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Die Erfindung betrifft eine Pedalbetätigungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Pedalbetätigungseinheiten sind im Stand der Technik in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Dabei kann es sich bei einer Pedalbetätigungseinheit beispielsweise um eine Pedaleinheit zur Betätigung eines Bremssystems eines Fahrzeugs, oder zur Steuerung eines Antriebssystems im Sinne eines Gaspedals handeln. Eine gemeinsame Eigenschaft derartiger Pedalbetätigungseinheiten besteht darin, dass bei einer Betätigung der Pedalbetätigungseinheit durch den Fahrzeugführer eine Rückstellkraft auf das Pedal wirkt, die das Pedal in seine Ausgangsstellung zurückführt. Bei „drive-by-wire“ oder „brake-by-wire“ Systemen wird eine solche Rückstellkraft häufig durch eine Anordnung von Hebeln, Federn und elastischen Elementen als mechanische Rückstellvorrichtung bereitgestellt.
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Zur Erfassung einer Betätigungsinformation, also beispielsweise einer Bremsanforderung oder einer Beschleunigungsanforderung, wird dabei auf eine Reihe von Sensoren zurückgegriffen, die eine Aussage über den Grad der Betätigung ermöglichen. Bekannte Beispiele für derartige Sensoren sind insbesondere Winkelsensoren oder Wegsensoren, die aus einer Verschiebung der Elemente einer Rückstellvorrichtung Rückschlüsse auf einen Betätigungsgrad der Pedalbetätigungseinheit ermöglichen.
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Um eine ausreichende Betriebssicherheit einer solchen Pedalbetätigungseinheit zu gewährleisten, muss sichergestellt werden, dass auch bei Ausfall eines der Sensoren weiterhin eine sichere Erfassung einer Betätigung der Pedalbetätigungseinheit und mithin eine entsprechende Ansteuerung der relevanten Komponenten eines Fahrzeugs möglich ist. Es muss also eine Redundanz zur Erfassung einer Betätigungsinformation hergestellt werden. Ferner muss auch bei einem mechanischen Fehler der Pedalbetätigungseinheit, welche im schlimmsten Fall eine Betätigung im Sinne einer Verschiebung des Pedals aus seiner Ruhelage verhindert, weiterhin eine Erfassung einer Betätigungsinformation möglich bleiben.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Pedalbetätigungseinheit anzugeben, die eine Redundanz einer Erfassung einer Betätigungsinformation und eine Nutzbarkeit der Pedalbetätigungseinheit auch bei mechanischen Fehlern ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit der Pedalbetätigungseinheit nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei einer Pedalbetätigungseinheit mit einem Pedal und einer mit dem Pedal kinematisch verbundenen Rückstellvorrichtung, wobei die Rückstellvorrichtung dazu ausgebildet ist, bei einer Auslenkung des Pedals aus einer Ruhelage das Pedal mit einer in Richtung der Ruhelage wirkenden Kraft zu beaufschlagen, wobei das Pedal einen Pedalträger zur mittelbaren oder unmittelbaren Verbindung des Pedals mit der Rückstellvorrichtung und eine an dem Pedalträger angeordnete Pedalplatte zur Betätigung durch einen Fahrzeugführer aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Pedalträger ein Kraftsensor angeordnet ist, wobei der Kraftsensor vollständig von dem Pedalträger und der Pedalplatte umschlossen ist und wobei der Kraftsensor zur Messung einer auf die Pedalplatte einwirkenden Kraft mit der Pedalplatte verbunden ist.
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Durch die Anordnung eines Kraftsensors zwischen dem Pedalträger und der durch einen Fahrzeugführer mit einer Betätigungskraft beaufschlagten Pedalplatte, ist der Kraftsensor direkt am Ort der Krafteinwirkung auf die Pedalbetätigungseinheit angeordnet. Sollte bei einer solchen Anordnung eine Fehlfunktion der Rückstellvorrichtung auftreten, sodass eine Erfassung eines Betätigungswinkels oder Betätigungswegs des Pedals beispielsweise aufgrund eines Verklemmens oder eine Blockierung der Mechanik nicht mehr möglich ist, ist weiterhin eine Erfassung eines Betätigungswunsches allein auf Grundlage der weiterhin erfassbaren Betätigungskraft möglich. Ferner kann durch die Verwendung eines Kraftsensor an dieser Position eine Redundanz einer Erfassung einer Betätigungsinformation aus der Zusammenschau mit den Sensordaten weiterer Sensoren, insbesondere Weg- und Winkelsensoren in der Betätigungsmechanik, geschaffen werden. So wird die Ausfallsicherheit der Pedalbetätigungseinheit weiter verbessert.
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Unter einem „Pedalträger“ ist dabei grundsätzlich jede Form von Bauteil zu verstehen, die zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung der Pedalplatte an der Rückstellvorrichtung der Pedalbetätigungseinheit geeignet ist.
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Dabei können Unsicherheiten bei einer Erfassung einer Betätigungskraft nach einer bevorzugten Ausführungsform dadurch vermieden werden, dass zwischen der Pedalplatte und dem Kraftsensor ein Vorlastelement so angeordnet ist, dass das Vorlastelement den Kraftsensor im unbelasteten Zustand des Pedals mit einer definierten Kraft beaufschlagt. So kann durch eine entsprechende Gestaltung des Vorlastelements vermieden werden, dass bei einer Betätigung des Pedals mit einer definierten Kraft durch den Fahrzeugführer zunächst keine Kraft erfasst würde, beispielsweise aufgrund eines zunächst zu überwindenden Luftspalts zwischen Pedalplatte und Kraftsensor. Die durch das Vorlastelement erzeugte, definierte Kraft bei unbetätigtem Pedal kann dabei als Offset von einer im Wirkbetrieb ermittelten Kraft abgezogen werden, um die tatsächlich auf das Pedal einwirkende Kraft zu erhalten.
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Dabei ist das Vorlastelement bevorzugt in Richtung des Kraftsensors verschiebbar in der Pedalplatte gelagert, sodass eine Nulllage des Vorlastelements und mithin die durch das Vorlastelement bei unbelastetem Pedal auf den Kraftsensor bewirkte Kraft bei einer Montage der Pedalbetätigungseinheit justiert werden kann. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Vorlastelement in die Pedalplatte eingeschraubt ist, sodass durch eine Rotation des Vorlastelements die Position des Vorlastelements relativ zu dem Kraftsensor eingestellt werden kann.
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Um eine sichere Lagerung des Kraftsensors in dem Pedalträger zu gewährleisten, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Pedalträger eine Aufnahme für den Kraftsensor bildet, wobei der Kraftsensor vollumfänglich in der Aufnahme eingefasst ist. Die Aufnahme kann dabei beispielsweise durch eine in dem Pedalträger ausgebildete Ausnehmung gebildet sein, in die der Kraftsensor bei der Montage der Pedalbetätigungseinheit eingesetzt wird. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass an dem Kraftsensor ein umlaufender Kragen ausgebildet ist, der bei einem Einsetzen des Kraftsensors in die Aufnahme auf einer entsprechenden Lagerfläche zu liegen kommt und auf diese Weise die Lage des Kraftsensors in der Aufnahme festlegt. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass sich die Aufnahme ab einem bestimmten Bereich derart verjüngt, dass der Kraftsensor nur bis zu diesem Bereich in die Aufnahme einschiebbar ist und dann auf dem verjüngten Bereich der Aufnahme aufliegt.
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Dabei ist die Geometrie der Aufnahme und insbesondere die Geometrie einer Innenfläche der Aufnahme auf die Geometrie des Kraftsensors derart abgestimmt, dass der Kraftsensor senkrecht zu einer Richtung der spätere Krafteinwirkung weitgehend spielfrei gelagert ist.
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Zur weiteren Verbesserung der Betriebssicherheit der Pedalbetätigungseinheit ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass der Pedalträger einen Kabelkanal zur Führung von Verbindungsleitungen zur elektrischen Verbindung des Kraftsensors mit einer in oder an der Pedalbetätigungseinheit angeordneten Auswerteelektronik aufweist. Der Kabelkanal ist dabei bevorzugt vollständig innerhalb des Pedalträgers ausgebildet, sodass der Kabelkanal zusammen mit der Aufnahme für den Kraftsensor eine durch den Pedalträger durchgehende, röhrenartige Öffnung bildet, die von zwei Seiten des Pedalträgers zugänglich ist. Auf diese Weise können Verbindungsleitungen vollständig innerhalb des Pedalträgers und bevorzugt durchgehend innerhalb der Pedalbetätigungseinheit geführt werden, sodass eine Beeinträchtigung der Funktion der Pedalbetätigungseinheit durch die Verbindungsleitungen oder eine Beschädigung der Verbindungsleitungen im Wirkbetrieb der Pedalbetätigungseinheit vermieden werden kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der Kraftsensor zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die Pedalbetätigungseinheit eine Verdrehsicherung zur verdrehsicheren Lagerung des Kraftsensors in dem Pedalträger aufweist.
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Hierzu ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Verdrehsicherung durch eine in dem zylinderförmigen Abschnitt des Kraftsensors ausgebildete erste Nut und/oder eine in der Aufnahme ausgebildete zweite Nut gebildet wird, wobei ein Sicherungselement sich zumindest Abschnittsweise in die erste Nut und/oder in die zweite Nut erstreckt. Die erste Nut kann dabei insbesondere in ein Gehäuse des Kraftsensors eingearbeitet, insbesondere eingefräst oder eingeprägt sein und sich in Längsrichtung des Kraftsensors erstrecken. Als Sicherungselement kann dabei insbesondere ein Sicherungsstift vorgesehen sein, der Längs zu der ersten und zweiten Nut angeordnet ist sich sowohl in die erste Nut, als auch in die zweite Nut erstreckt. Dabei ist die Länge des Sicherungsstifts bevorzugt auf die Länge der ersten oder zweiten Nut abgestimmt.
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Alternativ zu einer Ausrichtung des Sicherungselements bzw. Sicherungsstifts längs zu dem Kraftsensor kann sich ein solcher Sicherungsstift auch in radialer Richtung des Kraftsensors durch eine entsprechende Nut bzw. Ausnehmung in der Aufnahme erstrecken. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Sicherungsstift seitlich in die Ausnehmung eingeschraubt ist. Eine Nut in dem Kraftsensor ist dabei nicht zwingend notwendig. Vielmehr kann durch das seitliche Einschrauben des Sicherungsstifts eine seitliche Spannkraft auf den Kraftsensor bewirkt werden, sodass der Kraftsensor in der Aufnahme festgeklemmt ist. So wird sowohl eine Verschiebung des Kraftsensors in dessen Längsrichtung, als auch eine Rotation des Kraftsensors in der Aufnahme verhindert.
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Nach einer Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der Pedalträger zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet ist, wobei zwischen dem Pedalträger und der Pedalplatte eine Verdrehsicherung ausgebildet ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass an dem Pedalträger eine Auskragung ausgebildet ist, die von einem Halteelement umgriffen wird, wobei die Pedalplatte an dem Halteelement befestigt ist. Dabei ist die Auskragung bevorzugt einteilig mit dem Pedalträger ausgebildet und erstreckt sich bevorzugt um den gesamten Umfang des zylinderförmigen Bereichs des Pedalträgers. Die Pedalplatte kann dabei beispielsweise mit dem Halteelement verschraubt sein.
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In einer ersten Variante wird bei dieser Anordnung eine Verdrehsicherung zwischen Pedalträger und Pedalplatte durch einen Formschluss zwischen der Auskragung und dem Halteelement gebildet. Beispielsweise kann dabei an dem Haltelement eine Ausnehmung angeordnet sein, in die ein entsprechend gegenstückig ausgebildeter Bereich der Auskragung eingreift, sodass eine Rotation des Halteelements um die Längsachse des Pedalträgers durch den Eingriff in die Ausnehmung verhindert wird.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind dabei die Auskragung und das Halteelement zumindest abschnittsweise mehreckig, insbesondere viereckig ausgebildet, sodass durch ein Aufstecken des Halteelements auf die Auskragung ein Formschluss gebildet wird, wobei sich das Haltelement bezüglich einer Rotation um die Längsachse des Pedalträgers an mehreren Flächen der Auskragung abstützt. Insbesondere kann dabei die viereckige Grundform so abgewandelt sein, dass die Ecken des Vierecks jeweils nochmals abgeschnitten sind, sodass sich effektiv ein Achteck mit unterschiedlichen Kantenlängen ergibt.
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Nach einer zweiten Variante wird die Verdrehsicherung durch wenigstes einen Bolzen gebildet, der sich durch das Halteelement und durch die Auskragung erstreckt. Dabei kann der Bolzen in entsprechende Öffnungen, die in dem Halteelement und der Auskragung ausgebildet sind, eingepresst werden. Alternativ kann der Bolzen auch mit dem Halteelement und der Auskragung verschraubt sein.
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Um eine sichere Bestimmung einer auf die Pedalplatte einwirkende Kraft durch den Kraftsensor zu ermöglichen, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Auskragung, das Halteelement und die Pedalplatte so zueinander angeordnet sind, dass die Pedalplatte im unbetätigten Zustand der Pedalbetätigungseinheit an keiner Stelle auf der Auskragung oder dem Pedalträger aufliegt. Insbesondere bei Verwendung eines zwischen der Pedalplatte und dem Kraftsensor angeordneten Vorlastelements, wie es zuvor beschrieben wurde, kann so gewährleistet werden, dass die komplette auf die Pedalplatte einwirkende Kraft auch auf den Kraftsensor übertragen wird und nicht durch eine Verformung der Pedalplatte, des Halteelements oder der Auskragung teilweise kompensiert wird, was zu einer fehlerhaften Erkennung der Betätigungskraft führen würde.
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Eine solche Anordnung von Auskragung, Halteelement und Pedalplatte kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Halteelement eine Tasche ausbildet, in der die Auskragung aufgenommen ist, wobei die Breite der Tasche größer als die Dicke der Auskragung ist.
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Eine sichere Betätigung der Pedalbetätigungseinheit durch einen Fahrzeugführer wird nach einer weiteren Ausführungsform dadurch gewährleistet, dass auf der Pedalplatte ein elastisches Element zur Herstellung einer Betätigungsfläche für einen Fahrzeugführer angeordnet ist. Insbesondere kann das elastische Element aus Gummi bestehen. Besonders bevorzugt umgreift dabei das elastische Element die Pedalplatte vollständig, sodass ein Fahrzeugführer bei einer Betätigung des Pedals ausschließlich mit dem elastischen Element in Kontakt kommt. Das elastische Element kann dabei insbesondere ein Abrutschen bei einer Betätigung des Pedals verhindern.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Pedalbetätigungseinheit ein Führungselement aufweist, wobei das Führungselement einseitig an der Rückstellvorrichtung angelenkt ist und eine Ausnehmung aufweist, in der das Pedal und insbesondere der Pedalträger gelagert ist.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine Darstellung einer beispielhaften Pedalbetätigungseinheit,
- 2 eine schematische Darstellung eines ersten beispielhaften Pedals,
- 3 eine Schnittansicht des in 2 dargestellten Pedals,
- 4 eine Explosionsdarstellung des in den 2 und 3 dargestellten Pedals,
- 5 eine schematische Darstellung eines zweiten beispielhaften Pedals und
- 6 zwei Schnittansichten des in 5 dargestellten Pedals.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identisch Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine Darstellung einer beispielhaften Pedalbetätigungseinheit 100 in einer seitlichen Ansicht. Bei der Pedalbetätigungseinheit 100 handelt es sich dabei um ein Bremspedaleinheit. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dabei das Gehäuse 102 der Pedalbetätigungseinheit 100 weitgehend transparent dargestellt, sodass die Anordnung der weiteren Elemente innerhalb des Gehäuses 102 erkennbar ist. Die Pedalbetätigungseinheit 100 weist dabei ein Pedal 104 auf, das über ein Führungselement 106 mit einem Hebelarm 108 innerhalb des Gehäuses 102 verbunden ist. Über den Hebelarm 108 ist das Pedal mit einer Rückstellvorrichtung 150 verbunden, die bei einer Verschiebung des Pedals 104 aus seiner Ruhelage infolge einer Betätigung durch einen Fahrzeugführer eine Rückstellkraft auf das Pedal 104 bewirkt, die in ihrer Kraft-Weg-Kennlinie das Verhalten einer klassischen, hydraulischen Bremsanlage imitiert. Die Funktionsweise dieser Rückstellvorrichtung 150 wird im Folgenden kurz erläutert.
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Der um eine Drehachse 110 schwenkbar gelagerte Hebelarm 108 weist hierbei ein stiftförmiges Mitnahmeelement 112 auf, das sich parallel zu der Drehachse 110 erstreckt. Bei einem Verschwenken des Hebelarms 108 um die Drehachse 110 übt das Mitnahmeelement 112 zunächst eine Kraft auf einen ersten Federschenkel 114 einer auf der Drehachse 110 gelagerten Torsionsfeder 116 aus. Der zweite Federschenkel 118 stützt sich dabei an einer ebenfalls um die Drehachse 110 schwenkbar gelagerten Federscheibe 120 ab. An der Federscheibe 120 ist ferner ein Federbein 122 einseitig angelenkt, wobei der entsprechende Anlenkpunkt 124 von der Drehachse 110 beabstandet ist. Folglich bewirkt das Federbein 122 bei einer Kompression des Federbeins 122 eine Kraft auf die Federscheibe 120 in Richtung ihrer Ruhelage.
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Nach einem gewissen Weg des Pedals104 und einer entsprechenden Drehung des Hebelarms 108 um die Drehachse 110, kommt das Mitnahmeelement 112 in Eingriff mit einem Vorsprung 126 der Federscheibe 120, sodass die Kraft von dem Mitnahmeelement 112 direkt auf die Federscheibe 120 übertragen wird. Die Torsionsfeder 116 trägt dann nicht mehr zu einer Zunahme der erzeugten Rückstellkraft bei. Ab hier ist allein das Federbein 122 im Eingriff.
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In dem Federbein 122 ist dabei ein röhrenförmiges elastisches Element 126, vorzugsweise ein Elastomer, in dem Federbein 122 eingesetzt und innerhalb einer Spiralfeder 128 des Federbeins 112 angeordnet. Die Spiralfeder 128 ist wiederum zwischen zwei Federtellern 130 und 132 in axialer Richtung eingespannt. Ferner ist an dem oberen Federteller 130 ein zylinderförmiges Element 134 innerhalb der Spiralfeder 128 angeordnet. Bei einer Kompression des Federbeins 122 wird dabei zunächst die Spiralfeder 128 komprimiert, wodurch eine mit dem Grad der Kompression linear zunehmende Rückstellkraft auf die Federscheibe 120 und mithin auf das Pedal 104 wirkt. Ab einem gewissen Grad der Kompression des Federbeins 122 wird zusätzlich das elastische Element 126 von dem Zylinder 134 des Federbeins 122 gestaucht, wodurch die Rückstellkraft stark zunimmt.
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In der Pedalbetätigungseinheit 100 sind dabei Wegsensoren 136 oder Winkelsensoren 138 zur Ermittlung von Betätigungsinformationen angeordnet, sodass aus einer Veränderung der Lage der Komponenten der Rückstellvorrichtung 150 ein Grad der Betätigung des Pedals 104, also einer Verschiebung des Pedals 104 aus dessen Ruhelage ermittelt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zusätzlich zu den beschriebenen Weg- oder Winkelsensoren 136 und 138 im Pedal 104 ein Kraftsensor angeordnet ist, sodass eine zusätzliche Betätigungsinformation zur Herstellung einer Redundanz der Signalerfassung ermittelt werden kann. Durch einen in dem Pedal 104 angeordneten Kraftsensor ist ferner auch dann noch die Bestimmung einer Betätigungsinformation möglich, wenn beispielsweise die Mechanik der Rückstellvorrichtung 150 blockiert und folglich eine Verschiebung des Pedals 104 aus dessen Ruhelage nicht mehr möglich ist. In diesem Fall kann weiterhin allein aus der durch einen Fahrzeugführer auf das Pedal 104 ausgeübten Kraft ein Verzögerungswunsch des Fahrers abgeleitet und die Bremsanlage eines Fahrzeugs entsprechend angesteuert werden.
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Im Folgenden werden nun mit Bezugnahme auf die 2 bis 6 unterschiedliche Ausgestaltungen eines solchen Pedals 104 diskutiert.
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Dabei zeigt die 2 eine schematische Darstellung eines ersten beispielhaften Pedals 104, das in einer Pedalbetätigungseinheit 100 nach 1 verwendet werden kann. Das Pedal 104 weist dabei ein elastisches Element 152 aus Gummi als Betätigungsfläche auf, die an einem Pedalträger 154 angeordnet ist. Der Pedalträger 154 weist dabei einen zylinderförmigen Bereich 156 auf, der wiederum in dem Führungselement 106 der Pedalbetätigungseinheit 100 angeordnet werden kann, wodurch das Pedal 104 an der Pedalbetätigungseinheit 100 festgelegt ist.
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Die 3 zeigt eine Schnittansicht des in 2 dargestellten Pedals 104 entlang der in 2 dargestellten Schnittlinie. Dabei ist erkennbar, dass das elastische Element 152 eine Pedalplatte 158 umgreift. Die Pedalplatte 158 ist wiederum an einem Halteelement 160 befestigt, wobei das Halteelement 160 an dem Pedalträger 154 angeordnet ist. Dabei weist der Pedalträger an seinem oberen Ende eine umlaufende Auskragung 162 auf, die von dem Halteelement 160 hintergriffen wird. Die Auskragung 162 ist folglich innerhalb einer durch das Halteelement 160 und die Pedalplatte 158 gebildete Tasche aufgenommen, wodurch die Position des Halteelements 160 entlang einer Längsachse des Pedalträgers 154 festgelegt ist. Dabei ist die Breite der Tasche größer als die Dicke der Auskragung 162, sodass das Halteelement 160 und mithin die Pedalplatte 162 mit einem geringen Spiel entlang der Längsachse des Pedalträgers 154 verschiebbar gelagert ist.
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Innerhalb des Pedalträgers 154 ist weiter eine zylinderförmige Ausnehmung als Aufnahme 164 für einen Kraftsensor 166 ausgebildet. Der Kraftsensor 166 weist dabei an seinem oberen Ende einen umlaufenden Kragen 168 auf, wobei der Kragen 168 auf einer oberen Kante 170 der Ausnehmung 164 aufliegt, womit die Position des Kraftsensors 166 innerhalb der Aufnahme 164 festgelegt ist.
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Entlang der Längsachse des Pedalträgers 154 schließt sich an die Aufnahme 164 ein Kabelkanal 172 an, sodass sich aus der Summe aus Aufnahme 164 und Kabelkanal 172 eine röhrenartige Öffnung in dem Pedalträger 154 ergibt, die sich durch die gesamte Länge des Pedalträgers 154 erstreckt. Der Kabelkanal 172 ist dabei zur Aufnahme von elektrischen Verbindungsleitungen (nicht dargestellt) vorgesehen, mittels derer der Kraftsensor 166 mit einer in oder an der Pedalbetätigungseinheit 100 angeordneten Auswerteelektronik verbunden werden kann. Durch die Anordnung derartiger Verbindungsleitungen innerhalb des Pedalträgers 154 wird eine Beeinträchtigung einer Betätigung der Pedalbetätigungseinheit durch die Verbindungsleitungen vermieden.
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Die Pedalplatte 158 weist in ihrer Mitte eine sich in Richtung des Kraftsensors 166 erstreckende Erhebung 174 auf, innerhalb derer ein Vorlastelement 176 angeordnet ist. Hierzu ist in die Erhebung 174 eine Gewindebohrung eingebracht, in die das Vorlastelement 176 eingeschraubt ist. Das Vorlastelement 176 weist dabei auf seiner dem Kraftsensor 166 abgewandten Seite einen Innensechskant zur Aufnahme eines entsprechenden Montagewerkzeugs auf, während das Vorlastelement 176 auf seiner dem Kraftsensor 166 zugewandten Seite eine abgerundete Spitze aufweist, mit der das Vorlastelement auf dem Kraftsensor 166 aufliegt.
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Das Vorlastelement 176 ist dabei grade so weit in die Pedalplatte 158 eingeschraubt, dass bei vollständig montiertem Pedal 104 zwischen der Pedalplatte 158 und dem Pedalträger 154 bzw. der Auskragung 162 ein Spalt 178 bestehen bleibt, sodass die Pedalplatte 158 an keiner Stelle auf dem Pedalträger 154 bzw. der Auskragung 162 aufliegt. Diese Anordnung hat dabei den Effekt, dass jede auf das elastische Element 152 und mithin auf die Pedalplatte 158 ausgeübte Kraft infolge einer Betätigung des Pedals 104 durch einen Fahrzeugführer über das Vorlastelement 176 vollständig in den Kraftsensor 166 eingeleitet wird. Auf diese Weise kann ein sehr genauer Fahrerwunsch erfasst werden, da die auf das Pedal 104 ausgeübte Kraft nicht durch eine Verformung anderer Elemente des Pedals 104 kompensiert wird.
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Schließlich ist an dem der Pedalplatte 158 abgewandten Ende des Pedalträgers 154 eine Ausnehmung 180 mit einem Innengewinde ausgebildet, die zur Anordnung des Pedals 104 in dem Führungselement 106 und mithin zur Festlegung des Pedals 104 an der Pedalbetätigungseinheit 100 dient.
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Die 4 zeigt eine Explosionsdarstellung des in den 2 und 3 dargestellten Pedals 104, in der die einzelnen Elemente des Pedals 104 und insbesondere deren Geometrie nochmals gut zu erkennen sind. Dabei ist gut erkennbar, dass der Kraftsensor 166 zumindest abschnittsweise zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die Aufnahme 164 dementsprechend ebenfalls zylinderförmig ist. Zur Festlegung des Kraftsensor 166 entlang einer Längsachse des Pedalträgers 154 ist dabei die Kante 170 innerhalb des Aufnahme 164 ausgebildet, auf der im montierten Zustand des Pedals 104 der umlaufender Kragen 168 des Kraftsensors 166 aufliegt.
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Um eine Rotation des Kraftsensors 166 um die Längsachse der Aufnahme 164 zu verhindern, ist ferner zwischen Aufnahme 164 und Kraftsensor 166 eine Verdrehsicherung ausgebildet. Diese wird in der dargestellten Variante des Pedals 104 durch eine in der Aufnahme 164 ausgebildete zweite Nut 180 und eine in dem Kraftsensor 166, bzw. in dem Kragen 168 ausgebildete erste Nut 182 gebildet, wobei zwischen dem Kraftsensor 166 und der Innenwand der Aufnahme 164 ein stiftförmiges Sicherungselement 184 angeordnet ist, das sich in die erste Nut 182 und in die zweite Nut 180 erstreckt und folglich eine Rotation des Kraftsensors 166 um dessen Längsachse verhindert. Die Endlage des Sicherungselements 184 bei montiertem Pedal 104 wird dabei durch die Länge der zweiten Nut 180 festgelegt.
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Wie in der 4 ferner erkennbar ist und wie es bereits mit Bezug zu 2 diskutiert wurde, weist der Pedalträger 154 einen zylinderförmigen Bereich 156 auf. Dementsprechend ist auch in dem Halteelement 160 eine entsprechende, kreisrunde Öffnung 186 ausgebildet, sodass das Halteelement 160 auf den Pedalträger 154 aufgeschoben werden kann. Um trotz der Zylinderform eine Rotation des Halteelements 160 und mithin der an dem Halteelement 160 angeordneten Pedalplatte 158 um die Längsachse des Pedalträgers 154 zu verhindern, ist die Auskragung 162 quadratisch mit abgeflachten Ecken ausgebildet, sodass sich die Geometrie eines Achtecks mit unterschiedlichen Kantenlägen ergibt. Dementsprechend ist innerhalb des Halteelements 160 eine hierzu gegenstückige Ausnehmung 188 ausgebildet, in der die Auskragung 162 des Pedalträgers 154 bei montiertem Pedal 104 zu liegen kommt. Der Formschluss zwischen der Geometrie der Auskragung 162 und der Geometrie Ausnehmung 188 in dem Halteelement 160 verhindert dabei eine Rotation des Halteelements 160 um die Längsachse des Pedalträgers 154.
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Zur Montage des in 4 dargestellten Pedals 104 wird der Kraftsensor 166 in die Aufnahme 164 eingesetzt und mit dem Sicherungselement 184 gegen Verdrehen gesichert. Ferner wird das Vorlastelement 176 in die Pedalplatte 158 eingeschraubt. Das Halteelement 160 wird über den zylinderförmigen Bereich 156 des Pedalträgers 154 geschoben, bis die Auskragung 162 in der Ausnehmung 188 zu liegen kommt. Dann wird die Pedalplatte 158 mittels der Schrauben 190 an dem Halteelement 160 befestigt. Durch eine Veränderung der Lage des Vorlastelements 176 durch eine entsprechende Rotation in dem Innengewinde der Pedalplatte 158 kann dann die Lage des Vorlastelements 176 so eingestellt werden, dass die Pedalplatte 158 an keiner Stelle auf der Auskragung 162 aufliegt und der Kraftsensor 166 bei unbetätigtem Pedal 104 mit einer definierten Kraft beaufschlagt wird, die im Wirkbetrieb der Pedalbetätigungseinheit als Nullstellung und mithin als Offset bei einer Bestimmung einer auf das Pedal wirkenden Betätigungskraft berücksichtigt werden kann.
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Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten beispielhaften Pedals 104. In der in 5 gezeigten Darstellung unterscheidet sich das Pedal 104 in dieser Variante von der zuvor diskutierten Ausgestaltung des Pedals 104 lediglich darin, dass sich der zylinderförmige Bereich 156 entlang der Längsachse des Pedalträgers 154 ab einem bestimmten Abstand von der Pedalplatte 158 bzw. von dem elastischen Element 152 verjüngt. Der Zweck dieser Verjüngung 192 wird aus der in 6 dargestellten Schnittansicht des in 5 dargestellten Pedals 104 deutlich.
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Dabei zeigt die 6 a) eine Schnittansicht des in 5 dargestellten Pedals 104 entlang der in 5 gezeigten Schnittlinie A-A (Längsschnitt), während 6 b) eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B zeigt (Querschnitt).
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Wie in 6 a) zu erkennen ist, ist der grundsätzliche Aufbau des Pedals 104 der 5 und 6 dem Aufbau des zuvor mit Bezug auf die 2 bis 4 beschriebenen Pedals 104 sehr ähnlich. Auch hier ist das elastische Element 152 an einer Pedalplatte 158 angeordnet, indem es die Pedalplatte 158 umgreift. Die Pedalplatte ist wiederum an einem Halteelement 160 befestigt, dass durch eine an dem Pedalträger 154 ausgebildete Auskragung 162 in seiner Position entlang der Längsachse des Pedalträgers 154 mit einer geringen Toleranz festgelegt ist. Auch hier ist in der Pedalplatte eine Erhebung 174 ausgebildet, in die das Vorlastelement 176 so eingeschraubt ist, dass im unbetätigten Zustand des Pedals 104 die Pedalplatte 158 an keiner Stelle direkt auf der Auskragung 162 aufliegt, sodass eine auf das elastische Element 152 bewirkte Kraft vollständig in den Kraftsensor 166 eingeleitet wird.
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Wesentliche Unterschiede bestehen jedoch in der Lagerung des Kraftsensors 166 in dem Pedalträger 154, sowie in der Art der verwendeten Verdrehsicherungen für den Kraftsensor 166 und die Pedalplatte 158.
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Anders als in der zuvor diskutierten Variante des Pedals 104 ist in der in den 5 und 6 gezeigten Variante vorgesehen, dass der Kraftsensor 166 nicht durch einen umlaufenden Kragen entlang der Längsachse des Pedalträgers 154 festgelegt ist. Vielmehr liegt der Kraftsensor 166 auf der Verjüngung 192 des Pedalträgers 154 auf. Als Verdrehsicherung für den Kraftsensor 166 ist ferner, wie in 6 b) erkennbar, vorgesehen, dass sich das Sicherungselement 184 nicht mehr entlang der Längsachse des Kraftsensors 166 erstreckt, sondern vielmehr senkrecht hierzu ausgerichtet ist. Hierzu ist das Sicherungselement 184 durch eine als Gewindebohrung ausgeführte zweite Nut 180 so weit durch den Pedalträger 154 geschraubt, dass durch das Sicherungselement 184 der Kraftsensor 166 in der Aufnahme 164 festgeklemmt ist. Hierzu weist das Sicherungselement 184 an seinem dem Kraftsensor 166 abgewandten Ende eine Innensechskant-Geometrie zur Aufnahme eines entsprechenden Montagewerkzeugs auf.
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Die Verdrehsicherung für das Halteelement 160 zur Verhinderung einer Rotation des Halteelements 160 und mithin der Pedalplatte 158 um die Längsachse des Pedalträgers 154 ist in der in den 5 und 6 dargestellten Variante des Pedals 104 ferner vorgesehen, dass sich ein Bolzen 194 parallel zur Längsrichtung des Pedalträgers 154 durch das Halteelement 160 und die Auskragung 162 erstreckt. Folglich wird durch den Bolzen 194 die Verdrehsicherung für das Halteelement 160 gebildet. Der Bolzen 194 kann dabei insbesondere in eine entsprechende Bohrung eingeschraubt oder eingepresst sein.
