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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15.
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Eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung bzw. Pedalbetätigungseinheit ist beispielsweise in der
DE 10 2019 215 429 A1 gezeigt. Dabei handelt es sich um eine Betätigungsvorrichtung, die keine direkte mechanische Verbindung mit dem zu steuernden System, beispielsweise einem Bremssystem, aufweist. Solche Betätigungsvorrichtungen werden auch als elektronisches Pedal (ePedal) bezeichnet. Im Unterschied zu einem klassischen Bremspedal bewirkt ein Fahrzeugführer bei einer Betätigung des ePedals keine Kraft auf den Hauptzylinder einer hydraulischen Bremsvorrichtung zur Erzeugung eines Bremsdrucks. Vielmehr wird eine Betätigung des ePedals durch entsprechende Sensoren erfasst und aus den ermittelten Werten ein Betätigungswunsch bzw. Bremswunsch abgeleitet. Dieser Bremswunsch wird an das Bremssystem weitergeleitet. Das Bremssystem ist dann wiederum dazu ausgebildet, eine dem Bremswunsch entsprechende Bremskraft zu erzeugen. Dieses Vorgehen ist als „Brake by Wire“ im Stand der Technik bekannt. Analoge Überlegungen gelten für eine Nutzung eines solchen ePedals zur Steuerung eines Antriebssystems (Drive by Wire).
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Der Aufbau solcher Betätigungsvorrichtungen beinhaltet häufig eine Vielzahl von Elementen, insbesondere Hebeln, Achsen und Vorrichtungen zur Bereitstellung einer Rückstellkraft bei Betätigung des Betätigungsvorrichtung. Dabei müssen bei bekannten Betätigungsvorrichtungen beispielsweise Schwenkachsen, die zur Lagerung von Hebelmechanismen verwendet werden, durch ein Gehäuse der Betätigungsvorrichtung hindurchgeführt und in den entsprechenden Aufnahmen fixiert werden. Dabei müssen häufig weitere Elemente der Betätigungsvorrichtung gleichzeitig so positioniert werden, dass im Zuge der Montage der Schwenkachsen eine Wirkverbindung mit den entsprechenden Elementen der Betätigungsvorrichtung hergestellt wird. Eine solche gleichzeitige Montage und Fixierung mehrerer Elemente erschwert jedoch eine Automatisierung der Herstellung solcher Betätigungsvorrichtungen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die objektive technische Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung anzugeben, die leicht zu montieren ist und eine Automatisierung der Montage erlaubt, sowie ein entsprechendes Montageverfahren anzugeben. Diese Aufgaben werden mit der Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 und dem Verfahren nach Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Betätigungsvorrichtung wenigstens ein Betätigungspedal, eine Rückstellvorrichtung, einen Umlenkhebel, eine Sensorvorrichtung und ein Gehäuse aufweist, wobei das Betätigungspedal an einem Pedalhebel angeordnet ist, wobei der Pedalhebel in dem Gehäuse um eine definierte erste Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei der Umlenkhebel um eine zweite Schwenkachse schwenkbar in dem Gehäuse gelagert ist und dazu ausgebildet ist, eine Verschiebung des Betätigungspedals entlang einer Betätigungsrichtung in eine Kompression der Rückstellvorrichtung entlang einer von der Betätigungsrichtung abweichenden Richtung umzusetzen, wobei die Rückstellvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine von einem Grad der Kompression der Rückstellvorrichtung abhängige Rückstellkraft über den Umlenkhebel auf den Pedalhebel zu bewirken, und wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Betätigungsgrad des Betätigungspedals zu ermitteln. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die erste Schwenkachse in einem ersten Radiallager und die zweite Schwenkachse in einem zweiten Radiallager gelagert ist, wobei das erste Radiallager und das zweite Radiallager jeweils über einen definierten Winkelbereich in radialer Richtung offen sind und wobei die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse durch die Rückstellvorrichtung jeweils mit einer Kraft in Richtung der jeweiligen Radiallager beaufschlagt werden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Radiallager als teilweise in radialer Richtung offene Lager hat dabei den Vorteil, dass die Schwenkachsen in das Gehäuse eingesetzt werden können, ohne dass die Schwenkachsen durch das Gehäuse hindurchgeführt werden müssen. Bei einer entsprechenden Auslegung des Gehäuses, wie sie später noch beschrieben wird, kann so beispielsweise eine Montage der beweglichen Komponenten aus lediglich einer Richtung in dem Gehäuse erfolgen, was die Montage insgesamt deutlich erleichtert. Gleichzeitig ist eine gesonderte Fixierung der Schwenkachsen in den Radiallagern nicht erforderlich, da die Schwenkachsen durch die Rückstellvorrichtung in den Radiallagern fixiert werden.
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Bei dem definierten Winkelbereich, über den die Radiallager in radialer Richtung offen sind, handelt es sich bevorzugt um einen Winkelbereich von mindestens 180°, sodass die Radiallager durch Halbschalen realisiert sind, in die aus einer Richtung die entsprechenden Schwenkachsen eingesetzt werden können.
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Dabei ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der in radialer Richtung offene Winkelbereich des ersten Radiallagers in Richtung des zweiten Radiallagers ausgerichtet ist und der in radialer Richtung offene Winkelbereich des zweiten Radiallagers in Richtung des ersten Radiallagers ausgerichtet ist. Dies ist gleichbedeutend damit, dass virtuelle Verbindungslinie zwischen der ersten Schwenkachse und der zweiten Schwenkachse stets durch den in radialer Richtung offenen Winkelbereich des ersten Radiallagers und den in radialer Richtung offenen Winkelbereich des zweiten Radiallagers verläuft. Umgekehrt impliziert dies jedoch nicht, dass die besagte virtuelle Verbindungslinie zentriert durch die offenen Winkelbereiche der Radiallager verläuft. Vielmehr kann der Durchtritt der virtuellen Verbindungslinie durch die offenen Winkelbereiche der Radiallager auch zu einem Rand des jeweiligen offenen Winkelbereichs verschoben sein.
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Zuvor wurde bereits ausgeführt, dass die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse durch die Rückstellvorrichtung jeweils mit einer Kraft in Richtung der jeweiligen Radiallager beaufschlagt werden. Dies wird nach einer weiteren Ausführungsform dadurch erreicht, dass sich die Rückstellvorrichtung einerseits an der ersten Schwenkachse und andererseits an dem Umlenkhebel abstützt, wobei der Umlenkhebel wenigstens abschnittsweise auf dem Pedalhebel aufliegt. Auf diese Weise bewirkt die Rückstellvorrichtung eine Kraft auf den Umlenkhebel, sodass ein Drehmoment auf den Umlenkhebel bewirkt wird, wenn der Punkt der Krafteinwirkung von der zweiten Schwenkachse beabstandet ist. Durch die Auflage des Umlenkhebels auf dem Pedalhebel bewirkt dieses Drehmoment eine auf den Auflagepunkt des Umlenkhebels auf dem Pedalhebel wirkende Kraft, sodass effektiv eine Rückstellkraft auf das mit dem Pedalhebel verbundene Betätigungspedal bewirkt wird.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass auf einer dem Betätigungspedal abgewandten Seite des Pedalhebels eine Führungsfläche ausgebildet ist, wobei der Umlenkhebel auf der Führungsfläche aufliegt. Insbesondere kann eine solche Führungsfläche mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sein, sodass ein Verschleiß des Pedalhebels und des Umlenkhebels infolge eines Abgleitens des Umlenkhebels auf der Führungsfläche reduziert wird. Ferner kann hierbei auch vorgesehen sein, dass an dem Umlenkhebel ein dezidiertes Führungselement angeordnet oder ausgebildet ist, mit der Umlenkhebel auf der Führungsfläche aufliegt. Dabei kann das Führungselement ebenfalls beschichtet sein, oder aus einem verschleißarmen Material bestehen.
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Um eine Betätigung des Betätigungspedals sicher erfassen zu können, ist es erforderlich, dass eine definierte Ruhelage für das Betätigungspedal existiert. Hierzu ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die zweite Schwenkachse einen Anschlag für den Pedalhebel entgegen der Betätigungsrichtung bildet. Folglich sind in dieser Ausgestaltung keine weiteren Elemente innerhalb der Betätigungsvorrichtung erforderlich, um eine definierte Ruhelage für das Betätigungspedal zu definieren, sodass der Gesamtaufbau der Betätigungsvorrichtung vereinfacht werden kann.
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Zur Übertragung einer durch die Rückstellvorrichtung bewirkten Rückstellkraft auf den Pedalhebel ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Umlenkhebel in seinem Querschnitt näherungsweise L-förmig ist, wobei in einem ersten der Schenkel der L-Form eine Aufnahme ausgebildet ist, wobei die Rückstellvorrichtung einseitig in der Aufnahme gelagert ist, wobei ein zweiter der Schenkel der L-Form wenigstens abschnittsweise auf dem Pedalhebel aufliegt. Die Aufnahme ist dabei bevorzugt als halbrunde Ausnehmung aus dem ersten Schenkel der L-Form ausgebildet. Dabei kann die Ausnehmung mit einer verschleißmindernden Beschichtung versehen sein, sodass die Reibung zwischen der Aufnahme und einem in der Aufnahme gelagerten Abschnitt der Rückstellvorrichtung reduziert ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass das Gehäuse eine Gehäusewanne und eine dem Betätigungspedal zugewandte Frontplatte aufweist, wobei die Frontplatte lösbar an der Gehäusewanne befestigt ist. Die Gehäusewanne kann dabei insbesondere als einteiliges Element ausgeführt sein und beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein. Ferner kann eine solche Gehäusewanne auch aus Aluminium bestehen und beispielsweise aus einem Block gefräst sein. Alternativ kann eine Gehäusewanne auch aus mehreren Teilelementen, insbesondere Seitenplatte, einer Rückenplatte, einem oberen Gehäusedeckel und einem Boden bestehen, die jeweils insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Frontplatte kann dabei insbesondere mit der Gehäusewanne verschraubt werden.
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Die beschriebene Ausgestaltung hat den Vorteil, dass alle beweglichen Elemente, also insbesondere der Pedalhebel, der Umlenkhebel, die Rückstellvorrichtung und die Schwenkachsen in der Gehäusewanne angeordnet werden können. Anschließend kann das Gehäuse durch Montage der Frontplatte verschlossen werden, wobei der Frontplatte bevorzugt nur eine abschließende und möglicherweise führende Funktion zukommt. Eine Montage einzelner Elemente an der Frontplatte wird bevorzugt vermieden. Effektiv wird so eine Montage aller beweglichen Elemente der Betätigungsvorrichtung aus einer Montagerichtung ermöglicht.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Frontplatte zweiteilig ausgebildet ist. Dabei kann die Zweiteilung insbesondere dergestalt sein, dass eine Durchtrittsöffnung des Betätigungspedals durch die Frontplatte jeweils anteilig in den Teilen der Frontplatte ausgebildet ist, sodass sich die Durchtrittsöffnung insgesamt erst durch Zusammenfügen der Frontplattenteile während der Montage der Betätigungsvorrichtung ergibt. Auf diese Weise können die Frontplattenteile um das Betätigungspedal herum angeordnet und befestigt werden, sodass ein Einfädeln des Betätigungspedals in eine Durchtrittsöffnung vermieden wird.
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Zur Festlegung der Schwenkachsen in der Gehäusewanne ist dabei nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Radiallager in der Gehäusewanne angeordnet sind.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Radiallager einteilig mit dem Gehäuse und insbesondere einteilig mit der Gehäusewanne ausgebildet sind. Auf diese Weise kann eine sehr hohe Stabilität der Mechanik der Betätigungsvorrichtung erreicht werden.
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Die Montage einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung wird nach einer Ausführungsform dadurch weiter erleichtert, dass das Betätigungspedal, der Pedalhebel und die erste Schwenkachse als vormontierte erste Baugruppe ausgebildet sind. Ferner ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Umlenkhebel und die zweite Schwenkachse als vormontierte zweite Baugruppe ausgebildet sind. In diesem Fall müssen zur Endmontage der Betätigungsvorrichtung lediglich die Baugruppen zusammen mit der Rückstellvorrichtung in dem Gehäuse angeordnet werden, sodass die Montage in wenigen einfachen Schritten erfolgen kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Rückstellvorrichtung wenigstens ein Federbein aufweist. Unter einem Federbein ist dabei eine Anordnung von elastischen Elementen, insbesondere Spiralfedern und Elastomeren, zu verstehen, die funktional hintereinandergeschaltet sind, wobei sich bevorzugt ein länglicher Gesamtaufbau ergibt. Dabei kann das Federbein auch Dämpfungselemente enthalten, die insbesondere einer Kompression des Federbeins eine Kraft entgegensetzen, die abhängig von einer Kompressionsgeschwindigkeit ist. Ein solches Federbein kann dabei an einem ersten Ende eine Aufnahme aufweisen, mit der das Federbein an der ersten Schwenkachse abgestützt ist, während an einem dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende eine Stützkappe angeordnet sein kann, die in der Aufnahme des Umlenkhebels gelagert ist.
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Zuvor wurde bereits ausgeführt, dass die Betätigungsvorrichtung eine Sensorvorrichtung aufweist, mit der ein Betätigungsgrad der Betätigungsvorrichtung ermittelt werden kann. Hierzu ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung einen Winkelsensor aufweist, wobei der Winkelsensor dazu ausgebildet ist, einen Schwenkwinkel der zweiten Schwenkachse zu ermitteln. Aus dem Schwenkwinkel der zweiten Schenkachse und mithin dem Schwenkwinkel des Umlenkhebels lässt sich unter Kenntnis der Geometrie des Umlenkhebels direkt eine Auslenkung des Betätigungspedals bestimmen. Diese Auslenkung kann dann wiederum als Betätigungssignal ausgegeben und beispielsweise zur Steuerung eines Bremssystems genutzt werden.
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Dabei ist der Winkelsensor bevorzugt außerhalb des Gehäuses angeordnet, sodass eine Schnittstelle zum Auslesen ermittelten Betätigungsinformationen leicht zugänglich ist. Um eine Wirkverbindung zwischen der zweiten Schwenkachse und dem Winkelsensor herzustellen ist dabei nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Winkelsensor durch ein Verbindungselement mit der zweiten Schwenkachse verbunden ist, wobei das Verbindungselement durch eine Ausnehmung des Gehäuses hindurchgeführt ist. Das Verbindungselement kann dabei ein stiftförmiges Element sein, dass zum einen drehfest mit der Schwenkachse und zum anderen ebenfalls drehfest mit dem Winkelsensor verbunden wird. Beispielsweise kann die drehfeste Verbindung durch einen Formschluss zwischen den jeweiligen Elementen hergestellt werden. So kann beispielsweise die drehfeste Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der zweiten Schwenkachse durch eine Innensechskant-Geometrie hergestellt werden, während die drehfeste Verbindung zwischen Winkelsensor und Verbindungselement beispielsweise durch eine zweiseitig abgeflachte Kreisform hergestellt werden kann.
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Zur Montage kann dabei die zweite Schwenkachse innerhalb des Gehäuses in dem zweiten Radiallager platziert werden, woraufhin das Verbindungselement durch das Gehäuse in eine entsprechende Aufnahme der zweiten Schwenkachse gesteckt wird. Auf diese Weise wird die zweite Schwenkachse zumindest einseitig in dem Radiallager fixiert. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Verbindungselement fest mit der zweiten Schwenkachse verbunden oder einteilig mit der zweiten Schwenkachse ausgeführt ist. In diesem Fall würde bei der Montage die zweite Schwenkachse zunächst mit dem Verbindungselement im Bereich des zweiten Radiallagers durch das Gehäuse geführt und anschließend beidseitig in das zweite Radiallager eingesetzt werden. In einer dritten Variante kann Verbindungselement auch über einen Federmechanismus mit der zweiten Schwenkachse verbunden sind, sodass das Verbindungselement in der zweiten Schwenkachse versenkt werden kann. Im Zuge der Montage würde dabei das Verbindungselement zunächst gegen die Kraft des Federmechanismus in die zweite Schwenkachse gedrückt und anschließend die zweite Schwenkachse in dem zweiten Radiallager positioniert werden Bei korrekter Ausrichtung der zweiten Schwenkachse zu einer entsprechenden seitlichen Öffnung in dem Gehäuse würde dann das Verbindungselement durch die Kraft des Federmechanismus durch das Gehäuse geschoben, sodass es mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Winkelsensor verbunden werden kann.
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Neben der Betrachtung eines Betätigungswinkels können auch weitere Betriebsgrößen der Betätigungsvorrichtung zur Bestimmung einer Betätigungsinformation herangezogen werden. So ist beispielsweise nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung einen Kraftsensor aufweist, wobei der Kraftsensor dazu ausgebildet ist, eine auf das Betätigungspedal einwirkende Kraft zu ermitteln. Dabei kann ein solcher Kraftsensor prinzipiell an jeder Stelle entlang der Wirkverbindung zwischen Betätigungspedal und Pedalhebel angeordnet werden, insbesondere beispielsweise direkt im Betätigungspedal.
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Neben der Berücksichtigung einer Betätigungskraft ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung einen Wegsensor aufweist, wobei der Wegsensor dazu ausgebildet ist, einen Schwenkweg des Pedalhebels zu ermitteln. Hierzu kann beispielsweise ein Mess-Target an oder in dem Pedalhebel angeordnet sein, wobei ein entsprechender Sensor zur Erfassung einer Bewegung des Mess-Targets an einer Gehäuse-Innenwand angebracht werden kann.
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Bevorzugt werden dabei in der Betätigungsvorrichtung wenigstens zwei der vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Erfassung eines Betätigungsgrades eingesetzt, sodass eine redundante Signalerfassung erreicht wird, die idealerweise auf voneinander unabhängigen physikalischen Größen beruht.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Rückstellvorrichtung wie sie zuvor beschrieben wurde, wobei das Verfahren das Anordnen einer ersten Baugruppe beinhaltend die erste Schwenkachse, den Pedalhebel und das Betätigungspedal an dem ersten Radiallager, das Anordnen einer zweiten Baugruppe beinhaltend die zweite Schwenkachse und den Umlenkhebel an dem zweiten Radiallager, das Anordnen eines ersten Endes der Rückstellvorrichtung an der ersten Schwenkachse, das Komprimieren der Rückstellvorrichtung und Anordnen eines zweiten Endes der Rückstellvorrichtung an dem Umlenkhebel aufweist. Auch wenn die Verfahrensschritte in einer bestimmten Reihenfolge angeführt sind, ist die angegebene Reihenfolge nicht als beschränkend zu verstehen. Vielmehr kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte beliebig permutiert werden, soweit eine sich hieraus ergebende Abfolge der Verfahrensschritte logisch sinnvoll ist. Insbesondere kann nach dem Anordnen der ersten Baugruppe auch direkt die Rückstellvorrichtung an der ersten Schwenkachse angeordnet und erst danach die zweite Baugruppe an dem zweiten Radiallager angeordnet werden.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Betätigungsvorrichtung,
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht der beispielhaften Betätigungsvorrichtung,
- 3 eine Detailansicht einer beispielhaften Lagerung der ersten Schwenkachse,
- 4 eine Detailansicht einer beispielhaften Lagerung der zweiten Schwenkachse, und
- 5 eine Explosionsdarstellung der beispielhaften Betätigungsvorrichtung.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils perspektivische Darstellungen einer beispielhaften Betätigungsvorrichtung 100. Die Betätigungsvorrichtung 100 weist dabei ein Betätigungspedal 102 auf, das über ein Pedalrohr 104 an einem Pedalhebel 106 angeordnet ist. Der Pedalhebel 106 ist wiederum an um eine erste Schwenkachse 108 schwenkbar in einer Gehäusewanne 110 gelagert, sodass effektiv das Betätigungspedal entlang einer Betätigungsrichtung 120 verschwenkbar ist. Ferner weist die Betätigungsvorrichtung 100 einen Umlenkhebel 112 auf, der um eine zweite Schwenkachse 114 ebenfalls in der Gehäusewanne 110 gelagert ist. Die erste Schwenkachse 108 ist dabei in einem ersten Radiallager 116 und die zweite Schwenkachse 114 in einem zweiten Radiallager 118 gelagert, wobei die Radiallager 116 und 118 jeweils über einen definierten Winkelbereich in radialer Richtung offen sind. Dies wird im Folgenden noch mit Bezug auf die 3 und 4 näher erläutert.
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Die zweite Schwenkachse 114 ist dabei so in der Gehäusewanne 110 angeordnet, dass eine Schwenkbewegung des Pedalhebels 106 und mithin des Betätigungspedals 102 entgegen der Betätigungsrichtung 120 durch die zweite Schwenkachse 114 begrenzt wird. Folglich dient die zweite Schwenkachse 114 als Anschlag für eine Bewegung des Pedalhebels 106 entgegen der Betätigungsrichtung 120. Der Pedalhebel 106 weist dabei in einem Bereich 122, mit dem der Pedalhebel 106 auf der zweiten Schwenkachse 114 zu liegen kommt, eine Einbuchtung auf. Ferner sind bevorzugt auf der zweiten Schwenkachse 114 im Kontaktbereich mit dem Pedalhebel 106 Dämpfungsmittel 124, insbesondere ein Ring aus einem Elastomer, vorgesehen, die ein Auftreffen des Pedalhebels 106 auf die zweite Schwenkachse 114 dämpfen, sodass die Geräuschentwicklung hierbei minimiert ist. Solche Dämpfungsmittel 124 können dabei beispielsweise in einer um die zweite Schwenkachse 114 umlaufenden Nut angeordnet sein.
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Der an der zweiten Schwenkachse 114 gelagerte Umlenkhebel 112 ist in seinem Querschnitt näherungsweise L-förmig ausgebildet. Dabei ist ein unterer Schenkel 126 der L-Form an der zweiten Schwenkachse 114 angeordnet, während ein oberer Schenkel 128 der L-Form auf einer Führungsfläche 130 aufliegt, die auf einer dem Betätigungspedal 102 abgewandten Seite des Pedalhebels 106 ausgebildet ist. Hierzu ist, wie in der 5 gut erkennbar ist, an dem oberen Schenkel 128 ein seitlich hervorstehendes Führungselement 132 angeordnet, das im montierten Zustand der Betätigungsvorrichtung 100 auf der Führungsfläche 130 zu liegen kommt und im Rahmen einer Betätigung des Betätigungspedals 102 und einem Verschwenken des Pedalhebels 106 auf der Führungsfläche 130 auf und ab gleitet.
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Die Betätigungsvorrichtung 100 weist ferner eine als Federbein ausgebildete Rückstellvorrichtung 134 auf, wobei sich die Rückstellvorrichtung 134 an ihrem unteren Ende an der ersten Schwenkachse 108 abstützt. Hierzu weist die Rückstellvorrichtung 134 eine Aufnahme 136 auf, die die erste Schwenkachse 108 teilweise umgreift. An ihrem oberen Ende weist die Rückstellvorrichtung 134 eine Stützkappe 138 auf, mit der die Rückstellvorrichtung 134 in einer bevorzugt halbrunden Aufnahme an dem unteren Schenkel des Umlenkhebels 112 angelenkt ist. Durch diese Anordnung wird eine Bewegung des Betätigungspedals 102 entlang der Betätigungsrichtung 120 in eine Kompression der Rückstellvorrichtung 134 übersetzt. Die Rückstellvorrichtung 134 setzt dieser Kompression eine Rückstellkraft entgegen, die über den Umlenkhebel 112 auf das Betätigungspedal 102 übertragen wird und mit dem Grad der Kompression der Rückstellvorrichtung 134 und mithin dem Grad einer Auslenkung des Betätigungspedals 102 aus einer Ruhelage skaliert. Durch eine entsprechende Auslegung der Übersetzungsverhältnisse zwischen Pedalhebel 106 und Umlenkhebel 112 und eine entsprechend gestaltete Rückstellvorrichtung 134 können so definierte Kraft-Weg-Kennlinien bei einer Betätigung des Betätigungspedals 102 erzeugt werden, die einem Fahrzeugführer das Gefühl vermitteln, ein Pedal zu betätigen, das mit einer klassischen hydraulischen Bremsvorrichtung direkt hydraulisch verbunden ist.
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Zur Erfassung einer Auslenkung des Betätigungspedals 102 aus einer Ruhelage weist die dargestellte Betätigungsvorrichtung 100 einen Winkelsensor 140. Der Winkelsensor 140 ist dabei an einer Seitenwand 142 der Gehäusewanne 110 angeordnet und so mit der zweiten Schwenkachse 114 verbunden, dass eine Rotation der zweiten Schwenkachse 114 durch den Winkelsensor 140 erfasst werden kann. Auf die konkrete Ausgestaltung dieser Verbindung wird im Folgenden noch mit Bezug auf die 5 näher eingegangen.
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Weiter weist die Betätigungsvorrichtung 100 bevorzugt einen Wegsensor zur Bestimmung eines Schwenkwegs des Pedalhebels 106 auf. Hierzu ist exemplarisch in der 2 eine Ausnehmung 142 in dem Pedalhebel 106 dargestellt, in der ein Mess-Target eines solchen Wegsensor angeordnet werden kann. Ferner kann in der Betätigungsvorrichtung 100 auch ein Kraftsensor vorgesehen sein, der zur Bestimmung einer die Betätigung des Betätigungspedals 102 quantifizierenden Messgröße ausgebildet ist. Beispielsweise kann ein solcher Kraftsensor direkt in dem Betätigungspedal 102 angeordnet sein, sodass eine auf das Betätigungspedal 102 wirkende Kraft direkt ermittelt werden kann. Effektiv können so die Größen Betätigungskraft, Betätigungsweg und/oder Betätigungswinkel zur Erzeugung einer Betätigungsinformation genutzt werden.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, ist die Mechanik der Betätigungsvorrichtung 100, also insbesondere die Schwenkachsen 108 und 114, der Pedalhebel 106, der Umlenkhebel 112 und die Rückstellvorrichtung 134 in einer Gehäusewanne 110 angeordnet. Die Gehäusewanne 110 ist dabei bevorzugt einteilig ausgeführt, insbesondere aus einem Metall oder einem Kunststoff, und ist lediglich zur Frontseite hin, also in Richtung des Betätigungspedals 102 offen. Die offene Seite der Gehäusewanne 110 kann dabei mittels einer zweigeteilten Frontplatte verschlossen werden, wobei in den 1 und 2 lediglich derjenige Teil 144 der Frontplatte dargestellt, der oberhalb der Durchtrittsfläche 148 des Pedalrohrs 104 durch die Frontplatte angeordnet ist. Der weitere Teil 146 der Frontplatte, welcher den Bereich unterhalb Durchtrittsfläche 148 des Pedalrohrs 104 durch die Frontplatte abdeckt, ist in der 5 dargestellt. Die Teile 144 und 146 der Frontplatte sind dabei mit der Gehäusewanne 110 verschraubt.
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Die durch die beiden Teile 144 und 146 der Frontplatte umschriebene Durchtrittsfläche 148 weist an ihrer Oberseite eine Einkerbung 150 auf, die mit einem hierzu gegenstückigen Bereich des Pedalrohrs 104 als Längsführung für das Pedalrohr 104 zusammenwirkt. Ferner ist eine entsprechende Nut 154 zur Längsführung des Pedalrohrs 104 auch in einer oberen Wand der Gehäusewanne 110 ausgebildet, sodass seitlich auf das Betätigungspedal 102 einwirkende Kräfte abgefangen werden können.
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Zuvor wurde bereits mit Bezug auf die 1 und 2 ausgeführt, dass die erste Schwenkachse 108 und die zweite Schwenkachse 114 jeweils in Radiallagern 116 und 118 gelagert sind, wobei die Radiallager 116 und 118 jeweils über einen definierten Winkelbereich in radialer Richtung offen sind. Hierzu ist in der 3 eine Detailansicht des ersten Radiallagers 116 mit der darin angeordneten ersten Schwenkachse 108 dargestellt. Der offene Winkelbereich des Radiallagers 116, also der Bereich, in dem die erste Schwenkachse 108 in radialer Richtung nicht durch das Radiallager 116 geführt ist, beträgt etwa 180°, sodass das Radiallager 116 effektiv halbkreisförmig ausgebildet ist. Dementsprechend kann die erste Schwenkachse 108 von oben in das Radiallager 116 eingesetzt werden. Das Radiallager 116 ist dabei einteilig mit der Gehäusewanne 110 ausgeführt. Durch die von der Rückstellvorrichtung 134 auf die erste Schwenkachse 108 bewirkte Kraft wird die erste Schwenkachse 108 in dem ersten Radiallager 116 fixiert, sodass ein Herausspringen der ersten Schwenkachse 108 aus dem ersten Radiallager 116 vermieden wird.
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Die 4 zeigt das zweite Radiallager 118 mit einer darin gelagerten zweiten Schwenkachse 114, wobei auch das zweite Radiallager 118 analog zum ersten Radiallager 116 über einen Winkelbereich von etwa 180° in radialer Richtung offen ist. Die zweite Schwenkachse 114 wird dabei ebenfalls durch eine von der Rückstellvorrichtung 134 bewirkten Kraft in dem zweiten Radiallager gehalten, wobei in diesem Fall die Rückstellkraft der Rückstellvorrichtung 134 mittelbar über den Umlenkhebel 112 auf die zweite Schwenkachse 112 übertragen wird. Die zweite Schwenkachse 114 weist dabei an ihrem rechten Ende eine Auskragung 152 auf, die einen entsprechenden Bereich des zweiten Radiallagers 118 hintergreift und die zweite Schwenkachse 118 entlang ihrer Längsrichtung fixiert.
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In der 5 ist die zuvor beschriebene Betätigungsvorrichtung 100 nochmals in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Dabei ist auch erkennbar, dass das Betätigungspedals 102 zusammen mit dem Pedalrohr 104, dem Pedalhebel 106 und der ersten Schwenkachse 108 eine erste Baugruppe 156 bildet, während der Umlenkhebel 112 mit der zweiten Schwenkachse 114 eine zweite Baugruppe 158 bildet. Auf diese Weise kann die Monate der Betätigungsvorrichtung 100 vereinfacht werden, wie es im Folgenden beschrieben wird.
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Dabei wird bevorzugt in einem ersten Montageschritt zunächst die erste Baugruppe 156 in der Gehäusewanne 110 platziert, wobei die erste Schwenkachse 108 in dem ersten Radiallager 116 angeordnet wird. Anschließend kann entweder bereits die Rückstellvorrichtung eingesetzt und mit der Aufnahme 136 an der ersten Schwenkachse 108 abgestützt werden, oder es wird die zweite Baugruppe 158 in der Gehäusewanne 110 platziert, indem die zweite Schwenkachse 114 so in dem zweiten Radiallager 118 platziert wird, dass die Auskragung 152 das zweite Radiallager 118 seitlich hintergreift. Dabei wird die zweite Schwenkachse 114 zuvor durch eine seitliche Öffnung 160 in der Gehäusewanne geführt. Die zweite Schwenkachse weist dabei ein Verbindungselement 162 zur Herstellung einer mechanischen Verbindung mit dem Winkelsensor 140 auf, wobei das Verbindungselement 162 als zweiseitig abgeflachter Bereich der Schwenkachse 114 ausgebildet ist.
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Ob zuerst die zweite Baugruppe 158 montiert wird, oder die Rückstellvorrichtung 134, ist dabei abhängig von der konkreten Ausgestaltung der montierten Elemente. Effektiv muss bei der Montage dieser Baugruppen sichergestellt werden, dass sich in der montierten Endlage der Schwenkachsen 108 und 114 die Rückstellvorrichtung 134 einerseits an der ersten Schwenkachse 108 und andererseits an dem Umlenkhebel 112 abstützt. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Rückstellvorrichtung 134 zumindest teilweise komprimiert, mit der Aufnahme 136 an der ersten Schwenkachse 108 und der Stützkappe 138 an dem Umlenkhebel 112 angeordnet und anschließend wieder entspannt werden. Dabei übt die Rückstellvorrichtung 134 bevorzugt auch dann eine Rückstellkraft auf die erste Schwenkachse 108 und die zweite Schwenkachse 114, wenn das Betätigungspedal 102 in seiner Ruhelage ist.
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Anschließend wird der Winkelsensor 140 seitlich an der Gehäusewanne 110 montiert, wobei das Verbindungselement 162 der zweiten Schwenkachse 114 so mit dem Winkelsensor 140 verbunden wird, dass eine Rotation der zweiten Schwenkachse 114 auf den Winkelsensor 140 übertragen wird. Abschließend werden die Teile 144 und 146 der Frontplatte an der Gehäusewanne 110 mittels Schraubverbindungen befestigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019215429 A1 [0002]
