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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gegenkraft auf ein Bremspedal, mit einem Krafteinleitungselement, einem ersten elastischen Element zum Erzeugen einer Gegenkraft auf das Krafteinleitungselement, und mit einem zweiten elastischen Element, das kinematisch mit dem ersten elastischen Element in Reihe geschaltet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
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In Kraftfahrzeugen und insbesondere in Automobilen wird ein Bremswunsch des Fahrers für gewöhnlich mit Hilfe eines Bremspedals umgesetzt. Historischer Standard ist es dabei, einen mechanischen Durchgriff zwischen dem Bremspedal und der eigentlichen, die Räder abbremsenden Bremsvorrichtung vorzusehen. Es sind dabei verschiedene Bremskraftverstärker bekannt, die den Fahrer unterstützen. Aus Sicherheitsgründen ist dabei aber im Regelfall weiterhin eine mechanische Verbindung zwischen dem Bremspedal und der Bremse vorhanden, so dass auch bei einem Defekt des Bremskraftverstärkers eine Betätigung der Bremse möglich bleibt.
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In Zukunft werden, insbesondere in Zusammenhang mit autonom fahrenden Kraftfahrzeugen bzw. beim Einsatz von automatischen und autonomen Fahrfunktionen, vermehrt Systeme zum Einsatz kommen, bei denen die zuvor beschriebene mechanische Kopplung zwischen Bremspedal und Bremse entfällt. Durch den Entfall der mechanischen Kopplung entfällt ebenfalls die haptische Rückmeldung bei Betätigung des Pedals sowie der Mechanismus zur Rückstellung in die Ruheposition des Bremspedals. Bei einem solchen System erhält der Fahrer also ohne weiteres keine haptische Rückmeldung des Bremspedals, da hier lediglich die Position des Bremspedals oder die Betätigungskraft zur Identifizierung des Bremswunsches verwendet wird und der weitere Prozess der Bremsbetätigung elektrifiziert und unabhängig vom Bremspedal stattfindet. Der vom Benutzer gewünschte Bremsvorgang wird also durch Sensoren, die die aktuelle Stellung des Bremspedals direkt oder indirekt erfassen, ermittelt und über eine geeignete Elektronik zur direkten oder indirekten Ansteuerung der Radbremse, der ggf. bei Elektroantrieben vorhandenen Rekuperationseinheit oder der Feststellbremse verwendet, die dann wiederum den eigentlichen Bremsvorgang ausführen und ein Bremsmoment an den Rädern erzeugen.
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Es hat sich gezeigt, dass eine haptische Rückmeldung des Fahrzeugs bezüglich verschiedener Parameter wie Untergrundbeschaffenheit, Geschwindigkeit des Fahrzeugs, aktuellem Lenkwinkel und eben auch eines aktuellen Bremsvorgangs wichtig für die Einschätzung der Fahrsituation durch den Fahrer und somit auch sicherheitsrelevant sind. Weiterhin beeinflusst es die Kaufentscheidung positiv, wenn sich das Fahrverhalten des Fahrzeugs möglichst wenig von dem Fahrverhalten gewohnter Fahrzeuge unterscheidet. Es ist daher wünschenswert, die Reaktion eines herkömmlichen Bremspedals hinsichtlich Kraft, Weg und Hysterese in Abhängigkeit von verschiedenen Betätigungsgeschwindigkeiten möglichst genau nachzubilden bzw. zu simulieren
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Im Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen sogenannter Bremspedalkraftsimulatoren bekannt. So beschreibt die
DE 10 2012 113 154 A1 eine Bremspedal-Simulatorvorrichtung zum Realisieren einer Veränderung eines für jeden Pedalweg auf ein Bremspedal aufgebrachten Tretkraftaufwands, welches trapezförmig angeordnete und mit dem Bremspedal verbundene Verbindungsglieder aufweist. Bei einer Betätigung des Bremspedals wird das Trapez gestreckt und dadurch eine Feder gestaucht, die dann wiederum eine Rückstellkraft auf das Bremspedal ausübt.
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Aus der
CN 207842910 U ist ein Bremspedal bekannt, bei dem eine erste Feder, die bei einer Betätigung des Bremspedals gedehnt wird, am Bremspedal selbst angebracht ist, und eine zweite Feder derart von einer Nocke, die an einer bei Betätigung des Bremspedals rotierenden Welle angeordnet ist, komprimiert wird, dass auch die zweite Feder eine Gegenkraft auf das Bremspedal erzeugt. Durch die zwei unabhängigen Federn können unterschiedliche Kennlinien für die Gegenkraft realisiert werden.
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Die bekannten Lösungen beanspruchen jeweils viel Bauraum und sind aufgrund der einfachen Konstruktion nicht in der Lage, das Feedback eines herkömmlichen Bremspedals vollständig nachzubilden. So sind die Möglichkeiten zur Beeinflussung der Kennlinie bei lediglich bis zu zwei Federelementen begrenzt. Ebenfalls ist es nicht möglich, eine Hysterese, also eine unterschiedliche Kraft-Weg Kennlinie zwischen dem Treten und dem Lösen der Bremse, zu realisieren.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gegenkraft auf ein Bremspedal anzugeben, bei dem die Rückstellkraft hochgenau an ein herkömmliches Bremspedal angepasst werden kann. Es ist dabei weiterhin wünschenswert verschiedene, wegabhängige Kraftgradienten zu realisieren. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst kompakte Vorrichtung mit wenig Bauraumbedarf anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die sich durch ein Hydrauliksystem, das zwischen dem ersten elastischen Element und dem zweiten elastischen Element eine hydraulische Kraftkopplung vermittelt, auszeichnet. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
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Die hydraulische Kraftkopplung zwischen dem ersten elastischen Element und dem zweiten elastischen Element ermöglicht eine Vielzahl von Möglichkeiten, sowohl den Verlauf der Gegenkraft in Abhängigkeit von der Pedalstellung als auch in Abhängigkeit von der Pedalbewegungsgeschwindigkeit einzustellen. Weiterhin wird eine äußerst kompakte Ausgestaltung möglich, da die beiden elastischen Elemente nicht kollinear angeordnet sein müssen. Der erfindungsgemäße Pedalkraftsimulator kann derart kompakt ausgestaltet sein, dass er vollständig im Fußraum des Kraftfahrzeus angeordnet sein kann. Mit anderen Worten ragt dann kein Anteil des Pedalkraftsimulators in den Vorderwagen bzw. den Motorraum des Kraftfahrzeugs hinein. Insbesondere ist der Pedalkraftsimulator dann auf einer zur Fahrgastzelle gewandten Seite einer die Fahrgastzelle vom Vorderwagen trennenden Stirnwand angeordnet.
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Darunter, dass das zweite elastische Element kinematisch mit dem ersten elastischen Element in Reihe geschaltet ist, wird insbesondere verstanden, dass bei Ausübung einer Kraft durch das Krafteinleitungselement auf das erste elastische Element das erste elastische Element zumindest beim Überschreiten einer Grenzkraft veranlasst wird, zumindest einen Teil der Kraft auf das zweite elastische Element auszuüben. Mit anderen Worten nimmt das erste elastische Element die Kraft von dem Krafteinleitungselement auf und leitet zumindest einen Teil der Kraft an das zweite elastische Element weiter.
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Unter einem Krafteinleitungselement wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung insbesondere ein Bauteil verstanden, das eine Kraft aufnehmen, insbesondere von dem Bremspedal aufnehmen, und insbesondere an das erste elastische Element oder an ein mit dem ersten elastischen Element verbundenes Bauteil, weitergeben kann. Das Krafteinleitungselement kann als Stößel oder als Schubstange ausgestaltet sein. Bevorzugt beträgt die Länge des Krafteinleitungselements weniger als 5 cm und besonders bevorzugt weniger als 3 cm.
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Die beiden elastischen Elemente können unterschiedliche Federkonstanten bzw. unterschiedliche Kraft-Weg-Kennlinien aufweisen. Durch geeignete Kombination kann so Einfluss auf die Kraft-Weg-Kennlinie der gesamten Vorrichtung genommen werden. Vorzugsweise ist das Pedal mechanisch mit einem Stempel oder Kolben verbunden, der bei einer Betätigung des Pedals gleichzeitig das erste elastische Element auslenkt, insbesondere komprimiert, und die Hydraulikflüssigkeit verdrängt und somit das Hydrauliksystem betätigt. Das Hydrauliksystem kann derart ausgestaltet sein, dass über den gesamten Bewegungsbereich des Pedals ein Kraftschluss zu dem zweiten elastischen Element vorliegt. Es ist ebenfalls und bevorzugt möglich, dass das System derart ausgestaltet ist, dass über einen ersten Wegbereich des Pedals lediglich das erste elastische Element ausgelenkt wird. Das zweite elastische Element kann also beim Überschreiten eines vorbestimmten Auslenkungspunkts des Pedals zugeschaltet werden und zusätzlich zu dem ersten elastischen Element ebenfalls eine Gegenkraft auf das Pedal ausüben. So werden unterschiedliche Kraftgradienten realisiert und bei einer Betätigung des Bremspedals sind für den Fahrer so genannte Druckpunkte zu spüren.
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Das erste elastische Element und/oder das zweite elastische Element können eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, aber auch ein Elastomer oder ein anderes elastisches Element sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Hydrauliksystem ein Ausgleichsvolumen auf, das ein Hydraulikfluid, welches aufgrund einer Bewegung des Krafteinleitungselements verdrängt wird, aufnehmen kann, und welches bis zu einer vorgegebenen Position des Krafteinleitungselements fluidtechnisch von dem zweiten elastischen Element abgetrennt wird. Eine solche Ausgestaltung ist ein Beispiel für einen Pedalkraftsimulator, bei dem erst bei Erreichen einer vorgegebenen Position des Pedals das zweite elastische Element zugeschaltet wird. Der Pedalkraftsimulator kann dabei derart ausgestaltet sein, dass zwar bei jeder Bewegung des Pedals aus der Ruheposition heraus bereits Hydraulikfluid verdrängt wird, dieses aber zunächst vollständig oder zumindest überwiegend in ein Ausgleichsvolumen, beispielsweise eine Ausgleichskammer oder einen Ausgleichsbehälter, strömt und somit den Hydraulikdruck auf das zweite elastische Element verringert oder eliminiert.
Beim Erreichen der vorgegebenen Position kann dann beispielsweise eine Fluidverbindung zwischen einem ersten Volumen, in dem sich das Krafteinleitungselement bzw. beispielsweise der Stempel oder Kolben bewegt, und dem Ausgleichsvolumen geschlossen werden. Ebenfalls ist es möglich, die Größe des Ausgleichsvolumens und die Menge des Hydraulikfluids derart anzupassen, dass das Ausgleichsvolumen beim Erreichen der vorgegebenen Position vollständig gefüllt ist und somit kein weiteres Hydraulikfluid mehr aufnehmen kann.
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Eine konkrete Ausgestaltungsmöglichkeit weist ein entlang einer ersten Verlagerungsrichtung bewegliches Kolbenelement auf, das mit dem ersten elastischen Element verbunden ist in einem ersten Positionsbereich eine Schnüffelbohrung freigibt und in einem zweiten Positionsbereich die Schnüffelbohrung verschließt. Der zweite Positionsbereich kann dabei ab einem frei wählbaren Kolbenweg erreicht werden. Die Schnüffelbohrung stellt dabei eine Verbindung zwischen dem Volumen, in dem sich das Kolbenelement bewegt, und dem Ausgleichsvolumen dar. Wenn das Kolbenelement in den zweiten Positionsbereich eindringt wird die Schnüffelbohrung verschlossen und es wird kein weiteres Hydraulikfluid in das Ausgleichsvolumen transportiert. Mit anderen Worten fährt die Schnüffelbohrung ab einer bestimmten Betätigung bzw. Auslenkung des Kolbenelements am Ausgleichsbehälter vorbei und verdrängt das Volumen dann automatisch in die zweite Kammer. Es wirkt dann die volle von dem Pedal bzw. von dem Krafteinleitungselement ausgeübte Kraft sowohl auf das erste elastische Element als auch auf das zweite elastische Element.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Drosselvorrichtung auf, die bei einer Entlastung des Krafteinleitungselements einen Hydraulikfluidrückstrom entgegen einer Betätigungsrichtung des Krafteinleitungselements drosselt. Auf diese Weise lässt sich die auf das Pedal wirkende Gegenkraft bewegungsrichtungsabhängig ausgestalten. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Hysterese zu erzielen, gemäß der die Rückstellbewegung des Pedals nach einer Betätigung des Pedals im Vergleich zur Vorwärtsbewegung gedämpft wird.
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Es ist möglich, dass die Drosselvorrichtung zumindest eine Ventildichtung umfasst. Eine solche Ventildichtung kann eine Verbindung zwischen zwei Volumina für eine Strömungsrichtung freigeben und für die entgegen gerichtete Strömungsrichtung blockieren. In einer bevorzugten Ausgestaltung können zumindest zwei Ventildichtungen vorhanden sein, die jeweils einer Verbindung zwischen den zwei Volumina zugeordnet sind. Insbesondere können die Ventildichtungen die beiden Verbindungen für entgegengesetzte Durchströmungsrichtungen freigeben bzw. öffnen. Es ist dann die eine Verbindung für eine Strömungsrichtung aus dem ersten Volumen in das zweite Volumen geöffnet, und die andere Verbindung ist für eine Strömungsrichtung aus dem zweiten Volumen in das erste Volumen geöffnet. Die Ventildichtung bzw. die Ventildichtungen kann als Ventilfeder bzw. können als Ventilfedern ausgestaltet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Krafteinleitungselement mit einem Verdrängungselement verbunden ist, welches Hydraulikfluid derart verdrängen kann, dass durch das Hydraulikfluid eine Kraft auf das zweite elastische Element ausgeübt wird, wobei das Hydraulikfluid dabei zu dem zweiten elastischen Element hin durch eine Verbindung strömt, die einen größeren Querschnitt aufweist, als eine Verbindung, durch die bei einer Entlastung des Krafteinleitungselements das Hydraulikfluid von dem zweiten elastischen Element weg strömt.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung weist einen ersten Sensor zur Bestimmung der Lage eines mit dem Krafteinleitungselement verbundenen Bremspedals und zumindest einen zweiten Sensor zur Bestimmung der Lage des Bremspedals auf. Es wird so eine redundante Ausführung der Positionsbestimmung des Pedals bzw. Bremspedals möglich. Dies ist ein besonders sicherheitsrelevantes Merkmal, da ansonsten bei einem Ausfall eines Sensors das Pedal seine Funktion nicht mehr wahrnehmen kann und beispielsweise kein Bremswunsch des Fahrers mehr umgesetzt werden kann.
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Eine besonders komfortable Ausgestaltung wird durch einen elastischen Anschlag zur Wegbegrenzung des Bremspedals erreicht. Der Fahrer erhält so zusätzlich zu der progressiven Steigerung der Gegenkraft am Ende des Auslenkungsbereichs des Pedals einen elastischen Anschlag, so dass der Fahrer bemerkt, wenn die maximale Bremsleistung angefordert und somit eine Vollbremsung ausgeführt wird.
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Eine besonders kompakte Ausgestaltung ergibt sich, wenn ein Abstand zwischen einem bremspedalseitigen Ende des Krafteinleitungselements und einem gegenüber liegenden Ende der Vorrichtung weniger als 15 cm, vorzugsweise weniger als 12 cm, beträgt. Es wird dann möglich, den gesamten Pedalkraftsimulator in der Nähe des Pedals selbst und insbesondere außerhalb des Vorderwagens bzw. des Motorraums des Kraftfahrzeugs anzuordnen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt ein Winkel zwischen einer Längsachse des ersten elastischen Elements und einer Längsachse des zweiten elastischen Elements, zumindest 10°, bevorzugt zumindest 30° und besonders bevorzugt zumindest 60°. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, die Ausdehnung des gesamten Pedalkraftsimulators in Belastungsrichtung des ersten elastischen Elements, typischerweise also in Fahrtrichtung, besonders klein zu halten. Das zweite elastische Element kann dann beispielsweise schräg oder senkrecht nach oben oder nach unten weisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung auf der einem Fußraum des Fahrzeugs zugewandten Seite einer den Fußraum von einem Vorderwagen trennenden Abgrenzung angeordnet. Wie bereits zuvor beschrieben wird dies insbesondere durch die kompakten Abmessungen des Pedalkraftsimulators möglich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulator in einer ersten Position im Kontext eines Kraftfahrzeugs,
- 2: das erste Ausführungsbeispiel in einer zweiten Position im Kontext eines Kraftfahrzeugs,
- 3: einen schematischen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel sowie die vergrößerte Darstellung eines Details,
- 4: eine vergrößerte Darstellung eines zweiten Details,
- 5: eine Explosionsdarstellung des zweiten Details,
- 6: eine vergrößerte Darstellung eines dritten Details,
- 7: eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in einer ersten Position,
- 8: eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in einer zweiten Position,
- 9: eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in einer dritten Position, und
- 10: eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in einer vierten Position.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulators 10 in einer ersten Position im Kontext eines Kraftfahrzeugs. Der Pedalkraftsimulator 10 wird dabei über die Schubstange 9 von dem Bremspedal 2 betätigt. Das Bremspedal 2 ist um eine Achse 3 drehbar in dem Lagerbock 4 gelagert. Der Pedalkraftsimulator 10 weist eine erste Feder 12 und eine zweite Feder 14 auf. Die Stirnwand 6 trennt den Fußraum, in dem der Pedalkraftsimulator 10 und das Bremspedal 2 angeordnet sind von dem Vorderwagen 8, in dem beispielsweise Antriebskomponenten angeordnet sind.
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In 1 befindet sich das Bremspedal 2 in seiner Ruheposition, mit anderen Worten also in einer nicht ausgelenkt Position, in der kein Bremswunsch vom Fahrer anliegt, dargestellt. Entsprechend befinden sich die Federn 12 und 14 ebenfalls in ihren Ruheposition. Die Position des Bremspedals 2 kann beispielsweise durch einen nicht dargestellten Drehwinkelsensor, der im Bereich der Achse 3 angeordnet sein kann, bestimmt werden.
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2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer zweiten Position im Kontext des gleichen Kraftfahrzeugs. In 2 ist das Bremspedal 2 in einer maximalen Auslenkung dargestellt. Das Bremspedal 2 schlägt an dem elastischen Anschlag 16 an. Entsprechend befindet sich die erste Feder 12 in einer komprimierten Position.
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3 zeigt einen schematischen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel sowie die vergrößerte Darstellung eines Details im unteren linken Bereich der Figur. Es ist der Pedalkraftsimulator 10 dargestellt, der von der Schubstange 9 mit einer Kraft beaufschlagt wird. Das Bremspedal selbst ist nicht dargestellt. Die Schubstange 9 greift an der Schubstangenaufnahme 32 an, die Teil des ersten Kolbens 18 ist. Dieser umschließt einen großen Teil der ersten Feder 12, welche von dem Führungsdorn 34 geführt wird. Im unteren rechten Bereich ist noch der Drucksensor 36 zu erkennen, der den innerhalb des Volumens 30 anliegenden Hydraulikdruck misst.
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Im oberen Bereich der Figur ist der Fluidbehälter 24 mit der Fluidmembran 26 zu erkennen. Die Verbindung des Fluidbehälters 24 mit dem zylindrischen Volumen 30, in dem sich der erste Kolben 18 bewegt, ist im rechten unteren Bereich der Figur detailliert dargestellt. Die Außenwand 40 des ersten Kolbens 18 weist eine sogenannte Schnüffelbohrung 38 auf, durch die Hydraulikfluid aus dem Volumen 30 austreten kann. Im dargestellten Zustand, der einem nicht ausgelenkten Zustand des Bremspedals entspricht, liegt hinter der Schnüffelbohrung 38 eine Leitung 42, die wiederum zum Fluidbehälter 24 führt. In dieser Position kann also eine Bewegung des Kolbens 18 nach rechts und eine damit einhergehende Verdrängung des Hydraulikfluids zu einem Transfer von Hydraulikfluid aus dem Volumen 30 in den Fluidbehälter 24 führen.
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Der Kolben 18 wird durch zwei Lippendichtungen 28, von denen eine vor der Schnüffelbohrung 38 und eine hinter der Schnüffelbohrung 38 angeordnet ist, abgedichtet. Die Verbindung 44 erweitert dabei den Bereich, in dem der angesprochene Fluidtransfer geschehen kann, in Bewegungsrichtung des Kolbens 18 bis zur Lippendichtung 28 hin. Wenn die Schnüffelbohrung 38 die in der Figur rechte Lippendichtung 28 erreicht wird die Schnüffelbohrung 38 verschlossen, und das Volumen 30 wird fluidtechnisch von dem Fluidbehälter 24 getrennt. Es fließt dann kein weiteres Hydraulikfluid mehr in den Fluidbehälter 24. Stattdessen verbleibt nur noch ein einziger möglicher Weg für das Hydraulikfluid, der zunächst anhand des Ausschnitts A in 4 weiter beschrieben wird.
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4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A aus 3. im unteren linken Bereich der Figur ist ein Ausschnitt des zylindrischen Volumens 30 zu erkennen, in dem die Feder 12 angeordnet ist. Das Volumen 30 ist mit der Zuleitung 48 und mit der Ableitung 50 verbunden, die jeweils über eine Zwischenkammer 58 mit der Leitung 56 verbunden sind, wobei die Leitung 56 wiederum zu der im dargestellten Ausschnitt nicht gezeigten zweiten Feder führt. Die Zuleitung 48 ist zur Zwischenkammer 58 und somit in Richtung der zweiten Feder hin mit einer ersten Ventildichtung 54 verschlossen. Die erste Ventildichtung 54 ist dabei federelastisch und gibt die Zuleitung 48 zur Zwischenkammer 58 hin frei, wenn von der Seite des Volumens 30 her ein Hydraulikdruck aufgebaut wird.
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Die Ableitung 50 ist identisch konstruiert, wobei hier die zweite Ventildichtung 52 auf der dem Volumen 30 zugewandten Seite der Ableitung 50 angeordnet ist, sodass die Verbindung zwischen der Zwischenkammer und dem Volumen 30 freigegeben wird, wenn aus Richtung der Zwischenkammer 58 und somit aus Richtung der zweiten Feder ein Hydraulikdruck anliegt. Weiterhin weisen die Zuleitung 48 und die Ableitung 50 unterschiedliche Querschnitte bzw. Durchmesser auf, sodass bei gleichem anliegenden Hydraulikdruck unterschiedliche Fluidfließgeschwindigkeiten durch die beiden Verbindungen realisiert werden. Der Querschnitt der Zuleitung 48 ist kleiner als der Querschnitt der Ableitung 50, sodass bei jeweils gleichem anliegenden Druck das Hydraulikfluid schneller in Richtung der zweiten Feder als in Richtung des Volumens 30 fließt. Das Verhältnis der beiden genannten Querschnitte ist nicht zwingend derart ausgelegt, dass der Querschnitt der Ableitung 50 größer ist als der Querschnitt der Zuleitung 48. In jedem Fall lässt sich mit der dargestellten Konstruktion aber die Rückflussgeschwindigkeit aus der Zwischenkammer 58 bzw. aus Richtung der zweiten Feder zur ersten Feder 12 hin einstellen. Auf diese Weise wird es möglich, eine Hysterese derart einzustellen, dass die Bewegung des Bremspedals bei schnellen Betätigungsgeschwindigkeiten gedämpft wird. Weiterhin wird erreicht, dass sich die jeweiligen Kraft-Weg-Kennlinien für die Hin- und Rückbewegung voneinander unterscheiden, wodurch der Fahrer die Bremswirkung besser dosieren kann.
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5 zeigt eine Explosionsdarstellung des die Zwischenkammer 58 bildenden Elements aus 4. es ist ein Bodenelement 62 zu erkennen, in dem die Zuleitung 50 und die im dargestellten Zustand von der ersten Ventildichtung 54 abgedeckte Ableitung als Bohrungen ausgeführt sind. Das Bodenelement 62 wird mit einer in eine Nut an dem Oberteil eingesetzten Dichtung 60 abgedichtet. Die beiden Ventildichtungen 52, 54 werden mit einer oberen Befestigung 64 und einer unteren Befestigung 66 in dafür vorgesehenen Bohrungen fixiert.
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6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Bereichs B aus 3. Zu erkennen ist im linken unteren Bereich die Leitung 78, die mit der Leitung 56 aus der vorigen Figur verbunden ist. Wenn Hydraulikfluid in die Leitung 78 strömt wird eine Kraft auf den zweiten Kolben 70 ausgeübt, die diesen in der Figur nach rechts oben drückt. Die zweite Feder 14 übt eine entgegengesetzte Kraft auf den zweiten Kolben 70 aus. Wenn der Hydraulikdruck groß genug ist, wird die zweite Feder 14 zusammengedrückt und der hintere Anteil 76 des zweiten Kolbens bewegt sich in Richtung der zweiten Feder 14. Der zweite Kolben 70 wird wiederum von einer O-Ring-förmige Dichtung 72 sowie einer Lippendichtung 74 abgedichtet. Im Federvolumen 80 befinden sich die Feder sowie Luft, die einfach komprimierbar ist, wenn sich der zweite Kolben 14 in das Volumen 80 hinein bewegt. Im dargestellten Beispiel besteht der zweite Kolben aus dem vorderen Anteil 70 und dem hinteren Anteil 76. Der zweite Kolben kann aber auch einstückig ausgeführt sein.
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7 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer Ruheposition des Bremspedals. Sowohl die erste Feder 12 als auch die zweite Feder 14 befinden sich in einer nicht ausgelenkten Gleichgewichtsposition, in der sie keinerlei Kräfte auf die Kolben 18, 70 ausüben. Die Schnüffelbohrung 38 erlaubt eine Verbindung zwischen dem Volumen innerhalb des ersten Kolbens 18 und dem Fluidbehälter 24.
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8 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer Position, in der das Bremspedal um einen ersten Drehwinkel ausgelenkt ist. Der erste Kolben 18 hat eine Transversalbewegung zum Inneren des Pedalkraftsimulators 10 hin ausgeführt, sodass auch die Schnüffelbohrung 38 in diese Richtung verschobenwurde. In der dargestellten Position wird die Schnüffelbohrung 38 fast vollständig von der Lippendichtung 28 überdeckt, sodass ein Fluidstrom aus dem Inneren des ersten Kolbens 18 in den Fluidbehälter 24 fast nicht mehr möglich ist. Gleichzeitig verschließt die erste Ventildichtung 54 noch die Zuleitung 48, sodass noch kein Hydraulikfluid in die Zwischenkammer 58 fließt. Die dargestellte Position kann im gezeigten Ausführungsbeispiel einem Kolbenweg von 7 mm entsprechen. Die Gegenkraft, die der Fahrer spürt, ergibt sich aus den Reibungen der Dichtungen sowie aus der Fluidströmung durch die Schnüffelbohrung 38 sowie der Federkonstanten der ersten Feder 12.
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9 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer Position, in der das Bremspedal um einen zweiten Drehwinkel, der größer ist als der erste Drehwinkel, ausgelenkt ist. Die Schnüffelbohrung 38 ist inzwischen vollständig verschlossen, sodass der vollständige Hydraulikdruck an der ersten Ventildichtung 54 anliegt und diese öffnet, sodass ein Hydraulikstrom in die Zwischenkammer 58 fließen kann. Es baut sich entsprechend ein Hydraulikdruck in der Hydraulikleitung 78 auf, der den zweiten Kolben 70 gegenüber der in 8 dargestellten Position bereits minimal ausgelenkt und somit auch die zweite Feder 14 bereits leicht zusammengedrückt hat. Die von der Dichtung 72 zusammen mit dem Gehäuse des zweiten Kolbens 70 verursachte Reibung vermittelt dabei einen weiteren von dem Fahrer gespürten Gegenkraftanteil.
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10 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer vollständig ausgelenkten Position des Bremspedals. Das nicht dargestellte Bremspedal hat Kontakt zu dem Anschlag aufgenommen und sowohl die erste Feder 12 als auch die zweite Feder 14 haben ihre vollständig ausgelenkte Position erreicht. Entsprechend sind sowohl der erste Kolben 18 als auch der zweite Kolben 70 um einen signifikanten Anteil verlagert worden. Der zurückgelegte Weg des ersten Kolbens kann dabei zum Beispiel zwischen 20 und 25 mm betragen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Bremspedal
- 3
- Achse
- 4
- Lagerbock
- 6
- Stirnwand
- 8
- Vorderwagen
- 9
- Schubstange
- 10
- Pedalkraftsimulator
- 12
- erstes Feder
- 14
- zweite Feder
- 16
- elastischer Anschlag
- 18
- erster Kolben
- 40
- Kolbenwand
- 42
- Leitung
- 44
- Öffnung
- 46
- Lippendichtung
- 48
- Zuleitung
- 50
- Ableitung
- 52
- zweite Ventildichtung
- 54
- erste Ventildichtung
- 56
- Leitung
- 58
- Zwischenkammer
- A
- Ausschnitt/Detail
- B
- Ausschnitt/Detail
- 20
- erster Zylinder
- 22
- erste Kolbenwand
- 24
- Fluidbehälter
- 26
- Fluidmembran
- 28
- Lippendichtung
- 30
- Zylindervolumen
- 32
- Stößelaufnahme
- 34
- Führungsdorn
- 36
- Drucksensor
- 38
- Schnüffelbohrung
- 60
- Dichtung
- 62
- Bodenelement
- 64
- obere Befestigung
- 66
- untere Befestigung
- 68
- zweiter Zylinder
- 70
- zweiter Kolben
- 72
- Dichtung
- 74
- Lippendichtung
- 76
- Federkolben
- 78
- Hydraulikleitung/Fluidraum
- 80
- Federraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012113154 A1 [0005]
- CN 207842910 U [0006]
