den beiden ringförmigen Flanschen angeordnet ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der zweite Kolben an einem seiner Endbereiche einen Dichtring mit/oder ohne Dichtringträger aufweist. So kann eine sichere Druckbeaufschlagung erreicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der zweite Kolben einen sich in radialer Richtung erstreckenden Flansch aufweist, welcher als Anschlag für den Ringflansch des zweiten Einsatzes dient.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der zweite Kolben einen sich in axialer Richtung erstreckenden Flansch aufweist, welche als Anschlag für den Kraftspeicher dient. Dadurch kann eine sichere und reproduzierbare Abstützung gegenüber dem Kraftspeicher erreicht werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Gehäusedeckel einen Durchlass für die Kolbenstange aufweist, wobei die Kolbenstange einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch und der Durchlass einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Anschlag für den Flansch aufweist. Durch den Anschlag wird die Nullstellung des Pedals definiert, so dass die Betätigung von einer definierten Stellung beginnt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kraftspeicher eine Tellerfeder ist. Dadurch wird erreicht, dass die Kennlinie der Kennlinie einer Kupplung ähnelt und ein geringer Bauraum benötigt wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Pedals mit Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung, und
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2 eine Ansicht der Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung im Schnitt.
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Die 1 zeigt eine Anordnung einer Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung 1 mit einem Pedal 50, das an einer Lagerung 51 schwenkbar gelagert ist und mittels einer Kolbenstange 52 mit der Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung gekoppelt ist. Dazu ist die Kolbenstange 52 an dem Pedal 50 mittels eines Lagers 53 gelagert und gleichzeitig mittels eines Lagers 54 mit einem Kolben 56 einer Kolben-Zylinder-Einheit 55 gekoppelt. Wird das Pedal betätigt, so wirkt über die Kolbenstange 52 eine Kraft auf den Kolben 56, welcher ein Fluid, wie eine Hydraulikflüssigkeit, beaufschlagt. Durch eine Fluidverbindung wird die Kraft auf einen zweiten Kolben 57 übertragen, welcher sich an einem Kraftspeicher 58 abstützt. Dadurch wird eine Betätigungsgegenkraft erzeugt, die der Betätigungskraft des Pedals entgegen wirkt. Dadurch kann je nach Auslegung der Kolben-Zylinder-Einheiten, der Fluidverbindung und des Kraftspeichers eine der Kupplungsbetätigung einer herkömmlichen, hydraulisch betätigten, Kupplung ähnliche Betätigungsgegenkraft erzeugt werden. Statt des einen Kraftspeichers 58 kann vorteilhaft auch eine Mehrzahl von Kraftspeichern vorgesehen sein. Dabei kann der Kraftspeicher 58 vorteilhaft eine Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket mit mehreren Tellerfedern sein.
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Die 2 zeigt eine Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2, das bevorzugt einen Gehäusetopf 3 und einem Gehäusedeckel 4 aufweist, die miteinander verbunden sind. Dabei kann die Verbindung abgedichtet sein oder auch nicht abgedichtet.
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In dem Gehäuse 2 sind zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 5, 6 vorgesehen. Jede Kolben-Zylinder-Einheit 5, 6 weist dabei einen in einem Zylinderraum 7, 8 verlagerbaren Kolben 9, 10 auf, wobei die Zylinderräume radial ineinander angeordnet sind.
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In dem Gehäuse 2 ist ein erster radial innen angeordneter zylindrischer Kolben 9, welcher in einem zylindrischen Zylinderraum 7 axial verlagerbar aufgenommen ist. Dazu ist der Kolben 9 mittels eines Gelenks 11 mit der Kolbenstange 12 verbunden, so dass bei Pedalbetätigung eines in 1 dargestellten Pedals die Kolbenstange 12 axial verlagert wird und damit den Kolben 9 in dem Zylinderraum 7 axial verlagert. Der Zylinderraum 7 wird dabei durch die Wandung 13 und die Ringwandung 14 gebildet. Dazu ist in dem Gehäuse 2 ein Einsatz 15 vorgesehen, welcher einen Ringflansch 16 aufweist, welcher die Ringwandung 14 bildet. Der Einsatz 15 weist auch einen sich in radialer Richtung erstreckenden Radialflansch 17 auf, welcher in dem Gehäuse 2 an einer Radialwandung 18 anliegt. Auch positioniert der Einsatz 15 die Dichtungen 25 und 26 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 5 sowie ein Distanzring zwischen den Dichtungen 25, 26 in axialer Richtung. Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel könnten diese Dichtungen auch in dem verlagerbaren Kolben 9 aufgenommen sein, so dass sie mit dem Kolben 9 mitbewegt würden.
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Das Gelenk 11 wird gebildet durch einen Kugelkopf 21 der Kolbenstange 12 und ein Druckstück 19, welches in eine Aufnahme 20 des Kolbens 9 eingesetzt ist.
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Die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 6 mit dem Zylinderraum 8 und dem Kolben 10 ist radial außerhalb der Kolben-Zylinder-Einheit 5 angeordnet. Der Zylinderraum 8 und der Kolben 10 sind ringförmige ausgebildet und nehmen den Kolben 9 radial innen auf. Der Zylinderraum 8 ist gebildet durch einen Raumbereich zwischen dem Ringflansch 16 und dem Ringflansch 22 des Einsatzes 23. Dabei weist der Einsatz 23 auch einen Radialflansch 24 auf, welcher sich an dem Radialflansch 17 des ersten Einsatzes 15 anlegt.
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Die beiden Zylinderräume 7, 8 sind über eine Fluidverbindung 35, wie einen Kanal, miteinander verbunden.
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Der Kolben 9 ist gegenüber dem Zylinderraum mittels der Dichtungen 25, 26 abgedichtet. Der Kolben 10 weist an einer Stirnseite eine Dichtung 27 als Dichtring mit einem Dichtringträger 28 auf.
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An dem der Dichtung gegenüberliegenden Ende weist der Kolben einen Radialflansch 29 und einen Axialflansch 30 auf. Der Radialflansch 29 ist bevorzugt ein ringförmiger Flansch und dient als Anschlag gegen den Ringflansch 22. Der Axialflansch 30 dient der Anlage an dem als Tellerfeder ausgebildeten Kraftspeicher 31. Dabei kann statt einer Tellerfeder auch eine andere Feder eingesetzt werden. Der Kraftspeicher 31 ist dabei bevorzugt radial außen zwischen dem Gehäusetopf 3 und dem Gehäusedeckel 4 aufgenommen und gehalten. Radial innen stützt sich der Axialflansch 30 an dem Kraftspeicher ab. Alternativ kann der Kraftspeicher auch anderweitig im Gehäusetopf oder am Gehäusedeckel gelagert sein. Dabei kann der Kraftspeicher auch als Tellerfeder ausgebildet werden, die am Gehäuse 2 angeschraubt ist.
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Statt des starren Gehäusedeckels könnte vorzugsweise auch ein elastischer Faltenbalg oder eine Gummimanschette verwendet werden.
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Die Kolbenstange 12 greift durch eine Ausnehmung als Durchlass 32 des Gehäusedeckels 4 durch, wo eine Lochscheibe als Anschlag 33 vorgesehen ist. An dieser Lochscheibe als Anschlag 33 stützt sich ein Vorsprung als Flansch 34 der Kolbenstange 12 ab. Dabei kann der Anschlag 33 auch anderweitig ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß können die Einsätze 15, 23 auch einteilig miteinander und/oder mit dem Gehäuse 2 ausgebildet sein. So kann der eine und/oder der andere Einsatz 15, 23 mit dem Gehäuse integriert ausgebildet sein, so dass beispielsweise der Gehäusetopf den oder die Ringflansche mit ausbildet. Dabei könnte beispielsweise der radial äußere Ringflansch 22 als Gehäusewand ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalkraftbeeinflussungsvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäusetopf
- 4
- Gehäusedeckel
- 5
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 6
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 7
- Zylinderraum
- 8
- Zylinderraum
- 9
- Kolben
- 10
- Kolben
- 11
- Gelenk
- 12
- Kolbenstange
- 13
- Wandung
- 14
- Ringwandung
- 15
- Einsatz
- 16
- Ringflansch
- 17
- Radialflansch, Flansch
- 18
- Radialwandung
- 19
- Druckstück
- 20
- Aufnahme
- 21
- Kugelkopf
- 22
- Ringflansch
- 23
- Einsatz
- 24
- Radialflansch
- 25
- Dichtung, Dichtring
- 26
- Dichtung, Dichtring
- 27
- Dichtung, Dichtring
- 28
- Dichtringträger
- 29
- Radialflansch
- 30
- Axialflansch
- 31
- Kraftspeicher
- 32
- Durchlass
- 33
- Anschlag
- 34
- Flansch
- 35
- Fluidverbindung
- 50
- Pedal
- 51
- Lagerung
- 52
- Kolbenstange
- 53
- Lager
- 54
- Lager
- 55
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 56
- Kolben
- 57
- Kolben
- 58
- Kraftspeicher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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