DE102016203623A1 - Device for force simulation on an actuating element of a vehicle, preferably a pedal force simulator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, vorzugsweise ein Pedalkraftsimulator, welcher eine haptische Rückmeldung über ein vorgegebenes Kraft-Wegverhalten vermittelt, wobei eine mit dem Betätigungselement (21) verbundene Translations-Rotations-Einheit (9, 15) zur Umwandlung der translatorischen Bewegung des Betätigungselementes (21) in eine rotatorische Bewegung eines Energiespeichers (12) ausgebildet ist, wobei der Energiespeicher (12) zur Erzeugung der haptischen Rückmeldung auf die Translations-Rotations-Einheit (9, 15) zurückwirkt. Bei einer Vorrichtung, bei welcher die an der Translations-Rotationseinheit angreifende Kraft reduziert wird, ist der Energiespeicher aus mindestens einer Schraubenfeder (12) und mindestens einer Druckfeder (22) gebildet.The invention relates to a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, preferably a pedal force simulator, which conveys a haptic feedback via a predetermined force-displacement behavior, wherein a with the actuating element (21) connected translation-rotation unit (9, 15) for conversion the translational movement of the actuating element (21) in a rotational movement of an energy store (12) is formed, wherein the energy storage (12) for generating the haptic feedback on the translation-rotation unit (9, 15) back. In a device in which the forces acting on the translational rotation unit force is reduced, the energy storage of at least one coil spring (12) and at least one compression spring (22) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, vorzugsweise ein Pedalkraftsimulator, welcher eine haptische Rückmeldung über ein vorgegebenes Kraft-Wegverhalten vermittelt, wobei eine mit dem Betätigungselement verbundene Translations-Rotations-Einheit zur Umwandlung der translatorischen Bewegung des Betätigungselementes in eine rotatorische Bewegung eines Energiespeichers ausgebildet ist, wobei der Energiespeicher zur Erzeugung der haptischen Rückmeldung auf die Translations-Rotations-Einheit zurückwirkt.The invention relates to a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, preferably a pedal force simulator, which conveys a haptic feedback via a predetermined force-displacement behavior, wherein a translational rotation unit connected to the actuating element for converting the translational movement of the actuating element into a rotatory Movement of an energy storage device is formed, wherein the energy storage to generate the haptic feedback on the translation-rotation unit back.

Aus der DE 10 2011 016 239 A1 ist ein Pedalkraftsimulator für eine Fahrzeugbremse mit elektronischer Signalübertragung bekannt, bei der eine, von der Fußkraft des Fahrzeugführers abhängige Ansteuerung des Bremsmomentes, insbesondere mittels elektrohydraulischer oder elektromechanischer Systeme, vorgenommen wird, wobei der Pedalkraftsimulator ein für einen Fahrzeugführer gewohntes Bremsgefühl generiert. From the DE 10 2011 016 239 A1 a pedal force simulator for a vehicle brake with electronic signal transmission is known in which a, dependent on the foot force of the driver driving the braking torque, in particular by means of electro-hydraulic or electromechanical systems, is made, the pedal force simulator generates a familiar for a driver's brake feel.

Bei Kupplungssystemen, die auf einem Clutch-by-wire-Prinzip beruhen, erfolgt das Betätigen einer Kupplung durch einen Elektromotor, der unter anderem auch von einem, durch den Fahrer betätigtes Kupplungspedal geregelt wird. Der Fahrer soll allerdings beim Ein- und Auskuppeln den gleichen Kraft-Weg-Verlauf am Pedal spüren, wie bei einem konventionellen Ausrücksystem. Der Geberzylinder des konventionellen Ausrücksystems soll hierbei durch ein Bauteil ersetzt werden, welches den gleichen Kraft-Weg-Verlauf wie das konventionelle Ausrücksystem auf das Kupplungspedal erzeugt. In clutch systems based on a clutch-by-wire principle, a clutch is actuated by an electric motor which is also controlled, inter alia, by a driver-operated clutch pedal. The driver should, however, feel the same force-displacement curve on the pedal when engaging and disengaging, as in a conventional release system. The master cylinder of the conventional release system is to be replaced by a component which generates the same force-displacement curve as the conventional release system on the clutch pedal.

Es ist ein Pedalkraftsimulator bekannt, bei welchem eine, vom Fahrpedal kommende translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umgewandelt wird. Mit dieser Drehbewegung wird ein als Schraubenfeder ausgebildeter Energiespeicher um seine Achse auf Biegung beansprucht, wodurch in Abhängigkeit vom Pedalweg eine Kraft auf das Fahrpedal wirkt. Die Kraft die dabei auf die Translations-Rotationseinheit wirkt ist sehr groß.A pedal force simulator is known in which a translational movement coming from the accelerator pedal is converted into a rotational movement. With this rotational movement designed as a helical spring energy storage is claimed around its axis to bending, which acts as a function of the pedal travel a force on the accelerator pedal. The force acting on the translational rotation unit is very large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges anzugeben, bei welcher die auf die Translations-Rotationseinheit wirkende Kraft reduziert wird.The invention has for its object to provide a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, in which the force acting on the translational rotation unit force is reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Energiespeicher aus mindestens einer Schraubenfeder und mindestens einer Druckfeder gebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass durch die Druckfeder eine Vorlast am Pedal eingestellt wird, wodurch die von der Schraubenfeder aufzubringenden Kräfte, die zur Erzeugung der gewünschten Kraft am Betätigungselement notwendig sind, reduziert werden. Dies hat zur Folge, dass die Translations-Rotationseinheit weniger belastet wird.According to the invention the object is achieved in that the energy storage is formed from at least one coil spring and at least one compression spring. This has the advantage that a preload on the pedal is adjusted by the compression spring, whereby the forces to be applied by the coil spring, which are necessary for generating the desired force on the actuating element, are reduced. This has the consequence that the translational rotation unit is less stressed.

Vorteilhafterweise umschließt die Schraubenfeder die Druckfeder. Durch die parallele Erstreckung von Schrauben und Druckfeder wird Bauraum gespart, so dass die Vorrichtung nicht mehr Platz benötigt als ein Geberzylinder eines konventionellen Aktorsystems. Advantageously, the coil spring surrounds the compression spring. Due to the parallel extension of screws and compression spring space is saved, so that the device does not require more space than a master cylinder of a conventional actuator system.

In einer Variante weist die Translations-Rotations-Einheit eine Drehhülse auf, die ein, mit dem Betätigungselement in einer Wirkverbindung stehendes Verstellelement umfasst, wobei sich die mindestens eine Schraubenfeder außen an der Drehhülse abstützt, während die mindestens eine Druckfeder in die Drehhülse eingreift und sich an dem, durch die Drehhülse durchgreifenden Verstellelement abstützt. Durch die Abstützung der Druckfeder an dem Verstellelement, wird die Vorspannung an dem Fahrpedal einfach realisiert, da es über das Betätigungselement direkt mit dem Fahrpedal verbunden ist. In a variant, the translation-rotation unit has a rotary sleeve, which comprises a, with the actuating element in an operative connection adjusting element, wherein the at least one coil spring is externally supported on the rotary sleeve, while the at least one compression spring engages in the rotary sleeve and on which, by the rotary sleeve by cross-adjusting element is supported. By supporting the compression spring on the adjusting element, the bias voltage to the accelerator pedal is easily realized, since it is connected via the actuator directly to the accelerator pedal.

In einer Ausgestaltung ist die Translations-Rotations-Einheit über je ein Lager von einer schraubenförmig ausgebildeten Kontur geführt, wobei die Lager aufeinander abrollen und die schraubenförmig verlaufende Kontur eine vorgegebene Steigung aufweist. Mittels dieser schraubenförmig ausgebildeten Kontur wird die translatorische Bewegung des Betätigungselementes in die rotatorische Bewegung umgewandelt, mittels welcher der Energiespeicher in Form der Schraubenfeder aufgedreht, d.h. tordiert, wird. Durch diese Anordnung wird auf die Drehhülse ein Drehmoment proportional zum Torsionswinkel der Schraubenfeder ausgeübt. In one embodiment, the translation-rotation unit is guided over a respective bearing of a helically shaped contour, wherein the bearings roll on each other and the helical contour has a predetermined slope. By means of this helically shaped contour, the translatory movement of the actuating element is converted into the rotational movement, by means of which the energy store in the form of the helical spring turned up, i. is twisted, will. By this arrangement, a torque proportional to the torsion angle of the coil spring is exerted on the rotary sleeve.

In einer Ausführungsform verläuft die Steigung der schraubenförmig verlaufenden Kontur unstetig. Auf diese Weise wird ein gewünschter Kraft-Weg-Verlauf an der Vorrichtung eingestellt.In one embodiment, the pitch of the helical contour is discontinuous. In this way, a desired force-displacement curve is set on the device.

Um am Fahrpedal das gleiche Gefühl, wie bei einem konventionellen System einzustellen, ist die Steigung der schraubenförmig verlaufenden Kontur zu Beginn des Betätigungsweges des Betätigungselementes steiler ausgebildet als gegen Ende des Betätigungsweges. Je steiler die Steigung der schraubenförmig ausgebildeten Kontur ist, desto größer wird das an der Translations-Rotations-Einheit anliegende Drehmoment in eine axiale Kraft umgewandelt, die dann der Nutzer an dem Betätigungselement wahrnimmt. In order to set the same feeling on the accelerator pedal, as in a conventional system, the slope of the helical contour at the beginning of the actuating travel of the actuating element is formed steeper than the end of the actuation path. The steeper the slope of the helically shaped contour, the greater the torque applied to the translation-rotation unit is converted into an axial force, which then perceives the user on the actuator.

In einer Ausführungsform ist die schraubenförmig ausgebildete Kontur innen an der Drehhülse ausgebildet. Da sich die Kontur entlang des Abrollpunktes des Lagers zur Drehhülse erstreckt, rotiert nur die Drehhülse. In one embodiment, the helically shaped contour is formed inside the rotary sleeve. As the contour along the Unwinding point of the bearing extends to the rotary sleeve, rotates only the rotary sleeve.

Vorteilhafterweise ist jedes der beiden aufeinander abrollenden Lager auf einem Stift gelagert, wobei ein Lager auf der in der Drehhülse positionierten schraubenförmigen Kontur abrollt, während das andere Lager an dem Gehäuse entlang einer axial verlaufenden Bahn abrollt. Dies hat den Vorteil, dass eine Verdrehsicherung für das Verstellelement eingestellt wird.Advantageously, each of the two successive rolling bearings is mounted on a pin, with one bearing rolling on the helical contour positioned in the rotary sleeve, while the other bearing rolls on the housing along an axially extending path. This has the advantage that an anti-rotation for the adjustment is set.

In einer anderen Ausführungsform ist die schraubenförmig ausgebildete Kontur an einem, die Drehhülse umfassenden Gehäuse ausgebildet. In another embodiment, the helically formed contour is formed on a, the rotary sleeve comprehensive housing.

In einer Weiterbildung sind jedes der beiden aufeinander abrollenden Lager auf einem Stift gelagert, wobei ein Lager auf der, an dem Gehäuse ausgebildeten schraubenförmigen Kontur abrollt, während das andere Lager auf der Drehhülse abrollt. Dadurch werden zunächst beide Lager bei einer Bewegung des Betätigungselementes in axialer Richtung verschoben. Die schraubenförmige Kontur drückt dabei das erste Lager in radialer Richtung gegen das zweite Lager, welches wiederum auf die Drehhülse drückt, was wiederum auf die Schraubfeder führt, wodurch diese tordiert. In a further development, each of the two successive rolling bearings are mounted on a pin, wherein a bearing rolls on the, formed on the housing helical contour, while the other camp rolls on the rotary sleeve. As a result, first both bearings are displaced in a movement of the actuating element in the axial direction. The helical contour presses the first bearing in the radial direction against the second bearing, which in turn presses on the rotary sleeve, which in turn leads to the coil spring, causing them twisted.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Translations-Rotations-Einheit über ein Lager von der schraubenförmig ausgebildeten Kontur geführt, wobei die schraubenförmig verlaufende Kontur eine vorgegebene Steigung aufweist, wobei an dem Gehäuse eine Gleitschiene positioniert ist, welche mit dem Verstellelement eine Reibstelle bildet. Das Drehmoment, das die um ihre Achse auf Biegung beanspruchte Schraubenfeder erzeugt, stützt sich an einer linearen Gleitführung am Gehäuse ab, wodurch in Abhängigkeit vom Drehmoment eine Hysterese erzeugt wird. Durch diese Reibstelle wird eine hinreichend große Hysterese eingestellt, um die Pedalkraft realistisch zu gestalten.In a further embodiment, the translational-rotational unit is guided via a bearing of the helically shaped contour, wherein the helically extending contour has a predetermined slope, wherein on the housing a slide rail is positioned, which forms a friction point with the adjusting element. The torque generated by the helical spring, which is bent around its axis, is supported by a linear sliding guide on the housing, which produces hysteresis depending on the torque. By this friction point a sufficiently large hysteresis is set to make the pedal force realistic.

Vorteilhafterweise weist das Verstellelement zur Bildung der Reibstelle eine Kontaktfläche auf, welche sich auf der Gleitschiene bewegt. Die so erzeugte Hysterese steigt in Abhängigkeit mit der erzeugten Pedalkraft an.Advantageously, the adjusting element for forming the friction point has a contact surface which moves on the slide rail. The hysteresis thus generated increases depending on the generated pedal force.

In einer Weiterbildung hängt ein Reibkoeffizient der Reibstelle von einem Material der Kontaktfläche und der Gleitschiene ab. Durch die Wahl des Materials lässt sich der Reibkoeffizient und somit die Größe der Hysterese beliebig einstellen.In a further development, a friction coefficient of the friction point depends on a material of the contact surface and the slide rail. By choosing the material, the friction coefficient and thus the size of the hysteresis can be set as desired.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:The invention allows numerous embodiments. Two of these will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing. Show it:

1: eine Prinzipdarstellung eines Clutch-by-wire-Kupplungssystems eines Fahrzeuges, 1 FIG. 2 is a schematic diagram of a clutch-by-wire coupling system of a vehicle. FIG.

2: ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 : an embodiment of the device according to the invention,

3: einen Schnitt B-B durch die Vorrichtung gemäß 2, 3 a section BB through the device according to 2 .

4: einen Schnitt A-A durch die Vorrichtung gemäß 2. 4 a section AA through the device according to 2 ,

5: ein Beispiel für eine Kraft-Weg-Kennlinie, 5 : an example of a force-displacement characteristic,

6: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 6 a second embodiment of the device according to the invention,

7: ein Schnitt A-A durch die Vorrichtung gemäß 6. 7 a section AA through the device according to 6 ,

In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Kupplungssystems 1 dargestellt, bei welchem die Kupplung 2 mittels eines Clutch-by-wire-Systems betätigt wird. Bei einem solchen System ist ein, von dem Fahrer zu betätigendes Fahrpedal 3 mit einem Pedalkraftsimulator 4 verbunden, an welchem ein Sensor 5 angeordnet ist, der die Verschiebung des Pedalkraftsimulators 4 an eine Steuereinheit eines Elektromotors 6 weitergibt. Der Elektromotor 6 steuert dabei in Abhängigkeit der durch den Sensor 5 gemessenen Wegänderung die Kupplung 2 über eine hydraulische Strecke 7 an. In 1 is a schematic diagram of a coupling system 1 shown, in which the clutch 2 is operated by means of a clutch-by-wire system. In such a system is an accelerator pedal to be operated by the driver 3 with a pedal force simulator 4 connected to which a sensor 5 is arranged, which is the displacement of the pedal force simulator 4 to a control unit of an electric motor 6 passes. The electric motor 6 controls depending on the through the sensor 5 measured path change the clutch 2 over a hydraulic route 7 at.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Pedalkraftsimulator, welcher eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an dem Fahrpedal 3 darstellt, ist in 2 gezeigt. Der Pedalkraftsimulator 4 besteht dabei aus einem Gehäuse 8, in welchem eine Drehhülse 9 mittels zweier Lager 10 und 11 drehbar gelagert ist. Im Gehäuse 8 sind eine oder mehrere Schraubenfedern 12 angeordnet, welche über einen Gehäuseanschlag 13 und über einen Anschlag 14 der Drehhülse 9 zwischen der Drehhülse 9 und dem Gehäuse 8 tordiert werden. Hierbei wird auf die Drehhülse 9 proportional zum Torsionswinkel der Schraubenfeder 12 ein Drehmoment ausgeübt. Eine schraubenförmig verlaufende Kontur 20 ist innen in der Drehhülse 9 angeordnet, mittels welcher die Translationsbewegung des Fahrpedals 3 in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird. Aus diesem Grund rollt ein auf einem Stift 17 laufendes Lager 19 an der innen an der Drehhülse 9 befindlichen schraubenförmig ausgebildeten Kontur 20 ab. Auf einem Stift 16 läuft ein Lager 18, welches auf dem Gehäuse 8, auf einer axial entlang des Gehäuses 8 verlaufenden Bahn abrollt und somit eine Verdrehsicherung für ein Verstellelement 15 darstellt, welches die Translationsbewegung des Fahrpedals 3 über einen Stößel aufnimmt. An embodiment of a pedal force simulator, which includes a device for force simulation on the accelerator pedal 3 represents is in 2 shown. The pedal force simulator 4 consists of a housing 8th in which a rotary sleeve 9 by means of two bearings 10 and 11 is rotatably mounted. In the case 8th are one or more coil springs 12 arranged, which via a housing stop 13 and about a stop 14 the rotating sleeve 9 between the rotating sleeve 9 and the housing 8th be twisted. This is on the rotary sleeve 9 proportional to the torsion angle of the coil spring 12 a torque exerted. A helical contour 20 is inside in the rotary sleeve 9 arranged, by means of which the translational movement of the accelerator pedal 3 is converted into a rotational movement. That's why one rolls on a pen 17 running warehouse 19 on the inside of the rotary sleeve 9 located helical contour 20 from. On a pen 16 a warehouse is running 18 which is on the case 8th , on an axially along the housing 8th running web rolls and thus an anti-rotation device for an adjustment 15 represents the translation movement of the accelerator pedal 3 takes over a plunger.

Wird der Stößel 21 in axialer Richtung bewegt, so drückt dieser auf das Verstellelement 15 und bewegt dieses in axialer Richtung. Die Lager 18 und 19 werden mit dem Verstellelement 15 ebenfalls in axialer Richtung verschoben. Die schraubenförmig ausgebildete Kontur 20 stützt sich am verdrehgesicherten Lager 19 ab und drückt hierbei gegen die Drehhülse 9 in radialer Richtung. Hierdurch wird in Abhängigkeit von der schraubenförmig ausgebildeten Kontur 20 die Drehhülse 9 gedreht und durch diese Drehung die Schraubenfedern 12 tordiert. Will the plunger 21 moved in the axial direction, so presses this on the adjustment 15 and moves it in the axial direction. Camps 18 and 19 be with the adjustment 15 also shifted in the axial direction. The helical contour 20 rests on the non-rotating bearing 19 and presses against the rotating sleeve 9 in the radial direction. As a result, depending on the helical contour 20 the rotating sleeve 9 turned and by this rotation the coil springs 12 twisted.

Schnitt B-B (3) zeigt das Verstellelement 15 im unbetätigten Zustand, während in 4 ein Schnitt A-A gezeigt ist, der das Verstellelement 15 im vollständig betätigten Zustand zeigt. Proportional zum Torsionswinkel der Schraubenfedern 12 ergibt sich ein Drehmoment an der Drehhülse 9, welches über die schraubenförmig ausgebildete Kontur 20 gegen das Lager 19 mit einer radialen Kraft drückt. Da die schraubenförmig ausgebildete Kontur 20 in axialer Richtung eine Steigung besitzt, erfährt das Lager 19 in Abhängigkeit vom Steigungswinkel und der radialen Kraft eine axiale Kraft, welche über den Stift 17 und das Verstellelement 15 auf den Stößel 21 übertragen wird. Section BB ( 3 ) shows the adjusting element 15 in the unactuated state while in 4 a section AA is shown, which is the adjusting element 15 in the fully actuated state shows. Proportional to the torsion angle of the coil springs 12 results in a torque on the rotary sleeve 9 , which has the helical contour 20 against the camp 19 with a radial force presses. Because the helical contour 20 has a slope in the axial direction, learns the camp 19 depending on the pitch angle and the radial force an axial force, which over the pin 17 and the adjusting element 15 on the pestle 21 is transmitted.

Durch diese Anordnung wird der in 5 dargestellte Kraft-Weg-Verlauf am Stößel 21 mit der entsprechenden Hysterese eingestellt. By this arrangement, the in 5 illustrated force-displacement curve on the plunger 21 adjusted with the corresponding hysteresis.

In 5 ist beispielhaft ein Diagramm mit einem möglichen Kraft-Weg-Verlauf abgebildet. Bei einem solchen Kraft-Weg-Verlauf zeigt die Kurve a den Vorhub, während die Kurve b den Rückhub des Betätigungselementes, d.h. des Stößels 21 zeigt. An der Kurve a tritt eine größere Kraft bei Beginn des Betätigungsweges auf, wenn die Steigung der schraubenförmig ausgebildeten Kontur 20 steiler ist als gegen Ende des Betätigungsweges.In 5 For example, a diagram with a possible force-displacement curve is shown. In such a force-displacement curve, the curve a shows the forward stroke, while the curve b the return stroke of the actuating element, ie the plunger 21 shows. On the curve a, a greater force occurs at the beginning of the actuation path, when the slope of the helical contour 20 steeper than towards the end of the actuation path.

Um die Pedalkraft realistisch zu gestalten, soll eine von der Kraft des Stößels 21 abhängige Hysterese zwischen der Kraft bei Vorhub und Rückhub vorhanden sein. Die hauptsächlich für die Reibung verantwortlichen Stellen sind der Drehpunkt des Stößels 21 im Verstellelement 15, die Gleitstelle des Verstellelementes 15 in der Drehhülse 9 und im Gehäuse 8. Die Reibung ergibt sich an diesen Stellen in Abhängigkeit von der Stößelkraft. Durch eine geeignete Wahl der Reibkoeffizienten an diesen Stellen kann die gewünschte Hysterese erzeugt werden, wodurch am Rückhub die Kraft verringert wird.To make the pedal force realistic, one of the force of the ram 21 dependent hysteresis between the force at the forward stroke and return stroke be present. The most responsible for the friction points are the pivot point of the plunger 21 in the adjustment 15 , the sliding point of the adjusting element 15 in the rotary sleeve 9 and in the case 8th , The friction results at these points as a function of the ram force. By a suitable choice of the coefficients of friction at these points, the desired hysteresis can be generated, whereby the force is reduced on the return stroke.

Auf das Verstellelement 15 wirkt ein zusätzlicher Energiespeicher, der als Druckfeder 22 ausgebildet ist. Diese Druckfeder 22 ist einerseits ebenfalls an dem Gehäuseanschlag 13 und andererseits an dem Verstellelement 15 abgestützt. Die Druckfeder 22 ist von der Schraubenfeder 12 vollständig umgeben, weist aber eine größere axiale Längserstreckung auf. Das die Schraubenfeder 12 überragende Teil der Druckfeder 22 greift in die Drehhülse 9 ein, welche einen Teil des Verstellelementes 15 umfasst. In der Drehhülse 9 liegt die Druckfeder 22 an dem Verstellelement 15 an, wodurch gegenüber dem Stößel 21, welcher direkt mit dem Fahrpedal 3 verbunden ist, eine Vorspannung eingestellt wird. Dadurch wird die Schraubenfeder 12 entlastet und die von der Schraubenfeder 12 aufzubringende Kraft, die zum Erzeugen der gewünschten Stößelkraft notwendig ist, reduziert.On the adjusting element 15 acts an additional energy storage, as a compression spring 22 is trained. This pressure spring 22 on the one hand is also on the housing stop 13 and on the other hand on the adjusting element 15 supported. The compression spring 22 is from the coil spring 12 completely surrounded, but has a greater axial length. That the coil spring 12 outstanding part of the compression spring 22 engages in the rotating sleeve 9 a, which is a part of the adjustment 15 includes. In the rotary sleeve 9 is the compression spring 22 on the adjusting element 15 on, whereby opposite the ram 21 , which directly with the accelerator pedal 3 is connected, a bias voltage is set. This will cause the coil spring 12 relieved and that of the coil spring 12 applied force, which is necessary to produce the desired ram force, reduced.

Die beschriebene Lösung erlaubt aufgrund der schraubenförmig verlaufenden Kontur 20 mit je nach dem gewünschten Kraft-Weg-Verlauf gestalteter Steigung eine translatorische Pedalbewegung in eine rotatorische Bewegung umzuwandeln, mittels der die Schraubenfeder 12 um deren Achse auf Biegung beansprucht wird, wodurch diese als Federspeicher wirkt. The solution described allows due to the helical contour 20 to convert a translational pedal movement into a rotational movement by means of the helical spring with a pitch designed according to the desired force-path curve 12 about its axis is subjected to bending, whereby it acts as a spring store.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels welcher eine hinreichend große Reibungshysterese erzeugt wird. Diese Ausführung unterscheidet sich von 2 dahingehend, dass nur ein Lager 18 mit dem Verstellelement 15 in eine Wirkverbindung tritt. Ein Schnitt A-A in 7 zeigt das Verstellelement 15 im unbetätigten Zustand. Proportional zum Torsionswinkel der Schraubfedern 12 ergibt sich ein Drehmoment an der Drehhülse 9. Welches über die schraubenförmigen Kontur 20 gegen das Lager 18 mit einer radialen Kraft drückt. Da die schraubenförmig ausgebildete Kontur 20 in axialer Richtung die Steigung besitzt, erfahrt das Lager 18 in Abhängigkeit vom Steigungswinkel und der radialen Kraft eine axiale Kraft, welche über den Stift 16 und das Verstellelement 15 auf den Stößel 21 übertragen wird. Mit dem Steigungsverlauf der schraubenförmigen Kontur 20 wird in Kombination mit der Torsionssteifigkeit der Schraubenfedern 12 und einer Federrate der Druckfeder 22 der Kraft-Weg-Verlauf am Stößel 21 gestaltet. 6 shows a second embodiment of the device according to the invention by means of which a sufficiently large friction hysteresis is generated. This version is different from 2 to the effect that only one warehouse 18 with the adjusting element 15 enters into an operative connection. A cut AA in 7 shows the adjusting element 15 in the unactuated state. Proportional to the torsion angle of the coil springs 12 results in a torque on the rotary sleeve 9 , Which about the helical contour 20 against the camp 18 with a radial force presses. Because the helical contour 20 in the axial direction has the slope, experience the camp 18 depending on the pitch angle and the radial force an axial force, which over the pin 16 and the adjusting element 15 on the pestle 21 is transmitted. With the gradient of the helical contour 20 is combined with the torsional rigidity of the coil springs 12 and a spring rate of the compression spring 22 the force-displacement curve on the plunger 21 designed.

Die von der Stößelkraft abhängige Hysterese zwischen der Kraft bei Vorhub und Rückhub wird durch eine Reibstelle realisiert, die zwischen dem Verstellelement 15 und einer am Gehäuse 8 angeordneten Gleitschiene 23 gebildet ist. Dabei wirkt auf die Reibstelle eine vom Drehmoment an der Drehhülse 9 abhängige Normalkraft. Die Größe der Hysterese wird von der Wahl eines Reibungskoeffizienten zwischen einer auf dem Verstellelement 15 befindlichen Kontaktfläche 24 und der Gleitschiene 23, auf welcher sich die Kontaktfläche 24 bewegt, beeinflusst. Die an dieser Reibstelle erzeugte Hysterese steigt in Abhängigkeit mit der erzeugten Pedalkraft an.The dependent on the ram force hysteresis between the force in advance and return stroke is realized by a friction point between the adjusting 15 and one on the case 8th arranged slide rail 23 is formed. In this case acts on the friction point of a torque on the rotary sleeve 9 dependent normal force. The size of the hysteresis is determined by the choice of a coefficient of friction between one on the adjustment 15 located contact surface 24 and the slide rail 23 on which the contact surface 24 moved, influenced. The hysteresis generated at this friction point increases in dependence on the generated pedal force.

Wenn die Kontaktfläche 24 aus einem anderen Material als das Verstellelement 15 bestehen soll, ist es alternativ auch möglich im Bereich der Kontaktfläche 24 eine weitere, nicht weiter dargestellte Gleitschiene aus dem gewünschten Material zu positionieren, die dann gegen die Gleitschiene 23 am Gehäuse 8 läuft. If the contact surface 24 made of a different material than the adjusting element 15 should exist Alternatively, it is also possible in the area of the contact surface 24 to position a further, not shown slide from the desired material, which then against the slide rail 23 on the housing 8th running.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kupplungssystem coupling system
22
Kupplung clutch
33
Fahrpedal accelerator
44
Pedalkraftsimulator Pedal force simulator
55
Sensor sensor
66
Elektromotor electric motor
77
Hydraulische Strecke Hydraulic route
88th
Gehäuse casing
99
Drehhülse rotating sleeve
1010
Lager camp
1111
Lager camp
1212
Schraubenfeder coil spring
1313
Gehäuseanschlag housing stop
1414
Anschlag der Drehhülse Stop of the rotating sleeve
1515
Verstellelement adjustment
1616
Stift pen
1717
Stift pen
1818
Lager camp
1919
Lager camp
2020
Schraubenförmig ausgebildete Kontur Helical contour
2121
Stößel tappet
2222
Druckfeder compression spring
2323
Gleitschiene slide
2424
Kontaktfläche contact area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011016239 A1 [0002] DE 102011016239 A1 [0002]

Claims (11)

Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, vorzugsweise ein Pedalkraftsimulator, welcher eine haptische Rückmeldung über ein vorgegebenes Kraft-Wegverhalten vermittelt, wobei eine mit dem Betätigungselement (21) verbundene Translations-Rotations-Einheit (9, 15) zur Umwandlung der translatorischen Bewegung des Betätigungselementes (21) in eine rotatorische Bewegung eines Energiespeichers (12) ausgebildet ist, wobei der Energiespeicher (12) zur Erzeugung der haptischen Rückmeldung auf die Translations-Rotations-Einheit (9, 15) zurückwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher aus mindestens einer Schraubenfeder (12) und mindestens einer Druckfeder (22) gebildet ist.Device for force simulation on an actuating element of a vehicle, preferably a pedal force simulator, which conveys a haptic feedback via a predetermined force-displacement behavior, wherein one with the actuating element ( 21 ) associated translation-rotation unit ( 9 . 15 ) for converting the translational movement of the actuating element ( 21 ) in a rotational movement of an energy store ( 12 ), wherein the energy store ( 12 ) for generating haptic feedback on the translation-rotation unit ( 9 . 15 ), characterized in that the energy store from at least one coil spring ( 12 ) and at least one compression spring ( 22 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (12) die Druckfeder umschließt (22).Device according to claim 1, characterized in that the helical spring ( 12 ) encloses the compression spring ( 22 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Translations-Rotations-Einheit eine Drehhülse (9) aufweist, die ein mit dem Betätigungselement (21) in einer Wirkverbindung stehendes Verstellelement (15) umfasst, wobei sich die mindestens eine Schraubenfeder (12) außen an der Drehhülse ((9) abstützt, während die mindestens eine Druckfeder (22) in die Drehhülse (9) eingreift und sich an dem, durch die Drehhülse (9) durchgreifenden Verstellelement (15) abstützt.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the translation-rotation unit comprises a rotating sleeve ( 9 ), one with the actuating element ( 21 ) in an operative connection standing adjusting element ( 15 ), wherein the at least one coil spring ( 12 ) on the outside of the rotary sleeve (( 9 ), while the at least one compression spring ( 22 ) in the rotary sleeve ( 9 ) and engages the, through the rotary sleeve ( 9 ) sweeping adjustment ( 15 ) is supported. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Translations-Rotations-Einheit (9, 15) über je ein Lager (18, 19) von einer schraubenförmig ausgebildeten Kontur (20) geführt ist und die Lager (18, 19) aufeinander abrollen, wobei die schraubenförmig verlaufende Kontur (20) eine vorgegebene Steigung aufweist. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the translation-rotation unit ( 9 . 15 ) via one warehouse each ( 18 . 19 ) of a helical contour ( 20 ) and the bearings ( 18 . 19 ), whereby the helical contour ( 20 ) has a predetermined slope. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der schraubenförmig verlaufenden Kontur (20) unstetig verläuft.Apparatus according to claim 2, characterized in that the slope of the helical contour ( 20 ) is unsteady. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der schraubenförmig verlaufenden Kontur (20) zu Beginn des Betätigungsweges des Betätigungselementes (21) steiler ausgebildet ist als gegen Ende des Betätigungsweges.Apparatus according to claim 4, characterized in that the slope of the helically extending contour ( 20 ) at the beginning of the actuating travel of the actuating element ( 21 ) is steeper than at the end of the actuation path. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmig ausgebildete Kontur (20) innen an der Drehhülse (9) ausgebildet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the helically shaped contour ( 20 ) inside the rotating sleeve ( 9 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden aufeinander abrollenden Lager (18, 19) auf einem Stift (16, 17) gelagert ist, wobei ein Lager (19) auf der in der Drehhülse (9) positionierten schraubenförmigen Kontur (20) abrollt, während das andere Lager (18) an dem Gehäuse (8) entlang einer axial verlaufenden Bahn abrollt.Apparatus according to claim 6, characterized in that each of the two rolling bearings ( 18 . 19 ) on a pen ( 16 . 17 ), whereby a bearing ( 19 ) on the in the rotary sleeve ( 9 ) positioned helical contour ( 20 ) rolls while the other bearing ( 18 ) on the housing ( 8th ) rolls along an axially extending path. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Translations-Rotations-Einheit (9, 15) über ein Lager (18) von der schraubenförmig ausgebildeten Kontur (20) geführt ist, wobei die schraubenförmig verlaufende Kontur (20) eine vorgegebene Steigung aufweist, wobei an dem Gehäuse (8) eine Gleitschiene (23) positioniert ist, welche mit dem Verstellelement (15) eine Reibstelle bildet.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the translation-rotation unit ( 9 . 15 ) about a warehouse ( 18 ) of the helical contour ( 20 ) is guided, wherein the helical contour ( 20 ) has a predetermined pitch, wherein on the housing ( 8th ) a slide rail ( 23 ) is positioned, which with the adjusting element ( 15 ) forms a friction point. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (15) zur Bildung der Reibstelle eine Kontaktfläche (24) aufweist, welche sich auf der Gleitschiene (23) bewegt.Apparatus according to claim 8, characterized in that the adjusting element ( 15 ) to form the friction point, a contact surface ( 24 ), which on the slide rail ( 23 ) emotional. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibkoeffizient der Reibstelle von einem Material der Kontaktfläche (24) und der Gleitschiene (23) abhängt.Apparatus according to claim 9, characterized in that a friction coefficient of the friction point of a material of the contact surface ( 24 ) and the slide rail ( 23 ) depends.
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