DE102018207799A1

DE102018207799A1 - Steuereinheit für Pedalsystem und Pedalsystem

Info

Publication number: DE102018207799A1
Application number: DE102018207799.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Grobe; Christian Schlecht
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit (10) für ein Pedalsystem (12) in einem Fahrzeug (14), insbesondere für ein adaptives Pedalsystem, mit einem Grundkörper (21) und einem ersten Element (22), wobei das erste Element (22) in einer Betätigungsrichtung (B) beweglich im Grundkörper (21) gelagert ist. Die Steuereinheit (10) weist zumindest eine Steuergeometrie (58, 58a, 58b, 58c) sowie eine Federanordnung (50) auf, wobei die Federanordnung (50) bei einer Bewegung des ersten Elements (22) in Betätigungsrichtung (B) mit der Steuergeometrie (58, 58a, 58b, 58c) in Anlage gelangen und von dieser verdrängt werden kann. Die zumindest eine Steuergeometrie (58, 58a, 58b, 58c) ist um eine Drehachse (A) verschwenkbar und auf einer bezüglich der Drehachse (A) radialen Außenfläche (48) vorgesehen.Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Pedaleinheit (12), insbesondere für ein Fahrzeug (14), mit einem Pedalelement (16) und einer solchen Steuereinheit (10) , wobei das Pedalelement (16) bei einer Betätigung in Pedalrichtung (P) das erste Element (22) in Betätigungsrichtung (B) verschiebt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Pedalsystem in einem Fahrzeug, insbesondere für ein adaptives Pedalsystem, mit einem Grundkörper und einem ersten Element, wobei das erste Element in einer Betätigungsrichtung beweglich im Grundkörper gelagert ist, wobei die Steuereinheit zumindest eine Steuergeometrie sowie eine Federanordnung aufweist, wobei die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen und von dieser verdrängt werden kann.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Pedalsystem mit einem Pedalelement und einer solchen Steuereinheit.
Aus dem Stand der Technik sind Pedalsysteme für Fahrzeuge bekannt, die dem Fahrer beim Betätigen des Pedalelements eine haptische Rückmeldung geben können, beispielsweise über die Position eines Gaspedals oder über einen zu einer Pedalposition korrespondierenden Fahrzeugzustand wie der Geschwindigkeit oder einer definierten Antriebsleistung. Die haptische Rückmeldung kann beispielsweise in Form eines erhöhten Widerstandes ab einer definierten Pedalposition erfolgen oder in Form einer Kraft-Weg-Kennlinie, die eine Kraftspitze bei einer definierten Position aufweist.
Bei Fahrzeugen mit einer Automatikschaltung kennzeichnet die Kraftspitze beispielsweise eine Kickdown-Punkt, das heißt, bei Überschreiten der mit der Kraftspitze korrespondierenden Pedalposition erfolgt ein Herunterschalten in einen Gang mit geringerer Übersetzung. Bei Hybridfahrzeugen kann durch einen veränderten Pedalwiderstand ein Leistungsniveau gekennzeichnet werden, ab dem ein Zuschalten eines Verbrennungsmotors erfolgt. Alternativ kann der Pedalwiderstand bei Erreichen einer definierten Geschwindigkeit erhöht werden, um den Fahrer das Erreichen einer vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit haptisch mitzuteilen.
Aus der DE 10 2004 002 113 B4 ist ein Kick-Down-Element bekannt, das zwei in einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbare, hülsenartige Elemente aufweist. Die Elemente werden beim Betätigen des Pedals in Betätigungsrichtung ineinander geschoben. An einem ersten Element ist eine Kontaktfläche mit einem Vorsprung vorgesehen. Am zweiten Element ist ein Federelement vorgesehen, das beim Ineinanderschieben der Elemente mit dem Vorsprung in Anlage gelangt. Ein weiteres Verschieben der Elemente in Betätigungsrichtung ist nur möglich, wenn das Federelement durch den Vorsprung verdrängt wird. Durch das Verdrängen des Federelements steigt die benötigte Kraft, um die Elemente ineinander zu schieben, an, bis das Federelement den Vorsprung überwunden hat. Dieser Punkt ist für den Fahrer als Kraftspitze beim Betätigen des Gaspedals wahrnehmbar.
Um die Kraftspitze bezüglich des zurückgelegten Pedalweges zu verschieben, sind die Elemente relativ zueinander verdrehbar, wobei dies manuell oder durch einen Antrieb erfolgen kann. Durch das Verdrehen in können die Elemente derart relativ zueinander bewegt werden, dass das Federelement in einer ersten Position bei einer Bewegung der Elemente in Betätigungsrichtung relativ zueinander mit einer Steuergeometrie in Eingriff gelangen und in einer zweiten Position nicht mit der Steuergeometrie oder mit einer zweiten Steuergeometrie in Eingriff gelangen kann. Das äußere der hülsenartigen Elemente muss so groß sein, dass das innere Element sowie die Feder in diesen aufgenommen werden können. Aufgrund des hülsenartigen Aufbaus der Elemente benötigt das Kick-down Element daher einen relativ großen Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinheit und ein Pedalsystem mit einer solchen Steuereinheit bereitzustellen, die einen geringeren Platzbedarf benötigen sowie einen einfachen und robusten Aufbau aufweisen.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Steuereinheit für ein Pedalsystem in einem Fahrzeug, insbesondere für ein adaptives Pedalsystem, vorgesehen, mit einem Grundkörper und einem ersten Element, wobei das erste Element in einer Betätigungsrichtung beweglich im Grundkörper gelagert ist. Die Steuereinheit weist zumindest eine Steuergeometrie sowie eine Federanordnung auf, wobei die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen und von dieser verdrängt werden kann. Die zumindest eine Steuergeometrie ist um eine Drehachse verschwenkbar und auf einer bezüglich der Drehachse radialen Außenfläche vorgesehen.
Die Federanordnung ist also nicht auf der Innenseite eines Elements, an dem die Steuergeometrie vorgesehen ist, angeordnet, sondern befindet sich außerhalb dieses Elements und kann von außen mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen kann das Element, auf dem die Steuergeometrie angeordnet ist, kompakter gestaltet werden, da kein Bauraum im Inneren des Elements zur Aufnahme eines zweiten Elements bzw. einer Federanordnung erforderlich ist. Dadurch kann die gesamte Steuereinheit kompakter ausgebildet sein, da weniger Bauraum benötigt wird, um das Element mit der Steuergeometrie verschwenken bzw. verdrehen zu können. Des Weiteren bieten sich mehr Gestaltungsmöglichkeiten für die Federanordnung, da der Bauraum für die Federanordnung nicht auf den Innenraum dieses Elements begrenzt ist. Insbesondere kann der Federweg der Federanordnung verlängert werden, wodurch auch komplexere Steuergeometrien realisiert werden können. Zudem sich durch den längeren Federweg mehr Gestaltungsmöglichkeiten bezüglich des Ansprechverhalten, beispielsweise, indem eine Feder mit einem längeren Weg aber einer geringeren Federsteifigkeit verwendet wird.
Vorzugsweise ist die Federanordnung bezüglich einer um die Drehachse verlaufenden Drehrichtung drehfest gehalten. Es wird also kein Bauraum benötigt, um die Federanordnung in Drehrichtung zu verschenken. Es wird lediglich das Element, auf dessen Außenfläche die Steuergeometrie vorgesehen ist, verschwendet. Dieses kann, da im Inneren kein oder nur ein geringer Bauraum zur Aufnahme von Bauteilen erforderlich ist, sehr kompakt gestaltet werden.
Die Federanordnung weist vorzugsweise eine Führung auf, in der ein Anlageelement längsverschieblich gelagert ist, sowie ein Federelement, dass das Anlageelement in Richtung der Führung beaufschlagt. Die Federanordnung weist also eine mehrteilige Federanordnung auf, wobei ein verschiebbares Anlageelement von einem Federelement in eine Position gedrängt wird, in der das Anlageelement bei einer Verschiebung der Elemente in Betätigungsrichtung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen kann.
Das Federelement und das Anlageelement können beispielsweise einfach separat hergestellt werden, also auch aus verschiedenen Materialien oder Materialkombinationen, die jeweils für die Funktion des Bauteils geeignete Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann das Anlageelement aus einem sehr harten, abriebfesten Material hergestellt werden, das Federelement aus einem flexiblen Material.
Zudem kann die Federhärte des Federelements sehr genau eingestellt und vor der Montage des Federelements separat geprüft werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Anlageelement stets mit der gleichen Federkraft beaufschlagt wird, die Kraft-Weg-Linie also stets gleich ist.
Durch die Wahl des Federelements ist zudem eine sehr einfache Anpassung an eine andere Kraft-Weg-Linie bzw. eine andere Kraftspitze möglich.
Des Weiteren kann mit einer solchen Federanordnung durch die Wahl des Anlageelement und der Führung der Federweg in einem sehr weiten Bereich eingestellt werden. Es sich somit größere Abstandsdifferenzen der Steuergeometrie zur Federanordnung möglich, so dass eine weiterer Stellbereich für die Kraft-Weg-Kennlinie zur Verfügung steht. Durch die Form der Führung und des Anlageelements kann dabei sichergestellt werden, dass das Anlageelement unabhängig davon, wie weit die Federanordnung bereits eingefedert ist, stets mit der gleichen Orientierung gegen die Steuergeometrie gedrängt wird.
Beispielsweise ist die Führung zumindest abschnittsweise geradlinig ausgebildet, um das Anlageelement geradlinig zu führen. Insbesondere verläuft die Führung des Anlageelements bezüglich der Drehachse radial und/oder senkrecht, so dass das Anlageelement im Wesentlichen senkrecht gegen die Steuergeometrie bzw. die Außenfläche geführt wird. Der Bereich der Federanordnung, in dem das Federelement angeordnet ist, kann auch eine andere Krümmung aufweisen, beispielsweise, um das Federelement platzsparend aufnehmen zu können.
Das Anlageelement ist beispielsweise eine Kugel, die bei geeigneter Lagerung auf der Steuergeometrie abrollen kann. Die Montage einer Kugel in der Führung ist sehr einfach, da nicht auf die Orientierung geachtet werden muss.
Um einen längeren Federweg bereitzustellen, kann das Anlageelement auch ein sich in Richtung der Führung erstreckender Bolzen sein. Dieser ist vorzugsweise geradlinig geführt, wobei der maximale Federweg von der Länge des Bolzens und der Länge der Führung abhängig ist. Insbesondere weist der Bolzen eine abgerundete Spitze auf, die an der Steuergeometrie entlang gleiten kann.
Das Federelement ist beispielsweise eine Schraubenfeder. Eine solche Schraubenfeder lässt sich platzsparend in der Führung anordnen. Zudem ist die Federhärte einer solchen Schraubenfeder einfach einzustellen.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenfläche, an der die Steuergeometrie vorgesehen ist, am ersten Element ausgebildet und das erste Element ist um die Drehachse verdrehbar. Die Anzahl der drehbaren bzw. beweglichen Teil kann somit reduziert werden, dann nur das erste Element beweglich, nämlich um die Drehachse drehbar und in Betätigungsrichtung verschiebbar am Grundkörper gelagert werden muss.
In dieser Ausführungsform ist die Federanordnung vorzugsweise ortsfest am Grundkörper gehalten, sodass eine aufwändige Lagerung, beispielsweise um die Federanordnung zu bewegen, nicht erforderlich ist. Zur Betätigung der Steuereinheit ist somit lediglich eine Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung erforderlich, sodass die am ersten Element bzw. an der radialen Außenfläche des ersten Elements vorgesehene Steuergeometrie mit der Federanordnung in Anlage gelangen kann.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die radiale Außenfläche an einem zweiten Element ausgebildet, das um die Drehachse drehbar am Grundkörper gelagert ist. In dieser Ausführungsform ist die Steuergeometrie vom ersten Element, das bei einer Betätigung des Pedalelements in Betätigungsrichtung bewegt wird, getrennt, sodass das erste Element kompakter ausgebildet werden kann, beispielsweise als in Betätigungsrichtung verlaufender Stift. Dadurch wird die Lagerung des ersten Elements am Grundkörper vereinfacht.
In dieser Ausführungsform ist die Federanordnung vorzugsweise am ersten Element angeordnet und wurde bezüglich der Betätigungsrichtung mit diesem gekoppelt. Die Federanordnung wird somit bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit diesem gemeinsam in Betätigungsrichtung verschoben, wobei die Federanordnung weiterhin bezüglich der Drehrichtung der Steuergeometrie ortsfest gehalten wird. Das zweite Element mit der daran vorgesehenen Steuergeometrie ist bezüglich der Betätigungsrichtung ortsfest erhalten, so dass bei einer Betätigung des ersten Elements die Federanordnung an der Steuergeometrie entlang gleiten bzw. mit dieser in Anlage gelangen kann.
Die Drehachse der Steuergeometrie verläuft vorzugsweise parallel zur Betätigungsrichtung. Ein sich verändernder Abstand zwischen der Außenfläche und der Federanordnung wird somit lediglich durch die Steuergeometrie erzielt.
Die Außenfläche kann sich bezüglich einer um die Drehachse verlaufenden Drehrichtung zumindest abschnittsweise und die Drehachse erstrecken. Insbesondere kann die Außenfläche zylindrisch oder Teil zylindrisch ausgebildet sein. Abhängig vom vorhandenen Bauraum sowie der Anzahl oder der Form der Steuergeometrien ist es beispielsweise nicht erforderlich, die Außenfläche vollständig die Drehachse umlaufend, also zylindrisch auszubilden. Es kann auch nur ein Teilbereich des Zylinders ausgebildet sein, sodass der Bauraum für das Element, an dessen Außenfläche die zumindest eine Steuergeometrie vorgesehen ist, reduziert werden kann.
In Drehrichtung können zumindest eine erste und eine zweite Position des ersten Elements relativ zum Grundkörper definiert sein, wobei in zumindest der ersten oder der zweiten Position eine Steuergeometrie so angeordnet ist, dass die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen kann.
In einer Ausführungsform kann nur in der ersten oder der zweiten Position eine Steuergeometrie so angeordnet sein, dass die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen kann. In der jeweils anderen Position ist keine Steuergeometrie vorgesehen, das heißt, es erfolgt keine Beeinflussung der Kraft-Weg-Kennlinie durch das Zusammenwirken einer Steuergeometrie und der Federanordnung. Beispielsweise ist nur in bestimmten Fahrzuständen eine veränderte Kraft-Weg-Kennlinie gewünscht, während im regulären Fahrzeugbetrieb keine Veränderung der Kraft-Weg-Kennlinie erfolgen soll. Die erste Position kann der unveränderten Kraft-Weg-kennlinie entsprechen. Wenn eine abweichende Kraft-Weg-Kennlinie benötigt wird, wird die Außenfläche in die zweite Position bewegt, in der die Federanordnung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen kann.
In einer alternativen Ausführungsform können eine erste Steuergeometrie und eine zweite Steuergeometrie vorgesehen sein, wobei die erste Steuergeometrie so angeordnet ist, dass in der ersten Position die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der ersten Steuergeometrie in Anlage gelangen kann, und wobei die zweite Steuergeometrie so angeordnet ist, dass in der zweiten Position die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der zweiten Steuergeometrie in Anlage gelangen kann. In dieser Ausführungsform erfolgt also in jeder der zwei Positionen eine Beeinflussung der Kraft-Weg-Kennlinie, wobei die Beeinflussung jeweils durch die Form und die Position der Steuergeometrie variieren kann.
Beispielsweise können die erste Steuergeometrie und die zweite Steuergeometrie in Betätigungsrichtung und/oder senkrecht zur Betätigungsrichtung und zur Stellrichtung verschiedene Geometrien aufweisen. Durch eine in Betätigungsrichtung abweichende Position erfolgt der Kontakt zwischen der jeweiligen Steuergeometrie und der Federanordnung an bezüglich der Betätigungsrichtung unterschiedlichen Positionen des ersten Elements, also zu unterschiedlichen Positionen des Pedalelements. Durch die Höhe der Steuergeometrie, also die Form senkrecht zur Betätigungsrichtung und zur Stellrichtung ist ein unterschiedlich starkes Einfedern der Federanordnung erforderlich. Es sind also höhere Kräfte in Betätigungsrichtung erforderlich, die sich in einer höheren Kraftspitze in der Kraft-Weg-Kennlinie bemerkbar machen. Durch die Neigung der Steuergeometrie kann des Weiteren das Ansteigen der Kraft-Weg-Kennlinie relativ zur Verschiebung in Betätigungsrichtung eingestellt werden.
Beispielsweise ist ein Antrieb vorgesehen, insbesondere mit einem Motor um die Außenfläche bzw. die Steuergeometrie um die Drehachse zu verschwenken.
Am an der Außenfläche und dem Grundkörper können Anschläge vorgesehen, die die Bewegung in Drehrichtung begrenzen, und die eine erste Position und eine zweite Position des ersten und des zweiten Elements relativ zueinander definieren, wobei in zumindest der ersten oder der zweiten Position eine Steuergeometrie so angeordnet ist, dass die Federanordnung bei einer Bewegung des ersten Elements in Betätigungsrichtung mit der Steuergeometrie in Anlage gelangen kann.
Die Anschläge definieren jeweils eine Position der Außenfläche und der Federanordnung relativ zueinander. Das heißt, die Außenfläche kann in Drehrichtung solange gedreht werden, bis sich diese in einer der zwei Positionen relativ zueinander befinden, und entgegen der Drehrichtung bis sich die Außenfläche in der jeweils andere Position befinden. Durch die Anschläge sind die zwei Positionen eindeutig definiert, so dass keine Sensoren zur Erkennung der Positionen erforderlich sind. Somit entfällt auch eine aufwändige Einrichtung und Kalibrierung der Sensoren. Die Steuereinheit weist also einen einfacheren und robusteren Aufbau auf, wobei die Positionen weiterhin durch die Anschläge eindeutig und mit hoher Genauigkeit definiert und ansteuerbar sind.
Vorzugsweise ist eine Federbaugruppe vorgesehen, die die Außenfläche in der ersten Position beaufschlagt. Das heißt, ohne zusätzliche Krafteinwirkung befinden sich die Außenfläche somit stets in der ersten Position, die beispielsweise einer Basiseinstellung der Steuereinheit entspricht, in der eine erste Kraft-Weg-Kennlinie der Steuereinheit und somit des Pedalsystems eingestellt ist. Aus dieser Basiseinstellung kann die Außenfläche gegen die Federkraft in die zweite Position bewegt werden, in der eine zweite Kraft-Weg-Kennlinie eingestellt ist. Wirkt keine Kraft auf die Außenfläche, wird dieses durch die Federkraft der Federbaugruppe in die erste Position zurück gedrängt. Es ist also lediglich eine Krafteinwirkung in eine Richtung, nämlich in die Drehrichtung von der ersten Position in die zweite Position, erforderlich, beispielsweise ein Antrieb, der nur in einer Richtung wirkt. Von der zweiten Position gelangt die Außenfläche federbeaufschlagt zurück in die erste Position. Dadurch sind der Aufbau und die Auswahl des Antriebes deutlich vereinfacht.
Beispielsweise ist ein Antrieb vorgesehen, um die Außenfläche von der ersten Position in die zweite Position zu bewegen und/oder in die zweite Position zu drängen. Ist eine Federbaugruppe vorgesehen, die die Außenfläche in der ersten Position beaufschlagt, ist nur ein Antrieb erforderlich, der in eine Richtung, nämlich in Drehrichtung von der ersten Position zur zweiten Position, wirkt.
Der Antrieb kann einen Motor aufweisen, insbesondere einen Elektromotor, der mit dem ersten Element gekoppelt ist.
Der Elektromotor ist beispielsweise so ausgebildet, dass dieser in eingeschaltetem Zustand die Außenfläche permanent in die zweite Position drängt.
Der Motor kann beispielsweise mit einer Kupplung mit der Außenfläche gekoppelt sein, wobei die Kupplung bei Überschreiten eines definierten Kraftniveaus, beispielsweise bei Erreichen der zweiten Position und einem weiteren Krafteinleitung in Stellrichtung, durchrutscht und dadurch einen Teil der eingeleiteten Kraft abbaut. Die verbleibende, auf die Außenfläche wirkende Kraft ist in jedem Fall ausreichend groß, um tja Außenfläche in die zweite Position zu drängen und in dieser zu halten.
Alternativ kann der Motor auch so ausgelegt sein, dass die in der zweiten Position wirkende Kraft des Motors lediglich geringfügig größer ist als die Rückstellkraft durch die Federbaugruppe, so dass der Motor bei Erreichen des entsprechenden Anschlages nur mit geringer Kraft die Außenfläche gegen den Anschlag drängt, also eine Beschädigung des Motors oder der Anschläge bei Erreichen der zweiten Position durch eine zu hohe Leistungsabgabe verhindert wird.
Da der Antrieb die Außenfläche permanent ist die zweite Position drängt, bis der Antrieb ausgeschaltet oder von der Außenfläche angekoppelt wird, ist kein Endabschalter bzw. kein Sensor erforderlich, der das Erreichen der zweiten Position detektiert. Ist die zweite Position der Außenfläche erforderlich, wird lediglich der Antrieb für diesen Zeitraum aktiviert, und deaktiviert, wenn die Elemente in die erste Position zurück gelangen sollen.
Insbesondere kann der Antrieb über ein Zahnradgetriebe mit dem der Außenfläche gekoppelt sein.
Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren ein Pedalsystem vorgesehen, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Pedalelement und einer vorstehend beschriebenen Steuereinheit. Das Pedalelement verschiebt bei einer Betätigung das erste Element in Betätigungsrichtung.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung. In diesen zeigen:

1 eine Längsschnittansicht durch eine Steuereinheit für ein Pedalsystem aus dem Stand der Technik;
2 eine perspektivische Ansicht der Steuereinheit aus 1;
3a ein Pedalsystem mit der Steuereinheit aus den 1 und 2 in einer ersten Pedalstellung;
3b ein Pedalsystem mit der Steuereinheit aus den 1 und 2 in einer zweiten Pedalstellung;
4a eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinheit;
4b eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinheit;
5a eine Querschnittansicht durch die Steuereinheit aus 4a in einer ersten Position;
5b eine Querschnittansicht durch die Steuereinheit aus 4a in einer zweiten Position;
5c eine Querschnittansicht durch die Steuereinheit aus 4a in einer dritten Position;
6a eine Längsschnittansicht durch eine zur ersten Position korrespondierenden Steuergeometrie;
6b eine Längsschnittansicht durch eine zur zweiten Position korrespondierenden Steuergeometrie;
7a bis 7f Längsschnittansichten von Ausführungsformen der Steuergeometrien; und
8a und 8c Draufsichten auf Ausführungsformen der Steuergeometrien.

In den 1 und 2 ist eine Steuereinheit 10 für ein in den 3 und 4 gezeigten Pedalsystem 12 für ein Fahrzeug 14 gezeigt. Das Pedalsystem 12 hat ein Pedalelement 16, das um einen Schwenkpunkt 18 in einer Pedalrichtung P schwenkbar im Fahrzeug 14 gelagert ist. Das Pedalelement 18 hat ein Anlageelement 20, das auf eine nachfolgend beschriebene Weise mit der Steuereinheit 10 in Anlage gelangen und diese betätigen kann.
Die Steuereinheit 10 weist einen Grundkörper 21, ein erstes Element 22 und ein zweites Element 24 auf, wobei die Elemente 22, 24 in einer Betätigungsrichtung B relativ zueinander verschiebbar sind. Das zweite Element 24 ist fahrzeugfest gehalten, das erste Element 22 ist so angeordnet, dass das Anlageelement 20 des Pedalelements 16 bei einer Betätigung des Pedalelements 16 in Pedalrichtung P mit dem ersten Element 24 in Anlage gelangen und dieses in Betätigungsrichtung B relativ zum zweiten Element 22 bzw. Zum Grundkörper 21 verschieben kann.
Die Steuereinheit 10 stellt beim Verschieben des Elements 22 in Betätigungsrichtung B einen sich verändernden Widerstand bereit, so dass sich die Pedalkraft, um das Pedalelement 16 weiter in Pedalrichtung P zu bewegen, in Abhängigkeit von der Pedalposition ändert. Dadurch kann dem Fahrer über das Pedalsystem 12 eine haptische Rückmeldung, beispielsweise über definierte Fahrzustände, gegeben werden.
Beispielsweise ist das Pedalelement 16 ein Gaspedal und bei Erreichen einer definierten Geschwindigkeit oder Leistungsabgabe soll der Pedalwiderstand ansteigen, um den Fahrer eine Rückmeldung über das Erreichen dieses Fahrzustandes zu geben.
Das Pedalsystem 12 kann grundsätzlich auch einen abweichenden Aufbau aufweisen und beispielsweise ein hängendes Pedalelement 16 aufweisen. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuereinheit auch hängen ausgebildet sein, also mit einem nach unten ragenden ersten Element 22.
Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, weist die Steuereinheit 10 ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 26 auf, das Teil des Grundkörpers 21 sein kann. Das zweite Element 22 ist zylindrisch oder teilzylindrisch ausgebildet und weist eine sich in Betätigungsrichtung B und um eine Drehachse A erstreckende Wandung 28 auf. Das zweite Element 24 ist in einer Drehrichtung D um die Drehachse A drehbar am Grundkörper 21 gelagert.
Das erste Element 22 weist einen rotationssymmetrischer Stempel 30 auf, dessen Mittelachse mit der Drehachse A fluchtet und der in einer Lagerung 32 im Gehäuse 26 in Betätigungsrichtung B verschiebbar aufgenommen ist.
Zwischen den zweiten Element 24 und dem ersten Element 22 ist eine Druckfeder 34 vorgesehen, die das erste Element 22 entgegen der Betätigungsrichtung B aus dem Gehäuse heraus drängt. Das erste Element 22 weist am in Betätigungsrichtung B vorderen Ende eine Anlagefläche 36 für das Anlageelement 20 des Pedalelements 16 auf.
Am zweiten Element 24 ist des Weiteren eine Zahnscheibe 38 vorgesehen, die mit einem Antrieb 40 gekoppelt ist. Der Antrieb 40 ist hier ein Elektromotor, der mit einem Schneckenantrieb 42 gekoppelt ist, der in die Zahnscheibe 38 eingreift. Statt des Schneckenantriebs wird vorzugsweise eine Stirnradverzahnung verwendet, die eine geringe Selbsthemmung aufweist. Der Antrieb 40 kann das zweite Element 24 in Drehrichtung D relativ zum ersten Element 22, also zum Gehäuse 26 und zum Fahrzeug 14 drehen.
Am ersten Element 24 ist des Weiteren eine Federanordnung 50 vorgesehen, die eine senkrecht zur Betätigungsrichtung B abgeordnete Führung 52 aufweist, in der ein Anlageelement 54 längsverschieblich gelagert ist. Das Anlageelement 54 ist in dieser Ausführungsform eine Kugel, kann aber auch ein Stift oder ein Bolzen sein. In der Führung ist ein Federelement 56 vorgesehen, das das Anlageelement 54 bezüglich der Drehachse A radial nach außen aus der Führung 52 drängt.
An der radialen Innenseite des zweiten Elements 22 nicht im Detail gezeigte Steuergeometrie vorgesehen.
Eine erste Steuergeometrie ist beispielsweise so angeordnet, dass die Federanordnung 50 mit der ersten Steuergeometrie in Anlage gelangen kann, wenn sich das erste Element bezüglich der Drehrichtung D in einer ersten Position befindet. Eine zweite Steuergeometrie ist so angeordnet, dass die Federanordnung 50 mit der zweiten Steuergeometrie in Anlage gelangen kann, wenn sich das erste Element 22 bezüglich der Drehrichtung in einer zweiten Position befindet.
Wird das Pedalelement 16 betätigt, gelangen das Anlageelement 20 und die Anlagefläche 36 in Anlage und das erste Element 22 wird gegen die Federkraft der Druckfeder 34 in Betätigungsrichtung B verschoben. Bei Betätigen des Pedalelements 16 in Pedalrichtung P erfolgt zunächst ein konstanter Anstieg der Pedalkraft durch die entgegen der Betätigungsrichtung R, also entgegen der Pedalrichtung P wirkende Druckfeder 34.
In Abhängigkeit von der Position des zweiten Elements 24 bezüglich der Drehrichtung D gelangt das Anlageelement 54 der Federanordnung 50 im Folgenden mit der ersten Steuergeometrie oder der zweiten Steuergeometrie in Anlage. Ein weiteres Verschieben des zweiten Elements 22 in Betätigungsrichtung B, also ein weiteres Betätigen des Pedalelements 16, ist also nur gegen die Federkraft der Federanordnung 50 möglich. Es wird also ein zusätzlicher Widerstand bereitgestellt, der von der Form der jeweiligen Steuergeometrie abhängig. Die Federkraft der Federanordnung nimmt mit zunehmender Eintauchtiefe des Anlageelements 54 in die Führung 52 aufgrund des stärker gestauchten Federelements 56 zu, so dass auch die zum Betätigen des Pedals erforderliche Kraft zunimmt. Die Erhöhung der Pedalkraft ist so gewählt, dass diese für den Fahrer deutlich wahrnehmbar ist.
In 4a ist eine erste Ausführungsform einer Steuereinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau entspricht hierbei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird auf die Darstellung von Merkmalen, die den bekannten Merkmalen aus dem Stand der Technik entsprechen, verzichtet.
Das erste Element 22 ist auch hier in Betätigungsrichtung B relativ zu einem Grundkörper 21 verschiebbar am Grundkörper gelagert. Das zweite Element 24 ist hier aber in Betätigungsrichtung B unverschieblich und bezüglich der Drehrichtung D drehfest mit dem ersten Element 22 verbunden, also Teil des ersten Elements 22. Beispielsweise können das erste Element 22 und das zweite Element 24 auch einstückig ausgebildet sein.
Des Weiteren sind entgegen dem Stand der Technik die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c auf einer bezüglich der Drehrichtung D radialen Außenfläche 48 angeordnet. Die Außenfläche 48 ist hier durch die Außenfläche 48 des ersten Elements 22 bzw. des zweiten Elements 24 gebildet.
Die Federanordnung 50 entspricht im Wesentlichen der vorstehend beschriebenen Federanordnung mit einem Anlageelement 54, das in einer Führung 52 längst verschiedentlich gelagert ist, sowie einem Federelement 56. Die Führung 52 ist hier geradlinig ausgebildet und verläuft bezüglich der Drehachse A radial sowie senkrecht zu dieser.
Anders als im Stand der Technik weisen die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c radial nach außen und die Federanordnung 50 drängt das Anlageelement 54 radial nach innen. Dadurch kann das Element, an dem die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c vorgesehen sind, wesentlich kleiner ausgebildet werden, da dieses keinen Aufnahmeraum für die Federanordnung 50 sowie für die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c benötigt.
Die Federanordnung 50 ist in der hier beschriebenen Ausführungsform bezüglich der Betätigungsrichtung B ortsfest sowie bezüglich der Drehrichtung D drehfest im Gehäuse 26 bzw. am Grundkörper 21 gehalten. Es ist somit nur eine Lagerung erforderlich, nämlich für das erste Element 22, dass in Betätigungsrichtung B sowie in Drehrichtung D beweglich gelagert werden muss.
In der hier gezeigten Ausführungsform sind drei in Drehrichtung D versetzt angeordnete Steuergeometrien 58a, 58b, 58c vorgesehen. Dementsprechend sind für das erste Element 22 bzw. die Außenfläche 48 in Drehrichtung D drei Positionen A, B, C definiert, wobei in jeder der Positionen A, B, C die Federanordnung jeweils mit einer der Steuergeometrien in Anlage gelangen kann (5a, 5b, 5c).
Vorzugsweise ist ein Antrieb 40 vorgesehen, um das erste Element 22 bzw. die Außenfläche 48 in die Positionen A, B, C zu drehen.
In 4b ist eine zweite Ausführungsform einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das erste Element 22 ist auch hier in Betätigungsrichtung B verschiebbar am Grundkörper 21 bzw. im Gehäuse 26 gelagert.
Des Weiteren ist ein zweites Element 24 vorgesehen, das um die Drehachse A drehbar am Grundkörper 21 bzw. im Gehäuse 26 gelagert ist. Die Drehachse A verläuft parallel zur Betätigungsrichtung B. Die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c sind auch hier auf der radialen Außenfläche 48 des zweiten Elements 24 angeordnet.
Die Federanordnung 50 ist bezüglich der Betätigungsrichtung B mit dem ersten Element 22 gekoppelt. Bei einer Bewegung des ersten Elements 22 in Betätigungsrichtung B bewegt sich also auch die Federanordnung 50 in Betätigungsrichtung B.
Beispielsweise ist die Federanordnung 50 drehfest und in Betätigungsrichtung B unverschieblich mit dem ersten Element 22 gebunden. In einer solchen Ausführungsform ist das erste Element 22 drehfest am Grundkörper 21 gelagert.
Alternativ kann die Federanordnung 50 bezüglich der Drehrichtung D drehfest und in Betätigungsrichtung B verschiebbar am Grundkörper 21 gelagert und bezüglich der Betätigungsrichtung B über Koppelungsbauteile mit dem ersten Element 22 gekoppelt sein. Es ist lediglich sicherzustellen, dass bei einer Bewegung des ersten Elements 22 in Betätigungsrichtung B auch eine Bewegung der Federanordnung 50 in Betätigungsrichtung B erfolgt, wobei die Federanordnung 50 bezüglich der Drehrichtung D drehfest gehalten sein muss.
Auch in dieser Ausführungsform sind für die Außenfläche 48 drei Positionen A, B, C definiert, wobei in jeder der Positionen A, B, C die Federanordnung jeweils mit einer der Steuergeometrien 58a, 58b, 58c in Anlage gelangen kann, und wobei ein Antrieb 40 vorgesehen ist, um die Außenfläche 48 zwischen den Positionen A, B, Sie zu bewegen.
Da auch in diese Ausführungsform innerhalb des Elements, an dessen Außenfläche 48 die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c angeordnet sind, kein Bauraum für zusätzlichen Bauteile vorgesehen sein muss, kann hier dieses Element sehr kompakt ausgebildet werden.
In den 6a, 6b, 6c sind beispielsweise Steuergeometrien 58a, 58b, 58c für die in den 4a und 4b gezeigten Ausführungsform in einem Längsschnitte dargestellt.
Steuergeometrien 58a, 58b, 58c weisen jeweils einen ersten Abschnitt 60a, 60b, 60c auf, in dem der Abstand zu Federanordnung 50 in Betätigungsrichtung B abnimmt, sowie jeweils einen in Betätigungsrichtung B unmittelbar an die ersten Abschnitte 60a, 60b, 60c anschließenden zweiten Abschnitt 62a, 62b, 62c in dem der Abstand zu Federanordnung 50 konstant bleibt. An die zweiten Abschnitte 62a, 62b, 62c schließt sich jeweils ein dritter Abschnitt 64a, 64b, 64c an, in dem der Abstand zur Federanordnung 50 zunimmt. Die Abschnitte 60a, 60b, 60c, 62a, 62b, 62c, 64a, 64b, 64c sind jeweils eben ausgebildet wobei die Abschnitte 60a, 60b, 60c, 64a, 64b, 64c jeweils eine Neigung zur Betätigungsrichtung B aufweisen, wobei die Neigung der ersten Abschnitte 60a, 60b, 60c wesentlich größer ist als die Neigung der Abschnitte 64a, 64b, 64c.
Die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c sind im Wesentlichen ähnlich ausgebildet und in Betätigungsrichtung B versetzt angeordnet, wobei die zweite Steuergeometrie 58b in Betätigungsrichtung B hinter der ersten Steuergeometrie 58a und dritte Steuergeometrie 58c in Betätigungsrichtung B hinter der zweiten Steuergeometrie 58c angeordnet ist.
Die erste Steuergeometrie 58a ist so angeordnet, dass die Federanordnung 50 mit der ersten Steuergeometrie 58a in Anlage gelangen kann, wenn sich die Außenfläche 48 in der ersten Position A befinden (5a).
Die zweite Steuergeometrie 58b ist so angeordnet, dass die Federanordnung 50 mit der zweiten Steuergeometrie 58b in Anlage gelangen kann, wenn sich die Außenfläche 48 in der zweiten Position B befinden (5b).
Die dritte Steuergeometrie 58c ist so angeordnet, dass die Federanordnung 50 mit der dritten Steuergeometrie 58c in Anlage gelangen kann, wenn sich die Außenfläche 48 in der dritten Position C befinden, (5c).
Wird das erste Element 22 aufgrund einer Bewegung des Pedalelement Pedalrichtung P in Betätigungsrichtung B bewegt, erfolgt, wie vorstehend beschrieben, zunächst ein Anstieg der Pedalkraft allein aufgrund der Stauchung der Druckfeder 34.
Das Anlageelement 54 der Federanordnung 50 gelangt im Folgenden z.B. wenn sich die Außenfläche 48 in der ersten Position A befindet, mit der ersten Steuergeometrie 58a bzw. mit dem ersten Abschnitt 60a in Anlage und wird bei einer weiteren Bewegung des zweiten Elements 24 in Betätigungsrichtung B entgegen der Federkraft des Federelement 56 in die Führung 52 gedrängt. Eine weitere Bewegung des ersten Elements 22, also ein weiteres Betätigen des Pedalelements 16, ist also nur gegen die Federkraft der Federanordnung 50 bzw. die erhöhte Reibung zwischen der Steuergeometrie 58 k und dem Anlageelement 54 möglich, wobei die Federkraft mit zunehmender Eintauchtiefe des Anlageelements 54 in die Führung 52 aufgrund des stärker gestauchten Federelement 56 zunimmt, so dass auch die zum Betätigen des Pedals erforderliche Kraft zunimmt. Die Erhöhung der Pedalkraft ist so gewählt, dass diese für den Fahrer deutlich wahrnehmbar ist.
Die Pedalkraft steigt so lange an, bis das Anlageelement 54 am Abschnitt 62 befindet. Im Abschnitt 62 erfolgt ein Anstieg der Pedalkraft im Wesentlichen nur durch die Druckfeder 34 die weiter komprimiert wird. Im Abschnitt 64a wird das Federelement mit zunehmender Eintauchtiefe des ersten Elements 22 in Betätigungsrichtung B aufgrund des zunehmenden Abstands des Abschnitts 64 zur Federanordnung 50 entlastet, so dass die Pedalkraft abnimmt oder nur noch geringer ansteigt.
Wird das Pedal entlastet, kehrt dieses in die Ausgangsposition zurück (3a). Die Druckfeder 34 beaufschlagt das erste Element 22 mit einer entgegen der Betätigungsrichtung B wirkenden Rückstellkraft, die das erste Element 22 aus dem Gehäuse 26 heraus in die Grundstellung drückt. Hierbei muss, solange die Federanordnung 50 am Abschnitt 64a anliegt, das Anlageelement 54 in die Führung 52 gedrängt, also das Federelement 56 komprimiert werden, so dass in diesem Bereich eine zusätzliche Kraft überwunden werden muss. Diese Kraft sowie die zwischen dem Anlageelement und der Steuergeometrie wirkenden Reibungskräfte werden im Folgenden als Rückhaltekräfte bezeichnet, die eine Bewegung des ersten Elements 22 entgegen der Betätigungsrichtung hemmen.
Um ein zuverlässiges Ausfedern des ersten Elements 22 sicherzustellen, ist der Abschnitt 64a so flach ausgebildet, dass durch die Federanordnung nur insgesamt nur eine geringe Rückhaltekraft bereitgestellt wird. Des Weiteren ist die Druckfeder 34 so dimensioniert, dass diese an jeder Position des zweiten Elements 24 relativ zum ersten Element 22 in Betätigungsrichtung B eine Rückstellkraft bereitstellt, die stets größer ist als die in dieser Position wirkende Rückhaltekraft.
Da eine größere Federkraft der Druckfeder 34 insgesamt eine höhere Kraft zum Betätigen der Steuereinheit 10, also des Pedalelements 16, zur Folge hätte, kann die Federkraft der Druckfeder 34 nicht beliebig erhöht werden. Die Einstellung des Verhältnisses zwischen Rückhaltekraft und Rückstellkraft erfolgt daher über die Geometrie der Steuergeometrie 58a. Diese ist so ausgebildet, dass in Betätigungsrichtung B der gewünschte Kraftanstieg beim Bewegen des ersten Elements 22 in Betätigungsrichtung B erfolgt, also die gewünschte Kraft-Weg-Kennlinie des Pedalsystems 12 bereitgestellt wird, entgegen der Betätigungsrichtung B aber eine möglichst geringe Rückhaltekraft wirkt.
Die zweite Steuergeometrie 58b sowie die dritte Steuergeometrie 58c sind in Betätigungsrichtung B versetzt angeordnet, so dass die Federanordnung 50, wenn sich die Außenfläche eben 50 in der zweiten Position B bzw. der dritten Position C befindet, verglichen mit der Position A in und der ersten Steuergeometrie 58a erst bei einem weiteren Eintauchen des ersten Elements 22 mit der zweiten Steuergeometrie 58b bzw. der dritten Steuergeometrie 58cin Anlage gelangt. Der Pedalweg bis zum Anstieg der Pedalkraft ist also weiter, so dass erst eine haptische Rückmeldung erfolgt, wenn das Pedal einen weiteren Pedalweg zurückgelegt hat.
In den 7a bis 7f sind verschiedene Geometrien für Steuergeometrien 58 dargestellt. Diese können grundsätzlich jeder der Steuergeometrien 58a, 58b, 58c entsprechen. Auch eine Kombination dieser Steuergeometrien 58 oder einzelner Abschnitte 60, 62, 64 der Steuergeometrien 58 ist möglich. Grundsätzlich können sich die Formen der Steuergeometrien 58 beliebig unterscheiden, in Abhängigkeit von der in der jeweiligen Position erzielbaren Kraft-Weg-Kennlinie des Pedalsystems 12.
Die Steuergeometrien 58a, 58b, 58c können dabei in Stellrichtung gestuft ausgebildet sein bzw. vollständig unabhängig voneinander sein (8a).
Vorzugsweise gehen aber in Stellrichtung S benachbarte Steuergeometrien 58a, 58b, 58c jeweils ineinander über, so dass auch während einer beliebigen Pedalposition, also einer beliebigen Stellung des ersten Elements in Betätigungsrichtung B ein Wechsel zwischen den Positionen möglich ist.
Beispielsweise können Erhebungen, Steigungen oder Abschnitte auf der radialen Außenseite 48 auch in Drehrichtung D über mehrere Steuergeometrien 58a, 58b, 58c durchgehend ausgebildet sein, wobei beispielsweise die Position in Betätigungsrichtung B, die Höhe oder die Neigung im Bereich der einzelnen Steuergeometrien 58a, 58b, 58c variieren kann (8b).
Die in 7a dargestellte Steuergeometrie 58 hat einen ersten Abschnitt 60, in dem der Abstand zur Federanordnung 50 in Betätigungsrichtung B konstant geringer wird. Der erste Abschnitt 60 bildet hierbei eine ebene Fläche, die zur Betätigungsrichtung B geneigt ist. An den ersten Abschnitt 60 schließt unmittelbar ein zweiter Abschnitt 62 an, der in Betätigungsrichtung B einen gleichbleibenden Abstand zur Federanordnung 50 aufweist, also parallel zur Betätigungsrichtung B verläuft. In diesem Bereich erfolgt ein Anstieg der Pedalkraft lediglich durch die Druckfeder 34, die weiter gestaucht wird. Die Pedalkraft wird aber durch die Steuergeometrie nicht oder nur geringfügig durch die Reibungskräfte zwischen Federanordnung 50 und Steuergeometrie 58 beeinflusst.
In 7b schließt an den ersten Abschnitt 60 unmittelbar ein dritter Abschnitt 64 an, in dem der Abstand zur Federanordnung 50in Betätigungsrichtung B zunimmt. Wie bereits erläutert, ist die Neigung des dritten Abschnitts zur Betätigungsrichtung B betragsmäßig deutlich kleiner als die Neigung des ersten Abschnitts 60, um die Rückhaltekräfte möglichst gering zu halten, insbesondere geringer als die Rückstellkräfte.
In 7c sind mehrere unmittelbar aneinander angrenzende erste Abschnitte 60 vorgesehen, wobei die Abschnitte unterschiedliche Neigungen und Krümmungen aufweisen. Ein erster Abschnitt weist eine konstante Neigung auf. Es erfolgt also zunächst ein langsamer Anstieg der Kraft-Weg-Kennlinie. An diesen Abschnitt 60 schließt ein weiterer erster Abschnitt 60 mit einer konvexen Krümmung an, in dem die Neigung zur Betätigungsrichtung B stark zunimmt. Dieser Abschnitt 60 hat einen starken Anstieg der Kraft-Weg-Kennlinie zur Folge. Ein weiterer erster Abschnitt 60 weist eine konkave Krümmung auf, durch die die Neigung abflacht und in den anschließenden zweiten Abschnitt 62 mit konstantem Abstand zur Federanordnung 50 übergeht. In diesem Abschnitt 60 erfolgt eine Angleichung der Kraft-Weg-Kennlinie an die Kraft-Weg-Kennlinie des zweiten Abschnitts 62.
Wie in 7c gezeigt ist, sind die Neigungen unmittelbar benachbarter Abschnitte 60, 62, 64 vorzugsweise im Übergangsbereich gleich, so dass ein fließender Übergang der Abschnitte 60, 62, 64 gebildet ist, durch die Federanordnung 50 über die Übergangsbereiche gleiten kann.
In 7d ist ein erster Abschnitt 60 mit einer sehr starken Krümmung gezeigt, durch die in Betätigungsrichtung B in einem kurzen Abschnitt eine große Reduzierung des Abstandes zum ersten Element 22 erfolgt. An den ersten Abschnitt 60 schließt ein zweiter Abschnitt 62 mit konstantem Abstand zur Federanordnung an.
Der starke Anstieg des ersten Abschnitts 60 hat einen sehr starken Anstieg der Pedalkraft zur Folge. Dies kann auf verschiedene Weise genutzt werden. Zum einen kann durch den ersten Abschnitt 60 eine Ruheposition für den Fuß des Fahrers definiert sein. Die zu überwindende Pedalkraft ist so groß, dass eine versehentliche Betätigung des Pedalsystems 12 durch den auf dem Pedalelement 16 ruhenden Fuß des Fahrers verhindert ist. Ist trotzdem eine Betätigung des Pedalsystems 12 gewünscht kann die Ruheposition dennoch durch eine ausreichend hohe Pedalkraft überwunden werden. Der erste Abschnitt 60 bildet also einen Anschlag, der aber durch ausreichend hohe Pedalkraft überwunden werden kann.
Ein solcher Anschlag kann auch verwendet werden, um durch die Steuereinheit entgegen der Pedalrichtung P eine Rückstellkraft auf das erste Element 22 und somit auf das Pedalelement 16 auszuüben. Der durch den starken Anstieg gebildete Anschlag erstreckt sich beispielsweise über mehrere benachbarte Steuergeometrien 58a, 58b, 58c, wobei die Position in Betätigungsrichtung in Stellrichtung abnimmt.
Soll eine Rückstellkraft auf das Pedalelement 16 ausgeübt werden, wird die radiale Außenfläche 48 so weit in Drehrichtung D bewegt, bis die Federanordnung 50 am Anschlag anliegt. Wird die radiale Außenfläche 48 weiter in Stellrichtung S gedreht, wird bei gleichbleibender Position des Pedalelements die Federanordnung durch den bezüglich der Betätigungsrichtung B immer tiefer verlaufenden Anschlag komprimiert bzw. eine höhere Pedalkraft erzeugt, die das Pedalelement 16 entgegen der Pedalrichtung P drängen oder den Fahrer aufgrund der zunehmenden Pedalkraft dazu veranlassen kann, das Pedalelement 16 zu entlasten.
In 7e schließt sich an einen ersten Abschnitt 60 ein dritter Abschnitt 64 an, in dem der Abstand zur Federanordnung 50 in Betätigungsrichtung B zunimmt. An diesen dritten Abschnitt schließt sich in Betätigungsrichtung B ein zweiter Abschnitt 62 mit konstantem Abstand zur Federanordnung 50, sowie ein weiterer erster Abschnitt 60 mit abnehmendem Abstand zur Federanordnung 50 an. Vor den ersten Abschnitten 60 bzw. nach den dritten Abschnitten 64 sind jeweils Abschnitte 62 mit konstantem Abstand zur Federanordnung 50 vorgesehen.
Ziel dieser Geometrie ist, mit dem in Betätigungsrichtung B hinteren ersten Abschnitt 60 sowie dem in Betätigungsrichtung nachfolgenden dritten Abschnitt 64 eine fühlbare Anhebung und nachfolgende Absenkung der Pedalkraft bereitzustellen, wobei bei einer weiteren Betätigung des Pedals 16 im zweiten Abschnitt 62 zunächst eine konstante Pedalkraft erforderlich ist, bevor diese im nachfolgenden ersten Abschnitt 60 weiter ansteigt.
Die kurze Kraftspitze zwischen dem ersten Abschnitt 60 und dem dritten Abschnitt 64 kann beispielsweise genutzt werden, um dem Fahrer das Erreichen einer definierten Pedalposition zu signalisieren, wobei keine signifikante Veränderung der Pedalkraft erfolgen soll.
In 7f sind zwei Kombinationen aus einem ersten Abschnitt 60 und einem zweiten Abschnitt 64 vorgesehen, die in Betätigungsrichtung B beanstandet voneinander sind. Zwischen diesen Kombinationen ist ein weiterer erster Abschnitt 60 vorgesehen, wobei die Steigung dieses ersten Abschnitts 60 deutlich geringer ist als die der beiden anderen Abschnitt der 60. Vor bzw. nach den Kombinationen sind jeweils erste Abschnitte 60 mit abnehmendem Abstand zur Federanordnung 50 vorgesehen.
Durch die Kombinationen mit jeweils einem ersten Abschnitt 60 und einem dritten Abschnitt 64 werden jeweils kurzzeitige Kraftspitzen bereitgestellt, die dem Fahrer das Erreichen einer definierten Pedalposition signalisieren. Zwischen den Kombinationen erfolgt ein langsamer Anstieg der Pedalkraft durch den ebenfalls leicht ansteigenden, zwischen den Kombinationen liegenden ersten Abschnitt 60.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist jeder Position A, B, C jeweils eine Steuergeometrie 58a, 58b, 58c zugeordnet.
Die Steuergeometrien könne hierbei beliebig ausgebildet sein, solange die Rückhaltekräfte stets geringer sind als die Rückstellkräfte durch die Druckfeder 34.
Es ist aber auch möglich, dass einer Position keine Steuergeometrie zugeordnet ist, in dieser Position also keine er Kraft-Weg-Kennlinie durch eine mit der Federanordnung 50 zusammenwirkende Steuergeometrie erfolgt. Alternativ können auch mehrere Positionen oder lediglich zwei Positionen vorgesehen sein.
Alternativ können einer Position A, B, C mehrere in Betätigungsrichtung B hintereinanderliegende Steuergeometrien 58 oder Abschnitte 60, 62, 64 zugeordnet sein. Die Länge und die Geometrie einzelner Abschnitte 60, 60a, 60b, 60c, 62, 62a, 62b, 62c, 64, 64A, 64b, 64c der Steuergeometrien 58, 58a, 58b, 58c kann ebenfalls variieren, wie dies beispielsweise in 8c schematisch dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004002113 B4 [0005]

Claims

Steuereinheit (10) für ein Pedalsystem (12) in einem Fahrzeug (14), insbesondere für ein adaptives Pedalsystem, mit einem Grundkörper (21) und einem ersten Element (22), wobei das erste Element (22) in einer Betätigungsrichtung (B) beweglich im Grundkörper (21) gelagert ist, wobei die Steuereinheit (10) zumindest eine Steuergeometrie (58, 58a, 58b, 58c) sowie eine Federanordnung (50) aufweist, wobei die Federanordnung (50) bei einer Bewegung des ersten Elements (22) in Betätigungsrichtung (B) mit der Steuergeometrie (58, 58a, 58b, 58c) in Anlage gelangen und von dieser verdrängt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Steuergeometrie (58, 58a, 58b, 58c) um eine Drehachse (A) verschwenkbar ist und auf einer bezüglich der Drehachse (A) radialen Außenfläche (48) vorgesehen ist.
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (50) bezüglich einer um die Drehachse (A) verlaufenden Drehrichtung (D) drehfest gehalten ist.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (50) eine Führung (52) aufweist, in der ein Anlageelement (54) längsverschieblich gelagert ist, sowie ein Federelement (56), das das Anlageelement (54) in Richtung der Führung (52) beaufschlagt.
Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (52) geradlinig ausgebildet ist und insbesondere bezüglich der Drehachse (A) radial und/oder senkrecht verläuft.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (48) am ersten Element (22) ausgebildet ist und das erste Element (22) um die Drehachse (A) verdrehbar ist.
Steuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (50) ortsfest am Grundkörper (21) gehalten ist.
Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (48) an einem zweiten Element (24) ausgebildet ist, das um die Drehachse (A) drehbar am Grundkörper (21) gelagert ist.
Steuereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (50) am ersten Element (22) angeordnet und/oder mit dem in Betätigungsrichtung (B) gekoppelt ist.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (A) parallel zur Betätigungsrichtung (B) verläuft.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außenfläche (48) bezüglich einer um die Drehachse (A) verlaufenden Drehrichtung (D) zumindest abschnittsweise um die Drehachse (A) erstreckt, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch oder teilzylindrisch ausgebildet ist.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenfläche (48) zumindest zwei bezüglich einer um die Drehachse (A) verlaufenden Drehrichtung (D) versetzt angeordnete Steuergeometrien (58, 58a, 58b, 58c) vorgesehen sind.
Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (40), insbesondere mit einem Motor, vorgesehen ist, um die Außenfläche (48) um die Drehachse (A) zu verschwenken.
Pedaleinheit (12), insbesondere für ein Fahrzeug (14), mit einem Pedalelement (16) und einer Steuereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pedalelement (16) bei einer Betätigung in Pedalrichtung (P) das erste Element (22) in Betätigungsrichtung (B) verschiebt.