DE102017113625A1

DE102017113625A1 - Variabel adaptive Kraft-Weg-Kennlinie an einem Betätigungselement

Info

Publication number: DE102017113625A1
Application number: DE102017113625.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Burkart; Sebastian HONSELMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere Pedalkraftsimulator, aufweisend:- eine Kolbenstange (2),- eine Kolbeneinheit (3), wobei ein Ende der Kolbenstange (2) mit einem Kolbenelement (4) der Kolbeneinheit (3) wirkverbunden ist,- einen Flansch (5), welcher an der Kolbenstange (2) angeordnet ist und welcher von der Kolbeneinheit (3) beabstandet ist,- einen ersten Energiespeicher (6), der zwischen dem Flansch (5) und der Kolbeneinheit (3) angeordnet ist und unter Krafteinwirkung ein Kolbenelement (4) der Kolbeneinheit (3) von dem Flansch (5) beabstandet,- wobei die Kolbeneinheit (3) umfasst:• ein Gehäuse (7),• einen zweiten Energiespeicher (8), der in dem Gehäuse (7) angeordnet ist,• eine Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) zur Anordnung im Gehäuse (7),• ein Kolbenelement (4), das mit einem Ende der Kolbenstange (2) wirkverbunden und das im Gehäuse (7) angeordnet ist,• wobei das Kolbenelement (4) zu dem zweiten Energiespeicher (8) relativ beweglich ist,• wobei der zweite Energiespeicher (8) unter Krafteinwirkung das Kolbenelement (4) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) beabstandet,- wobei die Kolbeneinheit (3) ferner einen Verstellmechanismus (10) zum Variieren der Krafteinwirkung des ersten und/oder zweiten Energiespeichers (6, 8) aufweist, sodass die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers (6) von der Kolbeneinheit (3) auf den Flansch (5) und/oder die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) variierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator.
In Kraftfahrzeugen werden diverse Betätigungssysteme, wie beispielsweise Kupplungen, mittels Pedalen fußbetätigt.
Bei modernen Betätigungssystemen ist zwischen beispielsweise einem Kupplungspedal und einer Kupplung keine direkte mechanische Verbindung vorgesehen, sondern ein Sensor befindet sich an dem Kupplungspedal.
Bei Betätigung des Kupplungspedals erkennt der Sensor dann die Betätigung und aktiviert einen entsprechenden Aktuator, der die Kupplung tatsächlich betätigt.
Solche Vorrichtungen werden bei einer Kupplung beispielsweise „clutch-by-wire“ genannt. Derartige Vorrichtungen sind auch z. B. für das Bremspedal oder das Gaspedal bekannt.
Nachteilig hierbei ist, dass im Vergleich zu einer mechanischen Verbindung zwischen einer Kupplung und einem Kupplungspedal auf das Pedal keine Rückstellkraft einwirkt, die originär von der Kupplung resultiert.
Daher sind Pedalkraftsimulationsvorrichtungen bekannt geworden, welche an dem Pedal, insbesondere einem Kupplungspedal, angreifen und eine Rückstellkraft verursachen.
Ein derartiger Pedalkraftsimulator ist aus der DE 10 2015 204 702 A1 bekannt.
Jedoch haben alle bekannten Pedalkraftsimulatoren das Problem, dass die Rückstellkraft des Pedalkraftemulators stets gleich ist, egal ob sich das Fahrzeug in einem Komfortmodus oder einem Sportmodus befindet. Hierbei sollen die verschiedenen Modi einem Kraftfahrzeuglenker das Gefühl bzw. den Eindruck von Komfort oder von Sport vermitteln.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator, anzugeben, welcher unterschiedliche Rückstellkräfte auf ein Pedal realisieren kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß umfasst bei der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere ein Pedalkraftsimulator, einen Verstellmechanismus zum Variieren der Krafteinwirkung eines Energiespeichers. Somit kann durch Variieren der auf ein Pedal einwirkenden Kraft z. B. ein Komfort- oder ein Sportmodus beim Betätigen des Pedals simuliert werden.
Günstigerweise umfasst eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere ein Pedalkraftsimulator:

- eine Kolbenstange, an der vorzugsweise ein Pedal anordenbar ist,
- eine Kolbeneinheit, wobei vorzugsweise ein Ende der Kolbenstange mit einem Kolbenelement der Kolbeneinheit wirkverbunden ist,
- einen Flansch, welcher vorzugsweise an der Kolbenstange , insbesondere fest bzw. unbeweglich, angeordnet ist und welcher von der Kolbeneinheit beabstandet ist,
- wobei vorzugsweise der Flansch ortsfest an einem Fahrzeugbauteil ausgebildet ist und/oder günstigerweise einen Durchlass für die Kolbenstange aufweist,
- einen ersten Energiespeicher, der vorzugsweise zwischen dem Flansch und der Kolbeneinheit angeordnet ist und unter Krafteinwirkung vorzugsweise ein Kolbenelement der Kolbeneinheit von dem Flansch beabstandet.

Günstigerweise umfasst die Kolbeneinheit, welche ortsfest an einem Fahrzeugbauteil ausgebildet sein kann:

- ein Gehäuse,
- einen zweiten Energiespeicher, der vorzugsweise in dem Gehäuse angeordnet ist,
- eine Aufnahme für den zweiten Energiespeicher zur Anordnung im Gehäuse,
- ein Kolbenelement, das vorzugsweise mit einem Ende der Kolbenstange wirkverbunden und das vorzugsweise im Gehäuse angeordnet ist,
- wobei günstigerweise das Kolbenelement zu dem zweiten Energiespeicher relativ beweglich ist,
- wobei günstigerweise der zweite Energiespeicher unter Krafteinwirkung das Kolbenelement von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher beabstandet.

Bevorzugterweise weist die Kolbeneinheit ferner einen Verstellmechanismus zum Variieren der Krafteinwirkung des ersten und/oder zweiten Energiespeichers auf. Dadurch ist die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers von der Kolbeneinheit auf den Flansch und/oder die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf das Kolbenelement variierbar. Im Ergebnis kann also die Rückstellkraft, hervorgerufen von dem ersten und/oder zweiten Energiespeicher, auf zum Beispiel ein Pedal einer Kupplung variiert werden. Somit ist also beispielsweise ein Komfortmodus oder ein Sportmodus für ein Kupplungspedal realisierbar.
Des Weiteren ist es günstig, wenn der Verstellmechanismus einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand umfasst.
Günstigerweise ist bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung im ersten Zustand ein erster Abstand zwischen dem Flansch und der Kolbeneinheit, insbesondere einem Vorspannelement, durch den Verstellmechanismus eingestellt.
Bevorzugterweise ist im zweiten Zustand ein zweiter Abstand zwischen dem Flansch und der Kolbeneinheit, insbesondere einem Vorspannelement, durch den Verstellmechanismus eingestellt.
Vorteilhafterweise ist der erste Abstand im Vergleich zum zweiten Abstand größer ist, wodurch vorzugsweise im ersten Zustand die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers vom Flansch auf die Kolbeneinheit geringer ist als im zweiten Zustand. Somit kann also im ersten Zustand ein Komfortmodus eingestellt werden, wohingegen im zweiten Zustand ein Sportmodus realisierbar ist.
Vorzugsweise umfasst der Verstellmechanismus ein Vorspannelement, wobei günstigerweise zwischen dem Flansch und dem Vorspannelement der erste Energiespeicher angeordnet ist.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der erste Energiespeicher gegen das Vorspannelement und gegen den Flansch anliegt.
Vorteilhafterweise ist das Vorspannelement verfahrbar ausgestaltet, sodass der Abstand zwischen dem Flansch und dem Vorspannelement veränderbar ist, wodurch die auf den ersten Energiespeicher einwirkende Kraft ebenfalls veränderbar ist.
Günstigerweise ist der erste Energiespeicher als ein Federelement ausgebildet.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Verstellmechanismus ein Hülsenelement umfasst, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Vorteilhafterweise umfasst das Hülsenelement einer erstes und ein zweites Ende.
Hierbei ist es günstig, wenn das Vorspannelement mit einem zweiten Ende des Hülsenelements verbunden ist.
Ferner ist es günstig, wenn das Hülsenelement beweglich im Gehäuse angeordnet ist bzw. vorzugsweise linear im Gehäuse oder in axialer Richtung des Gehäuses beweglich ist.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Verstellmechanismus die Aufnahme für den zweiten Energiespeicher umfasst.
Auch ist es günstig, dass die Aufnahme ein Speicheraufnahmeelement und ein Verstellelement aufweist, wobei vorzugsweise das Verstellelement und das Speicheraufnahmeelement relativ zueinander verdrehbar sind.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Aufnahme des Verstellmechanismus, insbesondere dessen Verstellelement, mit einem ersten Ende des Hülsenelements verbunden ist. Somit sind also die Aufnahme und das Vorspannelement an gegenüberliegenden Enden des Hülsenelements anordenbar.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der zweite Energiespeicher fest mit dem Speicheraufnahmeelement verbunden ist.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Verstellelement und das Speicheraufnahmeelement an den Stirnseiten, an welchen sich beide günstigerweise berühren, eine komplementäre Rampengeometrie aufweisen. Somit kann bei einer relativen Drehung der beiden zueinander die axiale Höhe der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher variiert werden. Dadurch kann durch axiale Verschiebung von Verstell- und Speicheraufnahmeelement folglich auch das Hülsenelement axial verschoben werden, wodurch im Ergebnis das Vorspannelement ebenfalls axial verschiebbar ist. Dadurch wiederrum kann der Abstand zwischen dem Flansch und dem Vorspannelement verändert werden, woraus die Kraft des ersten Energiespeichers ebenfalls veränderbar ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass entweder das Verstellelement oder das Speicheraufnahmeelement linear im Gehäuse geführt wird, sodass lediglich eine axiale Bewegung möglich ist.
Günstigerweise weist der Verstellmechanismus einen Antrieb auf.
Vorzugsweise ist entweder das Speicheraufnahmeelement oder das Verstellelement mit dem Antrieb verbindbar, um eine Drehbewegung auszuführen.
Des Weiteren ist es günstig, dass die Kolbeneinheit ein Anschlagelement umfasst.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Anschlagelement das Kolbenelement innerhalb des Gehäuses sichert.
Bevorzugt ist ferner, dass das Hülsenelement am zweiten Ende, an dem günstigerweise das Vorspannelement angeordnet ist, mindestens einen Vorsprung aufweist.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Anschlagelement mindestens eine Ausnehmung für mindestens einen Vorsprung des Hülsenelements umfasst, sodass der mindestens eine Vorsprung durch die mindestens eine Ausnehmung bei relativer axialer Bewegung der beiden zueinander hindurchtreten kann.
Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil, wenn der erste Energiespeicher gegen das Vorspannelement anliegt.
Bevorzugterweise ist die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers auf die Kolbenstange abhängig von dem eingestellten Abstand zwischen dem Vorspannelement des Verstellmechanismus und dem Flansch. Bei einem großen Abstand ist zum Beispiel ein Komfortmodus realisierbar, wohingegen bei einem kleinen Abstand ein Sportmodus eingestellt werden kann.
Anders ausgedrückt, ist es günstig, wenn ein erster Abstand in einem ersten Zustand des Verstellmechanismus eine geringere Kraft auf ein Pedal, insbesondere Kupplungspedal, verursacht, als ein zweiter Abstand in einem zweiten Zustand des Verstellmechanismus, wobei der zweite Abstand geringer bzw. kleiner ist als der erste. Folglich kann z. B. ein Komfortmodus bzw. Sportmodus für die Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere für den Pedalkraftsimulator, eingestellt werden.
Ferner ist es günstig, wenn die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers auf die Kolbenstange abhängig ist von dem eingestellten Abstand zwischen der Aufnahme des Verstellmechanismus und dem Kolbenelement. Somit kann durch Variation des Abstandes zwischen der Aufnahme des Verstellmechanismus und dem Kolbenelement beispielsweise ein Sportmodus oder ein Komfortmodus eingestellt werden.
Auch ist es von Vorteil, wenn die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers über das Kolbenelement auf die Kolbenstange abhängig ist von dem eingestellten Abstand zwischen der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher und dem Kolbenelement.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Kolbenelement einen Verbindungsabschnitt umfasst, der das Kolbenelement mit der Kolbenstange verbindet.
Bevorzugterweise ist im ersten Zustand ein erster Abstand zwischen dem Kolbenelement und der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher durch den Verstellmechanismus eingestellt.
Günstigerweise ist der zweite Energiespeicher als ein Federelement ausgebildet.
Günstigerweise ist im zweiten Zustand ein zweiter Abstand zwischen dem Kolbenelement und der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher durch den Verstellmechanismus eingestellt.
Vorteilhafterweise ist der erste Abstand im Vergleich zum zweiten Abstand größer, wodurch vorzugsweise im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf das Kolbenelement geringer ist als im zweiten Zustand. Auf diese Weise kann im ersten Zustand ein Komfortmodus einstellbar, wohingegen im zweiten Zustand ein Sportmodus realisierbar ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen ersten Gehäuseteil und der Verstellmechanismus einen zweiten Gehäuseteil umfasst, die vorzugsweise axial und/oder radial zueinander beweglich ausgebildet sind.
Hierbei ist es günstig, wenn im ersten Gehäuseteil das Kolbenelement angeordnet ist und im zweiten Gehäuseteil die Aufnahme für den zweiten Energiespeicher. Somit kann durch Veränderung der relativen Position der beiden Gehäuseteile zueinander deren Abstand zueinander verändert werden. Da günstigerweise die Aufnahme für en zweiten Energiespeicher den zweiten Energiespeicher umfasst, verursachen also die unterschiedlichen relativen Positionen von zweiten zum ersten Gehäuseteil bzw. zum Kolbenelement im ersten Gehäuseteil unterschiedliche Kräfte des zweiten Energiespeichers. Mit diesen unterschiedlichen Kräften sind dann z. B. ein Komfort- und ein Sportmodus für die Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere für den Pedalkraftsimulator, realisierbar.
Günstigerweise umfasst der Verstellmechanismus die Aufnahme für den zweiten Energiespeicher, die vorzugsweise fest mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn das erste und zweite Gehäuseteil einschiebbar zueinander, insbesondere teleskopartig, ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise umfasst das erste Gehäuseteil außenseitig eine Gewindeführung und das zweite Gehäuseteil innenseitig eine Gewindeführung zur relativen axialen und/oder radialen Bewegung der beiden Gehäuseteile zueinander.
Auch ist es günstig, wenn die Gewindeführungen der beiden Gehäuseteile ineinander eingreifen. Somit können Kräfte übertragen werden.
Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil des Verstellmechanismus ein Eingriffselement, insbesondere eine Verzahnung, zur Drehmomentaufnahme eines Antriebs auf.
Ferner ist es möglich, dass der Verstellmechanismus einen Antrieb zur Bewegung des zweiten Gehäuseteils relativ zum ersten Gehäuseteil aufweist.
Der Antrieb greift vorzugsweise in das Eingriffselement des zweiten Gehäuseteils ein.
Bevorzugterweise umfasst die Aufnahme für den zweiten Energiespeicher mindestens ein hervorstehendes bzw. stangenartiges Führelement.
Günstigerweise umfasst der Verstellmechanismus mindestens eine Aufnahme für das mindestens eine hervorstehende Führelement innerhalb des Kolbenelements.
Dabei ist es günstig, wenn das mindestens eine hervorstehende Führelement in der mindestens einen Aufnahme angeordnet ist. Dadurch kann eine Drehbewegung des zweiten Gehäuseteils von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf das Kolbenelement übertragen werden.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Kolbeneinheit ein Anschlagelement und der Verstellmechanismus ein Vorspannelement umfasst.
Vorzugsweise sichert das Anschlagelement das Kolbenelement innerhalb des Gehäuses.
Das Vorspannelement umfasst günstigerweise außenseitig ein Gewinde, das günstigerweise in ein Gegengewinde auf der Innenseite des zweiten Gehäuseelements eingreift.
Auch ist es bevorzugt, dass das Vorspannelement des Verstellmechanismus in seinem Inneren einen mehreckig- oder polygon-geformten Durchtritt für einen Verbindungsabschnitt des Kolbenelements umfasst. Auf diese Weise kann der Verbindungsabschnitt durch den Durchtritt bei relativer axialer Bewegung der beiden zueinander hindurchtreten.
Aus es günstig, wenn das Kolbenelement einen Verbindungsabschnitt umfasst, der vorzugsweise das Kolbenelement mit der Kolbenstange verbindet.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Verbindungsabschnitt des Kolbenelements in dem Durchtritt angeordnet ist, sodass eine Drehbewegung der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf den Verbindungsabschnitt des Kolbenelements und somit auf das Vorspannelement übertragbar ist. Dadurch kann die axiale Position des Vorspannelements relativ zum zweiten Gehäuseteil verändert werden.
Vorzugsweise umfasst der Verstellmechanismus ein Vorspannelement, wobei günstigerweise zwischen dem Flansch und dem Vorspannelement der erste Energiespeicher angeordnet ist.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der erste Energiespeicher gegen das Vorspannelement und gegen den Flansch anliegt.
Vorteilhafterweise ist das Vorspannelement verfahrbar ausgestaltet, sodass der Abstand zwischen dem Flansch und dem Vorspannelement veränderbar ist, wodurch die auf den ersten Energiespeicher einwirkende Kraft ebenfalls veränderbar ist.
Günstigerweise ist der erste Energiespeicher als ein Federelement ausgebildet.
Vorteilhafterweise ist die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers auf die Kolbenstange abhängig von dem eingestellten Abstand zwischen dem Vorspannelement des Verstellmechanismus und dem Flansch.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers über das Kolbenelement auf die Kolbenstange abhängig ist von dem eingestellten Abstand zwischen der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher und dem Kolbenelement.
Bevorzugterweise wirkt bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf das Kolbenelement.
Günstigerweise wirkt im zweiten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers und eines dritten Energiespeichers von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf das Kolbenelement.
Vorteilhafterweise ist im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers von der Aufnahme für den zweiten Energiespeicher auf das Kolbenelement geringer ist als im zweiten Zustand. Folglich ist es möglich, im ersten Zustand einen Komfortmodus und im zweiten Zustand ein Sportmodus zu realisieren.
Des Weiteren ist es von Vorteil, dass das Gehäuse einen ersten Gehäuseteil und der Verstellmechanismus einen zweiten Gehäuseteil umfasst, die vorzugsweise axial und/oder radial zueinander beweglich ausgebildet sind.
Günstigerweise umfasst der Verstellmechanismus die Aufnahme für den zweiten Energiespeicher, die vorzugsweise fest mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn das erste Gehäuseteil in das zweite Gehäuseteil einschiebbar, insbesondere teleskopartig, ausgebildet sind.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass das erste Gehäuseteil mit einem Anschlag an einem Ende das Kolbenelement innerhalb des Gehäuses sichert.
Ferner ist es günstig, wenn das Kolbenelement ein erstes und ein zweites Ende umfasst, wobei vorzugsweise ein erstes Ende des Kolbenelements einen Verbindungsabschnitt aufweist, der günstigerweise das Kolbenelement mit der Kolbenstange verbindet.
Auch kann vorgesehen sein, dass der Verstellmechanismus ein Führungselement für eine Kulissenbahn aufweist, wobei günstigerweise das Führungselement an einem zweiten Ende des Kolbenelements angeordnet ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass der Verstellmechanismus ein Hülsenelement umfasst, das innerhalb des Gehäuses, insbesondere innerhalb des zweiten Gehäuseteils, angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist das Hülsenelement hohlzylindrisch ausgebildet und umfasst in seiner Seitenwand eine Kulissenbahn für ein Führungselement.
Vorzugsweise ist das Führungselement in der Kulissenbahn des Hülsenelements angeordnet. Auf diese Weise kann also ein zweites Ende des Kolbenelements mit dem dort angeordneten Führungselement innerhalb der Kulissenbahn des Hülsenelements geführt werden.
Auch ist es günstig, wenn das Hülsenelement des Verstellmechanismus an seinem ersten Ende einen ersten Anschlag und an seinem zweiten Ende einen zweiten Anschlag umfasst.
Ferner ist es von Vorteil, wenn innerhalb des Gehäuses ein dritter und ein vierter Energiespeicher zur axialen Positionierung des Hülsenelements innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Bevorzugterweise ist der dritte Energiespeicher zwischen dem zweiten Gehäuseteil und dem ersten Anschlag des Hülsenelements angeordnet.
Vorteilhafterweise ist der vierte Energiespeicher zwischen dem zweiten Gehäuseteil und dem zweiten Anschlag des Hülsenelements angeordnet.
Günstigerweise sind der dritte Energiespeicher, das Hülsenelement und der vierte Energiespeicher in Reihe angeordnet, sodass jeder Energiespeicher von einer Seite auf das Hülsenelement einwirken kann, um dieses innerhalb des zweiten Gehäuseteils zu positionieren.
Auch ist es bevorzugt, dass das Hülsenelement außenseitig ein Eingriffselement, insbesondere eine Verzahnung, zur Drehmomentaufnahme eines Antriebs aufweist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Verstellmechanismus einen Antrieb zur Bewegung des Hülsenelements relativ zum Gehäuse, insbesondere zum zweiten Gehäuseteil, aufweist.
Hierbei ist es günstig, wenn der Antrieb in das Eingriffselement des Hülsenelements eingreift, um vorzugsweise eine Drehbewegung auf das Hülsenelement zu übertragen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Kulissenbahn des Verstellmechanismus eine Rastposition und eine Verschiebeposition umfasst.
Vorteilhafterweise bewegt der Antrieb das Hülsenelement von der Rastposition in die Verschiebeposition und/oder umgekehrt. Dies geschieht vorzugsweise durch Drehung des Hülsenelements.
Auch ist es günstig, wenn in der Rastposition eine auf das Kolbenelement einwirkende Kraft hin zum Hülsenelement übertragen wird, sodass der zweite und der vierte Energiespeicher der einwirkenden Kraft entgegenwirken.
Ferner ist es von Vorteil, wenn in der Verschiebeposition eine auf das Kolbenelement einwirkende Kraft hin zum zweiten Energiespeicher übertragen wird, sodass der zweite Energiespeicher der einwirkenden Kraft entgegenwirkt.
Hierbei ist es günstig, wenn die von dem zweiten und vierten Energiespeicher erzeugte Kraft zusammen größer ist als die von dem zweiten Energiespeicher allein erzeugt Kraft.
Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn auch der erste Energiespeicher einer auf das Kolbenelement einwirkenden Kraft entgegenwirkt.
Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
Dieser Gedanke betrifft vorzugsweise - vereinfacht dargestellt - eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator, mit einem Verstellmechanismus zur Variation einer Pedalkraft, beispielsweise einer Rückstellkraft, die auf ein Kupplungspedal einwirkt.
Dabei ist es günstig, über einen Antrieb bzw. einen Servomotor, vorzugsweise mit Übersetzung, eine Kraftzunahme der Kennlinie sowie eine Wegverkürzung zu erzeugen.
Möglich wäre somit auch eine Kraftabnahme zu generieren.
Folglich könnte eine Pedalkraft bei einem Kraftfahrzeug in den Komfort- bzw. Eco- oder Sportmodus geschaltet werden, in welchen beispielsweise die Rückstellkraft eines Kupplungspedals unterschiedlich einstellbar ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

1 eine Schnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein erstes Detail aus 1;
3 ein zweites Detail aus 1;
4 ein drittes Detail aus 1;
5 eine Schnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 ein Detail aus 6;
7 eine Schnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator nach einem dritten Ausführungsbeispiel; und
8 ein Detail aus 7.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
1 zeigt eine Schnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Genauer dargestellt zeigt 1 eine Vorrichtung 1 zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges mit einer Kolbenstange 2, an der ein Pedal anordenbar ist, und mit einer Kolbeneinheit 3, wobei ein Ende der Kolbenstange 2 mit einem Kolbenelement 4 der Kolbeneinheit 3 wirkverbunden ist.
Anders ausgedrückt, hat das Kolbenelement 4 einen Verbindungsabschnitt 24, der das Kolbenelement 4 mit der Kolbenstange 2 verbindet.
Ferner hat die Vorrichtung 1 einen Flansch 5, welcher an der Kolbenstange 2 fest angeordnet ist und welcher von der Kolbeneinheit 3 beabstandet ist. Dabei weist der Flansch 5 einen Durchlass für die Kolbenstange 2 auf.
Wie 1 ferner zeigt umfasst die Vorrichtung 1 auch einen ersten Energiespeicher 6 bzw. eine Feder 6, der zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 angeordnet ist und unter Krafteinwirkung die Kolbeneinheit 3 von dem Flansch 5 beabstandet.
Des Weiteren hat die Kolbeneinheit 3, welche ortsfest an einem Fahrzeugbauteil (nicht dargestellt) ausgebildet ist, ein Gehäuse 7, einen zweiten Energiespeicher 8 bzw. eine Feder 8, der/die in dem Gehäuse 7 angeordnet ist, und eine Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 zur Anordnung im Gehäuse 7.
Gemäß 1 umfasst die Kolbeneinheit 3 zudem ein Kolbenelement 4, das mit einem Ende der Kolbenstange 2 wirkverbunden und das im Gehäuse 7 angeordnet ist, wobei das Kolbenelement 4 zu dem zweiten Energiespeicher 8 relativ beweglich ist.
Der zweite Energiespeicher 8 beabstandet dabei unter Krafteinwirkung das Kolbenelement 4 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8.
Ferner hat die Kolbeneinheit 3 einen Verstellmechanismus 10 zum Variieren der Krafteinwirkung des ersten Energiespeichers 6.
Somit ist mithilfe des Verstellmechanismus 10 die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 von der Kolbeneinheit 3 auf den Flansch 5 variierbar.
Der Verstellmechanismus 10 hat einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand, wobei im ersten Zustand ein erster Abstand D1 zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 durch den Verstellmechanismus 10 eingestellt ist.
Im zweiten Zustand ist ein zweiter Abstand zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 durch den Verstellmechanismus 10 eingestellt, wobei der erste Abstand D1 im Vergleich zum zweiten Abstand größer ist, wodurch im ersten Zustand die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 vom Flansch 5 auf die Kolbeneinheit 3 geringer ist als im zweiten Zustand.
In 1 ist lediglich der erste Zustand dargestellt.
In der nachfolgenden Beschreibung zu 1 wird erläutert, wie der Pedalkraftsimulator 1 aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand gebracht werden kann.
Hierbei sei zunächst erwähnt, dass der Verstellmechanismus 10 die Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 umfasst.
Diese Aufnahme 9, wie 1 zeigt, hat ein Speicheraufnahmeelement 11 und ein Verstellelement 12, wobei das Verstellelement 12 und das Speicheraufnahmeelement 11 relativ zueinander verdrehbar sind.
Dabei ist der zweite Energiespeicher 8 fest mit dem Speicheraufnahmeelement 11 verbunden ist, sodass sich beide gemeinsam bewegen.
Ferner weisen das Verstellelement 12 und das Speicheraufnahmeelement 11 an den Stirnseiten, an welchen sich beide berühren, eine komplementäre Rampengeometrie auf, sodass bei einer relativen Drehung der beiden zueinander die axiale Höhe der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 variierbar ist. Auf diese Weise kann also das Verstellelement 12 innerhalb des Gehäuses 7 linear bzw. nach oben oder unten bewegt werden.
Die komplementäre Rampengeometrie von Verstellelement 12 und Speicheraufnahmeelement 11 ist in 2 gezeigt.
Um eine relative Drehung der beiden zu ermöglichen, ist das Verstellelement 12 linear im Gehäuse 7 geführt, sodass lediglich eine axiale Bewegung möglich ist. Im Gegensatz dazu ist das Speicheraufnahmeelement 11 zusammen mit dem zweiten Energiespeicher 8 lediglich drehbar zum Gehäuse 7 ausgeführt.
Auch zeigt 1 einen Antrieb 13 des Verstellmechanismus 10, wobei der Antrieb 13 mit dem Speicheraufnahmeelement 11 verbunden ist, um eine Drehbewegung auf das Speicheraufnahmeelement 11 zu übertragen. Diese Drehbewegung im Zusammenhang mit der oben geschilderten Rampengeometrie ermöglicht - wie bereits erläutert - eine axiale Verschiebung von Verstellelement 12 und Speicheraufnahmeelement 11 zueinander.
Des Weiteren hat der Verstellmechanismus 10 ein Hülsenelement 14, das beweglich innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet ist, wobei die Aufnahme 9 des Verstellmechanismus 10 bzw. das Verstellelement 12 mit einem ersten Ende des Hülsenelements 14 verbunden ist.
Dadurch kann durch axiale Verschiebung von Verstell- 12 und Speicheraufnahmeelement 11 folglich auch das Hülsenelement 14 axial verschoben werden.
Wie 1 ferner zeigt, hat die Kolbeneinheit 3 ein Anschlagelement 15, das das Kolbenelement 4 innerhalb des Gehäuses 7 sichert.
Auch umfasst der Verstellmechanismus 10 ein Vorspannelement 16, das mit einem zweiten Ende des Hülsenelements 14 verbunden ist.
Somit liegt also das Verstellelement 12 der Aufnahme 9 an dem ersten Ende des Hülsenelements 14 an, wohingegen das Vorspannelement 16 am gegenüberliegenden zweiten Enden des Hülsenelements 14 angeordnet ist.
Im Ergebnis ist das Vorspannelement 16 durch Verschiebung von Verstell- 12 und Speicheraufnahmeelement 11 ebenfalls axial verschiebbar. Dadurch kann wiederrum der Abstand D1 zwischen dem Flansch 5 und dem Vorspannelement 16 verändert werden, woraus die Kraft des ersten Energiespeichers 6 ebenfalls veränderbar ist Hierbei hat das Hülsenelement 14, wie in 3 gezeigt, am zweiten Ende diverse Vorsprünge 17.
Das Anschlagelement 15 hingegen hat diverse Ausnehmungen 18 für die Vorsprünge 17 des Hülsenelements 14, wie 4 zeigt, sodass jeder Vorsprung 17 durch eine entsprechende Ausnehmung 18 bei relativer axialer Bewegung der beiden zueinander hindurchtritt.
Des Weiteren zeigt 1, dass der erste Energiespeicher 6 gegen das Vorspannelement 16 anliegt, wobei die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 auf die Kolbenstange 2 abhängig ist von dem eingestellten Abstand zwischen dem Vorspannelement 16 und dem Flansch 5.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass es auch möglich ist, dass der zweite Energiespeicher 8 alternativ mit dem Verstellelement 12 fest verbunden sein kann, sodass sich bei Aktivierung des Verstellmechanismus 10 auch der zweite Energiespeicher 8 zusammen mit dem Verstellelement 12 bewegt.
Bei dieser Ausführung ist dann die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 auf die Kolbenstange 2 abhängig von dem eingestellten Abstand zwischen der Aufnahme 9 bzw. deren Verstellelement 12 und dem Kolbenelement 4.
Zusammengefasst kann also das Vorspannelement 16 hin zum Flansch 5 oder weg vom Flansch 5 bewegt werden, indem der Antrieb 13 das Speicheraufnahmeelement 11 bewegt.
Durch diese Änderung des Abstandes D1 zwischen Flansch 5 und Vorspannelement 16 kann die Federkraft des ersten Energiespeichers 6 verändert werden.
Über die komplementäre Rampengeometrie der Stirnseiten von Speicheraufnahmeelement 11 und Verstellelement 12 kann das Hülsenelement 14 axial verschoben werden, an dem sich das Vorspannelement 16 befindet.
Somit kann also durch eine Aktivierung des Antriebs 13 das Vorspannelement 16 verfahren und somit die Federkraft des ersten Energiespeichers 6 verändert werden.
5 zeigt eine Schnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Genauer dargestellt zeigt 5, wie 1, eine Vorrichtung 1 zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges.
Dabei hat die Vorrichtung 1 eine Kolbenstange 2, an der ein Pedal anordenbar ist, eine Kolbeneinheit 3, wobei ein Ende der Kolbenstange 2 mit einem Kolbenelement 4 der Kolbeneinheit 3 wirkverbunden ist, und einen Flansch 5, welcher an der Kolbenstange 2 fest angeordnet ist und welcher von der Kolbeneinheit 3 beabstandet ist.
Das Kolbenelement 4 hat einen Verbindungsabschnitt 24, der das Kolbenelement 4 mit der Kolbenstange 2 verbindet.
Der Flansch 5 weist einen Durchlass für die Kolbenstange auf.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 nach 5 auch einen ersten Energiespeicher 6 bzw. eine Feder 6, der/die zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 angeordnet ist und unter Krafteinwirkung die Kolbeneinheit 3 bzw. ein Vorspannelement 16 von dem Flansch 5 beabstandet.
Die Kolbeneinheit 3, welche ortsfest an einem Fahrzeugbauteil (nicht dargestellt) ausgebildet ist, hat ein Gehäuse 7, einen zweiten Energiespeicher 8 bzw. eine Feder 8, der/die in dem Gehäuse 7 angeordnet ist, und eine Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 zur Anordnung im Gehäuse 7.
Dabei umfasst gemäß 1 die Kolbeneinheit 3 ein Kolbenelement 4, das mit einem Ende der Kolbenstange 2 wirkverbunden und das im Gehäuse 7 angeordnet ist, wobei das Kolbenelement 4 zu dem zweiten Energiespeicher 8 relativ beweglich ist.
Der zweite Energiespeicher 8 beabstandet unter Krafteinwirkung das Kolbenelement 4 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8.
Ferner hat die Kolbeneinheit 3 einen Verstellmechanismus 10 zum Variieren der Krafteinwirkung des ersten Energiespeichers 6 und des zweiten Energiespeichers 8 auf die Kolbenstange 2.
Somit ist mithilfe des Verstellmechanismus 10 die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 von der Kolbeneinheit 3 auf den Flansch 5 und die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4 variierbar.
Der Verstellmechanismus 10 hat dabei einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand, wobei im ersten Zustand (dargestellt in 5) ein erster Abstand D2 zwischen dem Kolbenelement 4 und der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 durch den Verstellmechanismus 10 eingestellt ist.
Ferner ist durch den Verstellmechanismus 10 im ersten Zustand ein erster Abstand D1 zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 bzw. einem Vorspannelement 16 des Verstellmechanismus 10 eingestellt.
Im zweiten Zustand (nicht dargestellt) ist hingegen ein zweiter Abstand zwischen dem Kolbenelement 4 und der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 durch den Verstellmechanismus 10 eingestellt.
Dabei ist der erste Abstand D2 im Vergleich zum zweiten Abstand größer, wodurch im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4 geringer ist als im zweiten Zustand.
Des Weiteren ist durch den Verstellmechanismus 10 im zweiten Zustand ein zweiter Abstand zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 bzw. einem Vorspannelement 16 des Verstellmechanismus 10 eingestellt, wobei der erste Abstand D1 im Vergleich zum zweiten Abstand größer ist, wodurch im ersten Zustand die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 vom Flansch 5 auf die Kolbeneinheit 3 geringer ist als im zweiten Zustand.
In 5 ist lediglich der erste Zustand dargestellt.
In der nachfolgenden Beschreibung zu 5 wird erläutert, wie der Pedalkraftsimulator 1 aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand gebracht werden kann.
Hierbei weist das Gehäuse 7 einen ersten Gehäuseteil 19 und der Verstellmechanismus 10 einen zweiten Gehäuseteil 20, die axial und radial zueinander beweglich ausgebildet sind.
Ferner sei erwähnt, dass der Verstellmechanismus 10 die Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 umfasst, die fest mit dem zweiten Gehäuseteil 20 verbunden ist.
Die Aufnahme 9 hat, wie 5 zeigt, ein Speicheraufnahmeelement 11, das fest mit dem zweiten Gehäuseteil 20 verbunden ist.
Ferner ist aus 5 zu erkennen, dass das erste und zweite Gehäuseteil 19, 20 einschiebbar bzw. teleskopartig ausgebildet sind.
Das erste Gehäuseteil 19 hat außenseitig eine Gewindeführung, wohingegen das zweite Gehäuseteil 20 innenseitig eine Gewindeführung zur relativen Bewegung der beiden Gehäuseteile 19, 20 zueinander umfasst.
Die Gewindeführungen der beiden Gehäuseteile 19, 20 greifen ineinander ein, um diese relativ zueinander bewegen zu können.
Das zweite Gehäuseteil 20 des Verstellmechanismus 10 hat ferner eine Verzahnung zur Drehmomentaufnahme eines Antriebs 13 des Verstellmechanismus 10, der der Bewegung des zweiten Gehäuseteils 20 relativ zum ersten Gehäuseteil 19 dient.
Dabei greift der Antrieb 13 in die Verzahnung des zweiten Gehäuseteils 20 ein.
Die Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 umfasst zwei hervorstehende bzw. stangenartige Führelemente 21, wobei diese in Aufnahmen 22 des Verstellmechanismus 10 innerhalb des Kolbenelements 4 angeordnet sind.
Dadurch kann eine Drehbewegung des zweiten Gehäuseteils 20 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4 übertragen werden.
Ferner umfasst die Kolbeneinheit 3 ein Anschlagelement 15 und der Verstellmechanismus 10 ein Vorspannelement 16, wobei das Anschlagelement 15 das Kolbenelement 4 innerhalb des Gehäuses 7 sichert.
Das Vorspannelement 16 hat außenseitig ein Gewinde, das in ein Gegengewinde auf der Innenseite des zweiten Gehäuseelements 20 eingreift.
Das Vorspannelement 16 des Verstellmechanismus 10 weist in seinem Inneren einen mehreckig-geformten Durchtritt 23 (vergleiche 6) für den Verbindungsabschnitt 24 des Kolbenelements 4 auf, sodass der Verbindungsabschnitt 24 durch den Durchtritt 23 bei relativer axialer Bewegung der beiden zueinander hindurchtritt.
Der Verbindungsabschnitt 24 des Kolbenelements 4 ist in dem Durchtritt 23 angeordnet, sodass eine Drehbewegung der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf den Verbindungsabschnitt 24 des Kolbenelements 4 und somit auf das Vorspannelement 16 übertragbar ist. Dadurch ist die axiale Position des Vorspannelements 16 relativ zum zweiten Gehäuseteil 20 bzw. relativ zum Flansch 5 veränderbar.
Ferner liegt gemäß 5 der erste Energiespeicher 6 gegen das Vorspannelement 16 an, wobei die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 auf die Kolbenstange 2 abhängig ist von dem eingestellten Abstand zwischen dem Vorspannelement 16 des Verstellmechanismus 10 und dem Flansch 5.
Des Weiteren ist die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 über das Kolbenelement 4 auf die Kolbenstange 2 abhängig von dem eingestellten Abstand zwischen der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 und dem Kolbenelement 4.
Zusammengefasst kann also das Vorspannelement 16 hin zum Flansch 5 oder weg vom Flansch 5 bewegt werden, indem der Antrieb 13 das Speicheraufnahmeelement 11 bewegt.
Gleichzeitig kann das Speicheraufnahmeelement 11 mit dem zweiten Energiespeicher 8 hin zum Kolbenelement 4 oder weg vom Kolbenelement 4 bewegt werden, indem der Antrieb 13 das Speicheraufnahmeelement 11 bzw. den zweiten Gehäuseteil 20 relativ zum ersten Gehäuseteil 19 bewegt.
Durch diese Änderung des Abstandes D1 zwischen Flansch 5 und Vorspannelement 16 bzw. zwischen Speicheraufnahmeelement 11 und Kolbenelement 4 können die Federkräfte des ersten 6 und des zweiten Energiespeichers 8 verändert werden.
Über die Führelemente 21 kann das Kolbenelement 4 zusammen mit dem zweiten Gehäuseteil 20 relativ zum ersten Gehäuseteil 19 axial verschoben werden, wobei an dem Gehäuseteil 19 das Vorspannelement 16 angeordnet ist.
Somit kann also durch eine Aktivierung des Antriebs 13 das Vorspannelement 16 und das Speicheraufnahmeelement 11 mit dem zweiten Energiespeicher 8 verfahren werden, wodurch die Federkräfte des ersten 6 und zweiten Energiespeichers 6 verändert werden.
7 zeigt eine Schnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
Genauer dargestellt zeigt 7, wie 1 und 5, eine Vorrichtung 1 zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges.
Die Vorrichtung 1 hat dabei eine Kolbenstange 2, an der ein Pedal anordenbar ist, eine Kolbeneinheit 3, wobei ein Ende der Kolbenstange 2 mit einem Kolbenelement 4 der Kolbeneinheit 3 wirkverbunden ist, und einen Flansch 5, welcher an der Kolbenstange 2 fest angeordnet ist und welcher von der Kolbeneinheit 3 beabstandet ist.
Das Kolbenelement 4 hat einen Verbindungsabschnitt 24, der das Kolbenelement 4 mit der Kolbenstange 2 verbindet.
Der Flansch 5 weist einen Durchlass für die Kolbenstange 2 auf.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 nach 7 auch einen ersten Energiespeicher 6 bzw. eine Feder 6, der/die zwischen dem Flansch 5 und der Kolbeneinheit 3 angeordnet ist und unter Krafteinwirkung die Kolbeneinheit 3 bzw. ein Vorspannelement 16 von dem Flansch 5 beabstandet.
Die Kolbeneinheit 3, welche ortsfest an einem Fahrzeugbauteil (nicht dargestellt) ausgebildet ist, hat ein Gehäuse 7, einen zweiten Energiespeicher 8 bzw. eine Feder 8, der/die in dem Gehäuse 7 angeordnet ist, und eine Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 zur Anordnung im Gehäuse 7.
Gemäß 1 weist die Kolbeneinheit 3 ein Kolbenelement 4 auf, das mit einem Ende der Kolbenstange 2 wirkverbunden und das im Gehäuse 7 angeordnet ist, wobei das Kolbenelement 4 zu dem zweiten Energiespeicher 8 relativ beweglich ist.
Der zweite Energiespeicher 8 beabstandet unter Krafteinwirkung das Kolbenelement 4 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8.
Ferner hat die Kolbeneinheit 3 einen Verstellmechanismus 10 zum Variieren der Krafteinwirkung des ersten Energiespeichers 6 und des zweiten Energiespeichers 8 auf die Kolbenstange 2.
Somit ist mithilfe des Verstellmechanismus 10 die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers 6 von der Kolbeneinheit 3 auf den Flansch 5 und die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4 variierbar.
Der Verstellmechanismus 10 hat einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand, wobei im ersten Zustand (dargestellt in 7) die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4 wirkt.
Hingegen wirkt im zweiten Zustand (nicht dargestellt) die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 und eines dritten Energiespeichers 28 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4.
Dabei ist im Ergebnis im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers 8 von der Aufnahme 9 für den zweiten Energiespeicher 8 auf das Kolbenelement 4 geringer ist als im zweiten Zustand.
In der nachfolgenden Beschreibung zu 7 wird erläutert, wie der Pedalkraftsimulator 1 aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand gebracht werden kann.
Wie 7 zeigt, umfasst das Gehäuse 7 einen ersten Gehäuseteil 19 und der Verstellmechanismus 10 einen zweiten Gehäuseteil 20, die axial zueinander beweglich ausgebildet sind.
Die Aufnahme 9 des Verstellmechanismus 10 ist fest mit dem zweiten Gehäuseteil 20 verbunden, wobei das erste Gehäuseteil 19 in das zweite Gehäuseteil 20 einschiebbar ausgebildet ist bzw. sind beide teleskopartig ausgebildet.
Das erste Gehäuseteil 19 sichert mit einem Anschlag an einem Ende das Kolbenelement 4 innerhalb des Gehäuses 7, wobei das Kolbenelement 4 ein erstes und ein zweites Ende umfasst.
Das erste Ende des Kolbenelements 4 hat einen Verbindungsabschnitt 24, der das Kolbenelement 4 mit der Kolbenstange 2 verbindet.
Der Verstellmechanismus 10 hat ferner ein Führungselement 25 für eine Kulissenbahn 26 an dem zweiten Ende des Kolbenelements 4, wobei der Verstellmechanismus 10 zudem ein Hülsenelement 27 umfasst.
Dieses Hülsenelement 27 ist innerhalb des Gehäuses 7 bzw. innerhalb des zweiten Gehäuseteils 20 angeordnet und hohlzylindrisch ausgebildet.
Auch weist das Hülsenelement 27 in seiner Seitenwand eine Kulissenbahn 26 für ein Führungselement 25 auf, das in der Kulissenbahn 26 des Hülsenelements 27 angeordnet ist.
Die Kulissenbahn 26 des Verstellmechanismus 10 hat, wie 8 zeigt, eine Rastposition 30 und eine Verschiebeposition 31.
Das Hülsenelement 27 des Verstellmechanismus 10 hat an seinem ersten Ende einen ersten Anschlag und an seinem zweiten Ende einen zweiten Anschlag.
Innerhalb des Gehäuses 7 ist ein dritter 28 und ein vierter Energiespeicher 29, beide als Feder ausgestaltet, zur axialen Positionierung des Hülsenelements 27 innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet, wobei der dritte Energiespeicher 28 zwischen dem zweiten Gehäuseteil 19 und dem ersten Anschlag des Hülsenelements 27 angeordnet ist.
Der vierte Energiespeicher 29 ist hingegen zwischen dem zweiten Gehäuseteil 20 und dem zweiten Anschlag des Hülsenelements 27 angeordnet.
Das Hülsenelement 27 weist außenseitig eine Verzahnung zur Drehmomentaufnahme eines Antriebs 13 des Verstellmechanismus 10 auf.
Der Antrieb 13 dient der Bewegung des Hülsenelements 27 relativ zum Gehäuse 7 bzw. relativ zum zweiten Gehäuseteil 20.
Dabei greift der Antrieb 13 in die Verzahnung des Hülsenelements 27 ein, um eine Drehbewegung auf das Hülsenelement 27 zu übertragen.
Mithilfe dieser Drehbewegung ist es dem Antrieb 13 möglich, das Hülsenelement 27 von der Rastposition 30 in die Verschiebeposition 31 oder umgekehrt zu bewegen.
Hierbei wird in der Rastposition 30 eine auf das Kolbenelement 4 einwirkende Kraft hin zum Hülsenelement 27 übertragen, sodass der zweite 8 und der vierte Energiespeicher 29 der einwirkenden Kraft entgegenwirken.
Hingegen wird in der Verschiebeposition 31 eine auf das Kolbenelement 4 einwirkende Kraft hin zum zweiten Energiespeicher 8 übertragen, sodass lediglich der zweite Energiespeicher 8 der einwirkenden Kraft entgegenwirkt.
Zusammengefasst ist also der dritte Energiespeicher 28 über eine Verdrehung des Hülsenelements 14 von der Verschiebeposition 31 in die Rastposition 30 zuschaltbar, sodass in Ergebnis die der Kolbenstange 2 entgegenwirkende Kraft um die Kraft des dritten Energiespeichers 28 vergrößerbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Pedalkraftsimulator
2: Kolbenstange
3: Kolbeneinheit
4: Kolbenelement
5: Flansch
6: erster Energiespeicher
7: Gehäuse
8: zweite Energiespeicher
9: Aufnahme für den zweiten Energiespeicher
10: Verstellmechanismus
11: Speicheraufnahmeelement
12: Verstellelement
13: Antrieb
14: Hülsenelement
15: Anschlagelement
16: Vorspannelement
17: Vorsprung
18: Ausnehmung
19: erstes Gehäuseteil
20: zweites Gehäuseteil
21: Führelement
22: Aufnahme
23: Durchtritt
24: Verbindungsabschnitt
25: Führungselement
26: Kulissenbahn
27: Hülsenelement
28: dritter Energiespeicher
29: vierter Energiespeicher
30: Rastposition
31: Verschiebeposition
D1: erster Abstand
D2: erster Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015204702 A1 [0008]

Claims

Vorrichtung (1) zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere Pedalkraftsimulator, aufweisend: - eine Kolbenstange (2), - eine Kolbeneinheit (3), wobei ein Ende der Kolbenstange (2) mit einem Kolbenelement (4) der Kolbeneinheit (3) wirkverbunden ist, - einen Flansch (5), welcher an der Kolbenstange (2) angeordnet ist und welcher von der Kolbeneinheit (3) beabstandet ist, - einen ersten Energiespeicher (6), der zwischen dem Flansch (5) und der Kolbeneinheit (3) angeordnet ist und unter Krafteinwirkung ein Kolbenelement (4) der Kolbeneinheit (3) von dem Flansch (5) beabstandet, - wobei die Kolbeneinheit (3) umfasst: • ein Gehäuse (7), • einen zweiten Energiespeicher (8), der in dem Gehäuse (7) angeordnet ist, • eine Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) zur Anordnung im Gehäuse (7), • ein Kolbenelement (4), das mit einem Ende der Kolbenstange (2) wirkverbunden und das im Gehäuse (7) angeordnet ist, • wobei das Kolbenelement (4) zu dem zweiten Energiespeicher (8) relativ beweglich ist, • wobei der zweite Energiespeicher (8) unter Krafteinwirkung das Kolbenelement (4) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) beabstandet, - wobei die Kolbeneinheit (3) ferner einen Verstellmechanismus (10) zum Variieren der Krafteinwirkung des ersten und/oder zweiten Energiespeichers (6, 8) aufweist, sodass die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers (6) von der Kolbeneinheit (3) auf den Flansch (5) und/oder die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) variierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, - wobei der Verstellmechanismus (10) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand umfasst, - wobei im ersten Zustand ein erster Abstand (D1) zwischen dem Flansch (5) und der Kolbeneinheit (3), insbesondere einem Vorspannelement (16), durch den Verstellmechanismus (10) eingestellt ist, - wobei im zweiten Zustand ein zweiter Abstand zwischen dem Flansch (5) und der Kolbeneinheit (3), insbesondere einem Vorspannelement (16), durch den Verstellmechanismus (10) eingestellt ist, - wobei der erste Abstand im Vergleich zum zweiten Abstand größer ist, wodurch vorzugsweise im ersten Zustand die einwirkende Kraft des ersten Energiespeichers (6) vom Flansch (5) auf die Kolbeneinheit (3) geringer ist als im zweiten Zustand.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, - wobei der Verstellmechanismus (10) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand umfasst, - wobei im ersten Zustand ein erster Abstand (D2) zwischen dem Kolbenelement (4) und der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) durch den Verstellmechanismus (10) eingestellt ist, - wobei im zweiten Zustand ein zweiter Abstand zwischen dem Kolbenelement (4) und der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) durch den Verstellmechanismus (10) eingestellt ist, - wobei der erste Abstand (D2) im Vergleich zum zweiten Abstand größer ist, wodurch vorzugsweise im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) geringer ist als im zweiten Zustand.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei der Verstellmechanismus (10) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand umfasst, - wobei im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) wirkt, - wobei im zweiten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) und eines dritten Energiespeichers (28) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) wirkt, - wobei vorzugsweise im ersten Zustand die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) geringer ist als im zweiten Zustand.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei der Verstellmechanismus (10) ein Vorspannelement (16) umfasst, - wobei vorzugsweise der erste Energiespeicher (6) gegen das Vorspannelement (16) und gegen den Flansch (5) anliegt, - wobei vorzugsweise das Vorspannelement (16) verfahrbar ausgestaltet, sodass der Abstand (D1) zwischen dem Flansch (5) und dem Vorspannelement (16) veränderbar ist, wodurch die auf den ersten Energiespeicher (6) einwirkende Kraft ebenfalls veränderbar ist, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) die Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) umfasst, - wobei vorzugsweise die Aufnahme (9) ein Speicheraufnahmeelement (11) und ein Verstellelement (12) aufweist, - wobei vorzugsweise das Verstellelement (12) und das Speicheraufnahmeelement (11) an den Stirnseiten, an welchen sich beide berühren, eine komplementäre Rampengeometrie aufweisen, sodass bei einer relativen Drehung der beiden zueinander die axiale Höhe der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) variierbar ist, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) ferner einen Antrieb (13) aufweist, - wobei vorzugsweise entweder das Speicheraufnahmeelement (11) oder das Verstellelement (12) mit dem Antrieb (13) verbindbar ist, um eine Drehbewegung auszuführen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei der Verstellmechanismus (10) ein Hülsenelement (14) umfasst, das innerhalb des Gehäuses (7) angeordnet ist, - wobei vorzugsweise die Aufnahme (9) des Verstellmechanismus (10), insbesondere dessen Verstellelement (12), mit einem ersten Ende des Hülsenelements (14) verbunden ist, - wobei vorzugsweise das Vorspannelement (16) mit einem zweiten Ende des Hülsenelements (14) verbunden ist, - wobei vorzugsweise das Hülsenelement (14) am zweiten Ende mindestens einen Vorsprung (17) aufweist, - wobei vorzugsweise das Anschlagelement (15) mindestens eine Ausnehmung (18) für mindestens einen Vorsprung (17) des Hülsenelements (14) umfasst, sodass der mindestens eine Vorsprung (17) durch die mindestens eine Ausnehmung (18) bei relativer axialer Bewegung der beiden zueinander hindurchtritt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei der Verstellmechanismus (10) ein Vorspannelement (16) umfasst, - wobei vorzugsweise der erste Energiespeicher (6) gegen das Vorspannelement (16) und gegen den Flansch (5) anliegt, - wobei vorzugsweise das Vorspannelement (16) verfahrbar ausgestaltet, sodass der Abstand (D1) zwischen dem Flansch (5) und dem Vorspannelement (16) veränderbar ist, wodurch die auf den ersten Energiespeicher (6) einwirkende Kraft ebenfalls veränderbar ist, - wobei vorzugsweise das Gehäuse (7) einen ersten Gehäuseteil (19) und der Verstellmechanismus (10) einen zweiten Gehäuseteil (20) umfasst, die axial und/oder radial zueinander beweglich ausgebildet sind, - wobei vorzugsweise das erste und zweite Gehäuseteil (19), (20) einschiebbar, insbesondere teleskopartig, ausgebildet sind, - wobei vorzugsweise das erste Gehäuseteil (19) außenseitig eine Gewindeführung und das zweite Gehäuseteil (20) innenseitig eine Gewindeführung zur relativen Bewegung der beiden Gehäuseteile (19), (20) zueinander umfasst, - wobei vorzugsweise die Gewindeführungen der beiden Gehäuseteile (19), (20) ineinander eingreifen, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) einen Antrieb (13) zur Bewegung des zweiten Gehäuseteils (20) relativ zum ersten Gehäuseteil (19) aufweist, - wobei vorzugsweise die Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) mindestens ein hervorstehendes Führelement (21) umfasst, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) mindestens eine Aufnahme (22) für das mindestens eine hervorstehende Führelement (21) innerhalb des Kolbenelements (4) umfasst, - wobei vorzugsweise das mindestens eine hervorstehende Führelement (21) in der mindestens eine Aufnahme (22) angeordnet ist, um eine Drehbewegung des zweiten Gehäuseteils (20) von der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf das Kolbenelement (4) zu übertragen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei das Vorspannelement (16) außenseitig ein Gewinde umfasst, das in ein Gegengewinde auf der Innenseite des zweiten Gehäuseelements (20) eingreift, - wobei vorzugsweise das Vorspannelement (16) des Verstellmechanismus (10) in seinem Inneren einen mehreckig- oder polygon-geformten Durchtritt (23) für einen Verbindungsabschnitt (24) des Kolbenelements (4) umfasst, sodass der Verbindungsabschnitt (24) durch den Durchtritt (23) bei relativer axialer Bewegung der beiden zueinander hindurchtritt, - wobei vorzugsweise das Kolbenelement (4) einen Verbindungsabschnitt (24) umfasst, der das Kolbenelement (4) mit der Kolbenstange (2) verbindet, - wobei vorzugsweise der Verbindungsabschnitt (24) des Kolbenelements (4) in dem Durchtritt (23) angeordnet ist, sodass eine Drehbewegung der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) auf den Verbindungsabschnitt (24) des Kolbenelements (4) und somit auf das Vorspannelement (16) übertragbar ist, wodurch die axiale Position des Vorspannelements (16) relativ zum zweiten Gehäuseteil (20) veränderbar ist, - wobei vorzugsweise die einwirkende Kraft des zweiten Energiespeichers (8) über das Kolbenelement (4) auf die Kolbenstange (2) abhängig ist von dem eingestellten Abstand zwischen der Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) und dem Kolbenelement (4).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei das Gehäuse (7) einen ersten Gehäuseteil (19) und der Verstellmechanismus (10) einen zweiten Gehäuseteil (20) umfasst, die axial und/oder radial zueinander beweglich ausgebildet sind, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) die Aufnahme (9) für den zweiten Energiespeicher (8) umfasst, die fest mit dem zweiten Gehäuseteil (20) verbunden ist, - wobei vorzugsweise das erste Gehäuseteil (19) in das zweite Gehäuseteil (20) einschiebbar, insbesondere teleskopartig, ausgebildet sind, - wobei vorzugsweise das Kolbenelement (4) ein erstes und ein zweites Ende umfasst, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) ein Führungselement (25) für eine Kulissenbahn (26) an einem zweiten Ende des Kolbenelements (4) aufweist, - wobei vorzugsweise der Verstellmechanismus (10) ein Hülsenelement (27) umfasst, das innerhalb des Gehäuses (7), insbesondere innerhalb des zweiten Gehäuseteils (20), angeordnet ist, - wobei vorzugsweise das Hülsenelement (27) hohlzylindrisch ausgebildet ist und in seiner Seitenwand eine Kulissenbahn (26) für ein Führungselement (25) umfasst, - wobei vorzugsweise das Führungselement (25) in der Kulissenbahn (26) des Hülsenelements (27) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, - wobei der Verstellmechanismus (10) einen Antrieb (13) zur Bewegung des Hülsenelements (27) relativ zum Gehäuse (7), insbesondere zum zweiten Gehäuseteil (20), aufweist, - wobei vorzugsweise der Antrieb (13) in das Eingriffselement des Hülsenelements (27) eingreift, um eine Drehbewegung auf das Hülsenelement (27) zu übertragen, - wobei vorzugsweise die Kulissenbahn (26) des Verstellmechanismus (10) eine Rastposition (30) und eine Verschiebeposition (31) umfasst, - wobei vorzugsweise der Antrieb (13) das Hülsenelement (27) von der Rastposition (30) in die Verschiebeposition (31) oder umgekehrt bewegt, - wobei vorzugsweise das Hülsenelement (27) des Verstellmechanismus (10) an seinem ersten Ende einen ersten Anschlag und an seinem zweiten Ende einen zweiten Anschlag umfasst, - wobei vorzugsweise innerhalb des Gehäuses (7) ein dritter (28) und ein vierter Energiespeicher (29) zur axialen Positionierung des Hülsenelements (27) innerhalb des Gehäuses (7) angeordnet ist, - wobei vorzugsweise das Hülsenelement (27) außenseitig ein Eingriffselement, insbesondere eine Verzahnung, zur Drehmomentaufnahme eines Antriebs (13) aufweist, - wobei vorzugsweise die Kulissenbahn (26) des Verstellmechanismus (10) eine Rastposition (30) und eine Verschiebeposition (31) umfasst, - wobei vorzugsweise der Antrieb (13) das Hülsenelement (27) von der Rastposition (30) in die Verschiebeposition (31) oder umgekehrt bewegt, - wobei vorzugsweise in der Rastposition (30) eine auf das Kolbenelement (4) einwirkende Kraft hin zum Hülsenelement (27) übertragen wird, sodass der zweite (8) und der vierte Energiespeicher (29) der einwirkenden Kraft entgegenwirken, - wobei vorzugsweise in der Verschiebeposition (31) eine auf das Kolbenelement (4) einwirkende Kraft hin zum zweiten Energiespeicher (8) übertragen wird, sodass der zweite Energiespeicher (8) der einwirkenden Kraft entgegenwirkt.