Die Erfindung betrifft eine Pedaleinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a pedal device for a motor vehicle, in particular a passenger car, according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche Pedaleinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, ist beispielsweise der DE 10 2011 088 998 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Pedaleinrichtung umfasst ein Pedal, welches durch einen Fahrer des Kraftwagens betätigbar ist. Durch Betätigen des Pedals ist dieses aus wenigstens einer ersten Stellung in wenigstens eine von der ersten Stellung unterschiedliche, zweite Stellung bewegbar. Bei dem Pedal handelt es sich beispielsweise um ein Fahrpedal, welches auch als „Gaspedal” bezeichnet wird. Durch Betätigen des Fahrpedals kann der Fahrer von einem Antriebsaggregat, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, ein von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellendes Drehmoment anfordern. Mit anderen Worten kann der Fahrer durch Betätigen des Fahrpedals von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Drehmomente zum Antreiben des Kraftwagens einstellen.Such a pedal device for a motor vehicle, in particular a passenger car, is for example the DE 10 2011 088 998 A1 to be known as known. The pedal device comprises a pedal which can be actuated by a driver of the motor vehicle. By actuating the pedal, it can be moved from at least one first position into at least one second position that is different from the first position. The pedal is, for example, an accelerator pedal, which is also referred to as an "accelerator pedal". By actuating the accelerator pedal, the driver can request a torque to be provided by the internal combustion engine from a drive unit, for example an internal combustion engine. In other words, by operating the accelerator pedal from the internal combustion engine, the driver can set torques to be provided for driving the motor vehicle.
Die Pedaleinrichtung umfasst darüber hinaus eine Vorrichtung zum Ausüben wenigstens einer der Bewegung des Pedals entgegenwirkenden Kraft. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung eine Kraft bewirkt, welche zumindest mittelbar auf das Pedal wirkt und dadurch der Bewegung des Pedals aus der ersten Stellung in die zweite Stellung entgegenwirkt. Diese der Bewegung des Pedals entgegenwirkende Kraft kann der Fahrer über das Pedal haptisch wahrnehmen.The pedal device further comprises a device for exerting at least one of the movement of the pedal counteracting force. This means that the device causes a force which acts at least indirectly on the pedal and thereby counteracts the movement of the pedal from the first position to the second position. This force, which counteracts the movement of the pedal, can be perceived haptically by the driver via the pedal.
Die Vorrichtung ist dabei als Elektromotor ausgebildet. Derartige Pedaleinrichtungen, bei welchen die Vorrichtung zum Ausüben der wenigstens einen Kraft als Elektromotor ausgebildet ist, sind auch aus der DE 10 2011 088 309 A1 , der DE 10 2011 088 301 A1 , der DE 10 2011 088 281 A1 und der DE 10 2011 054 655 A1 bekannt.The device is designed as an electric motor. Such pedal devices, in which the device is designed to exert the at least one force as an electric motor, are also from the DE 10 2011 088 309 A1 , of the DE 10 2011 088 301 A1 , of the DE 10 2011 088 281 A1 and the DE 10 2011 054 655 A1 known.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pedaleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders effizient und flexibel betreibbar ist.Object of the present invention is to provide a pedal device of the type mentioned, which is particularly efficient and flexible operable.
Diese Aufgabe wird durch eine Pedaleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a pedal device with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um eine Pedaleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders effizient und flexibel betreibbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Ausüben der wenigstens einen, der Bewegung des Pedals entgegenwirkenden Kraft als pneumatische Vorrichtung ausgebildet ist. Mittels der pneumatischen Vorrichtung kann die wenigstens eine, zumindest mittelbar auf das Pedal und somit der Bewegung des Pedals entgegenwirkende Kraft besonders effizient, das heißt mit einem nur sehr geringen Energieaufwand bewirkt werden. Beispielsweise kann die der Bewegung entgegenwirkende Kraft mittels wenigstens eines elektrisch betätigbaren Ventils, insbesondere eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils, bewirkt werden, wozu ein nur sehr geringer elektrischer Strom erforderlich ist. Darüber hinaus ist es mittels der pneumatischen Vorrichtung möglich, die der Bewegung des Pedals entgegenwirkende Kraft gezielt und bedarfsgerecht und beispielsweise bei unterschiedlichen Stellungen des Pedals auf dieses auszuüben, das heißt zu aktivieren sowie zu deaktivieren. Mit anderen Worten kann die der Bewegung des Pedals entgegenwirkende Kraft bedarfsgerecht und besonders effizient an- und abgeschaltet werden. Darüber hinaus lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Verläufe der Kraft einstellen, die der Bewegung des Pedals beim Betätigen dieses entgegenwirkt.In order to provide a pedal device of the type mentioned, which is particularly efficient and flexible operable, it is inventively provided that the device for exerting the at least one, the movement of the pedal counteracting force is designed as a pneumatic device. By means of the pneumatic device, the at least one, at least indirectly counteracting the pedal and thus the movement of the pedal force can be effected particularly efficiently, that is, with only a very small amount of energy. For example, the force counteracting the movement can be effected by means of at least one electrically operable valve, in particular an electromagnetically operable valve, for which only a very small electrical current is required. In addition, it is possible by means of the pneumatic device, the force counteracting the movement of the pedal targeted and needs and, for example, at different positions of the pedal to exercise this, that is to activate and deactivate. In other words, the counteracting the movement of the pedal force can be switched on and off as needed and very efficient. In addition, different courses of the force can be adjusted in a simple way, which counteracts the movement of the pedal when operating this.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
1 eine schematische Schnittansicht einer pneumatischen Vorrichtung zum Ausüben wenigstens einer Bewegung eines Pedals eines Kraftwagens entgegenwirkenden Kraft; 1 a schematic sectional view of a pneumatic device for exerting at least one movement of a pedal of a motor vehicle counteracting force;
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der der Bewegung des Pedals entgegenwirkenden und mittels der pneumatischen Vorrichtung zu bewirkenden Kraft; und 2 a diagram illustrating the movement of the pedal counteracting and to be effected by means of the pneumatic device force; and
3 eine schematische Schnittansicht einer Pedaleinrichtung, welche die pneumatische Vorrichtung und das Pedal umfasst. 3 a schematic sectional view of a pedal device comprising the pneumatic device and the pedal.
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete pneumatische Vorrichtung einer aus 3 erkennbaren und im Ganzen mit 12 bezeichneten Pedaleinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Wie aus 3 erkennbar ist, umfasst die Pedaleinrichtung 12 ein Pedal 14, welches durch einen Fahrer des Kraftwagens betätigbar ist. Der Fahrer kann das Pedal 14 beispielsweise über seinen Fuß betätigen und dadurch beispielsweise aus einer in 3 gezeigten ersten Stellung in wenigstens eine von der ersten Stellung unterschiedliche, zweite Stellung bewegen. Das Pedal 14 ist um eine Schwenkachse 16 verschwenkbar, so dass der Fahrer das Pedal 14 durch Betätigen dieses um die Schwenkachse 16 verschwenken kann. 1 shows in a schematic sectional view of a whole 10 designated pneumatic device one out 3 recognizable and as a whole with 12 designated pedal device for a motor vehicle, in particular a passenger car. How out 3 is recognizable, comprises the pedal device 12 a pedal 14 which is actuated by a driver of the motor vehicle. The driver can use the pedal 14 for example, press on his foot and thereby for example from a in 3 shown first position in at least one of the first position different, second position. The pedal 14 is about a pivot axis 16 swiveling, giving the driver the pedal 14 by operating this around the pivot axis 16 can pivot.
Vorliegend ist das Pedal 14 als sogenanntes „stehendes Pedal” ausgebildet, da die Schwenkachse 16 unterhalb des Pedals 14 angeordnet ist. Es versteht sich, dass die vorigen und folgenden Ausführungen ohne weiteres auch auf Pedale übertragen werden können, bei denen die Schwenkachse an einer anderen Stelle, beispielsweise über dem Pedal 14 angeordnet ist. Ein solches Pedal wäre als „hängendes Pedal” ausgebildet.In the background is the pedal 14 designed as a so-called "standing pedal", since the pivot axis 16 below the pedal 14 is arranged. It is understood that the previous and following embodiments can be easily transferred to pedals in which the pivot axis at a different location, for example on the pedal 14 is arranged. Such a pedal would be designed as a "hanging pedal".
Bei dem Pedal 14 handelt es sich beispielsweise um ein sogenanntes Fahrpedal, mittels welchem der Fahrer Drehmomente, welche von einer Antriebseinrichtung des Kraftwagens bereitzustellen sind, einstellen kann. Die Antriebseinrichtung umfasst beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftwagens. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Antriebseinrichtung beispielsweise wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftwagens. Der Kraftwagen kann somit als Hybrid-Fahrzeug oder Elektro-Fahrzeug ausgebildet sein.At the pedal 14 it is, for example, a so-called accelerator pedal, by means of which the driver can set torques which are to be provided by a drive device of the motor vehicle. The drive device comprises, for example, an internal combustion engine for driving the motor vehicle. Alternatively or additionally, the drive device comprises, for example, at least one electric motor for driving the motor vehicle. The motor vehicle can thus be designed as a hybrid vehicle or electric vehicle.
Die Pedaleinrichtung 12 weist einen sogenannten Pedalwertaufnehmer 18 auf, welcher um eine Drehachse 20 drehbar ist. Das Pedal 14 ist über wenigstens ein Koppelelement 22 mit dem Pedalwertaufnehmer 18 gekoppelt, so dass der Pedalwertaufnehmer 18 mit dem Pedal 14 mitbewegbar ist. Der Pedalwertaufnehmer 18 ist ein Erfassungselement und dient zum Erfassen der Stellung des Pedals 14.The pedal device 12 has a so-called Pedalwertaufnehmer 18 which is about a rotation axis 20 is rotatable. The pedal 14 is over at least one coupling element 22 with the pedal transducer 18 coupled, so the pedal pickup 18 with the pedal 14 is mitbewegbar. The pedal pickup 18 is a detection element and is used to detect the position of the pedal 14 ,
Der Pedalwertaufnehmer 18 stellt ein die Stellung des Pedals 14 charakterisierendes Signal bereit und ist über eine Leitung 24 mit einer Recheneinrichtung 26 der Pedaleinrichtung 12 verbunden. Die Recheneinrichtung 26 wird auch als „Steuereinheit” bezeichnet und kann das vom Pedalwertaufnehmer 18 bereitgestellte Signal erfassen. In 3 sind zwei unterschiedliche, mit A beziehungsweise B bezeichnete Einbaupositionen der pneumatischen Vorrichtung 10 veranschaulicht. Aus 3 ist erkennbar, dass die pneumatische Vorrichtung 10 über den Pedalwertaufnehmer 18 mit dem Pedal 14 gekoppelt ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die pneumatische Vorrichtung 10 unter Umgehung des Pedalwertaufnehmers 18, das heißt nicht über den Pedalwertaufnehmer 18, mit dem Pedal 14 gekoppelt ist.The pedal pickup 18 adjusts the position of the pedal 14 characterizing signal ready and is via a line 24 with a computing device 26 the pedal device 12 connected. The computing device 26 is also referred to as a "control unit" and can be that of the pedal transducer 18 capture signal provided. In 3 are two different, designated A and B mounting positions of the pneumatic device 10 illustrated. Out 3 it can be seen that the pneumatic device 10 via the pedal transducer 18 with the pedal 14 is coupled. Alternatively, it may be provided that the pneumatic device 10 bypassing the pedal sensor 18 , that is not via the Pedalwertaufnehmer 18 , with the pedal 14 is coupled.
Wie noch im Folgenden genauer beschrieben wird, ist mittels der pneumatischen Vorrichtung 10 wenigstens eine der Bewegung des Pedals 14 aus der wenigstens einen ersten Stellung in die wenigstens eine zweite Stellung entgegenwirkende Kraft ausübbar, wobei diese wenigstens eine Kraft mittels der pneumatischen Vorrichtung 10 einstellbar ist. Dies bedeutet, dass die der Bewegung des Pedals 14 entgegenwirkende Kraft aktivierbar und deaktivierbar ist. Dabei ist die pneumatische Vorrichtung 10 besonders effizient und flexibel betreibbar.As will be described in more detail below, by means of the pneumatic device 10 at least one of the movement of the pedal 14 exerted from the at least one first position in the at least one second position counteracting force, said at least one force by means of the pneumatic device 10 is adjustable. This means that the movement of the pedal 14 counteracting force can be activated and deactivated. Here is the pneumatic device 10 particularly efficient and flexible operable.
Aus 1 ist erkennbar, dass die pneumatische Vorrichtung 10 einen Zylinder 28 umfasst, welcher einen im Ganzen mit 30 bezeichneten Arbeitsraum aufweist. Ferner umfasst die pneumatische Vorrichtung 10 einen im Arbeitsraum 30 angeordneten Kolben 32, welcher relativ zum Zylinder 28 translatorisch bewegbar ist. Durch den Kolben 32 ist der Arbeitsraum 30 in eine erste Arbeitskammer 34 und eine zweite Arbeitskammer 36 unterteilt. Ferner ist eine Dichtung 38 vorgesehen, mittels welcher der Kolben 32 gegen den Zylinder 28 abgedichtet ist. Dadurch sind die Arbeitskammern 34, 36 fluidisch voneinander getrennt. Durch dieses Abdichten des Zylinders 28 gegen den Kolben 32 kann zumindest im Wesentlichen verhindert werden, dass Luft zwischen den Arbeitskammern 34 und 36 überströmt.Out 1 it can be seen that the pneumatic device 10 a cylinder 28 includes, which as a whole with 30 having designated working space. Furthermore, the pneumatic device comprises 10 one in the workroom 30 arranged piston 32 which is relative to the cylinder 28 is translationally movable. By the piston 32 is the workspace 30 in a first working chamber 34 and a second working chamber 36 divided. There is also a gasket 38 provided by means of which the piston 32 against the cylinder 28 is sealed. This causes the working chambers 34 . 36 fluidly separated from each other. By this sealing of the cylinder 28 against the piston 32 can at least essentially prevent air between the working chambers 34 and 36 overflows.
Der Kolben 32 ist mit einer Kolbenstange 40 verbunden, so dass die Kolbenstange 40 mit dem Kolben 32 mitbewegbar ist. Der Kolben 32 ist beispielsweise über die Kolbenstange 40 am Zylinder 28 geführt. Die Kolbenstange 40 weist ein Ausgleichselement 42 auf, wobei es sich beispielsweise um ein Schneckengetriebe handelt. Die Kolbenstange 40 ist vorzugsweise gelenkig mit einem Anschlusselement 44 verbunden, wobei die Kolbenstange 40 über das Anschlusselement 44 – beispielsweise über den Pedalwertaufnehmer 18 – mit dem Pedal 14 koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist. Über diese Kopplung werden die Kolbenstange 40 und der Kolben 32 durch Betätigen beziehungsweise Bewegen des Pedals 14 relativ zum Zylinder 28 bewegt.The piston 32 is with a piston rod 40 connected so that the piston rod 40 with the piston 32 is mitbewegbar. The piston 32 is for example via the piston rod 40 on the cylinder 28 guided. The piston rod 40 has a compensation element 42 on, for example, it is a worm gear. The piston rod 40 is preferably articulated with a connection element 44 connected, the piston rod 40 over the connection element 44 - For example, via the Pedalwertaufnehmer 18 - with the pedal 14 can be coupled or coupled. About this coupling, the piston rod 40 and the piston 32 by pressing or moving the pedal 14 relative to the cylinder 28 emotional.
Die Pedaleinrichtung umfasst ein Federelement 46, welches vorliegend in die pneumatische Vorrichtung 10 integriert ist. Das Federelement 46 ist vorliegend im Zylinder 28 und insbesondere in der Arbeitskammer 36 aufgenommen und beispielsweise einerseits am Kolben 32 abstützbar oder abgestützt und andererseits am Zylinder 28 abstützbar oder abgestützt. Das Federelement 46 könnte alternativ um die Kolbenstange 40 herum angeordnet sein.The pedal device comprises a spring element 46 which is present in the pneumatic device 10 is integrated. The spring element 46 is present in the cylinder 28 and in particular in the working chamber 36 taken and for example on the one hand on the piston 32 supported or supported and on the other hand on the cylinder 28 supportable or supported. The spring element 46 could alternatively be the piston rod 40 be arranged around.
Das Federelement 46 wirkt als Rückstellfeder. Wird beispielsweise das Pedal 14 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, das wird das Pedal 14 betätigt, so gehen damit – im Gegensatz zum Lösen des Pedals 14 – eine Volumenvergrößerung der Arbeitskammer 34 und eine Volumenverkleinerung der Arbeitskammer 36 einher. Dadurch wird das Federelement 46 gespannt. Vorliegend wird das Federelement 46 komprimiert. Hierdurch übt das mechanische Federelement 46 eine der Bewegung des Pedals 14 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung entgegenwirkende Kraft aus, welche im Folgenden auch als „Federkraft” bezeichnet wird und über den Kolben 32, die Kolbenstange 40, das Anschlusselement 44, den Pedalwertaufnehmer 18 und das Koppelelement 22 auf das Pedal 14 wirkt.The spring element 46 acts as a return spring. For example, the pedal 14 from the moving the first position to the second position, this becomes the pedal 14 pressed, so go with it - in contrast to releasing the pedal 14 - An increase in volume of the working chamber 34 and a volume reduction of the working chamber 36 associated. This will cause the spring element 46 curious; excited. In the present case, the spring element 46 compressed. As a result, the mechanical spring element exercises 46 one of the movement of the pedal 14 from the first position to the second position counteracting force, which is hereinafter also referred to as "spring force" and the piston 32 , the piston rod 40 , the connection element 44 , the pedal pickup 18 and the coupling element 22 on the pedal 14 acts.
Beendet der Fahrer die Betätigung des Pedals 14, so kann sich das Federelement 46 entspannen. Dadurch wird das Pedal 14 mittels der Federkraft aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung bewegt. Ferner wird dadurch eine Volumenvergrößerung der Arbeitskammer 36 und eine Volumenverkleinerung der Arbeitskammer 34 bewirkt.The driver ends the operation of the pedal 14 , so can the spring element 46 relax. This will be the pedal 14 moved by the spring force from the second position back to the first position. Furthermore, this will increase the volume of the working chamber 36 and a volume reduction of the working chamber 34 causes.
2 zeigt ein Diagramm 48, auf dessen Abszisse 50 die Stellung des Pedals aufgetragen ist, wobei die jeweiligen Stellungen des Pedals 14 mit jeweiligen Stellungen des Kolbens 32 korrespondieren. Mit anderen Worten sind auf der Abszisse 50 der Pedalweg und der Kolbenweg beziehungsweise Stellungen des Kolbens 32 aufgetragen. Der Kolbenweg würde dem Pedalweg entsprechen, wenn das Ausgleichselement 42 eine Übersetzung von 1:1 aufweisen würde oder wenn keine Übersetzung beziehungsweise wenn kein Ausgleichselement zwischen dem Kolben 32 und dem Pedal 14 vorgesehen wäre. Unter dem „Pedalweg” ist ein „mechanischer Pedalweg” zu verstehen, welches sich von einem Pedalweg, der von dem als Pedalwertgeber fungierenden Pedalwertaufnehmer 18 ausgegeben wird, unterscheiden kann. Der Pedalweg, der von dem Pedalwertaufnehmer 18 ausgegeben wird, ist beispielsweise im Gegensatz zu dem mechanischen Pedalweg einer Diskretisierung oder Kennlinienanpassung unterzogen. 2 shows a diagram 48 , on the abscissa 50 the position of the pedal is plotted, with the respective positions of the pedal 14 with respective positions of the piston 32 correspond. In other words, on the abscissa 50 the pedal travel and the piston travel or positions of the piston 32 applied. The piston travel would correspond to the pedal travel if the compensation element 42 a translation of 1: 1 would have or if no translation or if no compensation element between the piston 32 and the pedal 14 would be provided. The "pedal travel" is to be understood as a "mechanical pedal travel", which differs from a pedal travel, that of the pedal value sensor acting as pedal value transmitter 18 is output can differ. The pedal travel coming from the pedal transducer 18 is outputted, for example, in contrast to the mechanical pedal travel undergoes a discretization or characteristic adjustment.
Im Diagramm 48 ist mit 0 Prozent die erste Stellung des Pedals 14 bezeichnet. Bei der ersten Stellung handelt es sich um eine Ausgangsstellung, in welche das Pedal 14 mittels der Federkraft bewegt und in welcher das Pedal 14 gehalten wird, wobei die Ausgangsstellung des Pedals 14 mit einer Ausgangsstellung des Kolbens 32 korrespondiert. Diese jeweilige Ausgangsstellung ist eine erste Endlage. Im Diagramm 48 ist mit 100 Prozent eine zweite Endlage des Pedals 14 beziehungsweise des Kolbens 32 bezeichnet. Das Pedal 14 und somit der Kolben 32 sind durch den Fahrer in einem Verstellbereich bewegbar, wobei sich der Verstellbereich von der Ausgangsstellung (erste Endlage) bis zur zweiten Endlage erstreckt und die Ausgangsstellung und die zweite Endlage umfasst. Bewegt der Fahrer das Pedal 14 in die zweite Endlage (100 Prozent), so fordert er beispielsweise von der Antriebseinrichtung des Kraftwagens ein maximal von dieser bereitstellbares beziehungsweise maximal anforderbares oder abrufbares Drehmoment an. Mit anderen Worten stellt der Fahrer beispielsweise – in Abhängigkeit von der Betriebsstrategie – das maximal einstellbare und von der Antriebseinrichtung bereitzustellende Drehmoment ein.In the diagram 48 is 0% the first position of the pedal 14 designated. The first position is a starting position into which the pedal 14 moved by the spring force and in which the pedal 14 is held, the initial position of the pedal 14 with a starting position of the piston 32 corresponds. This respective starting position is a first end position. In the diagram 48 is with 100 percent a second end position of the pedal 14 or the piston 32 designated. The pedal 14 and thus the piston 32 are movable by the driver in an adjustment range, wherein the adjustment range extends from the starting position (first end position) to the second end position and includes the starting position and the second end position. The driver moves the pedal 14 in the second end position ( 100 Percent), it requests, for example, from the drive device of the motor vehicle to a maximum of these providable or maximum requestable or callable torque. In other words, the driver adjusts, for example, depending on the operating strategy, the maximum torque that can be set and provided by the drive device.
Auf der Ordinate 52 des Diagramms 48 ist eine Betätigungskraft aufgetragen, die vom Fahrer auf das Pedal 14 auszuüben ist, um das Pedal 14 aus der Ausgangsstellung in eine demgegenüber andere Stellung des Verstellbereichs zu bewegen. Diese Betätigungskraft entspricht einer Gesamtgegenkraft, die der Bewegung des Pedals 14 aus der Ausgangsstellung in eine demgegenüber andere Stellung des Verstellbereichs entgegenwirkt. Diese Gesamtgegenkraft umfasst die Federkraft. In das Diagramm 48 ist ein erster Verlauf 54 eingetragen. Der erste Verlauf 54 stellt die vom Federelement 46 ausgeübte und zumindest mittelbar auf das Pedal 14 beim Bewegen dieses wirkende Federkraft dar. Mit anderen Worten ist der Verlauf 54 eine sogenannte Passivkraftkennlinie, welche durch das mechanische Federelement 46 bewirkt wird und der Bewegung des Pedals 14 entgegenwirkt.On the ordinate 52 of the diagram 48 An operating force is applied by the driver to the pedal 14 exercise is to the pedal 14 to move from the starting position in a contrast other position of the adjustment. This operating force corresponds to a total counterforce, the movement of the pedal 14 counteracts from the starting position in a contrast other position of the adjustment. This total counterforce includes the spring force. In the diagram 48 is a first course 54 entered. The first course 54 Represents the spring element 46 exercised and at least indirectly on the pedal 14 when moving this acting spring force. In other words, the course 54 a so-called passive power characteristic, which by the mechanical spring element 46 is caused and the movement of the pedal 14 counteracts.
Wie im Folgenden noch erläutert wird, kann mittels der pneumatischen Vorrichtung 10 wenigstens eine zusätzlich zu der durch das Federelement 46 bewirkten Federkraft auf das Pedal 14 wirkende und somit der Bewegung des Pedals entgegenwirkende Kraft, welche auch als „Druckkraft” bezeichnet wird, bedarfsgerecht und besonders effizient eingestellt werden. Die Gesamtgegenkraft umfasst somit die Federkraft und die Druckkraft, wenn die Druckkraft aktiviert ist, das heißt tatsächlich wirkt.As will be explained below, by means of the pneumatic device 10 at least one in addition to that by the spring element 46 caused spring force on the pedal 14 acting and thus the movement of the pedal counteracting force, which is also referred to as a "pressure force", are adjusted as needed and very efficient. The total reaction force thus comprises the spring force and the pressure force when the pressure force is activated, that is actually effective.
Aus 1 ist erkennbar, dass der Zylinder 28 wenigstens einen ersten Kanal 56 aufweist, über welchen die Arbeitskammer 34 mit der Umgebung 58 des Zylinders 28 fluidisch verbunden ist. Über den Kanal 56 kann somit ein Luftaustausch zwischen der Arbeitskammer 34 und der Umgebung 58 stattfinden. Wird beispielsweise der Kolben 32 auf einen Boden 60 des Zylinders 28 zu bewegt, was mit einer Volumenverkleinerung der Arbeitskammer 36 und einer Volumenvergrößerung der Arbeitskammer 34 einher geht, so wird über den Kanal 56 Luft aus der Umgebung 58 in die Arbeitskammer 34 eingesaugt. Wird hingegen der Kolben 32 vom Boden 60 weg bewegt, so wird Luft aus der Arbeitskammer 34 über den Kanal 56 an die Umgebung 58 ausgeschoben.Out 1 it can be seen that the cylinder 28 at least a first channel 56 over which the working chamber 34 with the environment 58 of the cylinder 28 is fluidically connected. About the channel 56 Thus, an air exchange between the working chamber 34 and the environment 58 occur. For example, the piston 32 on a floor 60 of the cylinder 28 to move, resulting in a reduction in volume of the working chamber 36 and an increase in volume of the working chamber 34 goes along, so is the channel 56 Air from the environment 58 in the working chamber 34 sucked. Will, however, the piston 32 from the ground 60 moved away, so is air from the working chamber 34 over the canal 56 to the environment 58 ejected.
Der Zylinder 28 weist darüber hinaus wenigstens einen zweiten Kanal 62 auf. Über den zweiten Kanal 62 ist die Arbeitskammer 36 fluidisch mit der Umgebung 58 verbindbar. Der Arbeitskammer 36 und dem Kanal 62 ist dabei ein Ventil 64 vorliegend in Form eines Zwei-/Zwei-Wegeventils zugeordnet. Das Ventil 64 ist als elektrisch betätigbares Ventil, insbesondere als elektromagnetisch betätigbares Ventil, ausgebildet. Das Ventil 64 ist zwischen einer den Kanal 62 fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Kanal 62 fluidisch freigebenden Offenstellung verstellbar, wobei das Ventil 64 geöffnet ist, wenn keine elektrische Spannung an dem Ventil 64 anliegt.The cylinder 28 moreover has at least one second channel 62 on. About the second channel 62 is the working chamber 36 fluidly with the environment 58 connectable. The working chamber 36 and the channel 62 is a valve 64 assigned here in the form of a two- / two-way valve. The valve 64 is designed as an electrically operable valve, in particular as an electromagnetically operable valve. The valve 64 is between one the channel 62 fluidly occluding closed position and at least one channel 62 fluidically releasing open position adjustable, the valve 64 is open when there is no electrical voltage at the valve 64 is applied.
Befindet sich das Ventil 64 in seiner Offenstellung, das heißt ist das Ventil 64 geöffnet, so ist die Arbeitskammer 36 über den Kanal 62 fluidisch mit der Umgebung 58 verbunden. Wird der Kolben 32 dann in Richtung des Bodens 60 bewegt, so wird Luft aus der Arbeitskammer 36 über den Kanal 62 an die Umgebung 58 ausgeschoben. Wird der Kolben 32 vom Boden 60 weg bewegt, so wird beispielsweise Luft aus der Umgebung 58 über den Kanal 62 in die Arbeitskammer 36 eingesaugt. Mittels des Ventils 64 ist somit ein Einströmen von Luft in die Arbeitskammer 36 sowie ein Ausströmen von Luft aus der Arbeitskammer 36 einstellbar.Is the valve located? 64 in its open position, that is the valve 64 open, so is the working chamber 36 over the canal 62 fluidly with the environment 58 connected. Will the piston 32 then in the direction of the ground 60 moved, so is air from the working chamber 36 over the canal 62 to the environment 58 ejected. Will the piston 32 from the ground 60 moved away, so for example, air from the environment 58 over the canal 62 in the working chamber 36 sucked. By means of the valve 64 is thus an inflow of air into the working chamber 36 and an outflow of air from the working chamber 36 adjustable.
Mit anderen Worten, ist das Ventil 64 geöffnet, so ermöglicht es einen Gasaustausch zwischen der Arbeitskammer 36 und der Umgebung 58. Das Ventil 64 kann dabei einen Gasaustausch in beide Richtungen, das heißt von der Umgebung 58 in die Arbeitskammer 36 und von der Arbeitskammer 36 in die Umgebung 58 ermöglichen. Zumindest ermöglicht das geöffnete Ventil 64 jedoch einen Gasaustausch von der Arbeitskammer 36 an die Umgebung 58 vorzugsweise bei gleichzeitiger Verwendung eines Rückstellventils 66, welches für einen Gasaustausch von der Umgebung 58 in die Arbeitskammer 36 verwendet wird.In other words, that's the valve 64 opened, it allows a gas exchange between the working chamber 36 and the environment 58 , The valve 64 can be a gas exchange in both directions, that is from the environment 58 in the working chamber 36 and from the working chamber 36 in the nearby areas 58 enable. At least the opened valve allows 64 however, a gas exchange from the working chamber 36 to the environment 58 preferably with the simultaneous use of a return valve 66 which is for a gas exchange from the environment 58 in the working chamber 36 is used.
Das Rückstellventil 66 ist als Rückschlagventil ausgebildet und lässt ein Einströmen von Luft aus der Umgebung 58 in die Arbeitskammer 36 zu, insbesondere, wenn das Ventil 64 geschlossen ist. Es ist möglich, mehr als lediglich ein Rückstellventil einzusetzen.The return valve 66 is designed as a check valve and allows an influx of air from the environment 58 in the working chamber 36 too, especially if the valve 64 closed is. It is possible to use more than just a return valve.
Die pneumatische Vorrichtung 10 umfasst ferner wenigstens ein Überdruckventil 68, wobei auch mehrere Überdruckventile vorgesehen sein können. Ist das Ventil 64 geschlossen und wird das Pedal 14 beispielsweise aus der Ausgangsstellung oder einer anderen Stellung in Richtung der zweiten Endlage (100 Prozent) bewegt, so wird der Kolben 32 in Richtung des Bodens 60 bewegt, und die in der Arbeitskammer 36 aufgenommene Luft wird komprimiert. Durch diese Komprimierung der Luft steigt der in der Arbeitskammer 36 herrschende und durch die Luft bewirkte Druck. Erreicht oder überschreitet der in der Arbeitskammer 36 herrschende Druck einen vorgebbaren Schwellenwert, so öffnet das Überdruckventil 68, so dass die Luft aus der Arbeitskammer 36 über das geöffnete Überdruckventil 68 an die Umgebung 58 strömen kann und ein weiterer Druckanstieg in der Arbeitskammer 36 verhindert wird. Dieser vorgebbare Schwellenwert kann beispielsweise durch entsprechende Wahl einer Feder 70 beziehungsweise deren Federstärke eingestellt werden.The pneumatic device 10 further comprises at least one pressure relief valve 68 , wherein a plurality of pressure relief valves may be provided. Is the valve 64 closed and becomes the pedal 14 for example, from the starting position or another position in the direction of the second end position ( 100 Percent) moves, then the piston 32 in the direction of the ground 60 moved, and in the working chamber 36 absorbed air is compressed. By this compression of the air rises in the working chamber 36 prevailing and airborne pressure. Reaching or exceeding in the work chamber 36 prevailing pressure a predetermined threshold, so opens the pressure relief valve 68 so that the air from the working chamber 36 over the open pressure relief valve 68 to the environment 58 can flow and a further pressure increase in the working chamber 36 is prevented. This predefinable threshold value can be selected, for example, by appropriate selection of a spring 70 or their spring strength can be adjusted.
Das Rückstellventil 66 sorgt dafür, dass bei geschlossenem Ventil 64 und bei einer Bewegung des Kolbens 32 weg vom Boden 60 ein Gasaustausch von der Umgebung 58 in die Arbeitskammer 36 erfolgen kann, wodurch ein in der Arbeitskammer 36 entstehender, übermäßiger Unterdruck vermieden wird. Damit kann sichergestellt werden, dass das Pedal 14 mittels des Federelements 46 stets in die auch als „Leerlaufstellung” bezeichnete Ausgangsstellung bewegt werden kann beziehungsweise sich selbst dorthin bewegt, wenn keine Betätigungskraft auf das Pedal 14 wirkt. Das Federelement 46 könnte außerhalb des Zylinders 28 beispielsweise um diesen herum angeordnet sein und unterstützt das Rückstellen des Pedals 14.The return valve 66 ensures that when the valve is closed 64 and with a movement of the piston 32 away from the ground 60 a gas exchange from the environment 58 in the working chamber 36 can be done, creating a in the working chamber 36 arising, excessive negative pressure is avoided. This can ensure that the pedal 14 by means of the spring element 46 can always be moved to the starting position also referred to as "idle position" or moves itself there, if no operating force on the pedal 14 acts. The spring element 46 could be outside of the cylinder 28 for example, be arranged around this and supports the return of the pedal 14 ,
Das Überdruckventil 68 sorgt dafür, dass das Pedal 14 trotz geschlossenen Ventils 64 in jede Stellung des Verstellbereichs bis hin zur zweiten Endlage mit einer maximal aufzubringenden Betätigungskraft bewegbar ist, indem das Überdruckventil 68 ab einem vorgebbaren Druck, welcher vorzugsweise höher als der Umgebungsdruck ist, öffnet und damit einen Gasaustausch von der Arbeitskammer 36 an die Umgebung 58 ermöglicht.The pressure relief valve 68 makes sure the pedal 14 despite closed valve 64 in each position of the adjustment range up to the second end position with a maximum applied actuating force is movable by the pressure relief valve 68 from a predetermined pressure, which is preferably higher than the ambient pressure, opens and thus a gas exchange from the working chamber 36 to the environment 58 allows.
Aus 3 ist erkennbar, dass das Ventil 64 über eine Leitung 72 mit der Recheneinrichtung 26 verbunden ist. Dadurch kann die Recheneinrichtung 26 das Ventil 64 ansteuern. Mit anderen Worten ist das Ventil 64 mittels der Recheneinrichtung 26 verstellbar. Die Recheneinrichtung 26 kann das Ventil 64 mindestens so ansteuern, dass das Ventil 64 öffnet und schließt.Out 3 it can be seen that the valve 64 over a line 72 with the computing device 26 connected is. This allows the computing device 26 the valve 64 drive. In other words, the valve 64 by means of the computing device 26 adjustable. The computing device 26 can the valve 64 at least so control that the valve 64 opens and closes.
Wie aus 2 erkennbar ist, wirkt der Bewegung des Pedals 14 aus der ersten Stellung in Richtung der zweiten Endlage lediglich die durch das Federelement 46 bewirkte Federkraft entgegen, wenn das Ventil 64 geöffnet ist. Ist das Ventil 64 jedoch geschlossen, so wird bei einer Bewegung des Kolbens 32 in Richtung des Bodens 60 und einer damit einhergehenden Bewegung des Pedals 14 in Richtung der zweiten Endlage die Luft in der Arbeitskammer 36 komprimiert. Aus dieser Komprimierung resultiert – wie bereits geschildert – ein Druckanstieg. Aus diesem Druckanstieg resultiert die oben genannten, auf den Kolben 32 und somit das Pedal 14 wirkende Druckkraft. Diese Druckkraft wirkt zusätzlich zu der zuvor genannten und durch das Federelement 46 bewirkten Federkraft.How out 2 is recognizable, affects the movement of the pedal 14 from the first position in the direction of the second end position only by the spring element 46 counteracted spring force when the valve 64 is open. Is the valve 64 however, closed, so does with a movement of the piston 32 in the direction of the ground 60 and an associated movement of the pedal 14 in the direction of the second end position, the air in the working chamber 36 compressed. As already described, this compression results in an increase in pressure. From this increase in pressure results the above, on the piston 32 and thus the pedal 14 acting pressure force. This pressure force acts in addition to the aforementioned and by the spring element 46 caused spring force.
2 veranschaulicht die Bewegung des Pedals 14 aus der ersten Endlage (Ausgangsstellung) in die zweite Endlage. Aus 2 ist erkennbar, dass von der ersten Endlage bis zu einer Stellung S1 das Ventil 64 geöffnet ist, so dass lediglich die Federkraft beziehungsweise die Passivkraftkennlinie der Bewegung des Pedals 14 entgegenwirkt. Ab der Stellung S1 wird das Ventil 64 geschlossen. Dann wird von der Stellung S1 bis einer Stellung S2 des Pedals 14 die Luft in der Arbeitskammer 34 komprimiert, so dass zusätzlich zur Federkraft die Druckkraft der Bewegung des Pedals 14 entgegenwirkt. Im Diagramm 48 veranschaulicht ein Verlauf 74 eine sogenannte Betätigungskraftkennlinie, zu der es bei geschlossenem Ventil 64 kommt, wobei die als Zusatzkraft wirkende Druckkraft mittels des Überdruckventils 68 begrenzt wird. 2 illustrates the movement of the pedal 14 from the first end position (initial position) to the second end position. Out 2 can be seen that from the first end position to a position S1, the valve 64 is open, so that only the spring force or the passive force characteristic of the movement of the pedal 14 counteracts. From position S1, the valve is 64 closed. Then, from the position S1 to a position S2 of the pedal 14 the air in the working chamber 34 compressed so that in addition to the spring force the compressive force of the movement of the pedal 14 counteracts. In the diagram 48 illustrates a history 74 a so-called actuating force characteristic to which it is closed valve 64 comes, acting as an additional force pressure force by means of the pressure relief valve 68 is limited.
Bei der Stellung S2 ist die erwünschterweise einzustellende, gesamte Betätigungskraft erreicht und das Überdruckventil 68 öffnet. Würde das Pedal 14 dann weiter in Richtung der zweiten Endlage bewegt werden, so müsste der Fahrer auf das Pedal 14 eine gesamte Betätigungskraft aufbringen, die der Betätigungskraftkennlinie (Verlauf 74) entspricht. Vor Erreichen der zweiten Endlage wird jedoch bei einer Stellung S3 das Ventil 64 geöffnet, so dass dann die Druckkraft nicht mehr der Bewegung des Pedals 14 entgegenwirkt, sondern ab der Stellung S3 wirkt lediglich noch die Federkraft der Bewegung des Pedals entgegen. Ab der Stellung S3 muss der Fahrer dann eine gesamte Betätigungskraft auf das Pedal 14 aufbringen, die der Passivkraftkennlinie (Verlauf 54) entspricht.In the position S2, the desired to be set, total operating force is reached and the pressure relief valve 68 opens. Would the pedal 14 then be moved further towards the second end position, so the driver would have to the pedal 14 apply a total operating force, the operating force characteristic (curve 74 ) corresponds. Before reaching the second end position, however, at a position S3, the valve 64 open, so that then the compressive force is no longer the movement of the pedal 14 counteracts, but from the position S3, only the spring force counteracts the movement of the pedal. From the position S3, the driver then has a total operating force on the pedal 14 apply the passive force characteristic (course 54 ) corresponds.
Der Recheneinrichtung 26 wird beispielsweise als Eingangsgröße die aktuelle Stellung des Kolbens 32 im Zylinder 28 zugeführt. Alternativ kann der Recheneinrichtung 26 die aktuelle Stellung des Pedals 14 zugeführt werden, aus welcher die aktuelle Stellung des Kolbens 32 im Zylinder 28 abgeleitet werden kann. Ferner wird der Recheneinrichtung 26 die gewünschte Stellung des Pedals 14 zugeführt, ab welcher zusätzlich zur Federkraft die Druckkraft der Bewegung des Pedals 14 entgegenwirken soll. Darüber hinaus wird der Recheneinrichtung 26 die gewünschte, zusätzlich aufzubringende Zusatzkraft, welche zusätzlich zur Federkraft wirken soll, zugeführt. Ist der Umgebungsdruck variabel, so wird der Recheneinrichtung 26 der Umgebungsdruck zugeführt. Der Umgebungsdruck wird beispielsweise mittels eines Sensors erfasst.The computing device 26 For example, the current position of the piston is the input variable 32 in the cylinder 28 fed. Alternatively, the computing device 26 the current position of the pedal 14 be fed, from which the current position of the piston 32 in the cylinder 28 can be derived. Furthermore, the computing device 26 the desired position of the pedal 14 supplied, from which in addition to the spring force, the pressing force of the movement of the pedal 14 to counteract. In addition, the computing device 26 the desired additional force to be applied, which is to act in addition to the spring force fed. If the ambient pressure variable, then the computing device 26 the ambient pressure supplied. The ambient pressure is detected, for example, by means of a sensor.
Alternativ ist es möglich, der Recheneinrichtung 26 eine Möglichkeit zuzuführen, den Umgebungsdruck rechnerisch abzuleiten. Weiterhin werden der Recheneinrichtung 26 die geometrischen Abmessungen des Zylinders 28 und des Kolbens 32 zugeführt. Insbesondere werden der Recheneinrichtung 26 die Zylinder- beziehungsweise Kolbenfläche und die Länge/Höhe der jeweiligen Arbeitskammern 34 und 36 und die Höhe des Kolbens 32 zugeführt. Über diese Größen und die Positionsangabe des Kolbens 32 kann die Recheneinrichtung 26 zu jedem Zeitpunkt die jeweiligen Volumina der Arbeitskammern 34, 36 (geteilt durch den Kolben 32) berechnen. Der jeweilige entstehende Druck in den Arbeitskammern 34, 36 bei geschlossenem Ventil 64 und Bewegung des Kolbens 32 im Zylinder 28 kann durch Berechnung auf Basis des Gesetzes von Boyle-Mariotte vorgenommen werden. Für T = const. und n = const. gilt: wobei mit T die absolute Temperatur in Kelvin, n die Stoffmenge, V das Volumen, V0 das Volumen der Arbeitskammer 36 vor dem Schließen des Ventils 64, V2 das Volumen der Arbeitskammer 36 nach dem Schließen des Ventils 64, p den Druck, p0 den Druck in der Arbeitskammer 36 vor dem Schließen des Ventils 64 und p2 den Druck in der Arbeitskammer 36 nach dem Schließen des Ventils 64 bezeichnet. Die einzustellende Kraft (Zusatzkraft beziehungsweise Druckkraft) kann über die Kräftebeziehung am Kolben 32 errechnet werden.Alternatively, it is possible for the computing device 26 to provide a way to derive the ambient pressure calculated. Furthermore, the computing device 26 the geometric dimensions of the cylinder 28 and the piston 32 fed. In particular, the computing device 26 the cylinder or piston area and the length / height of the respective working chambers 34 and 36 and the height of the piston 32 fed. About these sizes and the position of the piston 32 can the computing device 26 at any time the respective volumes of the working chambers 34 . 36 (divided by the piston 32 ) to calculate. The respective resulting pressure in the working chambers 34 . 36 when the valve is closed 64 and movement of the piston 32 in the cylinder 28 can be made by calculation based on the law of Boyle-Mariotte. For T = const. and n = const. applies: where T is the absolute temperature in Kelvin, n is the amount of substance, V is the volume, V 0 is the volume of the working chamber 36 before closing the valve 64 , V 2 is the volume of the working chamber 36 after closing the valve 64 , p the pressure, p 0 the pressure in the working chamber 36 before closing the valve 64 and p 2 the pressure in the working chamber 36 after closing the valve 64 designated. The force to be set (additional force or pressure force) can be determined by the force relationship on the piston 32 be calculated.
Die aufzubringende, gesamte Betätigungskraft entspricht dabei der Federkraft, der durch den Druck in der Arbeitskammer 36 bewirkten und der Bewegung des Pedals entgegenwirkenden Druckkraft, der Reibungskraft am Kolben 32 (zum Beispiel entgegen der Betätigung wirksamer Anteile der Schwerkraft) abzüglich der durch den Druck in der Arbeitskammer 34 bewirkten und die Bewegung des Pedals unterstützenden Druckkraft (zum Beispiel in Betätigungsrichtung wirkender Anteil der Schwerkraft). Die Druckkraft in der Arbeitskammer 36 hängt bei gleichbleibendem Umgebungsdruck und gleichbleibender wirksamer Kolben- und Zylinderkreisfläche lediglich vom Verhältnis der Kolbenstellung zum Zeitpunkt direkt vor dem Schließen des Ventils 64 (Druck in der Arbeitskammer 36 = Umgebungsdruck) und der anschließenden Eintauchtiefe des Kolbens 32 bei verschlossenem Ventil 64 (Volumenminderung in der Arbeitskammer 36 bei verschlossenem Ventil 64) ab. Die zu erreichende Zusatzkraft lässt sich also an der gewünschten Pedalposition (Stellung des Pedals 14) dadurch erreichen, dass bei Betätigung des Pedals 14 und damit einhergehender Bewegung des Kolbens 32 in Richtung des Bodens 60 zum berechneten Zeitpunkt oder an einer berechneten Stelle das elektromagnetische Ventil 64 geschlossen wird.The applied, total operating force corresponds to the spring force, by the pressure in the working chamber 36 caused and the movement of the pedal counteracting pressure force, the friction force on the piston 32 (For example, against the operation of effective proportions of gravity) minus the pressure in the working chamber 34 caused and the movement of the pedal supporting pressure force (for example, acting in the direction of actuation of gravity). The pressure force in the working chamber 36 At constant ambient pressure and constant effective piston and cylinder circuit area depends only on the ratio of the piston position at the time immediately before closing the valve 64 (Pressure in the working chamber 36 = Ambient pressure) and the subsequent immersion depth of the piston 32 with closed valve 64 (Volume reduction in the working chamber 36 with closed valve 64 ). The additional force to be achieved can thus be at the desired pedal position (position of the pedal 14 ) achieve that by pressing the pedal 14 and concomitant movement of the piston 32 in the direction of the ground 60 at the calculated time or at a calculated location the electromagnetic valve 64 is closed.
Soll die gesamte Betätigungskraft bei weiterer Betätigung des Pedals 14 in Richtung der zweiten Endlage absinken, um dadurch beispielsweise dem Fahrer das Überschreiten einer Druckpunktposition haptisch zu signalisieren, so wird das Ventil 64 nach Erreichen der entsprechenden Pedal- beziehungsweise Kolbenposition wieder geöffnet.Should the total operating force on further actuation of the pedal 14 fall in the direction of the second end position, thereby haptically signal the driver, for example, the exceeding of a pressure point position, so the valve 64 reopened after reaching the corresponding pedal or piston position.
Nach der Gesetzmäßigkeit von Boyle-Mariotte ergibt sich für das Erzeugen der gleichen Betätigungskraft durch die Relation zwischen V0 und V2 bei gleichbleibender Kolbenfläche, dass, je größer V0 (Volumen der Arbeitskammer 36 vor dem Schließen des Ventils 64) ist, desto höher ist der absolute Weg, den der Kolben 32 betätigt werden muss (höhere absolute Volumenänderung durch Komprimierung in der Arbeitskammer 36). Um den absoluten Weg des Kolbens 32 (Betätigungsweg) bis zum Erreichen der einzustellenden Betätigungskraft über den Pedalweg gleich zu halten oder generell, um den Anstieg der Druckkraft über den Pedalweg zu erhöhen, kann ein entsprechend ausgelegtes Getriebe insbesondere in Form des Schneckengetriebes mit sich verjüngendem Zahnabstand an der Kolbenstange 40 genutzt werden.According to the law of Boyle-Mariotte arises for generating the same actuating force by the relation between V 0 and V 2 with a constant piston area, that, the greater V 0 (volume of the working chamber 36 before closing the valve 64 ), the higher the absolute way the piston is 32 must be actuated (higher absolute volume change by compression in the working chamber 36 ). To the absolute way of the piston 32 (Actuating) to hold the same until reaching the adjusted actuating force on the pedal travel or generally, to increase the increase of the pressure force on the pedal travel, a correspondingly designed gear, in particular in the form of worm gear with tapered tooth spacing on the piston rod 40 be used.
Mittels der pneumatischen Vorrichtung 10 lässt sich somit gezielt eine Kraftstufe im Pedalweg erzeugen und steuern oder regeln. Eine solche Kraftstufe im Pedalweg dient dem Fahrer als haptische Orientierung und als haptische Signalisierung einer funktional in irgendeiner Art wirksamen Pedalposition (zum Beispiel optimale Gaspedalposition für verbrauchsgünstiges Beschleunigen) und/oder als Differenzierungsmöglichkeit zwischen zwei funktional unterschiedlich wirksamen Teilbereichen des Verstellbereichs. Ein erster der Teilbereiche vor der Kraftstufe dient beispielsweise zur Verzögerungssteuerung, wobei ein der zweite Teilbereich Bereich ab oder nach der Kraftstufe zur Beschleunigungssteuerung dient. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Teilbereich vor der Kraftstufe zur Momentendosierung des Elektromotors bei rein elektrischer Fahrt und der zweite Teilbereich ab oder nach der Kraftstufe zur Dosierung der Verbrennungskraftmaschine dient, wenn der Kraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine oder mittels der Verbrennungskraftmaschine und des Elektromotors angetrieben wird.By means of the pneumatic device 10 It is thus possible to generate and control or regulate a force level in the pedal travel. Such a force level in the pedal travel serves the driver as a haptic orientation and haptic signaling a functionally effective in some way pedal position (for example, optimal accelerator pedal position for fuel-efficient acceleration) and / or differentiation between two functionally different effective portions of the adjustment. A first of the subregions before the power stage is used, for example, for deceleration control, wherein one of the second subarea range is used from or after the power stage for acceleration control. Alternatively it can be provided that the portion before the power stage for torque metering of the electric motor in purely electric driving and the second portion from or after the power stage for metering the internal combustion engine is used when the car is driven by the internal combustion engine or by means of the internal combustion engine and the electric motor.
Als mögliche Applikation einer Kraftstufe kommen auch kontinuierlich wirkende Orientierungspunkte, so auch Funktionen zur Erhöhung des Komforts in Frage. So ermöglicht eine ausreichend stabile Kraftstufe eine frei definierbare Pedalposition zur Ablage des Fußes, zum Beispiel bei der Längsführung des Fahrzeugs durch einen abstandsgeregelten Tempomaten, eine Ablageposition des Fußes bei sehr kleinem Pedalwert, ohne den Tempomaten zu überstimmen. Insbesondere ist mittels der pneumatischen Vorrichtung 10 eine kontinuierlich aufzubringende Kraftstufe darstellbar, welche durch den Einsatz von Ventiltechnik mit einem nur sehr geringen Energieeinsatz realisiert werden kann, insbesondere im Vergleich zu Lösungen mit Elektromotoren, insbesondere Gleichstrommotoren, oder direkt angetriebenen Aktoren zur Krafterzeugung.As a possible application of a power level also come continuously acting landmarks, so functions to increase the comfort in question. Thus, a sufficiently stable power level allows a freely definable pedal position for storage of the foot, for example, in the longitudinal guidance of the vehicle by a distance-controlled cruise control, a storage position of the foot with very small pedal value, without overruling the cruise control. In particular, by means of the pneumatic device 10 a continuously applied force level representable, which can be realized by the use of valve technology with only a very small amount of energy, especially in comparison to solutions with electric motors, especially DC motors, or directly driven actuators for power generation.
Kraftstufen zeichnen sich dadurch aus, dass sie das Betätigungskraftniveau aus einer gewünschten Pedalposition hin zu höheren Pedalpositionen, abweichend von einer sonst wirksamen, zum Beispiel linearen Kraftlinie (Passivkraftkennlinie) spürbar erhöht. Weiterhin kann die Kraftstufe so ausgebildet sein, dass diese zusätzliche Erhöhung des Kraftniveaus wieder teilweise oder vollständig zurückgenommen werden kann. Damit ist für den Fahrer das Gefühl eines Überwindens oder Übertretens der Kraftstufe beziehungsweise eines Druckpunkts darstellbar. Im folgenden Pedalbereich beziehungsweise Teilbereich des Verstellbereichs ist das Pedal 14 wieder über die Passivkraftkennlinie einstellbar und dosierbar. Der pneumatischen Vorrichtung 10 liegt dabei ein pneumatisches Wirksystem mit elektromagnetischer Regelung zugrunde. Mittels der pneumatischen Vorrichtung 10 kann die Betätigungskraft des Pedals 14 an gewünschten Pedalpositionen oder in gewünschten Pedalbereichen zusätzlich zur Passivkraftkennlinie erhöht werden. Die Erhöhung erfolgt additiv auf die Passivkraftkennlinie und ist regelbar. Die zusätzliche Betätigungskraft (Zusatzkraft), ausgeprägt als Kraftstufe oder übertretbarer Druckpunkt, stellt für den Fahrer eine haptische Orientierungshilfe bei der Pedaldosierung dar. Dadurch sind zwei oder mehr Pedalbereiche haptisch unterscheidbar, die infolge auch funktional unterschiedlich genutzt werden können.Force levels are characterized by the fact that they increase the operating force level from a desired pedal position towards higher pedal positions, deviating from an otherwise effective, for example, linear force line (passive force characteristic) noticeably. Furthermore, the power level can be designed so that this additional increase in the force level can be partially or completely withdrawn. This is the driver of the feeling of overcoming or overriding the power level or a pressure point can be displayed. In the following pedal area or partial area of the adjustment is the pedal 14 again adjustable and dosed via the passive power characteristic. The pneumatic device 10 is based on a pneumatic actuation system with electromagnetic control. By means of the pneumatic device 10 can be the operating force of the pedal 14 be increased to desired pedal positions or in desired pedal areas in addition to the passive power characteristic. The increase is additive to the passive power characteristic and is adjustable. The additional operating force (additional force), pronounced as a force level or übervollbarer pressure point, provides the driver with a haptic orientation aid in the pedal dosing. As a result, two or more pedal areas are haptically distinguishable, which can also be used functionally different due.
Im Gegensatz zu einer rein über mechanische Federn implementierten Lösung bietet die pneumatische Vorrichtung 10 einen Mehrwert, da sie ab- und zuschaltbar ist und in ihrem Wirkbereich (Pedalposition) und damit indirekt auch in der Wirkkraft einstellbar ist.In contrast to a purely implemented via mechanical springs solution provides the pneumatic device 10 an added value, since it can be switched off and on and in its effective range (pedal position) and thus indirectly in the effect force is adjustable.
Im Gegensatz zu Gleichstrommotoren oder elektromagnetischen Stellgliedern, die direkt oder über ein Getriebe die Kraft auf das Pedal 14 wirken lassen, zeichnet sich die pneumatische Vorrichtung 10 durch einen besonders geringen benötigten elektrischen Strom zur Darstellung vergleichbarer Kräfte, durch einen geringen Komplexitätsgrad im Aufbau und durch ein besonders geringes Gewicht aus, da beispielsweise eine elektrische Spule des Ventils 64 besonders klein und gewichtsgünstig ist. Die geringe umzusetzende Stromstärke hat auch eine geringe abzuführende Wärme (Verlustleistung) zur Folge. Insbesondere ist der Strom- und Energiebedarf der pneumatischen Vorrichtung 10 in weiteren Bereichen unabhängig von der zu erzeugenden Gegenkraft am Pedal 14 und ist damit vorteilhaft speziell bei lang andauernder Bereitstellung der Gegenkraft am Pedal 14. Ferner ist kein geschlossener Druckkreislauf beziehungsweise Hydraulikkreislauf erforderlich.Unlike DC motors or electromagnetic actuators that directly or through a gearbox, the force on the pedal 14 let act, the pneumatic device is distinguished 10 by a particularly low electrical current required to represent comparable forces, by a low degree of complexity in the structure and by a particularly low weight, since for example an electrical coil of the valve 64 is particularly small and low in weight. The small amount of current to be converted also results in low dissipated heat (power dissipation). In particular, the power and energy requirements of the pneumatic device 10 in other areas, regardless of the counterforce to be generated on the pedal 14 and is thus advantageous especially for long-lasting provision of the counterforce on the pedal 14 , Furthermore, no closed pressure circuit or hydraulic circuit is required.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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