DE102015204223A1

DE102015204223A1 - Pedal mit adaptiver Kraftrückkopplung

Info

Publication number: DE102015204223A1
Application number: DE102015204223.5A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Stürzer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2016-09-15

Abstract

Es wird ein Pedal (3) mit adaptiver Kraftrückkopplung vorgestellt, wobei das Pedal (3) mit seinem Pedalhebel an einer Drehachse (33) drehbar gelagert ist und auf dieser Drehachse (33) darüber hinaus ein erstes Hebelelement (1) und ein davon getrenntes zweites Hebelelement (2) jeweils über einen vorgegebenen Verdrehweg drehbar angeordnet sind, wobei zwischen dem ersten Hebelelement (1) und dem zweiten Hebelelement (2) zumindest eine erste Rückstellfeder (F1) angeordnet ist. Das erste Hebelelement (1) liegt an einem Kontaktbereich (31) am Pedalhebel (34) an. Das zweite Hebelelement (2) mittels zumindest einer zweiten Rückstellfeder (F2) an einem Fixpunkt am Gehäuse (4) abgestützt. Zudem ist eine Haltevorrichtung (5) für das zweite Hebelelement (2) vorgesehen, welche zumindest in einem vorgegebenen Bereich des Verdrehwegs, vorzugsweise den gesamten Verdrehweg, zuschaltbar ist und im zugeschalteten Zustand das zweite Hebelelement (2) mit einer vorgegebenen Kraft in dieser aktuellen Position des Verdrehwegs hält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedal mit adaptiver Kraftrückkopplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Pedale in Fahrzeugen, insbesondere das Gaspedal, werden zunehmend mit einem Aktor versehen, um dem Fahrer des Fahrzeuges ein optisch wahrnehmbare Signal bei bestimmten Verkehrssituationen, beispielsweise dem Unterschreiten eines Mindestabstandes oder einem anstehenden Gangwechsel oder einer unökonomischen Fahrweise, beispielsweise dem Abweichen von einem optimalen Geschwindigkeit- oder Drehmomenten Bereich zu signalisieren.
Dazu werden Pedale mit adaptiver Kraftrückkopplung, so genannte „Force-Feedback-Pedale“, wie beispielsweise in der EP 1375233 B1 oder DE 10 2009 041 361 A1 , üblicherweise mit Aktoren versehen, welche auf Basis von rotierenden Elektromotoren oder aber elektromagnetischen Linearantrieben arbeiten. Solche Aktoren ermöglichen eine gezielte Steuerung der Gegenkraft-Kennlinie, sind jedoch entsprechend aufwendig, teuer und weisen einen nicht unerheblichen Stromverbrauch auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Pedal vorzustellen, welcher kostengünstig zu realisieren ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass über eine gemeinsame Drehachse sowohl das Pedal mit seinem Pedalhebel als auch auf dieser gemeinsame Drehachse ein erstes Hebelelement und ein davon getrennter zweiter Hebelelement jeweils über einen vorgegebenen Verdrehweg drehbar angeordnet sind, zwischen dem ersten Hebelelement und dem zweiten Hebelelement zumindest eine erste Rückstellfeder angeordnet ist und das zweite Hebelelement mittels zumindest einer zweiten Rückstellfeder an einem Fixpunkt abgestützt ist, jedoch zudem eine Haltevorrichtung für das zweite Hebelelement vorgesehen ist, welche zumindest in einem vorgegebenen Bereich des Verdrehwegs zuschaltbar ist.
Im zugeschalteten Zustand hält die Haltevorrichtung den zweiten Hebel mit einer vorgegebenen Kraft in dieser aktuellen Position des Verdrehwegs und wirkt somit ausschließlich die 1. Rückstellfeder, deren Gegenanschlag am 2. Hebelelement somit nicht mehr nachgiebig und erhöht sich daher die Rückstellkraft.
Vorzugsweise weist das zweite Hebelelement einen Anschlag für das erste Hebelelement auf und ist bei unbelastetem Pedal das erste Hebelelement durch die zumindest eine erste Rückstellfeder gegen diesen Anschlag vorgespannt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung einen Stößel aufweist, welche in Halteposition auf eine Gegenfläche am zweiten Hebelelement wirkt, und eine Verstellvorrichtung für den Stößel aufweist. Dabei kann der Stößel das Hebelelement gegen einen Anschlag am Gehäuse oder das Gehäuse selbst drücken. Alternativ dazu ist die Haltevorrichtung als ein Magnet ausgestaltet und am zweiten Hebelelement zumindest eine magnetische Gegenfläche vorgesehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine 1. Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher das Pedal (3) aus einer Pedalplatte 35, einem 1. Abschnitt des Pedalhebels 32 und einem fest damit verbundenen 2. Abschnitt des Pedalhebels 34 besteht, wobei das Pedal in einer Drehachse 33 drehbar gelagert ist.
Auf dieser Drehachse (33) ist darüber hinaus ein erstes Hebelelement (1) und ein davon getrenntes zweites Hebelelement (2) ebenfalls jeweils über einen vorgegebenen Verdrehweg drehbar angeordnet, die Drehachse 33 somit eine gemeinsame Drehachse für das Pedal als auch die 2 Hebelelemente.
Zwischen dem ersten Hebelelement 1 und dem zweiten Hebelelement 2 ist zumindest eine erste Rückstellfeder (F1) angeordnet. Die Rückstellfeder F1 stützt sich dabei auf einem Anschlag 22 am 2. Hebelelement ab und ist am 1. Hebelelement 1 an der Gegenfläche 12 vorzugsweise ebenfalls befestigt. Die 1. Rückstellfeder ist dabei auch bei unbelastetem Pedal vorzugsweise vorgespannt und wird das erste Hebelelement (1) liegt daher mit einem Kontaktbereich jeweils am Pedalhebel an.
Das zweite Hebelelement (2) ist mittels zumindest einer zweiten Rückstellfeder (F2) an einem Fixpunkt am Gehäuse (4) abgestützt. Wird nun das Pedal 3 betätigt, dreht sich das 1. Hebelelement 1 in Uhrzeigersinn, wird die 1. Rückstellfeder F1 zusammengedrückt und gibt daraufhin das 2. Hebelelement 2 entsprechend der Federkonstante der 2. Feder F2 ebenfalls in Uhrzeigerrichtung nach.
Die Federsteifigkeit der 2. Feder F2 sollte dabei vorzugsweise kleiner als die von F1 sein, also die Kennlinienänderung maßgeblich durch die erste Feder F1 definiert werden, während die 2. Feder F2 primär der Nachführung dient. Es können aber auch jeweils mehr als eine Feder verwendet werden.
Zusätzlich ist jedoch eine Haltevorrichtung (5) für das zweite Hebelelement (2) vorgesehen, welche zumindest in einem vorgegebenen Bereich des Verdrehwegs, vorzugsweise den gesamten Verdrehweg des 2. Hebelelement zuschaltbar ist.
Im zugeschalteten Zustand hält die Haltevorrichtung 5 das zweite Hebelelement (2) mit einer vorgegebenen Kraft in dieser aktuellen Position des Verdrehwegs. Die vorgegebene Kraft kann dabei in Bezug auf die zu erwartende Pedalkraft größer sein, so dass sich das 2. Hebelelement 2 in dieser Position praktisch überhaupt nicht mehr bewegt oder entsprechend geringer ausgestaltet nur eine weitere zusätzliche Rückstellkraft bildet.
Die konstruktive Ausgestaltung der beiden Hebelelemente 1 und 2, deren jeweilige verstellte Wege als auch die konkrete Ausgestaltung der Haltevorrichtung 5 können dabei stark in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des jeweiligen Einzelfalls angepasst werden.
Die 2 und 3 zeigen nun eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung, bei welcher das zweite Hebelelement (2) einen Anschlag (26) für das erste Hebelelement (1) aufweist und bei unbelastetem Pedal (3) das erste Hebelelement (1) durch die zumindest eine erste Rückstellfeder (F1) gegen diesen Anschlag (26) vorgespannt ist. Dadurch kann die Vorspannung jeweils gehalten werden. Für die Aufnahme des Anschlags 26 am Hebel 1 kann dabei eine Ausformung 16 vorgesehen sein, wie in 2 skizziert.
Die 3 zeigt in einem Schnitt die zu den 1 und 2 um 90° vertretene Ansicht und nochmals besonders gut die gemeinsame Drehachse 33 für das Pedal 3, den 1. Hebel 1 und den 2. Hebel 2. Zudem ist in diesem Ausführungsbeispiel die Anschlagfläche 31 am Pedalhebel seitlich versetzt in den Bewegungsbereich des 1. Hebels 1 gut zu erkennen. Ebenso der Versatz des fest am 2. Hebel 2 angeordneten Anschlags 26 bezüglich des Hebelelements 1 mit der Aussparung 16 für die Aufnahme dieses Anschlags 26.
Die 3 zeigt darüber hinaus noch eine alternative Ausgestaltung des Halteelements 5. Während nämlich in 1 das Halteelement auf die Stirnfläche 25 des Halteelements 2 wirkte, ist in 3 vorgesehen, dass der Stößel 53 seitlich auf das Hebelelement 2 wirkt und gegebenenfalls sogar gegen einen Anschlag oder das Gehäuse 4 selbst presst. Alternativ könnte natürlich auch am Stößel 53 oder der entsprechenden Gegenfläche 27 am Hebelelement 2 eine entsprechende Reibfläche ausgebildet sein.
Noch eine weitere Alternative für das Halteelement 5 ist hingegen in 4 skizziert. Dort ist ein zu schaltbarer Magnet 53 vorgestellt, welcher auf eine entsprechende Gegenfläche 25 wirken kann. Vorzugsweise lenken 2 Anker 54 die magnetischen Feldlinien entsprechend konzentriert in die Gegenfläche 25 ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1375233 B1 [0003]
DE 102009041361 A1 [0003]

Claims

Pedal (3) mit adaptiver Kraftrückkopplung, wobei das Pedal (3) mit seinem Pedalhebel an einer Drehachse (33) drehbar gelagert ist a) und auf dieser Drehachse (33) ein erstes Hebelelement (1) und ein davon getrenntes zweites Hebelelement (2) über einen jeweils vorgegebenen Verdrehweg drehbar angeordnet sind, b) wobei zwischen dem ersten Hebelelement (1) und dem zweiten Hebelelement (2) zumindest eine erste Rückstellfeder (F1) angeordnet ist und c) das erste Hebelelement (1) an einem Kontaktbereich (31) am Pedalhebel (34) anliegt, d) wobei das zweite Hebelelement (2) mittels zumindest einer zweiten Rückstellfeder (F2) an einem Fixpunkt am Gehäuse (4) abgestützt ist und c) eine Haltevorrichtung (5) für das zweite Hebelelement (2) vorgesehen ist, welche zumindest in einem vorgegebenen Bereich des Verdrehwegs, vorzugsweise den gesamten Verdrehweg, zuschaltbar ist und im zugeschalteten Zustand das zweite Hebelelement (2) mit einer vorgegebenen Kraft in dieser aktuellen Position des Verdrehwegs hält.
Pedal nach Anspruch 1, wobei das zweite Hebelelement (2) einen Anschlag (26) für das erste Hebelelement (1) aufweist und bei unbelastetem Pedal (3) das erste Hebelelement (1) durch die zumindest eine erste Feder (F1) gegen diesen Anschlag (26) vorgespannt ist.
Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung (5) einen Stößel (51, 53) aufweist, welche in Halteposition auf eine Gegenfläche (25, 27) am zweiten Hebelelement (2) wirkt, und eine Verstellvorrichtung (52) für den Stößel aufweist.
Pedal nach Anspruch 2, wobei der Stößel (53) das zweite Hebelelement (2) gegen einen Anschlag am Gehäuse oder das Gehäuse (4) selbst drückt.
Pedal nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Haltevorrichtung einen Magnet (53) und am zweiten Hebelelement (2) zumindest eine magnetische Gegenfläche (25) aufweist.
Fahrzeug mit einem Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche.