DE102015214974A1 - Device for power simulation on an actuating element of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, vorzugsweise ein Pedalkraftsimulator, mit einem axial beweglich gelagerten Kolben (2), gegen den eine Rückstellfeder (15) vorgespannt ist und auf den Kolben (2) ein Kraftspeicher (18) einwirkt, dessen Kraftwirkung zwischen zwei Positionen des Kolbens (2) wechselt. Bei einer Vorrichtung, bei welcher der Bauraum optimiert werden kann, ist der Kolben (2) fest mit einer Kraftübertragungseinrichtung (3, 6, 7, 8) verbunden, welche an einem Druckelement (16) angreift, das den verschiebbar gelagerten Kraftspeicher (18) betätigt.The invention relates to a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, preferably a pedal force simulator, with an axially movably mounted piston (2), against which a return spring (15) is biased and acts on the piston (2) an energy store (18), whose force action between two positions of the piston (2) changes. In a device in which the installation space can be optimized, the piston (2) is fixedly connected to a power transmission device (3, 6, 7, 8) which acts on a pressure element (16) which holds the displaceably mounted energy accumulator (18). actuated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, vorzugsweise ein Pedalkraftsimulator, mit einem axial beweglich gelagerten Kolben, gegen den eine Rückstellfeder vorgespannt ist und auf den Kolben ein Kraftspeicher einwirkt, dessen Kraftwirkung zwischen zwei Positionen des Kolbens wechselt. The invention relates to a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, preferably a pedal force simulator, with an axially movably mounted piston, against which a return spring is biased and acts on the piston, a force accumulator whose force changes between two positions of the piston.
Kupplungen in Kraftfahrzeugen werden mit einem Kupplungspedal durch den Fahrer betätigt. Dabei muss der Fahrer mit dem Fuß das Pedal entgegen einer Rückstellkraft von Elastizitäten und Federkräften im Betätigungssystem und in der Kupplung betätigen. Die Betätigungskraft hat dabei einen typischen vom Fahrer erwarteten Kraftverlauf. Wird die Kupplung elektronisch gesteuert betätigt, wobei ein Aktuator die Betätigung der Kupplung übernimmt, kann dennoch ein Pedal für den Fahrer vorgesehen sein, um dem Fahrer die Steuerung der Betätigung der Kupplung zu überlassen, obwohl keine direkte mechanische Verbindung oder Druckmittelverbindung zwischen dem Pedal und der Kupplung mehr vorliegt. Damit der Fahrer aber die für die tatsächliche Kupplungsbetätigung resultierende Rückstellkraft spürt, sind Pedalkraftsimulatoren bekannt geworden, die eine Pedalkraft als Kupplungsrückstellkraft simulieren, indem sie die Kupplungskennlinie nachbilden.Clutches in motor vehicles are operated with a clutch pedal by the driver. The driver must press the pedal against the restoring force of elasticity and spring forces in the actuation system and in the clutch with his foot. The actuating force has a typical force curve expected by the driver. If the clutch operated electronically controlled, with an actuator takes over the actuation of the clutch, but a pedal for the driver may be provided to allow the driver to control the operation of the clutch, although no direct mechanical connection or fluid connection between the pedal and the Clutch is more present. However, in order for the driver to feel the restoring force resulting from the actual clutch actuation, pedal force simulators have become known which simulate a pedal force as a clutch restoring force by simulating the clutch characteristic.
Aus der noch unveröffentlichten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement anzugeben, welcher bei gleicher Belastung weniger Bauraum benötigt. The invention has for its object to provide a device for force simulation on an actuator, which requires less space with the same load.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kolben fest mit einer Kraftübertragungseinrichtung verbunden ist, welche an einem Druckelement angreift, das den verschiebbar ausgebildeten Kraftspeicher betätigt. Bei dieser Ausgestaltung wird nur ein Kraftspeicher benötigt, welcher sich einfach in das Gehäuse einbringen lässt und nur wenig Bauraum benötigt. Da die Kraftübertragungseinrichtung vorzugsweise in axialer Richtung ausgebildet ist, wird auch hier der benötigte Bauraum auf ein Minimum begrenzt.According to the invention the object is achieved in that the piston is fixedly connected to a power transmission device which acts on a pressure element which actuates the displaceably formed energy storage. In this embodiment, only one energy storage is needed, which can be easily introduced into the housing and requires little space. Since the power transmission device is preferably formed in the axial direction, the required space is also limited to a minimum here.
Vorteilhafterweise umfasst der verschiebbar gelagerte Kraftspeicher wenigstens eine Feder, auf der eine Verbindungsplatte aufliegt, in welche das, eine durch die Betätigung der Kraftübertragungseinheit erzwungene Drehbewegung ausführende Druckelement zur Bewegung des Kraftspeichers angreift. Mittels einer solchen Einrichtung, bei welcher der Kraftspeicher als Übertotpunktfeder ausgebildet ist, werden die Arbeitshübe von Kraftspeicher bzw. Druckfeder verkleinert, was zu einer Bauraumoptimierung führt. Advantageously, the displaceably mounted force accumulator comprises at least one spring, on which a connecting plate rests, in which engages the, a forced by the operation of the power transmission unit rotating pressure element for moving the force accumulator. By means of such a device in which the energy storage is designed as Übertotpunktfeder, the strokes of energy storage or compression spring are reduced, which leads to a space optimization.
In einer Ausgestaltung ist die Kraftübertragungseinrichtung aus zwei Elementen ausgebildet, wobei zwischen einem fest mit dem Kolben verbundenen ersten Element und einem an dem Druckelement angreifenden zweiten Element ein Getriebe ausgebildet ist. Das erste und das zweite Element werden über das Getriebe bei der Betätigung des Kolbens in axialer Richtung bewegt, so dass nur wenig radialer Bauraum benötigt wird. In one embodiment, the power transmission device is formed from two elements, wherein between a fixedly connected to the piston first element and a pressure element acting on the second element, a transmission is formed. The first and the second element are moved via the transmission in the actuation of the piston in the axial direction, so that only little radial space is needed.
In einer Variante ist jedes Element der Kraftübertragungseinrichtung als Zahnstangenelement ausgebildet, wobei das Getriebe aus mindestens einem Zahnrad besteht. Solche Zahnstangenelemente und Zahnradgetriebe stellen kostengünstige Bauteile dar, so dass die Herstellungskosten für die Vorrichtung zur Kraftsimulation reduziert werden.In one variant, each element of the power transmission device is designed as a rack element, wherein the transmission consists of at least one gear. Such rack members and gear transmissions are inexpensive components, so that the manufacturing cost of the device for power simulation can be reduced.
In einer Weiterbildung weist das zweite Hebelelement entlang seiner Längserstreckung zwei unterschiedliche Breiten auf und das Getriebe besteht aus zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Zahnrädern, die fest miteinander verbunden sind und auf einer gemeinsamen Achse laufen, wobei das Zahnrad mit dem großen Durchmesser auf dem ersten Element und dem Bereich des zweiten Elementes mit der kleineren Breite abläuft, während das Zahnrad mit dem kleineren Durchmesser nur an dem Bereich des zweiten Elementes mit der größeren Breite angreift. Dadurch wird erreicht, dass der Kolben über dem gesamten Betätigungsweg entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder verlagerbar ist, wobei über einen Teil des Betätigungsweges der Kraftspeicher die Kraftwirkung auf den Kolben erhöht und über einen weiteren Teil des Betätigungsweges die Kraftwirkung auf den Kolben reduziert wird.In a further development, the second lever element along its longitudinal extent on two different widths and the transmission consists of two different diameter gears, which are fixedly interconnected and run on a common axis, wherein the gear with the large diameter on the first element and the Area of the second element runs with the smaller width, while the smaller diameter gear engages only at the area of the second element with the larger width. This ensures that the piston over the entire actuation path against the restoring force of the return spring is displaceable, wherein over a portion of the actuation path of the energy storage increases the force on the piston and the force on the piston is reduced over a further part of the actuation path.
In einer Ausführungsform weist das Druckelement einen Hebelarm auf, dessen Drehpunkt auf der Verbindungsplatte des Kraftspeichers aufliegt. Bei der axialen Bewegung des Kolbens führt das Druckelement eine Drehbewegung aus. Über die Drehbewegung des Hebelarmes bewegt sich der Kraftspeicher in eine Richtung und wird zusammengedrückt. Dabei wird der Hebelarm, bezogen auf den Drehpunkt des Druckelementes, verändert und die Kraft in axialer Richtung nimmt zu oder ab. Aus der Addition der Federkennlinien der Federelemente des Kraftspeichers ergibt sich somit die resultierende Wunschkennlinie, die der Fahrer am Fahrpedal wahrnimmt. In one embodiment, the pressure element has a lever arm whose pivot point rests on the connecting plate of the energy accumulator. During the axial movement of the piston, the pressure element performs a rotational movement. About the Rotary movement of the lever arm, the energy storage moves in one direction and is compressed. In this case, the lever arm, based on the pivot point of the pressure element, changed and the force in the axial direction increases or decreases. From the addition of the spring characteristics of the spring elements of the energy storage thus results in the resulting desired characteristic that the driver perceives the accelerator pedal.
Vorteilhafterweise ist das Druckelement auf einer, dem Drehpunkt entgegengesetzten Seite zahnradsegmentartig ausgebildet und weist eine Zahnreihe auf, welche in die Zähne des zweiten Zahnstangenelementes eingreifen. Dadurch ist eine besonders robuste Form der Vorrichtung geschaffen, deren Funktionsweise stabil gewährleistet wird.Advantageously, the pressure element is formed on a side opposite the pivot point side gear segment and has a row of teeth which engage in the teeth of the second rack member. As a result, a particularly robust form of the device is provided, whose operation is ensured stable.
In einer Alternative weist das Druckelement auf einer, dem Drehpunkt entgegengesetzten Seite ein bogenförmiges Langloch auf, in welchem ein, an dem zweiten Element der Kraftübertragungseinrichtung positionierter Vorsprung geführt wird. Dabei wird das Druckelement aufgrund des bogenförmigen Langloches ebenfalls auf einer kreisbogenförmigen Bahn geführt, in dessen Ergebnis der Kraftspeicher in die eine oder die andere Richtung bewegt wird.In an alternative, the pressure element on an opposite side to the pivot point on an arcuate slot in which a, positioned on the second element of the power transmission projection is guided. In this case, the pressure element is also performed due to the arcuate elongated hole on a circular arc-shaped path, the result of the energy storage is moved in one or the other direction.
In einer Ausgestaltung ist die Kraftübertragungseinrichtung symmetrisch ausgebildet, wobei auf den Kraftspeicher ein zweites Druckelement von unten wirkt, welches über ein drittes Element und ein zweites Getriebe der Kraftübertragungseinrichtung geführt ist. Durch diese symmetrische Ausgestaltung wird die Kennliniennachbildung der Kupplung durch die zuverlässige Bewegung der Kraftübertragungseinrichtung gewährleistet. In one embodiment, the power transmission device is formed symmetrically, wherein the force accumulator acts on a second pressure element from below, which is guided via a third element and a second gear of the power transmission device. By this symmetrical configuration, the characteristic simulation of the coupling is ensured by the reliable movement of the power transmission device.
Alternativ ist die Kraftübertragungseinrichtung asymmetrisch ausgebildet, wobei der Kraftspeicher auf einer Schiene gelagert ist. Auch diese Schiene lässt eine Bewegung in axialer Richtung zu, so dass die Kennliniennachbildung in der beschriebenen Art und Weise realisiert werden kann. Alternatively, the power transmission device is formed asymmetrically, wherein the force accumulator is mounted on a rail. This rail also allows movement in the axial direction, so that the characteristic simulation can be realized in the manner described.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. Two of these will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
In
Das zweite Zahnradelement
An dem Kolben
Der Kraftspeicher
Die Vorrichtung in
Eine zweite Ausführungsform, die in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtung contraption
- 22
- Kolben piston
- 33
- Zahnstangenelement Rack element
- 44
- Zahnreihe teeth
- 55
- Zahnreihe teeth
- 66
- Zahnrad gear
- 77
- Zahnrad gear
- 88th
- Zahnstangenelement Rack element
- 99
- Lagerpunkt bearing point
- 1010
- Lagerpunkt bearing point
- 1111
- Breite width
- 1212
- Breite width
- 1313
- Zahnreihe teeth
- 1414
- Zahnreihe teeth
- 1515
- Druckfeder compression spring
- 1616
- Druckelement pressure element
- 1717
- Kontaktpunkt contact point
- 1818
- Kraftspeicher power storage
- 1919
- Druckfeder compression spring
- 2020
- Druckfeder compression spring
- 2121
- Verbindungsplatte connecting plate
- 2222
- Hebelarm lever arm
- 2323
- Zahnstangenelement Rack element
- 2424
- Druckelement pressure element
- 2525
- Getriebe transmission
- 2626
- Vorrichtung contraption
- 2727
- Schiene rail
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102017204343A1 (en) | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Pedal force simulation arrangement and motor vehicle |
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DE102015202875A1 (en) | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Pedal power generation device |
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