DE102019105260A1 - Pedal force simulator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator (10) mit einem Gehäuse (12), einem Eingangselement (14), einer Feder (20), die bei einer Verschiebung des Eingangselements (14) verformt wird, einem Ausgangselement (18), das mit der Feder (20) gekoppelt ist, und einem Steuerelement (16), das mit dem Eingangselement (14) gekoppelt ist, wobei das Steuerelement (16) mit dem Ausgangselement (18) durch ein Übertragungsgetriebe (24) gekoppelt ist und dem Steuerelement (16) ein Steuergetriebe (30) zugeordnet ist.The invention relates to a pedal force simulator (10) with a housing (12), an input element (14), a spring (20) which is deformed when the input element (14) is displaced, an output element (18) which is connected to the spring ( 20) is coupled, and a control element (16) which is coupled to the input element (14), wherein the control element (16) is coupled to the output element (18) by a transmission gear (24) and the control element (16) is a control gear (30) is assigned.
Description
Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator, wie er in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.The invention relates to a pedal force simulator as used in motor vehicles.
Bei modernen Kraftfahrzeugen werden die Bremse oder die Kupplung nicht unmittelbar vom entsprechenden Pedal betätigt, beispielsweise über einen Hydraulikkreis oder einen Seilzug, sondern mittels elektromechanischer Systeme. Dabei wird die Betätigung des Bremspedals oder Kupplungspedals von einem Sensor erfasst, und ein geeigneter Aktor betätigt dann entsprechend den Bremszylinder oder das Ausrücklager der Kupplung. Es ist jedoch wünschenswert, dass die Kennlinie des Bremspedals oder des Kupplungspedals unverändert bleibt, also der Fahrer beim Betätigen der Kupplung oder der Bremse vom Pedal die Rückmeldung bekommt, die er bei einem herkömmlichen System ebenfalls bekommen hätte.In modern motor vehicles, the brake or the clutch are not actuated directly by the corresponding pedal, for example via a hydraulic circuit or a cable, but by means of electromechanical systems. The actuation of the brake pedal or clutch pedal is detected by a sensor, and a suitable actuator then actuates the brake cylinder or the clutch release bearing accordingly. However, it is desirable that the characteristic curve of the brake pedal or the clutch pedal remains unchanged, that is to say that the driver receives the feedback from the pedal when the clutch or the brake is actuated, which he would also have received in a conventional system.
Um diese Rückmeldung zu erzeugen, wird der Pedalkraftsimulator verwendet, der vereinfacht ausgedrückt ein System ist, welches einer Betätigung des Bremspedals oder des Kupplungspedals einen Widerstand entgegensetzt, der demjenigen eines herkömmlichen Bremssystems oder Kupplungssystems entspricht. Bei einem Kupplungspedal soll also eine degressive Kennlinie erzeugt werden, während bei einem Bremspedal eine progressive Kennlinie erzeugt werden soll.In order to generate this feedback, the pedal force simulator is used, which, in simple terms, is a system which opposes an operation of the brake pedal or the clutch pedal with a resistance which corresponds to that of a conventional brake system or clutch system. In the case of a clutch pedal, a degressive characteristic curve should therefore be generated, while in the case of a brake pedal a progressive characteristic curve should be generated.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Konstruktionen von Pedalkraftsimulatoren bekannt, die beispielsweise eine Hubbewegung in eine Drehbewegung eines Bremsrotors umsetzen, wobei durch Variation der auf den Bremsrotor ausgeübten Bremswirkung versucht wird, die gewünschte Kennlinie zu erzeugen.Different constructions of pedal force simulators are known from the prior art which, for example, convert a stroke movement into a rotary movement of a brake rotor, with an attempt to generate the desired characteristic curve by varying the braking effect exerted on the brake rotor.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfach aufgebauten Pedalkraftsimulator zu schaffen, mit dem unterschiedliche Charakteristiken realisiert werden können.The object of the invention is to create a simply constructed pedal force simulator with which different characteristics can be realized.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Pedalkraftsimulator vorgesehen mit einem Gehäuse, einem Eingangselement, einer Feder, die bei einer Verschiebung des Eingangselements verformt wird, einem Ausgangselement, das mit der Feder gekoppelt ist, und einem Steuerelement, das mit dem Eingangselement gekoppelt ist, wobei das Eingangselement mit dem Ausgangselement durch ein Übertragungsgetriebe gekoppelt ist und dem Steuerelement ein Steuergetriebe zugeordnet ist. Der erfindungsgemäße Pedalkraftsimulator beruht auf dem Grundgedanken, bei Betätigung des Pedals die Feder zusammenzudrücken, wobei durch das Zusammenwirken des Übertragungsgetriebes und des Steuergetriebes beeinflusst wird, wie stark die Feder bei einer Verstellung des Eingangselements komprimiert wird. In einem einfachen Beispiel resultiert aus dem Übertragungsgetriebe und dem Steuergetriebe, dass der Hub des Ausgangselements dem Hub des Eingangselements entspricht. Somit entspricht die Kennlinie des Pedalkraftsimulators exakt der Kennlinie der Feder. Wenn das Übertragungsgetriebe und das Steuergetriebe den Hub des Eingangselements in einen doppelt so großen Hub des Ausgangselements übersetzen, simuliert der Pedalkraftsimulator eine Kennlinie, die steifer ist als die Kennlinie der Feder. Im umgekehrten Fall, also bei einer Untersetzung des Hubs des Eingangselements in einen kleineren Hub des Ausgangselements, wird eine Kennlinie simuliert, die weicher ist als die Kennlinie der Feder. Wenn das Übersetzungsverhältnis des Übertragungsgetriebes und/oder des Steuergetriebes sich über den Hub des Eingangselements bzw. die Verstellung des Ausgangselements ändert, kann auch die Kennlinie des Pedalkraftsimulators entlang des Hubes des Eingangselements variiert werden. Auf diese Weise sind beispielsweise degressive oder progressive Kennlinien möglich. Der besondere Vorteil des Pedalkraftsimulators besteht darin, dass er rein mechanisch arbeitet und sehr einfach aufgebaut werden kann.To solve this problem, a pedal force simulator is provided according to the invention with a housing, an input element, a spring which is deformed when the input element is displaced, an output element which is coupled to the spring, and a control element which is coupled to the input element, wherein the input element is coupled to the output element by a transmission gear and a control gear is assigned to the control element. The pedal force simulator according to the invention is based on the basic idea of compressing the spring when the pedal is actuated, the interaction of the transmission gear and the control gear influencing how much the spring is compressed when the input element is adjusted. In a simple example, the result of the transmission gear and the control gear is that the stroke of the output element corresponds to the stroke of the input element. The characteristic curve of the pedal force simulator thus corresponds exactly to the characteristic curve of the spring. When the transmission gear and the control gear translate the stroke of the input element into a stroke of the output element that is twice as large, the pedal force simulator simulates a characteristic curve that is stiffer than the characteristic curve of the spring. In the opposite case, that is, when the stroke of the input element is reduced to a smaller stroke of the output element, a characteristic curve is simulated which is softer than the characteristic curve of the spring. If the transmission ratio of the transmission gear and / or the control gear changes via the stroke of the input element or the adjustment of the output element, the characteristic curve of the pedal force simulator can also be varied along the stroke of the input element. In this way, for example, degressive or progressive characteristics are possible. The particular advantage of the pedal force simulator is that it works purely mechanically and is very easy to set up.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Feder auf der vom Eingangselement abgewandten Seite des Ausgangselements angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine langgestreckte Bauweise mit vergleichsweise geringen Außenabmessungen.According to one embodiment of the invention, the spring is arranged on the side of the output element facing away from the input element. This results in an elongated design with comparatively small external dimensions.
Alternativ kann die Feder auf der dem Eingangselement zugewandten Seite des Ausgangselements angeordnet sein. Dies resultiert in geringeren Abmessungen in axialer Richtung, jedoch einem größeren Durchmesser des Pedalkraftsimulators.Alternatively, the spring can be arranged on the side of the output element facing the input element. This results in smaller dimensions in the axial direction, but a larger diameter of the pedal force simulator.
Das Übertragungsgetriebe und/oder das Steuergetriebe können ein Innengewinde und ein Außengewinde enthalten. Mit einem solchen Gewinde lässt sich eine Relativdrehung zwischen den entsprechenden Bauteilen in eine Axialbewegung umsetzen, wobei die Charakteristik konstant ist.The transmission gear and / or the control gear can contain an internal thread and an external thread. With such a thread, a relative rotation between the corresponding components can be converted into an axial movement, the characteristic being constant.
Das Übertragungsgetriebe und/oder das Steuergetriebe können auch eine Kulisse und einen Kulissengleiter enthalten. Durch eine Änderung der Steigung der Kulisse kann mit geringem Aufwand das Übersetzungsverhältnis variiert werden.The transmission gear and / or the control gear can also contain a gate and a gate slider. By changing the slope of the backdrop, the transmission ratio can be varied with little effort.
Es ist auch möglich, dass das Übertragungsgetriebe und/oder das Steuergetriebe zwei einander gegenüberliegende Kulissen und eine in beide Kulissen eingreifende Kugel enthält. In diesem Fall wird das Übersetzungsverhältnis bestimmt durch die Ausrichtung der beiden einander gegenüberliegenden Kulissen relativ zueinander.It is also possible that the transmission gear and / or the control gear contains two opposing scenes and a ball engaging in both scenes. In this case, the transmission ratio is determined by the alignment of the two opposing scenes relative to one another.
Vorzugsweise koppelt das Steuergetriebe das Steuerelement mit dem Gehäuse. Hierdurch kann ein einfacher Aufbau realisiert werden, indem beispielsweise das Gehäuse und das Steuerelement mit einander gegenüberliegenden Kulissen versehen sind, in denen eine Kugel angeordnet ist. The control gear preferably couples the control element to the housing. In this way, a simple structure can be realized in that, for example, the housing and the control element are provided with opposing scenes in which a ball is arranged.
Sowohl das Eingangselement als auch das Ausgangselement können drehfest, aber axial verschiebbar im Gehäuse aufgenommen sein. Hierdurch ist es nicht notwendig, zwischen dem Pedal und dem Eingangselement bzw. zwischen dem Ausgangselement und der Feder ein Lager vorzusehen, um eine eventuelle Drehbewegung zu ermöglichen. Die Feder kann sich also unmittelbar am Ausgangselement abstützen.Both the input element and the output element can be received in the housing in a rotationally fixed but axially displaceable manner. As a result, it is not necessary to provide a bearing between the pedal and the input element or between the output element and the spring in order to enable a possible rotary movement. The spring can therefore be supported directly on the output element.
Üblicherweise ist das Steuerelement drehbar im Gehäuse aufgenommen. Dann ist vorzugsweise zwischen dem Eingangselement und dem Steuerelement ein Lager angeordnet, sodass das Steuerelement relativ zum Eingangselement verdrehbar ist, ohne dass wesentliche Reibungskräfte wirken.Usually, the control element is rotatably received in the housing. A bearing is then preferably arranged between the input element and the control element, so that the control element can be rotated relative to the input element without significant frictional forces acting.
Das Steuerelement kann insbesondere eine Hülse sein, die mittels des Steuergetriebes mit dem Gehäuse gekoppelt ist.The control element can in particular be a sleeve which is coupled to the housing by means of the control gear.
Im Hinblick auf eine kompakte Bauform kann das Ausgangselement als Stößel ausgeführt sein, der in die Hülse eingreift.With regard to a compact design, the output element can be designed as a plunger which engages in the sleeve.
Alternativ kann das Steuerelement auch eine Mutter sein, an deren Innenseite das Steuergetriebe angreift und deren Außenseite in eine Steuerhülse eingreift, die mit dem Eingangselement gekoppelt ist.Alternatively, the control element can also be a nut, on the inside of which the control gear engages and the outside of which engages in a control sleeve which is coupled to the input element.
Die verschiedenen Bauteile können auch ineinander geschachtelt sein, sodass das Ausgangselement mittels einer Schiebeführung drehfest gehalten ist, wobei die Schiebeführung ein Halteelement aufweist, das im Inneren der Feder angeordnet ist.The various components can also be nested one inside the other, so that the output element is held non-rotatably by means of a sliding guide, the sliding guide having a holding element which is arranged in the interior of the spring.
Es ist auch möglich, dass das Steuergetriebe einen Steuerstab aufweist, der im Inneren der Feder angeordnet ist.It is also possible for the control gear to have a control rod which is arranged inside the spring.
Alternativ zu einem Stößel kann als Ausgangselement auch ein Lager verwendet werden, das sich am Steuerelement abstützt.As an alternative to a plunger, a bearing that is supported on the control element can also be used as the output element.
Anstelle das Steuerelement mit dem Gehäuse zu koppeln, kann auch vorgesehen sein, dass das Steuerelement mittels des Steuergetriebes mit dem Eingangselement gekoppelt ist.Instead of coupling the control element to the housing, it can also be provided that the control element is coupled to the input element by means of the control gear.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Eingangselement mit einem Vorsprung versehen sein, der sich durch die Feder bis hin zum Steuerelement erstreckt. Dabei kann das Steuergetriebe zwischen dem Vorsprung und dem Steuerelement angeordnet sein.According to one embodiment of the invention, the input element can be provided with a projection which extends through the spring to the control element. The control gear can be arranged between the projection and the control element.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- -
1 in einer schematischen Ansicht einen Pedalkraftsimulator mit zugeordnetem Pedal; - -
2 die Anordnung von1 , wobei eine äußere Aufnahme für den Pedalkraftsimulator entfernt wurde; - -
3 die Ansicht von2 , wobei das Gehäuse des Pedalkraftsimulators entfernt wurde; - -
4 in einer Explosionsansicht einen Pedalkraftsimulator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; - -
5 den Pedalkraftsimulator von4 in einer ersten Schnittansicht; - -
6 den Pedalkraftsimulator von4 in einer zweiten Schnittansicht, die gegenüber der Schnittansicht von5 um 90° gedreht ist; - -
7 schematisch verschiedene Kennlinien, die mit den Pedalkraftsimulatoren erhalten werden können; - -
8 in einer schematischen Ansicht eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; - -
9 den Pedalkraftsimulator von8 in einer geschnittenen Ansicht; - -
10 eine schematische Darstellung des Pedalkraftsimulators der8 und9 ; - -
11 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; - -
12 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; - -
13 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; - -
14 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; - -
15 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; - -
16 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators; und - -
17 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators.
- -
1 a schematic view of a pedal force simulator with an associated pedal; - -
2 the arrangement of1 , wherein an outer receptacle for the pedal force simulator has been removed; - -
3 the view of2 with the housing of the pedal force simulator removed; - -
4th in an exploded view a pedal force simulator according to a second embodiment of the invention; - -
5 the pedal force simulator from4th in a first sectional view; - -
6th the pedal force simulator from4th in a second sectional view, which is opposite to the sectional view of5 is rotated by 90 °; - -
7th schematically different characteristics that can be obtained with the pedal force simulators; - -
8th in a schematic view a third embodiment of a pedal force simulator according to the invention; - -
9 the pedal force simulator from8th in a sectioned view; - -
10 a schematic representation of the pedal force simulator of8th and9 ; - -
11 a schematic representation of a fourth embodiment of a pedal force simulator according to the invention; - -
12 a schematic representation of a fifth embodiment of a pedal force simulator according to the invention; - -
13 a schematic representation of a sixth embodiment of a pedal force simulator according to the invention; - -
14th a schematic representation of a seventh embodiment of a pedal force simulator according to the invention; - -
15th a schematic representation of an eighth embodiment of a pedal force simulator according to the invention; - -
16 a schematic representation of a ninth embodiment of a pedal force simulator according to the invention; and - -
17th a schematic representation of a tenth embodiment of a pedal force simulator according to the invention.
In
Das Pedal
Der Pedalkraftsimulator weist ein Gehäuse
Allgemein ausgedrückt wird der Aufbau des Pedalkraftsimulators dazu verwendet, einen Hub des Eingangselements
Das Steuergetriebe erzeugt abhängig vom Hub des Eingangselements
In dem in den
Die Position des Steuerelements
Das Eingangselement
Auch das Ausgangselement
Zwischen dem Eingangselement
In den
Bei der zweiten Ausführungsform ist das Lager
Die Funktionsweise des Pedalkraftsimulators
- Im Ausgangszustand, also bei nicht betätigtem
Pedal 2 , drückt dieFeder 20 das Ausgangselement 18 ,das Steuerelement 16 und das Eingangselement 14 in die am besten inden 5 und6 zu sehende Ausgangsstellung, in der sich dieBolzen 38 der Axialführung 36 des Eingangselements14 am Ende desAxialschlitzes 40 befinden.
- In the initial state, i.e. when the pedal is not pressed
2 , presses the spring20th the output element18th , thecontrol 16 and the input element14th in the best in the5 and6th starting position to be seen, in which the bolts are38 theaxial guide 36 of the input element14th at the end of theaxial slot 40 are located.
Wenn das Pedal
Das Übertragungsverhältnis ändert sich, sobald der Steuergleiter
Bei der Ausführungsform der
In
Der Abschnitt
Wenn über den gesamten Hub des Eingangselements der Übertragungsfaktor des Übertragungsgetriebes konstant bleibt, ändert sich die Kennlinie nicht, sodass die Kurve
Wenn ab einem bestimmten Punkt des Hubes des Eingangselements das Übertragungsgetriebe
Wenn ab einem bestimmten Punkt das Übertragungsgetriebe
Wenn ab einem bestimmten Punkt das Übertragungsgetriebe
Wenn ab einem bestimmten Punkt das Übertragungsgetriebe
Wie anhand der beiden sich in entgegengesetzten Richtungen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitte
In den
Der Unterschied zwischen der dritten Ausführungsform und den vorhergehenden Ausführungsformen besteht in der Ausgestaltung der Axialführungen
Die Axialführungen
Das Übertragungsgetriebe
Das Steuergetriebe
In den
Mit dem Bezugszeichen
Mit dem Bezugszeichen
Mit dem Bezugszeichen
Die schematische Darstellung von
In
In
In
In
In
Bei der Ausführungsform gemäß
Die Funktionsweise entspricht grundsätzlich derjenigen der vorhergehenden Ausführungsformen. Wenn das Ausgangselement
In
In
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- 2019-03-01 DE DE102019105260.2A patent/DE102019105260B4/en active Active
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