DE102017200662A1 - Fluid actuator for haptic-sensitive signal on an accelerator pedal - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Fluidaktor (2) zum Erzeugen eines haptisch wahrnehmbaren Signals an einem Gaspedal (3) eines Fahrzeugs beschrieben. Dabei ist eine Fluidkammer mit einem in dieser Fluidkammer in Arbeitsrichtung (X) beweglich angeordneten Trennkolben (23) vorgesehen, wobei der Trennkolben (23) die Fluidkammer in einen ersten Kammerbereich (21) und einen zweiten Kammerbereich (22) unterteilt und zumindest bei einem Druck auf das Gaspedal sich in Arbeitsrichtung (X) verschiebt.Die Fluidkammer weist dabei in Arbeitsrichtung eine sich verändernde, insbesondere verengende Querschnittsfläche (Ymax>Ymin) auf. Zudem sind am Trennkolben (23) seitlich zur Wandung der Fluidkammer Dichtungsmittel (231) derart vorgesehen, dass die Dichtungsmittel (231) senkrecht zur Arbeitsrichtung eine Veränderung der sich aus Trennkolben mit Dichtungsmittel ergebenden Querschnittsfläche ermöglichen, sich also an die Querschnittsfläche der Fluidkammer anpassen und dabei eine Krafterhöhung und somit Hysteresewirkung eintritt.A fluid actuator (2) for generating a haptic-detectable signal on an accelerator pedal (3) of a vehicle is described. In this case, a fluid chamber with a in this fluid chamber in the working direction (X) movably arranged separating piston (23) is provided, wherein the separating piston (23) divides the fluid chamber into a first chamber portion (21) and a second chamber portion (22) and at least at one pressure on the accelerator pedal in the working direction (X) verschiebt.Die fluid chamber has in the working direction on a changing, in particular narrowing cross-sectional area (Ymax> Ymin). In addition, sealing means (231) are provided on the separating piston (23) laterally to the wall of the fluid chamber such that the sealing means (231) allow a change in the cross-sectional area resulting from separating pistons with sealing means perpendicular to the working direction, thus adapting to the cross-sectional area of the fluid chamber and thereby an increase in force and thus hysteresis effect occurs.
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktor zum Erzeugen eines haptisch wahrnehmbaren Signals an einem Pedal eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an actuator for generating a haptic perceptible signal on a pedal of a vehicle according to the preamble of
Pedale in Fahrzeugen, insbesondere das Gaspedal, werden zunehmend mit einem Aktor versehen, um dem Fahrer des Fahrzeuges ein optisch wahrnehmbare Signal bei bestimmten Verkehrssituationen, beispielsweise dem Unterschreiten eines Mindestabstandes oder einem anstehenden Gangwechsel oder einer unökonomischen Fahrweise, beispielsweise dem Abweichen von einem optimalen Geschwindigkeit-oder Drehmomenten Bereich zu signalisieren.Pedals in vehicles, in particular the gas pedal, are increasingly provided with an actuator to the driver of the vehicle, a visually perceptible signal in certain traffic situations, such as falling below a minimum distance or a pending gear change or an uneconomic driving style, such as deviating from an optimal speed or torque range signal.
Dazu werden so genannte „Force-Feedback-Pedale“, wie beispielsweise in der
Darüber hinaus sind beispielsweise aus der
Zudem erwähnt die
Eine erste nähere Ausgestaltung eines solchen Fluidaktors lehrt die
Der Aktor kann dabei ein pneumatischer Aktor und das Fluid Luft mit einem Über- oder Unterdruck oder ein hydraulischer Aktor und das Fluid eine Hydraulikflüssigkeit sein.The actuator may be a pneumatic actuator and the fluid air with a positive or negative pressure or a hydraulic actuator and the fluid may be a hydraulic fluid.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Weiterbildung eines solchen Fluidaktorkonzepts vorzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.The object of the present invention is to present a development of such a fluid actuator concept. This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, and combinations and developments of individual features are conceivable with each other.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass bisher separate Hystereseelemente, üblicher Weise zusätzliche Reibflächen vorgesehen sein mussten, um den Kräfteverlauf zwischen Bewegung in Arbeitsrichtung (hin zur Vollgasstellung) und die Rückstellbewegung (hin zur Nullpunktstellung) unterschiedlich auszugestalten.An essential idea of the invention is that hitherto separate hysteresis elements, conventionally additional friction surfaces had to be provided in order to design the flow of forces between movement in the working direction (towards the full throttle position) and the return movement (towards the zero point position) differently.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch realisiert, dass die Fluidkammer in Arbeitsrichtung eine sich verändernde, insbesondere verengende Querschnittsfläche (Ymax>Ymin) aufweist. Es wird dabei jeweils die gesamte Querschnittsfläche senkrecht zur Arbeitsrichtung betrachtet, kann diese Veränderung aber kontinuierlich oder abschnittsweise, allseitig oder auch nur an einer Seite der Wandung erfolgen und ist auf keine runde Querschnittsform der Fluidkammer beschränkt, sondern kann der Querschnitt durchaus auch rechteckig sein.According to the invention this is realized in that the fluid chamber in the working direction has a changing, in particular narrowing cross-sectional area (Ymax> Ymin). It is considered in each case the entire cross-sectional area perpendicular to the working direction, but this change can be made continuously or in sections, all sides or even on one side of the wall and is not limited to any round cross-sectional shape of the fluid chamber, but the cross section may well be rectangular.
Die Fluidkammer weist dazu vorzugsweise zumindest in eine zur Arbeitsrichtung senkrechte Richtung eine von Null Grad zur Arbeitsrichtung abweichende Neigung der Wandung auf, kann die Neigung dabei vorzugsweise kontinuierlich sein.For this purpose, the fluid chamber preferably has an inclination of the wall deviating from zero degrees to the working direction, at least in a direction perpendicular to the working direction, and the inclination may preferably be continuous.
Der Trennkolben unterteilt ja die Fluidkammer in einen ersten und einen zweiten Kammerbereich und verschiebt zumindest bei einem Druck auf das Gaspedal sich in Arbeitsrichtung.The separating piston so divides the fluid chamber in a first and a second chamber area and moves at least at a pressure on the accelerator pedal in the working direction.
Seitlich zur Wandung der Fluidkammer weist der Trennkolben Dichtungsmittel derart auf, dass die Dichtungsmittel senkrecht zur Arbeitsrichtung eine Veränderung der sich aus Trennkolben mit Dichtungsmittel ergebenden Querschnittsfläche ermöglichen. Über die Dichtungsmittel wird also der wirksame Querschnitt angepasst und die Abdichtung zwischen erstem und einen zweitem Kammerbereich trotz des veränderlichen Querschnitts der Fluidkammer aufrechterhalten und ausgeglichen.Laterally to the wall of the fluid chamber, the separating piston has sealing means in such a way that the sealing means allow a change in the cross-sectional area resulting from separating pistons with sealing means perpendicular to the working direction. By means of the sealing means, therefore, the effective cross section is adapted and the seal between the first and a second chamber area is maintained and compensated despite the variable cross section of the fluid chamber.
Das Fluidsystem ist vorzugsweise passiv, kommt also ohne Kompressor oder vergleichbare Erzeuger eines fremderzeugten Über- oder Unterdrucks des Fluids aus. Vorzugsweise herrscht somit im Fluid ohne Pedalbelastung somit auch kein Druck bzw. der Umgebungsluftdruck. The fluid system is preferably passive, so comes without a compressor or similar producers of a foreign-generated positive or negative pressure of the fluid. Thus, there is preferably no pressure or ambient air pressure in the fluid without pedal load.
Vorzugsweise ist eine Fahrpedaleinheit entsprechend mit einem solchen Fluidaktor ausgestattet und ist die Hysterese in der Pedalkennlinie durch die Größe und Veränderung der Querschnittsfläche der Fluidkammer vorgegeben, sind also vorzugsweise keine weiteren Hystereseelemente erforderlich.Preferably, an accelerator pedal unit is suitably equipped with such a fluid actuator and the hysteresis in the pedal characteristic is predetermined by the size and variation of the cross-sectional area of the fluid chamber, so that preferably no further hysteresis elements are required.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Figur näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to a figure.
Die Fahrpedaleinheit besteht aus einer passiven Pedaleinheit
Die passive Pedaleinheit
Das Fahrpedal
Nachfolgend soll der Fluidaktor
Der Fluidaktor
Durch die Rückstellfeder
Zudem sind in der Rückstromleitung
Erfindungsgemäß weist die Fluidkammer in Arbeitsrichtung X eine sich verändernde, insbesondere verengende Querschnittsfläche auf, wie hier in der Figur skizzenhaft durch die Maße Ymax>Ymin senkrecht zur Arbeitsrichtung gezeigt wird. Die Fluidkammer weist also zumindest in eine zur Arbeitsrichtung X senkrechte Richtung eine Wandung auf, hier in der Figur sogar die zwei gegenüberliegenden Wandungen auf, welche eine von Null Grad zur Arbeitsrichtung X abweichende Neigung α aufweisen. Vorzugsweise ist die Wandung insgesamt umlaufend und kontinuierlich geneigt, die Fluidkammer also beispielsweise auch wie ein Kegelstumpf geformt.According to the invention, the fluid chamber in the working direction X has a changing, in particular narrowing, cross-sectional area, as shown schematically here in the figure by the dimensions Ymax> Ymin perpendicular to the working direction. The fluid chamber thus has a wall at least in a direction perpendicular to the working direction X, in this case even the two opposite walls, which have an inclination α deviating from zero degrees to the working direction X. Preferably, the wall is a total circumferential and continuously inclined, so the fluid chamber, for example, shaped like a truncated cone.
Der Neigungswinkel α weicht zwar von Null ab, ist aber in der Figur skizzenhaft vergrößert und real relativ klein, also insbesondere zwischen 0,1 und 2 Grad, wobei sich die Stärke der Neigung aus der gewünschten Hysterese und der Anzahl der geneigten Wandungen als auch der gegebenen mittleren Querschnittsfläche und den sonstigen konstruktiven Rahmenbedingungen ergibt.Although the inclination angle α deviates from zero, but in the figure sketchy enlarged and real relatively small, ie in particular between 0.1 and 2 degrees, with the strength of the inclination of the desired hysteresis and the number of inclined walls and the given average cross-sectional area and the other structural conditions.
Der Trennkolben
Zur Erzeugung der pedalwegabhängigen Hysterese wird also der Fluidaktor selbst verwendet. Dabei wird die Aktorinnenfläche, also Wandung der Fluidkammer in einem von Null verschiedenen Winkel geneigt, vorzugsweise umlaufend konisch ausgelegt. Bei größer werdenden Hub wird die Querschnittsfläche am Dichtungselement, also beispielsweise Dichtringe kleiner. Das Dichtungselement, also beispielsweise der Dichtring wird stärker komprimiert und erhört sich dabei die Reibkraft gegenüber der Wandung. Dies hat dann eine höhere Hysterese in der Pedalkennlinie zur Folge.To generate the pedal path-dependent hysteresis so the fluid actuator itself is used. In this case, the actuator inner surface, ie wall of the fluid chamber inclined at a non-zero angle, preferably designed circumferentially conical. As the stroke becomes larger, the cross-sectional area on the sealing element, that is, for example, sealing rings becomes smaller. The sealing element, so for example, the sealing ring is compressed more and thereby compensates for the frictional force the wall. This then results in a higher hysteresis in the pedal characteristic.
Über den Neigungswinkel kann die Hysteresesteigerung über den Weg beeinflusst werden und hat natürlich die Querschnittsfläche insgesamt Einfluss auf die Kraftwirkung am Pedal. Durch die Integration der Hysterese in den Fluidaktor selbst kann optimaler Weise auf zusätzliche weitere Hystereseelemente verzichtet werden, also ausschließlich die Hysterese im Fluidaktor vorgesehen sein.The inclination angle can be used to influence the increase in hysteresis over the path and, of course, the overall cross-sectional area has an influence on the force effect on the pedal. By integrating the hysteresis in the fluid actuator itself can be optimally dispensed with additional additional hysteresis, so be provided only the hysteresis in the fluid actuator.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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