DE102016123735A1

DE102016123735A1 - Pedal force simulator with two serially arranged springs with mutually angled effective axes and e-clutch system

Info

Publication number: DE102016123735A1
Application number: DE102016123735.3A
Authority: DE
Inventors: Manuel Baßler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator (1) zur Kraftsimulation für eine elektronisch angesteuerte Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2), in dem ein axial verschieblicher Kolben (3) angeordnet ist, wobei der Kolben (3) entgegen der Rückstellkraft einer ersten Feder (4) und einer zweiten Feder (5) verlagerbar ist, wobei der Kolben (3) zwischen einer ersten Endstellung (6) und einer zweiten Endstellung (7) verlagerbar ist, wobei die Wirkachsen der ersten Feder (4) und der zweiten Feder (5), die in Reihe hintereinander angeordnet sind, sich in der ersten Endstellung (6) des Kolbens (3) in einem ersten Drehpunkt (8) schneiden, der unterschiedlich zu einem zweiten Drehpunkt (9), in dem sich die Wirkachsen der ersten und der zweiten Feder (4, 5) in der zweiten Endstellung (9) des Kolbens (3) schneiden, ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein E-Clutch-System mit einem solchen Pedalkraftsimulator (1) zur Kraftsimulation.

The invention relates to a pedal force simulator (1) for force simulation for an electronically controlled clutch of a motor vehicle, comprising a housing (2) in which an axially displaceable piston (3) is arranged, the piston (3) counteracting the restoring force of a first spring ( 4) and a second spring (5) is displaceable, wherein the piston (3) between a first end position (6) and a second end position (7) is displaceable, wherein the axes of action of the first spring (4) and the second spring (5 ), which are arranged in series one behind the other, intersect in the first end position (6) of the piston (3) in a first pivot point (8), which differs from a second pivot point (9), in which the axes of action of the first and second spring (4, 5) in the second end position (9) of the piston (3) intersect, is. Furthermore, the invention relates to an e-clutch system with such a pedal force simulator (1) for power simulation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator zur Kraftsimulation für eine elektronisch angesteuerte Kupplung/E-Clutch eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse, in dem ein axial verschieblicher Kolben angeordnet ist, wobei der Kolben entgegen der Rückstellkraft einer ersten Feder und einer zweiten Feder verlagerbar ist, wobei der Kolben zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verlagerbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein E-Clutch-System mit einem Pedalkraftsimulator. Unter einer elektrisch angesteuerten Kupplung wird eine solche Kupplung verstanden, die aufgrund elektrischer Aktuierung betätigt wird und insbesondere für den Einsatz in Hybridkraftfahrzeugen prädestiniert ist.The invention relates to a pedal force simulator for power simulation for an electronically controlled clutch / e-clutch of a motor vehicle, with a housing in which an axially displaceable piston is arranged, wherein the piston against the restoring force of a first spring and a second spring is displaceable, wherein the Piston is displaceable between a first end position and a second end position. Furthermore, the invention relates to an e-clutch system with a pedal force simulator. An electrically controlled clutch is understood as meaning a clutch which is actuated due to electrical actuation and is predestined in particular for use in hybrid motor vehicles.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Pedalkraftsimulatoren bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 10 2015 202 875 A1 eine Pedalkrafterzeugungsvorrichtung mit einem in einem Gehäuse verlagerbar angeordneten Kolben, wobei der Kolben im Gehäuse zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verlagerbar ist, wobei der Kolben entgegen der Rückstellkraft des ersten Kraftspeichers verlagerbar ist, und wobei auf den Kolben zumindest ein weiterer zweiter Kraftspeicher einwirkt, welcher seine Kraftwirkung auf den Kolben zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung moduliert.From the prior art pedal force simulators are already known. For example, the DE 10 2015 202 875 A1 a pedal force generating device having a displaceably arranged in a housing piston, wherein the piston is displaceable in the housing between a first end position and a second end position, wherein the piston against the restoring force of the first energy storage is displaceable, and acting on the piston at least one further second energy storage , which modulates its force on the piston between the first end position and the second end position.

Auch offenbart ein anderes Dokument, die DE 10 2015 214 974 A1 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 ein Kraftspeicher einwirkt, dessen Kraftwirkung zwischen zwei Positionen des Kolbens wechselt, wobei der Kolben fest mit einer Kraftübertragungseinrichtung verbunden ist, welche an einem Druckelement angreift, das den verschiebbar gelagerten Kraftspeicher betätigt.Also revealed another document that DE 10 2015 214 974 A1 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 acting on a force accumulator whose force action between two positions of the piston changes, the piston fixed to a power transmission device is connected, which acts on a pressure element which actuates the displaceably mounted energy accumulator.

Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass bisherige Pedalkraftsimulatoren einen relativ großen Bauraum einnehmen und dass der Drop-Off, also der Kraftabfall nach einem Betätigungsmaximum, sehr groß ist.However, the prior art always has the disadvantage that previous pedal force simulators occupy a relatively large amount of space and that the drop-off, ie the force drop after an actuation maximum, is very large.

Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Pedalkraftsimulator, der eine charakteristische benötigte Pedalkraft beim Öffnen und Schließen einer Kupplung besonders realitätsgetreu simuliert, entwickelt werden.It is therefore the object of the invention to avoid or at least mitigate the disadvantages of the prior art. In particular, a pedal force simulator, which simulates a characteristic required pedal force when opening and closing a clutch particularly realistic, to be developed.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Achsen der ersten Feder und der zweiten Feder, die in Reihe hintereinander angeordnet sind, sich in der ersten Endstellung des Kolbens in einem ersten Drehpunkt schneiden, der unterschiedlich zu einem zweiten Drehpunkt, in dem sich die Wirkachsen der ersten und der zweiten Feder in der zweiten Endstellung des Kolbens schneiden, ist.This object is achieved in a generic device according to the invention in that the axes of the first spring and the second spring, which are arranged in series one behind the other, intersect in the first end position of the piston in a first pivot point, which is different to a second pivot point, in is the effective axes of the first and the second spring intersect in the second end position of the piston is.

Dies hat den Vorteil, dass der Kraftabfall nach dem Betätigungsmaximum nur relativ flach verläuft, also der Drop-Off reduziert wird, und somit eine charakteristische Kraft für die Pedalbetätigung simuliert wird. Außerdem wird durch die serielle Anordnung eine schlankere Gehäuseausgestaltung des Pedalkraftsimulators ermöglicht, was sich sehr günstig auf die Kompaktheit des Pedalkraftsimulators auswirkt. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einem erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator eine mögliche Sensoranbindung vereinfacht wird, weil der Sensor an einer beliebigen Achse befestigt werden kann, da sich die Wirkachsen abhängig voneinander verlagern. Dies ist gerade bei einer redundanten Sensoranbringung, die eine erhöhte funktionale Sicherheit schafft, relevant.This has the advantage that the force drop after the maximum actuation runs only relatively flat, so the drop-off is reduced, and thus a characteristic force for the pedal operation is simulated. In addition, a slimmer housing design of the pedal force simulator is made possible by the serial arrangement, which has a very favorable effect on the compactness of the pedal force simulator. Another advantage is that in a pedal force simulator according to the invention a possible sensor connection is simplified because the sensor can be attached to any axis, since the effective axes shift depending on each other. This is especially relevant for a redundant sensor attachment that provides increased functional safety.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Wirkachse der ersten Feder schräg/quer, insbesondere nicht kollinear, zu der Wirkachse der zweiten Feder ausgerichtet ist. Dadurch dass die Wirkachsen nicht auf einer Gerade liegen, wird nur ein Teil der Federkraft auf die Kolbenstange übertragen. Da nur der horizontale Federkraftanteil in Betätigungsrichtung des Kolbens wirkt, kann die Federkennlinie durch die Winkelausrichtung einfach moduliert werden.In addition, it is expedient if the effective axis of the first spring obliquely / transversely, in particular not collinear, is aligned with the axis of action of the second spring. Because the axes of action do not lie on a straight line, only part of the spring force is transmitted to the piston rod. Since only the horizontal spring force component acts in the direction of actuation of the piston, the spring characteristic can be easily modulated by the angular orientation.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wirkachse der ersten Feder schräg/quer, insbesondere nicht kollinear, zu der Axialrichtung, also der Betätigungsrichtung, des Kolbens ausgerichtet ist, was eine gezieltere Beeinflussung der aufzubringenden Pedalkraft begünstigt, da dadurch insbesondere eine nicht-linear ansteigende Kraftkennlinie moduliert werden kann. Durch gezielte Winkelausrichtung der ersten Feder kann also bestimmt werden, wie groß Anteil der Rückstellkraft der ersten Feder ist, der auf die Betätigungsrichtung des Kolbens einwirkt.It is also advantageous if the axis of action of the first spring obliquely / transversely, in particular not collinear, is aligned with the axial direction, ie the actuating direction of the piston, which favors a more targeted influencing the applied pedal force, since in particular a non-linearly increasing force characteristic can be modulated. By targeted angular alignment of the first spring can thus be determined how large proportion of the restoring force of the first spring, which acts on the actuating direction of the piston.

Der Begriff der Feder wird hier synonymisch für einen Kraftspeicher verwendet, der nicht nur als federbetätigter, sondern auch als pneumatischer oder hydraulischer Kraftspeicher ausgebildet sein kann. Eine federbetätigte Ausführungsform ist jedoch die üblichste Form eines Kraftspeichers.The term of the spring is used here synonymously for a force accumulator, which can be designed not only as a spring-actuated, but also as a pneumatic or hydraulic energy storage. However, a spring-actuated embodiment is the most common form of force accumulator.

Zusätzlich zeichnet sich ein günstiges Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass die Federstärken der beiden Federn und/oder ein für die Federn und die mit ihm verbundenen Elemente zur Verfügung stehender Bewegungsraum so aufeinander abgestimmt sind, dass der Winkel zwischen der Axialrichtung des Kolbens und der Wirkachse der ersten Feder abhängig von der axialen Kolbenposition veränderbar ist. Dadurch dass der Winkel bestimmt, wie groß der Anteil der Federkraft ist, der der Betätigungskraft entgegen wirkt, kann durch die Winkelveränderlichkeit mit der Betätigungsposition die Kraftkennlinie gezielt beeinflusst werden. So ist es von Vorteil, wenn in einer unbetätigten Position eine größere Kraft zum Verlagern des Kolbens notwendig ist als in einer Position, in der der Kolben teilweise oder vollständig betätigt ist. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen der Horizontalrichtung und der Wirkachse der ersten Feder mit einer Verschiebung in Betätigungsrichtung ansteigt. In addition, a favorable embodiment is characterized in that the spring forces of the two springs and / or a movement space available for the springs and the elements connected to them are coordinated so that the angle between the axial direction of the piston and the axis of action of the first Spring is variable depending on the axial piston position. Characterized that the angle determines how large the proportion of the spring force, which counteracts the actuating force, the force characteristic can be selectively influenced by the angular variability with the operating position. Thus, it is advantageous if, in an unactuated position, a greater force is necessary for displacing the piston than in a position in which the piston is partially or fully actuated. Therefore, it is advantageous if the angle between the horizontal direction and the effective axis of the first spring increases with a shift in the direction of actuation.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Federstärken der beiden Federn und/oder der für die Federn und die mit ihm verbundenen Elemente zur Verfügung stehender Bewegungsraum so aufeinander abgestimmt sind, dass der Winkel zwischen der Wirkachse der ersten Feder und der Wirkachse der zweiten Feder abhängig von der axialen Kolbenposition veränderbar ist. Analog zu dem Winkel zwischen der Kolbenverlagerungsrichtung und der Wirkachse der zweiten Feder bewirkt eine Winkelveränderung zwischen den Wirkachsen der beiden Federn, dass die Federkraft der zweiten Feder so auf den Kolben einwirkend ausgestaltet werden kann, dass sie insbesondere in einer Position, in der das Pedal teilweise oder vollständig betätigt ist, eine größere Rückstellkraft auf die erste Feder und damit auf den Kolben aufbringt als in einer unbetätigten Position. Dadurch wird also vorteilhafterweise ein flaches Abfallen der Kraftkennlinie nach dem Kraftmaximum modelliert.Furthermore, it is advantageous if the spring forces of the two springs and / or the movement space available for the springs and the elements connected to them are coordinated so that the angle between the effective axis of the first spring and the effective axis of the second spring is dependent is changeable from the axial piston position. Analogous to the angle between the piston displacement direction and the axis of action of the second spring causes a change in angle between the axes of action of the two springs that the spring force of the second spring acting on the piston can be configured so that they partially in particular in a position in which the pedal or fully actuated, applies a greater restoring force to the first spring and thus to the piston than in an unactuated position. As a result, advantageously, a flat drop in the force characteristic is modeled after the maximum force.

Vorzugsweise besitzt die erste Feder eine größere Federhärte als die zweite Feder, was vorteilhafterweise ein Gleichgewicht zwischen den beiden Federn ermöglicht und verhindert, dass bei einer nahezu senkrecht zu der Kolbenachse angestellten Wirkachse der ersten Feder die Federkraft der zweiten Feder eine Verlagerung des Drehpunkts in eine der Kolben-Betätigungsrichtung entgegengesetzte Richtung begünstigt/verursacht.Preferably, the first spring has a greater spring stiffness than the second spring, which advantageously allows equilibrium between the two springs and prevents that at a set almost perpendicular to the piston axis axis of action of the first spring, the spring force of the second spring, a displacement of the pivot point in one of Piston actuation direction opposite direction favored / caused.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Wirkachse der zweiten Feder parallel zu der Axialrichtung des Kolbens ist. So ist der Winkel zwischen den beiden Wirkachsen und der Winkel zwischen der Wirkachse der ersten Feder und der Axialrichtung des Kolbens vorteilhafterweise immer gleich groß.Moreover, it is advantageous if the axis of action of the second spring is parallel to the axial direction of the piston. Thus, the angle between the two axes of action and the angle between the axis of action of the first spring and the axial direction of the piston advantageously always the same size.

Zudem ist es zweckmäßig, wenn durch die Abstimmung der Federstärken der beiden Federn und/oder durch die konstruktive Ausgestaltung des Pedalkraftsimulators eine Betätigung der ersten und/oder der zweiten Feder über den Totpunkt hinaus verhindert wird. Dadurch dass der Drehpunkt sich entgegen der Federkraft der zweiten Feder und mit der Kolbenbewegung mit verlagert, ist der Totpunkt der ersten Feder beweglich. Vorteilhafterweise wird also ein Betätigen der ersten Feder über den Totpunkt hinaus vermieden, was den Drop-Off kontinuierlich verlaufen lässt und nicht schlagartig.In addition, it is expedient if actuation of the first and / or the second spring beyond the dead center is prevented by the coordination of the spring strengths of the two springs and / or by the structural design of the pedal force simulator. The fact that the fulcrum moves against the spring force of the second spring and with the piston movement with, the dead center of the first spring is movable. Advantageously, therefore, an actuation of the first spring is avoided beyond the dead center, which leaves the drop-off run continuously and not abruptly.

Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn an dem Pedalkraftsimulator eine Reibungsstelle und/oder Befettungs-/Schmiermittel-/Schmierungsstelle vorhanden ist/sind, die ausgelegt ist/sind, um den Reibungskoeffizienten zwischen den sich verlagernden Bauteilen zu beeinflussen, und insbesondere um die benötigte Pedalkraft zu erhöhen und/oder zu reduzieren, was vorteilhafterweise eine bessere Modulierung der idealen (Soll-)Kraftkennlinie ermöglicht, sowie einen Unterschied (Hysterese) verursacht, zwischen dem Betätigen des Kolbens und dem Weg vom betätigten zum nicht-betätigten Zustand.In addition, it is advantageous if a friction location and / or lubrication / lubricant / lubrication point is / are provided on the pedal force simulator that is / are designed to influence the coefficient of friction between the displacing components and, in particular, the required pedal force increase and / or reduce, which advantageously allows a better modulation of the ideal (nominal) force characteristic, as well as causing a difference (hysteresis), between the actuation of the piston and the way from the actuated to the non-actuated state.

Bevorzugterweise ist an dem Gehäuse ein Anschlag vorhanden, der den Kolben in seiner Axialverschiebung begrenzt. Gerade dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass die erste Feder über ihren Totpunkt hinaus betätigt wird, was vorteilhafterweise einen starken/schlagartigen Drop-Off vermeidet.Preferably, a stopper is provided on the housing, which limits the piston in its axial displacement. Precisely because of this can be prevented in particular that the first spring is actuated beyond its dead center, which advantageously avoids a strong / sudden drop-off.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn beim Verlagern des Kolbens von der ersten Endstellung/Endposition in die zweite Endstellung/Endposition durch die Abstimmung der Federstärken der beiden Federn und/oder durch die konstruktive Ausgestaltung des Pedalkraftsimulators ein Entspannen der ersten und/oder der zweiten Feder verhindert wird. Gerade ein Entspannen der Feder bewirkt einen Kraftabfall in der Kraftkennlinie, was bei einer charakteristischen Pedalkraftsimulation unerwünscht ist und daher unbedingt zu vermeiden ist.Furthermore, it is advantageous if, during the displacement of the piston from the first end position / end position to the second end position / end position by the vote of the spring strengths of the two springs and / or by the structural design of the pedal force simulator, a relaxation of the first and / or the second spring is prevented. Just a relaxation of the spring causes a drop in force in the power curve, which is undesirable in a characteristic pedal force simulation and therefore must be avoided.

Zusätzlich können/kann die erste Feder und/oder die zweite Feder als Druckfeder ausgebildet sein, da Druckfedern sehr variabel in ihrer Federhärte sind und eine lineare oder progressive Federkennlinie aufweisen, die besonders gut zur Modulation der Kraftkennlinie verwendet werden kann.In addition, the first spring and / or the second spring may / may be formed as a compression spring, since compression springs are very variable in their spring stiffness and have a linear or progressive spring characteristic, which can be used particularly well for the modulation of the force curve.

Bevorzugterweise ist das Gehäuse so ausgebildet, dass die Verschwenkung der Wirkachse der ersten Feder geführt wird. Durch eine Zwangsführung kann vorteilhafterweise gezielt unterstützt werden, in welchem Winkel die Wirkachsen der Federn zu der Betätigungsachse des Kolbens stehen, was sich wiederum auf die Kraftkennlinie auswirkt.Preferably, the housing is formed so that the pivoting of the axis of action of the first spring is guided. By a forced operation can advantageously be supported specifically, in which angle the axes of action of the springs are to the actuating axis of the piston, which in turn affects the force curve.

Die Aufgabe wir auch dadurch gelöst, dass ein E-Clutch-System mit einem erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator zur Kraftsimulation eingesetzt wird, was vorteilhafterweise bei der Kupplungsbetätigung einer elektronisch angesteuerte/aktuierte Kupplung eine erwartete Pedalkraft relativ realitätsgetreu simuliert. We have also achieved this object by using an e-clutch system with a pedal force simulator according to the invention for force simulation, which advantageously simulates an expected pedal force relatively realistically in the clutch actuation of an electronically controlled / actuated clutch.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Pedalkraftsimulator mit zwei in Reihe geschalteten Federn, deren Wirkachsen nicht kollinear zueinander sind. Auf diese Weise wird ein beweglicher Übertotpunkt der einen Feder geschaffen und dadurch dass nur ein Teil der Federkraft auf den Kolben wirkt, kann die Kraftkennlinie auf eine einfache Weise moduliert werden. Die Kraftkennlinie muss möglichst einer idealen Kennlinie entsprechen, da ein unerwarteter Verlauf des Kraftaufwands bei einer elektronischen Kupplung zu einer geringen Kundenakzeptanz führt.In other words, the invention relates to a pedal force simulator with two series-connected springs whose axes of action are not collinear with each other. In this way, a movable over-center of a spring is created and in that only a part of the spring force acts on the piston, the force characteristic can be modulated in a simple manner. The force characteristic curve must correspond as far as possible to an ideal characteristic curve, since an unexpected course of the force expenditure with an electronic clutch leads to a low customer acceptance.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators in einer ersten Endstellung eines Kolbens,
2 eine schematische Darstellung des Pedalkraftsimulators in einer zweiten Endstellung des Kolbens, und
3 ein Kraftkennliniendiagramm einer Soll- und einer Ist-Kraftkennlinie beim Auskuppeln und beim Einkuppeln eines Kupplungspedals.

The invention will be explained below with the aid of a drawing. Show it:

1 a schematic representation of a pedal force simulator according to the invention in a first end position of a piston,
2 a schematic representation of the pedal force simulator in a second end position of the piston, and
3 a force characteristic diagram of a desired and an actual force characteristic when disengaging and engaging a clutch pedal.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt einen Pedalkraftsimulator 1 zur Kraftsimulation für eine elektronisch angesteuerte Kupplung eines Kraftfahrzeugs. In einem Gehäuse 2 des Pedalkraftsimulators 1 ist ein axial verschieblicher Kolben 3 angeordnet, der entgegen der Rückstellkraft einer ersten Feder 4 und einer zweiten Feder 5 verlagert werden kann. 1 zeigt den Kolben in einer ersten Endstellung 6, in der das Kupplungspedal unbetätigt ist. Der Kolben 3 ist zwischen der ersten Endstellung 6 und einer zweiten Endstellung 7, in der das Kupplungspedal betätigt ist, verschiebbar. 1 shows a pedal force simulator 1 for power simulation for an electronically controlled clutch of a motor vehicle. In a housing 2 of the pedal force simulator 1 is an axially displaceable piston 3 arranged, which counter to the restoring force of a first spring 4 and a second spring 5 can be relocated. 1 shows the piston in a first end position 6 in which the clutch pedal is inactive. The piston 3 is between the first end position 6 and a second end position 7, in which the clutch pedal is actuated, displaceable.

Eine Kraftkennlinie bei der Betätigung des Kupplungspedals von der ersten Endstellung 6 in die zweite Endstellung 7 soll der Kraftkennlinie einer direkt betätigten Kupplung gleichen. Daher sind die Wirkachsen der ersten Feder 4 und der zweiten Feder 5 in Reihe hintereinander angeordnet. Dabei ist die erste Feder 4 an ihrer Krafteinleitungsstelle mit dem Kolben 3 verbunden und an ihrer Kraftausleitungsstelle mit einer Krafteinleitungsstelle der zweiten Feder 5 gekoppelt. Zusätzlich sind die Wirkachsen der beiden Federn 4, 5 so angeordnet, dass sie sich in der ersten Endstellung 6 des Kolbens 3 in einem ersten Drehpunkt 8 schneiden, der unterschiedlich zu einem zweiten Drehpunkt 9, in dem sich die Wirkachsen der ersten und der zweiten Feder 4, 5 in der zweiten Endstellung 9 des Kolbens 3 schneiden, ist.A force characteristic in the operation of the clutch pedal from the first end position 6 in the second end position 7 should be the same force characteristic of a directly operated clutch. Therefore, the axes of action of the first spring 4 and the second spring 5 arranged in series one behind the other. Here is the first spring 4 at its point of application with the piston 3 connected and at its Kraftausleitungsstelle with a force introduction point of the second spring 5 coupled. In addition, the effective axes of the two springs 4 . 5 arranged so that they are in the first end position 6 of the piston 3 in a first fulcrum 8th cut, which is different to a second pivot point 9 , in which the axes of action of the first and the second spring 4 . 5 in the second end position 9 of the piston 3 cut, is.

Die Wirkachsen der beiden Federn 4, 5 liegen also schräg zueinander und sind insbesondere nicht auf einer Geraden angeordnet, also nicht kollinear zueinander. Wird das Kupplungspedal betätigt, verlagert sich der über eine Kolbenstange 10 betätigte Kolben 3 in Axialrichtung. In der Darstellung gemäß 1 verschiebt sich der Kolben also nach rechts. Durch die Ausgestaltung des Gehäuses 2 und die Abstimmung der Federhärten der beiden Federn 4, 5 verschiebt sich auch die erste Feder 4 in Axialrichtung und wird an ihrer Lagerung an dem Kolben 3 verschwenkt. Dabei wandert eine konkave Fläche eines Teils der ersten Feder 4 auf einer konvexen Fläche des Kolbens 3, wobei die konkave Fläche auf die konvexe Fläche geometrisch abgestimmt ist. Diese Stelle kann auch als beliebiges Drehgelenk ausgestaltet werden.The axes of action of the two springs 4 . 5 So are at an angle to each other and are not arranged in particular on a straight line, so not collinear to each other. When the clutch pedal is actuated, it moves over a piston rod 10 operated pistons 3 in the axial direction. In the illustration according to 1 shifts the piston so to the right. Due to the design of the housing 2 and the vote of the spring hardness of the two springs 4 . 5 also shifts the first spring 4 in the axial direction and is at its storage on the piston 3 pivoted. In this case, a concave surface of a part of the first spring moves 4 on a convex surface of the piston 3, wherein the concave surface is geometrically tuned to the convex surface. This point can also be configured as any swivel.

Der Winkel zwischen der Axialrichtung des Kolbens 3 und der Wirkachse der ersten Feder 4 verändert sich also beim Betätigen so, dass er zunimmt und sich einem rechten Winkel annähert. Da nur der Federkraftanteil in Horizontalrichtung auf den Kolben 3 wirkt, nimmt die durch die erste Feder 4 auf den Kolben 3 aufgebrachte Federkraft mit der Betätigungsposition ab.The angle between the axial direction of the piston 3 and the axis of action of the first spring 4 Thus, when pressed, it changes so that it increases and approaches a right angle. Since only the spring force component in the horizontal direction acts on the piston 3, which decreases by the first spring 4 on the piston 3 applied spring force with the actuation position.

Dadurch dass an dem kolbenabgewandten Ende der ersten Feder 4 die zweite Feder 5 angreift, verschiebt sich die erste Feder 4 nicht nur an dem kolbenzugewandten Ende. Die erste Feder 4 beaufschlagt die zweite Feder 5 mit einer Kraft, so dass sich auch das kolbenabgewandte Ende beim Betätigen des Kupplungspedals verschiebt. Es verlagert sich also auch der Drehpunkt der ersten Feder 4, in dem sich die Wirkachsen der ersten und der zweiten Feder 4, 5 schneiden, von dem ersten Drehpunkt 8 zu dem zweiten Drehpunkt 9. Durch diese Verschiebung des Drehpunkts wird also der Totpunkt der ersten Feder 4 mit der Betätigung verschoben, so dass die erste Feder 4 nicht über ihren Totpunkt hinaus betätigt wird.Characterized in that at the end remote from the piston of the first spring 4 the second spring 5 acts, the first spring shifts 4 not only at the piston-facing end. The first spring 4 acts on the second spring 5 with a force, so that the piston-remote end shifts when pressing the clutch pedal. So it also shifts the fulcrum of the first spring 4 , in which the axes of action of the first and the second spring 4 . 5 cut, from the first fulcrum 8th to the second pivot 9 , By this displacement of the pivot so the dead center of the first spring 4 shifted with the actuation, leaving the first spring 4 is not operated beyond its dead center.

In 2 ist der Pedalkraftsimulator 1 also in einer betätigten Position, also der zweiten Endstellung 7 des Kolbens 3 dargestellt. Die Federhärten der ersten Feder 4 und der zweiten Feder 5 sind so aufeinander abgestimmt, dass die zweite Feder 5 den Drehpunkt zwischen den beiden Federn 4, 5 in einer zweiten Endstellung 7 des Kolbens 3 nicht von dem zweiten Drehpunkt 9 zurück zu dem ersten Drehpunkt 8 verlagert. Dies würde den erwünschten Effekt des beweglichen Totpunkts der ersten Feder 4 einschränken.In 2 is the pedal force simulator 1 So in an actuated position, so the second end position 7 of the piston 3 shown. The spring hardness of the first spring 4 and the second spring 5 are coordinated so that the second spring 5 the fulcrum between the two springs 4 . 5 in a second end position 7 of the piston 3 not from the second pivot 9 back to the first fulcrum 8th relocated. This would have the desired effect of the moving dead center of the first spring 4 limit.

Zusätzlich ist das Gehäuse 2 so ausgestaltet, dass es einen Anschlag 11 für den Kolben 3 bietet. So wird wirksam verhindert, dass der Kolben axial so weit verlagert wird, dass die Feder über ihren Totpunkt hinaus verschwenkt wird. Bei einem Verschwenken der Wirkachse über den Totpunkt hinaus, würde die Federkraft in derselben Richtung wie die Betätigungsrichtung wirken, was einen unerwünschten Drop-Off/Kraftabfall in der Kraftkennlinie erzeugt.In addition, the housing 2 designed so that there is a stop 11 for the piston 3 offers. Thus, it is effectively prevented that the piston is axially displaced so far that the spring is pivoted beyond its dead center. Upon pivoting of the axis of action beyond the dead center, the spring force would act in the same direction as the actuating direction, which produces an undesirable drop-off / force drop in the force curve.

3 zeigt den Verlauf einer Soll- und einer Ist-Kraftkennlinie beim Auskuppeln und beim Einkuppeln eines Kupplungspedals. Dabei ist die aufzuwendende Kraft in Abhängigkeit der Betätigungsstellung nicht maßstabsgetreu dargestellt. Eine oberste, erste Kennlinie 12 zeigt den Soll-Verlauf einer Kraftkennlinie beim Auskuppeln und eine unterste, zweite Kennlinie 13 zeigt den Soll-Verlauf beim Einkuppeln. Eine zweitoberste, dritte Kennlinie 14 zeigt den Ist-Kraftverlauf des erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators 1 beim Auskuppeln und eine drittoberste, vierte Kennlinie 15 zeigt den Ist-Kraftverlauf des erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators 1 beim Einkuppeln. 3 shows the course of a desired and an actual force curve when disengaging and engaging a clutch pedal. The expended force is not shown to scale depending on the operating position. A top, first characteristic 12 shows the desired course of a force curve when disengaging and a lowest, second characteristic 13 shows the target course when engaging. A second upper, third characteristic 14 shows the actual force curve of the pedal force simulator according to the invention 1 when disengaging and a third upper, fourth characteristic 15 shows the actual force curve of the pedal force simulator according to the invention 1 when engaging.

Die Kennlinien 14, 15 des erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators 1 zeigen, dass der Pedalkraftsimulator 1 besonders gut in der Kraftsimulation eines charakteristischen Drop-Offs ist, da der Kraftabfall durch die Beschränkung der Axialverschiebung des Kolbens 3 und durch die Verhinderung der Verwendung der ersten Feder 4 über den Totpunkt hinaus dem erwarteten Kraftverlauf nahe kommt. Vor allem der charakteristische flache Verlauf der Ist-Kraftkennlinien 12, 13 wird durch den beweglichen Drehpunkt zwischen den beiden Federn 4, 5 realisiert.The characteristics 14 . 15 the pedal force simulator according to the invention 1 show that the pedal force simulator 1 Especially good in the force simulation of a characteristic drop-off is because the force drop by limiting the axial displacement of the piston 3 and by preventing the use of the first spring 4 Beyond the dead center comes close to the expected force curve. Above all, the characteristic flat course of the actual force characteristics 12 . 13 is due to the moving fulcrum between the two springs 4 . 5 realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: PedalkraftsimulatorPedal force simulator
22: Gehäusecasing
33: Kolbenpiston
44: erste Federfirst spring
55: zweite Federsecond spring
66: erste Endstellungfirst end position
77: zweite Endstellungsecond end position
88th: erster Drehpunktfirst fulcrum
99: zweiter Drehpunktsecond pivot
1010: Kolbenstangepiston rod
1111: Anschlagattack
1212: erste Kennliniefirst characteristic
1313: zweite Kennliniesecond characteristic
1414: dritte Kennliniethird characteristic
1515: vierte Kennliniefourth characteristic

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015202875 A1 [0002]
DE 102015214974 A1 [0003]

Claims

Pedal force simulator (1) for power simulation for an electronically controlled clutch of a motor vehicle, with a housing (2) in which an axially displaceable piston (3) is arranged, wherein the piston (3) counter to the restoring force of a first spring (4) and a second spring (5) is displaceable, wherein the piston (3) between a first end position (6) and a second end position (7) is displaceable, characterized in that the axes of action of the first spring (4) and the second spring (5) arranged in series one behind the other, intersect in the first end position (6) of the piston (3) in a first pivot point (8) different from a second pivot point (9) in which the axes of action of the first and second Spring (4, 5) in the second end position (9) of the piston (3) intersect, is.

Pedal force simulator (1) after Claim 1 , characterized in that the axis of action of the first spring (4) is aligned obliquely to the axis of action of the second spring (5).

Pedal force simulator (1) after Claim 1 or 2 Characterized in that the spring forces of the two springs (4, 5) and / or for the springs (4, 5) and the elements connected with them of available space for movement are coordinated so that the angle between the axial direction of the piston (3) and the effective axis of the first spring (4) is variable depending on the piston position.

Pedal force simulator (1) after Claim 3 , characterized in that the spring strengths of the two springs (4, 5) and / or the available movement space are coordinated so that the angle between the axis of action of the first spring (4) and the axis of action of the second spring (5) from the piston position.

Pedal force simulator (1) after one of Claims 1 to 4 , characterized in that the axis of action of the second spring (5) is parallel to the axial direction of the piston (3).

Pedal force simulator (1) after one of Claims 1 to 5 , characterized in that by the vote of the spring forces of the two springs (4, 5) and / or by the structural design of the pedal force simulator (1) prevents actuation of the first and / or the second spring (4, 5) beyond the dead center becomes.

Pedal force simulator (1) after one of Claims 1 to 6 , characterized in that during displacement of the piston (3) from the first end position (6) to the second end position (7) by the vote of the spring strengths of the two springs (4, 5) and / or by the structural design of the pedal force simulator (1 ) a relaxation of the first and / or the second spring (4, 5) is prevented.

Pedal force simulator (1) after one of Claims 1 to 7 , characterized in that the first spring (4) and / or the second spring (5) is designed as a compression spring.

Pedal force simulator (1) after one of Claims 1 to 8th , characterized in that the housing (2) is formed so that the pivoting of the axis of action of the first spring (4) is guided.

E-clutch system with a pedal force simulator (1) for power simulation according to one of the preceding claims.