DE102018112216A1 - 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 einem Pedalkraftsimulator, welche eine haptische Rückmeldung über ein vorgegebenes Kraft-Weg-Verhalten vermittelt, wobei ein in einem Gehäuse (8) axial beweglich gelagerter Kolben (9) mit dem Betätigungselement (3) verbunden ist, welches den Kolben (9) innerhalb des Gehäuses (8) entgegen einer durch eine Rückstellfeder (16) erzeugte Rückstellkraft bewegt. Bei einer Vorrichtung, bei welcher eine zuverlässige Sicherung des Kolbens im Pedalkraftsimulator erfolgt, besteht der Kolben (9) aus zwei Halbschalen (22, 23), die mittels einer die beiden Halbschalen (22, 23) des Kolbens (9) flächig umgebenden Sicherungseinheit (26) fixiert sind.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 on a predetermined force-displacement behavior, wherein in a housing (8) axially movably mounted piston (9) with the actuating element ( 3) is connected, which moves the piston (9) within the housing (8) against a restoring force generated by a return spring (16). In a device in which a reliable securing of the piston takes place in the pedal force simulator, the piston (9) consists of two half-shells (22, 23) which by means of a two half-shells (22, 23) of the piston (9) surrounding the fuse unit ( 26) are fixed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, vorzugsweise ein Pedalkraftsimulator, welche eine haptische Rückmeldung über ein vorgegebenes Kraft-Weg-Verhalten vermittelt, wobei ein in einem Gehäuse axial beweglich gelagerter Kolben mit dem Betätigungselement verbunden ist, welches den Kolben innerhalb des Gehäuses entgegen einer durch eine Rückstellfeder erzeugte Rückstellkraft bewegt.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 housing axially movably mounted in a piston with the actuating element is connected, which the piston inside the housing moves against a restoring force generated by a return spring.
In Kraftfahrzeugen werden Aggregate, wie beispielsweise Kupplungen, Bremsen und anderes mittels Pedal fußbetätigt. Hierzu wird das Pedal beispielsweise an einem Pedalblock schwenkbar angelegt, wodurch durch die Betätigung des Pedals beispielsweise über einen Bowdenzug eine hydraulische Strecke oder ähnliches das Aggregat betätigt. Dabei wirkt auf das Pedal eine typische Rückstellkraft, die dem Bediener das Betätigen erleichtert.In motor vehicles, units such as clutches, brakes and other foot-operated by foot. For this purpose, the pedal is pivotally applied, for example, to a pedal block, whereby actuated by the operation of the pedal, for example via a Bowden cable, a hydraulic line or the like the unit. The pedal has a typical restoring force, which makes it easier for the operator to operate.
Es sind Betätigungssysteme bekannt, bei welchen zwischen dem Pedal und dem Aggregat keine direkte mechanische Verbindung mehr vorgesehen ist, sondern an dem Pedal ein Sensor angeordnet ist, welcher die Betätigung des Pedals erkennt und entsprechend ein Aktuator die Betätigung des Aggregats vornimmt. Solche Vorrichtungen werden bei der Betätigung einer Kupplung beispielsweise Clutch-by-wire genannt. Derartige Vorrichtungen sind auch beispielsweise für das Bremspedal oder das Gaspedal bekannt. Dabei ist es für den Bediener von Nachteil, dass die auf das Pedal wirkende Rückstellkraft nicht mehr originär von dem Aggregat resultiert, weil dadurch die vom Bediener erwartete Rückstellkraft nicht mehr vorliegt und die Betätigung durch den Bediener ungewohnt erscheint.There are known actuation systems in which between the pedal and the unit no direct mechanical connection is provided, but on the pedal, a sensor is arranged, which detects the operation of the pedal and according to an actuator performs the operation of the unit. Such devices are called clutch-by-wire, for example, in the operation of a clutch. Such devices are also known for example for the brake pedal or the gas pedal. It is disadvantageous for the operator that the force acting on the pedal restoring force no longer originates from the unit, because thereby expected by the operator restoring force is no longer present and the operation by the user seems unusual.
Es sind Pedalkraftsimulatoren bekannt geworden, welche an dem Pedal angreifen und eine mehr realistische und gewohnte Rückstellkraft verursachen. Aus der
Es sind Kolben bekannt, die aus zwei Halbschalen bestehen, wobei die beiden Halbschalen durch Sicherungsringe gesichert sind. Die Verwendung dieser Sicherungsringe erschwert eine Montage, da diese sehr aufwändig ist. Darüber hinaus können die als Sprengringe ausgebildeten Sicherungsringe bei der Montage verzogen werden und weisen in einer Nut ein Spiel auf, so dass die Sicherungsfunktion der Sicherungsringe nicht in der vollen Funktion wirksam wird.There are known pistons, which consist of two half shells, wherein the two half shells are secured by retaining rings. The use of these circlips makes installation difficult, since this is very expensive. In addition, the circlips designed as snap rings can be distorted during assembly and have in a groove on a game, so that the safety function of the retaining rings is not effective in the full function.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pedalkraftsimulator anzugeben, bei welchem der Kolben zuverlässig in dem Gehäuse gesichert werden kann.The invention has for its object to provide a pedal force simulator, wherein the piston can be reliably secured in the housing.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kolben aus zwei Halbschalen besteht, die mittels einer die beiden Halbschalen des Kolbens flächig umgebenden Sicherungseinheit fixiert sind. Durch eine solche flächige Sicherheitseinheit werden die Halbschalen des Kolbens gegeneinander gedrückt und somit fest auch bei Betätigung des Pedalkraftsimulators zusammen gehalten. Eine solche flächige Sicherheitseinheit erlaubt eine einfachere Montage, da nur ein Bauteil über die Halbschalen des Kolbens gefügt werden muss.According to the invention the object is achieved in that the piston consists of two half-shells, which are fixed by means of a two half-shells of the piston surface surrounding securing unit. By such a planar safety unit, the half-shells of the piston are pressed against each other and thus firmly held together even when pressing the pedal force simulator. Such a planar safety unit allows for easier installation, since only one component has to be joined over the half-shells of the piston.
Vorteilhafterweise ist die Sicherungseinheit als Spannhülse ausgebildet, die axial von außen auf die beiden Halbschalen aufgeschoben wird. Dadurch, dass die Sicherungseinheit eine Vorspannung aufweist, werden die Halbschalen nach montierter Spannhülse zuverlässig gegeneinander gedrückt.Advantageously, the securing unit is designed as a clamping sleeve, which is pushed axially from the outside to the two half-shells. The fact that the fuse unit has a bias, the half shells are reliably pressed against each other after mounted clamping sleeve.
In einer Ausgestaltung weist die Spannhülse an einem Außenrand mindestens ein Halteelement auf, welches in eine Außennut mindestens einer Halbschale des Kolbens eingreift. Dadurch wird verhindert, dass sich die Spannhülse bei einer axialen Bewegung des Kolbens auf den Halbschalen des Kolbens verschiebt.In one embodiment, the clamping sleeve has at least one holding element on an outer edge, which engages in an outer groove of at least one half-shell of the piston. This prevents that the clamping sleeve shifts in an axial movement of the piston on the half-shells of the piston.
In einer Variante ist die Außennut umlaufend über beide Halbschalen des Kolbens ausgebildet, wobei mehrere, in vorgegebenen Abständen an dem Außenrand der Spannhülse ausgebildete Halteelemente radial in die Außennut eingreifen. Die Verwendung mehrerer Halteelemente erhöht den Fixierungsgrad der Spannhülse an den beiden Halbschalen des Kolbens.In a variant, the outer groove is circumferentially formed over both half-shells of the piston, wherein a plurality of, formed at predetermined intervals on the outer edge of the clamping sleeve holding elements engage radially in the outer groove. The use of a plurality of holding elements increases the degree of fixation of the clamping sleeve on the two half-shells of the piston.
In einer Weiterbildung besteht das Halteelement aus einem zwischen zwei Schlitzen der Spannhülse, die sich axial ausgehend von deren Außenrand erstrecken, gebildeten Vorsprung, welcher an seinem freien Ende einen Schnapphaken aufweist. Dieser sich zwischen zwei Schlitzen erstreckende Vorsprung besitzt somit federnde Eigenschaften, die die Montage der Spannhülse auf den beiden Halbschalen vereinfacht. Mittels der sich am Ende des Vorsprungs befindenden Schnapphaken wird eine zuverlässige Befestigung der Spannhülse an dem Kolben gewährleistet.In a further development, the holding element consists of a projection formed between two slots of the clamping sleeve, which extend axially from the outer edge thereof, which has a snap hook at its free end. This extending between two slots projection thus has resilient properties, which simplifies the installation of the clamping sleeve on the two half-shells. By means of the snap hook located at the end of the projection, a reliable fastening of the clamping sleeve to the piston is ensured.
Vorteilhafterweise ist die Anzahl der Schlitze und/oder deren Länge in Abhängigkeit von Montage- und/oder Halte- oder Abzugskräften ermittelbar. In Abhängigkeit der genannten Kräfte wird die Anzahl der Schlitze und der sich daraus ergebenden Vorsprünge berechnet, um sicherzustellen, dass die Spannhülse auch bei der Bewegung des Kolbens sicher auf diesem aufsitzt. Advantageously, the number of slots and / or their length depending on assembly and / or holding or withdrawal forces can be determined. Depending on the forces mentioned, the number of slots and the resulting projections is calculated to ensure that the clamping sleeve is securely seated on the latter even during the movement of the piston.
In einer Ausgestaltung ist die Spannhülse aus Richtung der Kolbenstange auf die Halbschalen des Kolbens aufgesetzt, wobei die umlaufende Außennut des Kolbens im Bereich eines Kolbenstangenkopfes ausgebildet ist. Dabei überdeckt die Spannhülse genau den Bereich der beiden Halbschalen des Kolbens, wo durch den Angriff der Kolbenstange an dem Kolben Bewegungskräfte aktiv werden, deren Übertragung auf die Halbschalen des Kolbens durch die Spannhülse unterbunden wird.In one embodiment, the clamping sleeve from the direction of the piston rod is placed on the half-shells of the piston, wherein the circumferential outer groove of the piston is formed in the region of a piston rod head. In this case, the clamping sleeve covers exactly the region of the two half-shells of the piston, where by the attack of the piston rod on the piston movement forces are active whose transfer is suppressed to the half-shells of the piston through the clamping sleeve.
In einer Ausführungsform sind die Sicherungseinheit und die Halbschalen des Kolbens aus demselben Material hergestellt. Da dadurch beide Materialien gleiche physikalische Eigenschaften aufweisen, erfolgt, insbesondere bei Temperaturänderungen, eine gleichmäßige Ausdehnung von Halbschalen und Hülse, so dass keine Spannungen zwischen diesen beiden Bauteilen auftreten.In one embodiment, the securing unit and the half-shells of the piston are made of the same material. Since both materials have the same physical properties, a uniform expansion of half-shells and sleeve takes place, in particular in the case of temperature changes, so that no stresses occur between these two components.
In einer Ausgestaltung bestehen die Sicherungseinheit und die Halbschalen des Kolbens aus Kunststoff oder Metall. Somit kann je nach Anwendungsfall das Material mit den gewünschten Eigenschaften ausgesucht werden.In one embodiment, the securing unit and the half-shells of the piston made of plastic or metal. Thus, depending on the application, the material with the desired properties can be selected.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Clutch-by-wire-Kupplungssystems eines Fahrzeuges, -
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators, -
3 einen Ausschnitt des Pedalkraftsimulators nach2 , -
4 ein Ausführungsbeispiel einer Spannhülse.
-
1 a schematic representation of a clutch-by-wire coupling system of a vehicle, -
2 an embodiment of a pedal force simulator according to the invention, -
3 a section of the pedal force simulator after2 . -
4 an embodiment of a clamping sleeve.
In
In
Innerhalb des Gehäuses
Der sich an den Kolbenkopf
In
Wie aus
Die Anzahl der Schlitze
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kupplungssystemcoupling system
- 22
- Kupplungclutch
- 33
- Fahrpedalaccelerator
- 44
- PedalkraftsimulatorPedal force simulator
- 55
- Sensorsensor
- 66
- Elektromotorelectric motor
- 77
- hydraulische Streckehydraulic route
- 88th
- Gehäusecasing
- 99
- Kolbenpiston
- 1010
- Kolbenkopfpiston head
- 1111
- Kolbenkonuspiston cone
- 1212
- Kolbenstangepiston rod
- 1313
- Gehäuseabschlussbody seat
- 1414
- Druckfedercompression spring
- 1515
- Druckfedercompression spring
- 1616
- RückstellfederReturn spring
- 1717
- Radialer VorsprungRadial advantage
- 1818
- Federelementspring element
- 1919
- Gehäusebodencaseback
- 2020
- Armpoor
- 2121
- Armpoor
- 2222
- Halbschalehalf shell
- 2323
- Halbschalehalf shell
- 2424
- Ausnehmungrecess
- 2525
- KolbenstangenkopfPiston rod head
- 2626
- Spannhülseclamping sleeve
- 2727
- Außennutouter groove
- 2828
- Schnapphakensnap hooks
- 2929
- Schlitzslot
- 3030
- Vorsprunghead Start
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |