DE102015214490A1 - Accelerator pedal device with a pedal element and a counterforce device - Google Patents

Accelerator pedal device with a pedal element and a counterforce device Download PDF

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Abstract

Es wird eine Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement (3) sowie einer Gegenkraftvorrichtung mit einem Torquemotor (2) vorgestellt, wobei die Abgangswelle des Torquemotors mit einem Untersetzungsgetriebe (1, 4) gekoppelt ist, an welchem ein Mitnehmerelement (14) angeordnet ist, welches zumindest in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements wirkt.It is an accelerator pedal device with a pedal element (3) and a counter force device with a torque motor (2) presented, wherein the output shaft of the torque motor with a reduction gear (1, 4) is coupled to which a driver element (14) is arranged, which at least in a direction of movement of the pedal element acts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement sowie einer Gegenkraftvorrichtung dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to an accelerator pedal device with a pedal element and an opposing force device to the preamble of claim 1.

Gegenkraftvorrichtungen dienen zur Erzeugung haptischer Rückkopplung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs über die Fahrpedalvorrichtung, insbesondere zur Geschwindigkeit- oder Abstandsregelung. Eine solche Gegenkraftvorrichtung kann mit einem Torquemotor ausgestattet sein, da dieser als Langsamläufer ein hinreichendes Drehmoment für eine entsprechende haptischer Rückkopplung aufweist und für Fahrpedalvorrichtungen üblicherweise nur ein definierter Schwenkwinkel erforderlich ist, welcher durch Torquemotoren üblicherweise erreicht wird.Counter force devices are used to generate haptic feedback to the driver of the motor vehicle via the accelerator pedal device, in particular for speed or distance control. Such an opposing force device can be equipped with a torque motor, since it has a sufficient torque for a corresponding haptic feedback as a low-speed rotor and for accelerator pedal devices usually only a defined pivot angle is required, which is usually achieved by torque motors.

Eine solche Fahrpedalvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 13 69 763 A2 zu entnehmen. Dabei ist eine Kupplungseinheit sowie ein Kupplungsseil und ein Motor sei vorgesehen.Such an accelerator pedal device is for example from the EP 13 69 763 A2 refer to. In this case, a coupling unit and a coupling cable and a motor is provided.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrpedalvorrichtung der eingangs beschriebenen Art weiter zu verbessern.The object of the present invention is to further improve an accelerator pedal device of the type described above.

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.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, and combinations and developments of individual features are conceivable with each other.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Abgangswelle des Torquemotors mit einem Untersetzungsgetriebe gekoppelt ist, an welchem ein Mitnehmerelement angeordnet ist, welches zumindest in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements wirkt. Durch das Untersetzungsgetriebe, also eine Getriebe mit einer Untersetzung, also ein Abgangsdrehzahl, welche um dem Übersetzungsverhältnis entsprechendes mathematisches Vielfaches kleiner ist als die Eingangsdrehzahl, wird die Kraft am Mitnehmerelement erhöht und der dafür erforderliche Verstellweg am Mitnehmerelement und damit der Einfluss der Gegenkrafteinrichtung auf die Position des Pedalelements reduziert.An essential idea of the invention is that the output shaft of the torque motor is coupled to a reduction gear, on which a driver element is arranged, which acts at least in a direction of movement of the pedal element. Through the reduction gear, so a transmission with a reduction, so a output speed, which is smaller than the input speed corresponding to the gear ratio mathematical multiple, the force is increased at the driver and the required adjustment path on the driver element and thus the influence of the counter-force to the position the pedal element is reduced.

Als Untersetzungsgetriebe ist in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ein Planetengetriebe vorgesehen. Dieses Planetengetriebe kann unmittelbar auf die Welle des Torquemotor und axial zur Drehwelle des Pedals angeordnet werden. Alternativ dazu ist aber auch beispielsweise ein Stirnradgetriebe möglich.As a reduction gear, a planetary gear is provided in a first preferred embodiment. This planetary gear can be placed directly on the shaft of the torque motor and axially to the rotary shaft of the pedal. Alternatively, but also, for example, a spur gear possible.

Vorzugsweise greift das Mitnehmerelement in ein Langloch im Pedalelement ein und liegt dort durch die Wirkung eine Rückstellfeder an einer Seite des Langlochs an, kann jedoch insbesondere bei einem Festfahren des Torquemotors das Pedalelement innerhalb des Langlochs weiterbewegt und insbesondere das Gaspedal immer in die Nullstellung zurückgenommen werden. Preferably, the driver element engages in a slot in the pedal element and is there by the action of a return spring on one side of the slot, but in particular when the torque motor stuck the pedal element within the slot further moves and in particular the accelerator pedal are always returned to the zero position.

So ist es vorzugsweise auch möglich, dass das Mitnehmerelement unmittelbar, also insbesondere ohne Zwischenschaltung einer Kupplung oder weiterer Federn, auf das Pedalelement wirkt.Thus, it is preferably also possible for the driver element to act on the pedal element directly, that is to say in particular without the interposition of a clutch or other springs.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures. Show it:

1 Gesamtansicht 1 overall view

2 Ansicht auf das Planetengetriebe 2 View on the planetary gear

3 Explosionsansicht mit Blick auf das Langloch im Pedalelement 3 Exploded view with a view of the slot in the pedal element

4 Ausgestaltung mit Stirngetriebe 4 Design with face gear

5 Detailansicht auf Ausgestaltung 5 Detail view on design

Die 1 ermöglicht eine Gesamtansicht des Pedalelements 3 mit der Gegenkraftvorrichtung bestehend aus dem Torquemotor 2 sowie einem Untersetzungsgetriebe 1, hier wie auch in den folgenden Ausführungsbeispielen jeweils ausgestaltet als ein Planetengetriebe.The 1 allows an overall view of the pedal element 3 with the counterforce device consisting of the torque motor 2 and a reduction gear 1 , here as well as in the following embodiments each designed as a planetary gear.

Der innere Aufbau des Torquemotors ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung. Auf der Abgangswelle 21 des Torquemotors 2 ist das Planetengetriebe 1 angeordnet, welches nachfolgend in 2 noch näher erläutert werden wird. 1 zeigt darüber hinaus das Pedalelement 3 mit seiner Bohrung 31 für die Aufnahme eines hier nicht mehr gezeigten Lagerzapfens für die Drehachse des Pedalelements sowie die Pedalplatte 31 am Ende des Pedalarms des Pedalelements 3.The internal structure of the torque motor is known per se from the prior art and requires no further explanation here. On the output shaft 21 of the torque motor 2 is the planetary gear 1 arranged, which in below 2 will be explained in more detail. 1 also shows the pedal element 3 with his hole 31 for the inclusion of a bearing journal, not shown here for the axis of rotation of the pedal element and the pedal plate 31 at the end of the pedal arm of the pedal element 3 ,

Betrachtet man nun in einer vergrößerten Ansicht in 2 das Planetengetriebe 1 näher, so ist auf der Abgangswelle 21 des Torquemotor 2 zunächst das so genannte Sonnenrad 11 zu erkennen, welches in Eingriff mit hier in diesem Ausführungsbeispiel 3 jeweils um 120° zueinander versetzt angeordneten Planetenrädern 12 steht, welche ihrerseits die Drehung an das umlaufende Hohlrad 13 abgeben. Selbstverständlich sind an den Stirnflächen des Sonnenrad 11, der Planetenräder 12 sowie Innen am Hohlrad 13 jeweils vorzugsweise Zähne vorgesehen, welche hier einzig zur Vereinfachung der Figuren nicht näher gezeigt wurden. Die Planetenräder 12 werden mit ihren Achsen durch einen gemeinsamen Planetenradträger 15 gehalten. Theoretisch könnte die Abgangswelle 21 des Torquemotors 2 auch mit einem der Planetenräder gekoppelt werden.Looking now in an enlarged view in 2 the planetary gear 1 closer, so is on the output shaft 21 of the torque motor 2 First, the so-called sun wheel 11 to detect, which is engaged with here in this embodiment 3 each offset by 120 ° to each other arranged planetary gears 12 is, which in turn the rotation of the rotating ring gear 13 submit. Of course, at the end faces of the sun gear 11 , the planet wheels 12 and inside the ring gear 13 each preferably provided teeth, which were not shown here for the sake of simplification of the figures. The planet wheels 12 be with their axes through a common planet carrier 15 held. Theoretically, the output shaft 21 of the torque motor 2 also be coupled with one of the planet gears.

Am Hohlrad 13 ist das Mitnehmerelement 14 angeordnet, welches in das Langloch 33 des Pedalelements 3 eingreift, wie in der Explosionsdarstellung in 3 durch den Pfeil angedeutet ist.At the ring gear 13 is the driver element 14 arranged, which in the slot 33 of the pedal element 3 engages, as in the exploded view in 3 indicated by the arrow.

Der Torquemotor (2) wirkt also über das Untersetzungsgetriebe (1) und das Mitnehmerelement (14) in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements unmittelbar auf das Pedalelement (3). In die entgegengesetzte Bewegungsrichtung ist durch das Langloch jedoch jederzeit eine Rückstellung des Pedalelements in die Nullstellung möglich, selbst wenn der Torquemotor festfahren, ausfallen und blockieren sollte. Vorzugsweise ist eine Rückstellfeder (16) vorgesehen, welche das Mitnehmerelement (14) an eine vorgesehene Seite des Langlochs (33) nachführt. Diese Rückstellfeder (16) kann dabei beispielsweise als Spiralfeder axialsymmetrisch angeordnet sein und sich am Gehäuse des Torquemotors 2, hier bspw. im Schlitz 22 abstützen und in eine Bohrung (111) ins Sonnenrad eingreifen (11). Alternativ könnte eine solche spiralfeder auch auf das Hohlrad wirken oder abweichend ausgestaltet oder angeordnet sein, ggfs. auch direkt am Mitnehmerelement 14.The torque motor ( 2 ) acts via the reduction gear ( 1 ) and the driver element ( 14 ) in a direction of movement of the pedal element directly on the pedal element ( 3 ). In the opposite direction of movement is through the slot, however, at any time a provision of the pedal element in the neutral position possible, even if the torque motor stuck, should fail and block. Preferably, a return spring ( 16 ), which the driver element ( 14 ) to a designated side of the slot ( 33 ). This return spring ( 16 ) can be arranged axially symmetrically, for example, as a spiral spring and on the housing of the torque motor 2 , here, for example, in the slot 22 support and into a hole ( 111 ) intervene in the sun wheel ( 11 ). Alternatively, such a spiral spring could also act on the ring gear or deviating designed or arranged, if necessary. Also directly on the driver element 14 ,

Im Normalbetrieb wird der Fahrer über die Pedalplatte 32 seinen entsprechenden Wunsch an das Pedalelement 3 übermitteln und über das Mitnahmeelement 14 das Planetengetriebe 1 als auch der Torquemotor 2 dabei über die Rückstellfeder immer passiv mitgeführt. Diese Rückstellfeder ist übrigens nicht zu verwechseln mit einer weiteren, in herkömmlicher Weise am Pedalelement 3 selbst wirkenden Rückstellfeder.In normal operation, the driver is on the pedal plate 32 his request to the pedal element 3 transmit and via the entrainment element 14 the planetary gear 1 as well as the torque motor 2 while always passively carried over the return spring. Incidentally, this return spring is not to be confused with another, in a conventional manner on the pedal element 3 self-acting return spring.

Soll nun eine zusätzliche Rückstellkraft aufgebracht werden, so wird der Torquemotor 2 elektrischen Strom, dreht sich dessen Abgangswelle 21 in vorgegebenem Maße und wird dies über das Planetengetriebe 1 an das Mitnehmerelement 14 und von diesem über das Langloch 33 an das Pedalelement 3 weitergegeben. Dabei kommt im Planetengetriebe 1 durch die Verdrehung des Sonnenrad 11 zunächst die Planetenräder 12 und über diese wiederum das Hohlrad 13 in Drehung, wobei die Drehbewegung hier jeweils nur ein kleines Winkelsegment von deutlich kleiner als 360° entsprechen und durch die Untersetzung Wirkung des Planetengetriebes auf den für die Wirkung der Gegenkraftvorrichtung definierten Pedalweg reduziert wird.If now an additional restoring force are applied, then the torque motor 2 electric current, its output shaft turns 21 to a predetermined extent and will do so via the planetary gear 1 to the driver element 14 and from this over the slot 33 to the pedal element 3 passed. It comes in the planetary gear 1 by the rotation of the sun gear 11 first the planetary gears 12 and on this turn the ring gear 13 in rotation, wherein the rotational movement here correspond to only a small angular segment of significantly smaller than 360 ° and is reduced by the reduction effect of the planetary gear on the defined for the action of the counter-force device pedal travel.

Diese Ausgestaltung ermöglicht einen äußerst kompakten Aufbau sowie eine Anordnung des Torquemotors und Planetengetriebes achsensymmetrisch zur Drehachse des Pedalelements.This embodiment allows an extremely compact structure and an arrangement of the torque motor and planetary gear axis symmetrical to the axis of rotation of the pedal element.

Die 4 und 5 skizzieren demgegenüber nun noch die Ausgestaltung als Stirnradgetriebe mit dem ersten Rad 41 auf der Abgangswelle des Torquemotors und dem dazu versetzt angeordneten zweiten Rad 42, an welchem hier in diesem Ausführungsbeispiel das Mitnehmerelement 14 angeordnet ist. Am zweiten Rad 42 ist die größere Zahnzahl angeordnet und wird durch das Zahlverhältnis das gewünschte Untersetzungsverhältnis realisiert.The 4 and 5 In contrast, now sketch the design as a spur gear with the first wheel 41 on the output shaft of the torque motor and the offset second wheel arranged 42 at which in this embodiment, the driver element 14 is arranged. At the second wheel 42 the larger number of teeth is arranged and is realized by the number ratio the desired reduction ratio.

Wieder ist eine Rückstellfeder 16 vorgesehen, sind die weiteren Bestandteile und Funktionsweise aber bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltungsform bereits hinreichend beschrieben und hier analog.Again, a return spring 16 provided, the other components and operation are already described in connection with the first embodiment already sufficiently and here analog.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Planetengetriebe planetary gear
22
Torquemotor torque motor
33
Pedalelement pedal member
1111
zentrales Sonnenrad central sun wheel
111111
Bohrung im Sonnenrad 11 zur Aufnahme der Rückstellfeder 16 Hole in the sun gear 11 for receiving the return spring 16
1212
Planetenräder planetary gears
1313
umlaufendes Hohlrad circumferential ring gear
1414
Mitnehmerelement am Hohlrad Driving element on the ring gear
1515
Planetenradträger planet
1616
Rückstellfeder Return spring
2121
Abgangswelle des Torquemotors Output shaft of the torque motor
3131
Bohrung für das Drehlager des Pedalelements Bore for the pivot bearing of the pedal element
3232
Pedalplatte pedal plate
3333
Langloch im Pedalelement Slot in the pedal element
4141
erstes Rad des Stirnradgetriebes first wheel of the spur gear
4242
zweites Rad des Stirnradgetriebes second wheel of the spur gear

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1369763 A2 [0003] EP 1369763 A2 [0003]

Claims (7)

Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement (3) sowie einer Gegenkraftvorrichtung mit einem Torquemotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Abgangswelle des Torquemotors mit einem Untersetzungsgetriebe (1, 4) gekoppelt ist, an welchem ein Mitnehmerelement (14) angeordnet ist, welches zumindest in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements wirkt.Accelerator pedal device with a pedal element ( 3 ) and a counterforce device with a torque motor ( 2 ), characterized in that the output shaft of the torque motor with a reduction gear ( 1 . 4 ) is coupled, on which a driver element ( 14 ) is arranged, which acts at least in a direction of movement of the pedal element. Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Untersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe (1) vorgesehen ist, wobei das Planetengetriebe ein auf der Abgangswelle (21) des Torquemotors angeordneten Sonnenrad (11), zumindest zwei in dieses eingreifende Planetenräder (12) sowie ein um die Planetenräder (12) außen umlaufend angeordnetes, in die Planetenräder (12) eingreifendes, umlaufendes Hohlrad (13) aufweist, wobei am Hohlrad (13) das Mitnehmerelement (14) angeordnet ist.Accelerator pedal device according to claim 1, characterized in that as a reduction gear, a planetary gear ( 1 ) is provided, wherein the planetary gear on the output shaft ( 21 ) of the torque motor arranged sun gear ( 11 ), at least two meshing in this planetary gears ( 12 ) as well as around the planet wheels ( 12 ) circumferentially arranged outside, in the planetary gears ( 12 ) engaging, circumferential ring gear ( 13 ), wherein at the ring gear ( 13 ) the driver element ( 14 ) is arranged. Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (14) in ein Langloch (33) im Pedalelement (3) eingreift.Accelerator pedal device according to claim 1 or 2, characterized in that the entrainment element ( 14 ) in a slot ( 33 ) in the pedal element ( 3 ) intervenes. Fahrpedalvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torquemotor (2) über das Untersetzungsgetriebe (1) und das Mitnehmerelement (14) unmittelbar auf das Pedalelement (3) wirkt.Accelerator pedal device according to one of the preceding claims, characterized in that the torque motor ( 2 ) via the reduction gear ( 1 ) and the driver element ( 14 ) directly on the pedal element ( 3 ) acts. Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (16) vorgesehen ist, welche das Mitnehmerelement (14) an eine vorgesehene Seite des Langlochs (33) nachführt.Accelerator pedal device according to claim 3 or 4, characterized in that a return spring ( 16 ) is provided, which the driver element ( 14 ) to a designated side of the slot ( 33 ). Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder auf das Sonnenrad (11) oder Hohlrad (13) wirkt.Accelerator pedal device according to claim 3 or 4, characterized in that the return spring on the sun gear ( 11 ) or ring gear ( 13 ) acts. Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Untersetzungsgetriebe ein Stirnradgetriebe (4) vorgesehen ist. Accelerator pedal device according to claim 1 or 2, characterized in that as a reduction gear, a spur gear ( 4 ) is provided.
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