DE102017212163A1

DE102017212163A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal

Info

Publication number: DE102017212163A1
Application number: DE102017212163.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Müller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal (1) für Kraftfahrzeuge, wobei das Gaspedal (1) zwischen einer Nullstellung und einem Vollanschlag entlang eines vorgegebenen Verstellwegs beweglich ist und eine Rückstellfeder in Richtung der Nullstellung wirkt. Dabei ist ein sich mit dem Gaspedal zumindest in einer (R2) der Bewegungsrichtungen mitbewegendes Teil (3), bspw. ein Stößel, Drehrad oder Welle vorgesehen.Zudem ist eine zuschaltbare Freilaufvorrichtung (4) dergestalt vorgesehen, dass diese im inaktiven Zustand der Freilaufvorrichtung (4) die Bewegung in beide Richtungen (R1,R2) zulässt im zugeschalteten Zustand die Bewegung des mitbewegenden Teils in Richtung der Nullstellung (R2) zulässt, in Gegenrichtung (R1) jedoch mit der zusätzlichen Rückstellkraft behindert. Die Freilaufvorrichtung (4) kann beispielsweise ein Sperrklinken-Freilauf, Rollenfreilauf, Klemmkörper-Freilauf oder Federwickel-Freilauf sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Das Gaspedal ist dabei üblicher Weise zwischen einer Nullstellung und einem Vollanschlag entlang eines vorgegebenen Verstellwegs beweglich, wobei die Bewegung geradlinig oder auch gekrümmt sein kann, insbesondere auch eine teilkreisform einer Drehung um einen Drehpunkt der Pedalaufhängung. Dabei ist zumindest eine, aus Aspekten der funktionalen Sicherheit oft zwei Rückstellfedern vorgesehen, welche in Richtung der Nullstellung wirken.
Dabei se ist ein sich mit dem Gaspedal zumindest in einer der Bewegungsrichtungen mitbewegendes Teil vorgesehen und kann eine entsprechende Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal bevorzugt an ein solches sich mitbewegendes Teil wirken, um dieses nicht unmittelbar am Pedal anordnen zu müssen. Neben passiven Elementen in Form von Reibelementen sind auch auf das mitbewegende Teil wirkende aktive Elemente, wie Stellmotoren oder Linearaktoren bekannt, um die Kraftkennlinie des Pedals beeinflussen zu können. Diese Aktoren müssen entsprechend leistungsstark ausgelegt sein, um die erforderlichen Rückstellkräfte zu erzeugen.
Aus der EP 899147 A1 ist ein Gaspedal mit einer permanent wirkenden Freilauf-Vorrichtung zu entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches und kostengünstig realisierbares Konzept einer solchen Vorrichtung 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.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass eine zuschaltbare Freilaufvorrichtung dergestalt vorgesehen ist, dass diese im inaktiven Zustand der Freilaufvorrichtungen inaktiv ist, also die Bewegung in beide Richtungen zulässt. Nur im zugeschalteten Zustand wird diese wirksam und lässt die Bewegung des mitbewegenden Teils (nur) in Richtung der Nullstellung ungehindert zu, in Gegenrichtung jedoch mit der zusätzlichen Rückstellkraft behindert bis hin zu ggfs. ganz blockiert.
Die Freilaufvorrichtung kann dabei beispielsweise ein Sperrklinken-Freilauf, Rollenfreilauf, Klemmkörper-Freilauf oder Federwickel-Freilauf sein.
In einer 1. Ausgestaltung ist am beweglichen Teil eine Reibfläche angeordnet und weist die Freilaufvorrichtung ein Reibelement auf, welches exzentrisch drehbar und so gelagert ist, dass es bei inaktiver Freilaufvorrichtung in Abstand zur Reibfläche gehalten wird und bei aktiver Freilaufvorrichtung das Reibelement die Reibfläche berührt, bei Bewegung in Richtung der Nullstellung jedoch das Reibelement in Richtung des verringernden Radius zum Drehpunkt an der Reibfläche bewegt wird, bei entgegengesetzter Bewegung, also in Richtung des Vollanschlags das Reibelement in Richtung des sich erhöhenden Radius zum Drehpunkt an der Reibfläche bewegt wird. Vorzugsweise sind zwei oder mehr symmetrisch um das bewegliche Teil angeordnete Freilaufvorrichtungen (4) vorgesehen, um eine möglichst gleichmäßige Querbelastung zu erreichen und ein Verkippen des beweglichen Teils zu vermeiden.
Zudem ist vorzugsweise eine Anstellvorrichtung vorgesehen, welche die Freilaufvorrichtung insgesamt oder zumindest ein Teil von dieser bei inaktivem Freilauf in Abstand zum beweglichen Teil hält und zur Aktivierung der Freilaufvorrichtung die Freilaufvorrichtung insgesamt oder zumindest ein Teil von dieser in Berührung mit dem beweglichen Teil bringt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Vorrichtungen muss diese anstellt Vorrichtung jedoch nicht die zusätzliche Rückstellkraft selbst erzeugen, sondern kommt die dazu erforderliche Kraft aus der Sperrrichtung der Freilaufeinrichtung selbst und kann daher die Anstellvorrichtung deutlich einfacher und preiswerter realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert. Es zeigen:

1 1. Ausführungsbeispiel
1A Detailansicht des exzentrisch drehbaren Reibelements
2 2. Ausführungsbeispiel mit alternativer Federlösung
3 3. Ausführungsbeispiel

In allen Ausführungsbeispielen gemeinsam wird nur skizzenhaft ein Teil des Pedalarmes 1 gezeigt und mit 3 das bewegliche Teil und mit Bezugszeichen 4 jeweils die Freilaufvorrichtung bezeichnet.
Das Gaspedal 1 ist dabei zwischen einer hier durch den Anschlag 2 vorgegebenen Nullstellung und einem Vollanschlag entlang eines vorgegebenen Verstellwegs beweglich. Dabei wirkt eine Rückstellfeder in Richtung der Nullstellung, wobei dies die nachfolgend noch näher erläuterte Feder F2 übernehmen kann oder eine in den Figuren nicht gezeigte zusätzliche Rückstellfeder.
Wie bereits schon eingangs erläutert, ist ein sich mit dem Gaspedal zumindest in einer (R2) der Bewegungsrichtungen mitbewegendes Teil (3) vorgesehen, welches in den 1 und 2 als Stößel ausgebildet ist.
Zudem ist eine zuschaltbare Freilaufvorrichtung (4) dergestalt vorgesehen ist, dass diese im inaktiven Zustand der Freilaufvorrichtung (4) die Bewegung in beide Richtungen (R1,R2) zulässt, also wirkungslos ist und insbesondere beispielsweise über eine Anstellvorrichtung (43) auf Abstand zum Stößel 3 gehalten wird.
Im zugeschalteten Zustand berühren sich Stößel 3 und Freilauf-Vorrichtung 4 und wird die Bewegung des mitbewegenden Teils in Richtung der Nullstellung (R2) durch die Freilauf-Vorrichtung 4 zugelassen, in Gegenrichtung (R1) jedoch mit der zusätzlichen Rückstellkraft behindert.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Klemmkörper-Freilauf nach dem Prinzip der sogenannten Curry-Klemmen verwendet worden. Dieses Prinzip ist aus dem Segelsport oder bei Sicherungsautomaten für Kletterer bekannt. Grundsätzlich eignen sich aber auch andere Prinzipien, also beispielsweise ein Sperrklinken-Freilauf, Rollenfreilauf, oder Federwickel-Freilauf oder andere Formen eines Klemmkörper-Freilaufs.
Im diesem Ausführungsbeispiel nach dem Prinzip einer Curry-Klemme ist am beweglichen Teil, also Stößel 3 an dessen zur Bewegungsrichtung senkrechten Seitenfläche jeweils symmetrisch eine Reibfläche 34 angeordnet. Entsprechend sind auch mehrere, hier nämlich 2 ebenso symmetrisch angeordnete Freilaufvorrichtungen 4 vorgesehen. Durch die hier zwei gegenüberliegenden, generell aber noch mehr symmetrisch um das bewegliche Teil angeordneten Freilaufvorrichtungen heben sich die Querkräfte auf den Stößel 3 auf und wird verhindert, dass dieser verklemmt oder kippt.
Die Freilaufvorrichtungen 4 weisen jeweils ein Reibelement 42 an dessen Rand wie in 1A skizziert auf, welches exzentrisch drehbar 41 und zudem vorzugsweise durch die Anstellvorrichtung 43 so gelagert ist, dass es bei inaktiver Freilaufvorrichtung 4 in Abstand zur Reibfläche gehalten wird und bei aktiver Freilaufvorrichtung 4 das Reibelement 42 die Reibfläche berührt.
Bei Bewegung R2 in Richtung der Nullstellung wird jedoch das Reibelement 42 in Richtung des verringernden Radius zum Drehpunkt 41 an der Reibfläche 34 bewegt, bei entgegengesetzter Bewegung R1, also in Richtung des Vollanschlags das Reibelement 42 in Richtung des sich erhöhenden Radius zum Drehpunkt 41 an der Reibfläche 34 bewegt.
Zudem ist in diesem Ausführungsbeispiel die Feder F2 vorgesehen, welche das bewegliche Teil mit einer vorgegebenen Kraft in Richtung der Nullstellung nachführt. Diese Feder F2 kann bei entsprechender Dimensionierung auch als Rückstellfeder für das gesamte Pedal 1 dienen bzw. diese ersetzen, stellt aber in diesem Ausführungsbeispiel sicher, dass das bewegliche Teil 3 immer in Richtung der Nullstellung dem Pedal nach geführt wird, auch wenn die andere, ebenfalls gezeigte Feder F1 nur lose an dem Pedal 1 anliegt. Wie in 1 gezeigt sind in Bewegungsrichtung zwischen Stößel und Gaspedal zumindest eine erste Feder (F1) und zwischen Stößel und festem Gegenanschlagspunkt zumindest eine zweite Feder (F2) angeordnet, wobei die 1. Feder eine höhere Steifigkeit als die 2. Feder aufweist. Die 1. Feder sorgt dabei für die definierte Erhöhung der Rückstellkraft am Pedal, sobald die Freilaufvorrichtung 4 in die Sperrung geht. Wird jedoch der Fuß vom Pedal genommen, kann durch die Wirkung der 2. Feder die Sperrung der Freilauf-Vorrichtung aufgehoben und der Stößel 3 in Richtung des Nullanschlag 2 wieder den Pedal nachgeführt werden. Die Freilauf-Vorrichtung kann entkoppelt davon und zeitlich verzögert beispielsweise durch die Anstellvorrichtung 43 wieder in die inaktive Position gebracht werden. Aufgrund des Freilaufes ist die Nachführung des Stößels 3 in Richtung der Nullstellung aber eben davon entkoppelt.
Wird dies bspw. als haptische Rückmeldung am Gaspedal eines Hybridfahrzeugs verwendet und ist der Hybridantrieb, also Verbrenner nicht eingeschaltet, gleitet der Stößel mit dem Pedal vor und zurück , ohne merkliche Kraft auszuüben. Wird der Hybridantrieb, also Verbrenner zugeschaltet, wird der Stößel von der Curry-Klemme mit den exzentrischen Backen festgehalten. Da die Wirkung aber nur in diese Richtung R1 besteht, kann der Stößel bei Loslassen des Pedals nachrutschen, würde aber bei erneutem Druck aufs Pedal wieder greifen, solange der Aktor die Curry-Klemme nicht inaktiv geschaltet hat. Die dafür erforderliche Kraftwirkung des Aktors ist aber eben sehr gering.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet von dem zuvor erläuterten durch eine geänderte Federanordnung, nämlich 2 miteinander gekoppelte Federn zwischen Pedal 1 und Stößel 3, wobei die 1. Feder eine höhere Steifigkeit als die 2. Feder aufweist und die zweite Feder (F2) unter einer vorgegebenen Zugvorspannung eingebaut ist, um den Stößel 3 in Richtung (R2) der Nullstellung des Pedals zu ziehen.
Die 3 skizziert nun noch eine Alternative, bei welcher das Pedal 1 über eine Drehscheibe 3 gekoppelt ist und ansonsten vergleichbar dem Konzept einer Curry-Klemme aus den vorangehenden Ausführungsbeispielen eine Freilauf Vorrichtung mit einem exzentrisch drehbar gelagerten Klemmkörper 4 realisiert ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel können natürlich zusätzliche Federelemente vorgesehen werden, sind jedoch in der Figur nicht gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 899147 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung einer zusätzlichen Rückstellkraft am Gaspedal (1) für Kraftfahrzeuge, wobei das Gaspedal (1) zwischen einer Nullstellung und einem Vollanschlag entlang eines vorgegebenen Verstellwegs beweglich ist und eine Rückstellfeder in Richtung der Nullstellung wirkt, wobei ein sich mit dem Gaspedal zumindest in einer (R2) der Bewegungsrichtungen mitbewegendes Teil (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zuschaltbare Freilaufvorrichtung (4) dergestalt vorgesehen ist, dass diese im inaktiven Zustand der Freilaufvorrichtung (4) die Bewegung in beide Richtungen (R1,R2) zulässt im zugeschalteten Zustand die Bewegung des mitbewegenden Teils in Richtung der Nullstellung (R2) zulässt, in Gegenrichtung (R1) jedoch mit der zusätzlichen Rückstellkraft behindert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufvorrichtung (4) ein Sperrklinken-Freilauf, Rollenfreilauf, Klemmkörper-Freilauf oder Federwickel-Freilauf ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am beweglichen Teil (3) eine Reibfläche (34) angeordnet ist und die Freilaufvorrichtung (4) ein Reibelement (42) aufweist, welches exzentrisch drehbar (41) und so gelagert ist, dass es bei inaktiver Freilaufvorrichtung (4) in Abstand zur Reibfläche gehalten wird und bei aktiver Freilaufvorrichtung (4) das Reibelement (42) die Reibfläche berührt, bei Bewegung (R2) in Richtung der Nullstellung jedoch das Reibelement (42) in Richtung des verringernden Radius zum Drehpunkt (41) an der Reibfläche (34) bewegt wird, bei entgegengesetzter Bewegung (R1), also in Richtung des Vollanschlags das Reibelement (42) in Richtung des sich erhöhenden Radius zum Drehpunkt (41) an der Reibfläche (34) bewegt wird.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr symmetrisch um das bewegliche Teil angeordnete Freilaufvorrichtungen (4) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anstellvorrichtung (43) vorgesehen ist, welche die Freilaufvorrichtung insgesamt oder zumindest ein Teil von dieser bei inaktivem Freilauf in Abstand zum beweglichen Teil hält und zur Aktivierung der Freilaufvorrichtung die Freilaufvorrichtung insgesamt oder zumindest ein Teil von dieser in Berührung mit dem beweglichen Teil bringt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (F2) vorgesehen ist, welche das bewegliche Teil mit einer vorgegebenen Kraft in Richtung der Nullstellung nachführt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als bewegliches Teil ein Stößel und in Bewegungsrichtung zwischen Stößel und Gaspedal zumindest eine erste Feder (F1) und zwischen Stößel und festem Gegenanschlagspunkt zumindest eine zweite Feder (F2) angeordnet sind, wobei die 1. Feder eine höhere Steifigkeit als die 2. Feder aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als bewegliches Teil ein Stößel und in Bewegungsrichtung zwischen Stößel und Gaspedal zumindest eine erste Feder (F1) und an diese mechanisch gekoppelt zumindest eine zweite Feder (F2) angeordnet sind, wobei die 1. Feder eine höhere Steifigkeit als die 2. Feder aufweist und die zweite Feder (F2) unter einer vorgegebenen Zugvorspannung eingebaut ist, um den Stößel in Richtung (R2) der Nullstellung des Pedals zu ziehen.