DE102022118394A1

DE102022118394A1 - Friction surface geometry for pedal sensors

Info

Publication number: DE102022118394A1
Application number: DE102022118394.7A
Authority: DE
Inventors: Werner Austermeier; Kristin Gees; Kerim Florian Huge; Ali Kemal Kücükyavuz; Ralf Ridder; Henning Ufermann; Claus Viethen
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-07-22
Filing date: 2022-07-22
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2024017671A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pedalemulator (1) für ein Fahrzeug (33), umfassend einen drehbaren Pedalhebel (2), einen Rückstellträger (10), ein den Rückstellträger (10) lagerndes Gehäuseteil (20) und eine Krafterzeugungseinheit zur Ausübung einer Gegenkraft auf den drehbaren Pedalhebel (2), wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den drehbaren Pedalhebel (2) ausgeübten Betätigungskraft wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet ist, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels (2) in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist. Es wird vorgeschlagen, dass ein Auflagebereich (18) des Rückstellträgers (10) gleitreibend in einem Lagerbereich (19) des Gehäuseteils (20) gelagert ist, und wobei der Lagerbereich (19) einen ersten Vorsprung (21) zur Bildung einer ersten Reibfläche (22) aufweist.

The invention relates to a pedal emulator (1) for a vehicle (33), comprising a rotatable pedal lever (2), a reset carrier (10), a housing part (20) supporting the reset carrier (10) and a force generating unit for exerting a counterforce on the rotatable pedal Pedal lever (2), wherein the counterforce acts in the opposite direction to an actuation force exerted on the rotatable pedal lever (2), and wherein the force generating unit is designed such that a course of the counterforce along a pedal path of the pedal lever (2) in a pedal path-counterforce diagram is designed as a non-linear course. It is proposed that a support area (18) of the reset carrier (10) is slidably mounted in a bearing area (19) of the housing part (20), and wherein the bearing area (19) has a first projection (21) to form a first friction surface (22 ) having.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pedalemulator für ein Fahrzeug, ein Brake-by-Wire-Bremssystem und ein Fahrzeug.The invention relates to a pedal emulator for a vehicle, a brake-by-wire braking system and a vehicle.

Durch die steigende Elektrifizierung des Fahrzeugmarktes als auch erhöhte Abgasanforderungen ist es notwendig, über neue Möglichkeiten der Bremswirkungserzeugung nachzudenken. Derzeitige Bremssysteme gehen bereits in die Richtung, dass die Bremswirkung nicht mehr vakuumbasiert, sondern servoelektrisch verstärkt wird. Dabei ist allerdings immer noch ein rein mechanischer Durchgriff auf die Bremswirkung gegeben.Due to the increasing electrification of the vehicle market and increased exhaust emissions requirements, it is necessary to think about new ways to generate braking effects. Current braking systems are already moving in the direction that the braking effect is no longer vacuum-based, but is instead amplified servo-electrically. However, there is still a purely mechanical influence on the braking effect.

Der nächste Entwicklungsschritt zielt nun darauf ab, dass der Bremsbefehl vom Fahrer und die Bremswirkung vollkommen entkoppelt werden (sog. „brake-by-wire“), wie es auch schon bei den Gaspedalen der Fall ist. Damit die Haptik weiterhin vergleichbar mit konventionellen Bremssystemen bleibt, ist eine mechanische Simulation der Kraft-Weg-Kennlinie erforderlich. Im Vergleich zum Gaspedal, liegt ein nicht linearer Zusammenhang zwischen dem Pedalweg und der Pedalkraft vor. In der Regel handelt es sich um einen progressiven Kraftanstieg über den Pedalweg.The next development step now aims to completely decouple the braking command from the driver and the braking effect (so-called “brake-by-wire”), as is already the case with the accelerator pedals. In order for the feel to remain comparable to conventional braking systems, a mechanical simulation of the force-displacement characteristic is required. Compared to the accelerator pedal, there is a non-linear relationship between the pedal travel and the pedal force. As a rule, it is a progressive increase in force over the pedal travel.

Den heutigen Stand der Technik bilden vor allem hydraulisch basierte Bremssysteme, bei denen die Fußkraft am Pedal mittels Bremskraftverstärkers (hydraulisch oder per Vakuum) auf den Hauptbremszylinder übertragen wird. Ein Pedalemulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 10 2019 101 646 A1 bekannt. Durch eine im beweglichen Pedal befindliche Kraftsensorik und die mechanische Entkopplung der Betätigung der Bremse (brake-by-wire) kann der Fahrzeuginnenraum geschlossen (kein Durchbruch in der sog. „Firewall“) und Außengeräusche reduziert werden. Außerdem können Komponenten der Bremse frei im Fahrzeug platziert werden. Über die mechanische Simulation der Kraft-Weg-Kennlinie lassen sich verschiedene Anforderungen realisieren. Zusätzlich zur Abbildung der konventionellen Bremssysteme ist eine Vereinheitlichung sowie Individualisierung über diverse OEM und Fahrzeugplattformen möglich.The current state of the art is primarily hydraulically based braking systems, in which the foot force on the pedal is transferred to the master brake cylinder using a brake booster (hydraulic or vacuum). A pedal emulator according to the preamble of claim 1 is out DE 10 2019 101 646 A1 known. Through a force sensor system located in the movable pedal and the mechanical decoupling of the brake actuation (brake-by-wire), the vehicle interior can be closed (no breakthrough in the so-called “firewall”) and external noise can be reduced. In addition, brake components can be freely placed in the vehicle. Various requirements can be implemented via the mechanical simulation of the force-displacement characteristic. In addition to mapping conventional braking systems, standardization and individualization is possible across various OEMs and vehicle platforms.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pedalemulator für ein Fahrzeug anzugeben, mit dem die Haptik bei der Pedalbetätigung optimiert wird und ein kompakter und konstruktiv einfacher Aufbau des Pedalemulators ermöglicht wird.The present invention is based on the object of specifying a pedal emulator for a vehicle with which the feel of pedal operation is optimized and a compact and structurally simple design of the pedal emulator is made possible.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch einen Pedalemulator nach Anspruch 1, ein Brake-by-Wire-Bremssystem nach Anspruch 14 sowie ein Fahrzeug nach Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Pedalemulator beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brake-by-Wire-Bremssystem sowie dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is achieved by the subjects of the patent claims, in particular by a pedal emulator according to claim 1, a brake-by-wire braking system according to claim 14 and a vehicle according to claim 15. Further advantages and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the pedal emulator according to the invention naturally also apply in connection with the brake-by-wire braking system according to the invention and the vehicle according to the invention and vice versa, so that reference is always made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention will or can be.

Der erfindungsgemäße Pedalemulator umfasst einen drehbaren Pedalhebel, einen Rückstellträger, ein den Rückstellträger lagerndes Gehäuseteil und eine Krafterzeugungseinheit zur Ausübung einer Gegenkraft auf den drehbaren Pedalhebel, wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den drehbaren Pedalhebel ausgeübten Betätigungskraft wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet ist, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist, wobei ein Auflagebereich des Rückstellträgers gleitreibend in einem Lagerbereich des Gehäuseteils gelagert ist, und wobei der Lagerbereich einen ersten Vorsprung zur Bildung einer ersten Reibfläche aufweist.The pedal emulator according to the invention comprises a rotatable pedal lever, a reset carrier, a housing part supporting the reset carrier and a force generating unit for exerting a counterforce on the rotatable pedal lever, the counterforce acting in the opposite direction to an actuating force exerted on the rotatable pedal lever, and wherein the force generating unit is designed such that that a course of the counterforce along a pedal path of the pedal lever is designed as a non-linear course in a pedal path-counterforce diagram, wherein a support area of the return carrier is slidably mounted in a bearing area of the housing part, and wherein the bearing area has a first projection to form a first friction surface having.

Durch den von der Krafterzeugungseinheit erzeugten nichtlinearen Verlauf der Gegenkraft entlang des Pedalwegs des Pedalhebels oder, mit anderen Worten, entlang einer Drehung des Pedalwegs um die Drehachse, welche in dem besagten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm darstellbar ist, wird die Haptik eines (wie eingangs in Bezug auf ein Bremspedal beschriebenen) konventionellen Pedals nachgeahmt. Besonders vorteilhaft wird der Pedalweg mittels einer Hysterese abgebildet. Dabei wird unter einer Hysterese ein unterschiedlicher Kraft/Weg-Verlauf bei der Betätigung und dem Loslassen des Pedalhebels verstanden.Due to the non-linear course of the counterforce generated by the force generation unit along the pedal travel of the pedal lever or, in other words, along a rotation of the pedal travel about the axis of rotation, which can be represented in the said pedal travel-counterforce diagram, the haptics of a (as at the beginning in The conventional pedal described with reference to a brake pedal is imitated. The pedal travel is particularly advantageously mapped using a hysteresis. Hysteresis is understood to mean a different force/path curve when the pedal lever is actuated and released.

Dabei wird das Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm vorliegend durch zwei unterschiedliche und miteinander über den Rückstellträger verbundene Kraftwege gebildet. Einerseits ist ein Pedalweg-Gegenkraft-Weg zwischen dem Pedalhebel bzw. der Drehachse und dem Rückstellelement gegeben. Andererseits ist ein weiterer Pedalweg-Gegenkraft-Weg zwischen dem Pedalhebel bzw. der Drehachse und dem Rückstellträger über das Kopplungselement gegeben. Diese beiden Pedalweg-Gegenkraft-Wege bilden gemeinsam den gewünschten nichtlinearen Verlauf der Gegenkraft entlang des Pedalwegs.In this case, the pedal travel-counterforce diagram is formed by two different force paths that are connected to each other via the return carrier. On the one hand, there is a pedal travel counterforce path between the pedal lever or the axis of rotation and the restoring element. On the other hand, there is a further pedal travel counterforce path between the pedal lever or the axis of rotation and the return carrier via the coupling element. These two pedal travel counterforce paths together form the desired non-linear progression of the counterforce along the pedal travel.

Als nichtlinearer Verlauf kann insbesondere ein progressiver Verlauf vorgesehen werden. Entsprechend nimmt die Gegenkraft mit zunehmenden Pedalweg, also mit der zunehmenden Betätigung des Pedalhebels durch den Fahrer, überproportional zu. Der nichtlineare Verlauf kann sich durch eine Hysterese äußern.In particular, a progressive course can be provided as a non-linear course. Accordingly, the counterforce increases disproportionately with increasing pedal travel, i.e. with increasing actuation of the pedal lever by the driver. The non-linear course can manifest itself through hysteresis.

Bei dem Pedalemulator kann es sich insbesondere um einen Bremspedalemulator handeln. Mit anderen Worten kann der Pedalemulator in einem Bremspedal eines Fahrzeugs eingesetzt werden.The pedal emulator can in particular be a brake pedal emulator. In other words, the pedal emulator can be used in a brake pedal of a vehicle.

Um das nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm zu erzeugen, sieht der Lagerbereich des Gehäuseteils den ersten Vorsprung zur Bildung einer ersten Reibfläche vor. Wird nun der Pedalhebel betätigt, so bewegt sich der Auflagebereich des Rückstellträgers unter Gleitreibung in dem Lagerbereich des Gehäuseteils. Dabei bildete die erste Reibfläche eine definierte und lagefeste, insbesondere ortsfeste, Kontaktfläche bzw. Kontaktbereich für den Rückstellträger, um an dieser Kontaktfläche bzw. in diesem Kontaktbereich eine Gleitreibung zu erzeugen. Durch die erste Reibfläche wird die Gleitreibung zwischen dem Rückstellträger und dem Gehäuseteil verstärkt, wodurch die Haptik bei der Pedalbetätigung durch den Pedalemulator verbessert wird.In order to generate the non-linear pedal travel-counterforce diagram, the bearing area of the housing part provides the first projection to form a first friction surface. If the pedal lever is now actuated, the support area of the reset carrier moves under sliding friction in the bearing area of the housing part. The first friction surface formed a defined and fixed, in particular stationary, contact surface or contact area for the reset carrier in order to generate sliding friction on this contact surface or in this contact area. The first friction surface increases the sliding friction between the reset carrier and the housing part, which improves the feel of the pedal actuation by the pedal emulator.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Lagerbereich einen zweiten Vorsprung zur Bildung einer zweiten Reibfläche auf. Durch die zweite Reibfläche wird ein zweiter lagefester, insbesondere ortsfester, Reibkontakt erzeugt. Mittels einer zweiten Reibfläche lässt sich die Reibleistung bzw. die Hystereseleistung auf einfache Art und Weise optimieren und erhöhen. Dies vereinfacht die Auslegung der Geometrie des Gehäuseteils und des Rückstellträgers in Bezug auf die zu erzeugende oder nachzuahmende nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Kurve.In an advantageous embodiment, the bearing area has a second projection to form a second friction surface. The second friction surface creates a second, positionally fixed, in particular stationary, frictional contact. Using a second friction surface, the friction power or the hysteresis power can be easily optimized and increased. This simplifies the design of the geometry of the housing part and the return carrier in relation to the non-linear pedal travel counterforce curve to be generated or imitated.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche beabstandet zueinander an dem Lagerbereich angeordnet sind, insbesondere einen Winkel zwischen 60° und 110°, vorzugsweise 70° bis 105°, weiter vorzugsweise 80° bis 100°, einschließen. Der Abstand und insbesondere der durch die erste und zweite Reibfläche eingeschlossene Winkel ermöglicht eine verbesserte Vorauslegung des Gehäuseteils und des Rückstellträgers, um die nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Kurve, insbesondere die Hysterese, zu erzeugen. Des Weiteren lässt sich durch die zueinander beabstandet angeordneten ersten und zweiten Reibflächen die Lage der Reibkontakte festlegen, ohne die Lagerung des Rückstellträgers in dem Gehäuseteil zu beeinträchtigen.It is particularly advantageous if the first friction surface and the second friction surface are arranged at a distance from one another on the bearing area, in particular enclosing an angle between 60° and 110°, preferably 70° to 105°, more preferably 80° to 100°. The distance and in particular the angle enclosed by the first and second friction surfaces enables an improved pre-design of the housing part and the return carrier in order to generate the non-linear pedal travel-counterforce curve, in particular the hysteresis. Furthermore, the position of the friction contacts can be determined by the first and second friction surfaces arranged at a distance from one another without affecting the storage of the reset carrier in the housing part.

Für die Erzeugung der ersten Reibfläche und/oder zweiten Reibfläche ist es vorteilhaft, wenn der erste Vorsprung und/oder der zweite Vorsprung eine Sekante und/oder eine Wölbung und/oder eine Stufung an dem Lagerbereich ist. Dabei erzeugt der erste und zweite Vorsprung eine definierte Kontaktfläche zwischen Gehäuseteil und Rückstellträger. Es ist denkbar, dass der erste Vorsprung und der zweite Vorsprung die gleiche Ausgestaltung oder unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. So kann der erste und der zweite Vorsprung eine Sekante an dem Lagerbereich sein oder der erste Vorsprung eine Sekante und der zweite Vorsprung eine Wölbung oder Stufung aufweisen oder andersherum.For producing the first friction surface and/or second friction surface, it is advantageous if the first projection and/or the second projection is a secant and/or a curvature and/or a step on the bearing area. The first and second projections create a defined contact surface between the housing part and the reset carrier. It is conceivable that the first projection and the second projection have the same configuration or different configurations. The first and second projections can be a secant on the storage area or the first projection can have a secant and the second projection can have a curvature or gradation or vice versa.

Das nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm bzw. die nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Kurve lässt sich auch durch die Ausgestaltung des Lagerbereichs des Gehäuseteils bzw. des Auflagebereichs des Rückstellträgers beeinflussen. Hierbei ist es von Vorteil, sowohl für die Lagerung des Rückstellträgers als auch für die Gleitreibung, wenn der Lagerbereich des Gehäuseteils die Form einer Ellipse, insbesondere eines Kreises, aufweist. Dies optimiert die Haptik der Betätigung des Pedalhebels.The non-linear pedal travel-counterforce diagram or the non-linear pedal travel-counterforce curve can also be influenced by the design of the bearing area of the housing part or the support area of the reset carrier. It is advantageous here, both for the storage of the reset carrier and for the sliding friction, if the storage area of the housing part has the shape of an ellipse, in particular a circle. This optimizes the feel of operating the pedal lever.

Die Haptik kann mit weiter optimierter Reibung und damit einhergehender optimierter Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm bzw. Kurve verbessert und an die Bedürfnisse eines Benutzers angepasst werden. Hierfür ist es denkbar, dass der Auflagebereich des Rückstellträgers die Form einer Ellipse, insbesondere eines Kreises, aufweist.The feel can be improved and adapted to the needs of a user with further optimized friction and the associated optimized pedal travel-counterforce diagram or curve. For this purpose, it is conceivable that the support area of the reset carrier has the shape of an ellipse, in particular a circle.

Ferner kann der Lagerbereich des Gehäuseteils als auch der Auflagebereich des Rückstellträgers die Form einer Ellipse, insbesondere eines Kreises, aufweisen. Dabei sind die Ellipsen oder Kreise so ausgelegt, dass der Rückstellträger in dem Gehäuseteil gelagert ist und bei Bewegung des Rückstellträgers eine Gleitreibung erzeugt. Es ist denkbar, dass der Lagerbereich eine elliptische Form und der Auflagebereich eine Kreisform aufweist. Weiterhin ist es denkbar, dass sowohl der Lagerbereich als auch der Auflagebereich die Form einer Ellipse, insbesondre eines Kreises, aufweisen. Dabei muss lediglich sichergestellt werden, dass ein Reibkontakt an zumindest der ersten Reibfläche erzeugt wird.Furthermore, the storage area of the housing part as well as the support area of the reset carrier can have the shape of an ellipse, in particular a circle. The ellipses or circles are designed so that the reset carrier is mounted in the housing part and generates sliding friction when the reset carrier moves. It is conceivable that the storage area has an elliptical shape and the support area has a circular shape. Furthermore, it is conceivable that both the storage area and the support area have the shape of an ellipse, in particular a circle. All that needs to be ensured is that frictional contact is generated on at least the first friction surface.

Für die genaue Abstimmung des nichtlinearen Pedalweg-Gegenkraft-Diagramms, sind der Lagerbereich des Gehäuseteils und der Auflagebereich des Rückstellträgers konzentrisch angeordnet. Dies ist vor allem für das Positionieren eines Pedalsensors von Vorteil, denn dieser hat bei einer konzentrischen Anordnung die geringste Fehlerrate. Ferner kann sich zusätzlich zur genauen Abstimmung des nichtlinearen Pedalweg-Gegenkraft-Diagramms auch eine Verbesserung und höhere Genauigkeit hinsichtlich der Hysterese erzielen lassen.For the precise coordination of the non-linear pedal travel-counterforce diagram, the bearing area of the housing part and the support area of the return carrier are arranged concentrically. This is particularly advantageous for positioning a pedal sensor, as this has the lowest error rate in a concentric arrangement. Furthermore, in addition to the accurate tuning of the non-linear pedal travel-counterforce diagram, there can also be an improvement and higher Accuracy in terms of hysteresis can be achieved.

Ferner können die erste Reibfläche und/oder die zweite Reibfläche eine Rauheit von 1,4 bis 2,8 µm, vorzugsweise 1,6 bis 2,6 µm, weiter vorzugsweise 1,8 bis 2,4 µm, aufweisen. Die Anpassung der Rauheit der ersten und/oder zweiten Reibfläche ermöglicht es die Gleitreibung zu erhöhen und damit das nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm zu optimieren, um die optimale Hysterese erzeugen zu können. Dabei können die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche unterschiedliche Werte für die Rauheit aufweisen. Eine Anpassung der Rauheit ist aufgrund der Herstellung durch Spritzgießen einfach zu bewerkstelligen.Furthermore, the first friction surface and/or the second friction surface can have a roughness of 1.4 to 2.8 μm, preferably 1.6 to 2.6 μm, more preferably 1.8 to 2.4 μm. Adjusting the roughness of the first and/or second friction surface makes it possible to increase the sliding friction and thus optimize the non-linear pedal travel-counterforce diagram in order to be able to generate the optimal hysteresis. The first friction surface and the second friction surface can have different roughness values. Adjusting the roughness is easy to achieve due to the production by injection molding.

Denkbar ist es ferner, dass das Gehäuseteil und der Rückstellträger aus Kunststoff und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff sind, wobei der Kunststoff Polypropylen oder Polyethylenterephtalat oder Polyoxymethylen oder Polyamid ist. Diese Materialien lassen sich einfach verarbeiten, so dass ein Spritzguss der Gehäuseteile oder Rückstellträger möglich ist. Ferner können sie als Materialpaarung der Bauteile Rückstellträger und Gehäuseteil miteinander kombiniert werden, wodurch je nach Einsatzbereich oder zu erzeugender Haptik, die Reibung beeinflusst werden kann.It is also conceivable that the housing part and the reset carrier are made of plastic and/or glass fiber reinforced plastic, the plastic being polypropylene or polyethylene terephthalate or polyoxymethylene or polyamide. These materials are easy to process, so that injection molding of the housing parts or reset carriers is possible. Furthermore, they can be combined with one another as a material pairing of the components of the return carrier and the housing part, whereby the friction can be influenced depending on the area of application or the feel to be created.

Es ist möglich, dass der Lagerbereich des Gehäuseteils eine erste Lagerfläche und eine zweite Lagerfläche aufweist, wobei die erste Lagerfläche und die zweite Lagerfläche koaxial sind. Dies ermöglicht es die gewünschte Haptik zu erzeugen und hierfür dem nichtlinearen Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm zu folgen, und gleichzeitig Material und somit Gewicht zu sparen. Ferner ist es durch die erste und zweite Lagerfläche möglich, weitere Bauteile, beispielsweise einen Bereich des Rückstellträgers, zwischen der ersten und der zweiten Lagerfläche anzuordnen.It is possible for the bearing area of the housing part to have a first bearing surface and a second bearing surface, the first bearing surface and the second bearing surface being coaxial. This makes it possible to create the desired feel and to follow the non-linear pedal travel-counterforce diagram, while at the same time saving material and therefore weight. Furthermore, the first and second bearing surfaces make it possible to arrange further components, for example an area of the reset carrier, between the first and second bearing surfaces.

Hierbei ist es möglich, dass die erste Reibfläche zumindest ein erstes Reibsegment und ein zweites Reibsegment aufweist, wobei das erste Reibsegment an der ersten Lagerfläche und das zweite Reibsegment an der zweiten Lagerfläche angeordnet ist. Dabei ist die erste Reibfläche zwischen den Lagerflächen unterteilt und aufgeteilt. Das erste Reibsegment und das zweite Reibsegment bilden die Reibkontakte mit der Auflagefläche des Rückstellträgers, um den Pedalweg des Pedalhebels so zu optimieren, dass der nichtlineare Verlauf in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm optimiert wird.It is possible here for the first friction surface to have at least a first friction segment and a second friction segment, with the first friction segment being arranged on the first bearing surface and the second friction segment being arranged on the second bearing surface. The first friction surface is divided and divided between the bearing surfaces. The first friction segment and the second friction segment form the friction contacts with the support surface of the reset carrier in order to optimize the pedal travel of the pedal lever in such a way that the non-linear course is optimized in a pedal travel-counterforce diagram.

Hier ist besonders vorteilhaft, wenn die zweite Reibfläche zumindest ein drittes Reibsegment und ein viertes Reibsegment aufweist, wobei das dritte Reibsegment an der ersten Lagerfläche und das vierte Reibsegment an der zweiten Lagerfläche angeordnet ist. Dabei ist die zweite Reibfläche zwischen den Lagerflächen unterteilt und aufgeteilt. Das dritte Reibsegment und das vierte Reibsegment bilden die Reibkontakte mit der Auflagefläche des Rückstellträgers, um den Pedalweg des Pedalhebels in einem nichtlinearen Verlauf auszubilden und die damit einhergehende nichtlineare Pedalweg-Gegenkraft-Kurve abzubilden bzw. erzeugen zu können.It is particularly advantageous here if the second friction surface has at least a third friction segment and a fourth friction segment, the third friction segment being arranged on the first bearing surface and the fourth friction segment being arranged on the second bearing surface. The second friction surface is divided and divided between the bearing surfaces. The third friction segment and the fourth friction segment form the friction contacts with the support surface of the reset carrier in order to form the pedal travel of the pedal lever in a non-linear course and to be able to map or generate the associated non-linear pedal travel-counterforce curve.

Besonders vorteilhaft für die Haptik bei der Betätigung des Pedalhebels ist es, wenn der Auflagebereich des Rückstellträgers eine erste Auflagefläche und eine zweite Auflagefläche aufweist, wobei die erste Auflagefläche und die zweite Auflagefläche koaxial sind. Die Unterteilung des Auflagebereichs führt zu einer Material- und Gewichtsersparnis des Rückstellträgers. Dadurch kann der Rückstellträger optimal an das Gehäuseteil angepasst werden und trotzdem die Gleitreibung für den nichtlinearen Verlauf des Pedalwegs des Pedalhebels zur Optimierung der Haptik zur Verfügung stellen.It is particularly advantageous for the feel when operating the pedal lever if the support area of the return carrier has a first support surface and a second support surface, the first support surface and the second support surface being coaxial. The subdivision of the support area leads to material and weight savings for the return carrier. This allows the return carrier to be optimally adapted to the housing part and still provide the sliding friction for the non-linear progression of the pedal travel of the pedal lever to optimize the feel.

Des Weiteren weist das Rückstellelement zwei mechanische Kopplungspunkte zum Pedalhebel auf. Einenends bzw. an einem Ende des Rückstellelements ist dies durch die mechanische Kopplung mit der Drehachse gegeben. Dies kann dabei derart erfolgen, dass das Rückstellelement direkt mit dem Pedalhebel verbunden ist. In einer anderen, später näher erläuterten Ausführungsvariante mit einem Zwischenhebel an der Drehachse kann dies auch durch eine mechanische Verbindung des Rückstellelements mit dem Zwischenhebel erfolgen. Die mechanische Kopplung des Rückstellelements mit der Drehachse kann also durch einen Hebel an der Drehachse, insbesondere den Pedalhebel oder den Zwischenhebel, erfolgen.Furthermore, the restoring element has two mechanical coupling points to the pedal lever. At one end or at one end of the restoring element, this is achieved by the mechanical coupling to the axis of rotation. This can be done in such a way that the restoring element is connected directly to the pedal lever. In another embodiment variant, explained in more detail later, with an intermediate lever on the axis of rotation, this can also be done by mechanically connecting the restoring element to the intermediate lever. The mechanical coupling of the restoring element to the axis of rotation can therefore be carried out by a lever on the axis of rotation, in particular the pedal lever or the intermediate lever.

Anderenends bzw. am anderen Ende des Rückstellelements erfolgt dies über eine entsprechende mechanische Kopplung mit einem Rückstellträger, der wiederum mit dem Kopplungselement gekoppelt ist.At the other end or at the other end of the restoring element, this takes place via a corresponding mechanical coupling with a restoring carrier, which in turn is coupled to the coupling element.

Das Kopplungselement kann beispielsweise als eine Kopplungsstange oder eine Verlängerung des bereits erwähnten Zwischenhebels ausgebildet sein, wie später näher erläutert wird.The coupling element can be designed, for example, as a coupling rod or an extension of the intermediate lever already mentioned, as will be explained in more detail later.

Das Rückstellelement kann durch eine oder mehrere Rückstellfedern gebildet sein. Entsprechend kann auch der Rückstellträger als ein Federträger ausgebildet sein. Der Rückstellträger kann beispielsweise als eine einfache Feder, ein Federpaket oder als ein kaskadiertes und in Reihe und/oder parallel geschaltetes Federsystem ausgebildet sein. Möglich ist der Einsatz unterschiedlicher Arten von Federn für die zumindest eine Rückstellfeder, wobei beispielsweise eine Druckfeder und/oder Schraubenfeder genutzt werden kann.The restoring element can be formed by one or more restoring springs. Accordingly, the reset carrier can also be designed as a spring carrier. The reset carrier can be designed, for example, as a simple spring, a spring package or as a cascaded spring system connected in series and/or parallel. It is possible to use different types of springs for the at least one return spring, whereby For example, a compression spring and/or coil spring can be used.

Das Kopplungselement kann einenends eine erste Kopplungselementachse aufweisen, welche mechanisch mit der Drehachse gekoppelt ist, und anderenends eine zweite Kopplungselementachse aufweisen, welche mechanisch mit dem Federträger gekoppelt ist. Alternativ kann ein feststehendes Kopplungselement, beispielsweise eine Verlängerung des Zwischenhebels in Richtung zum Rückstellträger, vorgesehen werden.The coupling element can have at one end a first coupling element axis, which is mechanically coupled to the axis of rotation, and at the other end have a second coupling element axis, which is mechanically coupled to the spring support. Alternatively, a fixed coupling element, for example an extension of the intermediate lever in the direction of the reset carrier, can be provided.

Der Rückstellträger kann eine Rückstellträgerachse aufweisen, um welche der Rückstellträger drehbar ausgebildet sein kann. Dadurch kann der Rückstellträger bei Betätigung des Pedalhebels und Vermittlung der Betätigung des Pedalhebels mittels des Kopplungselements an den Rückstellträger mit der Stauchung und Streckung des Rückstellelements derart rotieren, dass eine im Wesentlichen gerade Erstreckung des Rückstellelements beibehalten wird. Bei einer Rückstellfeder als Rückstellelement kann auch von einer Federträgerachse gesprochen werden. Mittels der Drehbarkeit der Federträgerachse kann hier die im Wesentlichen gerade Erstreckung der Rückstellfeder bei Betätigung des Pedalhebels beibehalten werden.The reset carrier can have a reset carrier axis, about which the reset carrier can be designed to be rotatable. As a result, when the pedal lever is actuated and the pedal lever is actuated by means of the coupling element, the reset carrier can rotate to the reset carrier with the compression and stretching of the reset element in such a way that a substantially straight extension of the reset element is maintained. In the case of a return spring as a return element, one can also speak of a spring support axis. By means of the rotatability of the spring support axis, the essentially straight extension of the return spring can be maintained when the pedal lever is actuated.

Die Rückstellträgerachse kann zum Bereitstellen einer Hysterese ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch Ausbilden eines Lagers der Rückstellträgerachse mit einer entsprechenden Lagerkraft und/oder der Rückstellträgerachse mit einem entsprechenden Reibdurchmesser erfolgen. Unter Hysterese wird dabei ein unterschiedlicher Kraft/Weg-Verlauf bei Betätigung und beim Loslassen des Pedalhebels verstanden. Die angesprochene Lagerkraft und/oder der Reibdurchmesser können dabei derart dimensioniert sein, dass diese mit einer geringeren Kraft als der Gegenkraft der erzeugten Gegenkraft entgegenwirken und so ein Rückschnappen des Pedalhebels beim Loslassen durch den Fahrer verhindern.The reset carrier axis can be designed to provide hysteresis. This can be done, for example, by forming a bearing of the reset carrier axle with a corresponding bearing force and/or the reset carrier axle with a corresponding friction diameter. Hysteresis refers to a different force/distance curve when the pedal lever is pressed and released. The bearing force and/or the friction diameter mentioned can be dimensioned in such a way that they counteract the generated counterforce with a force lower than the counterforce and thus prevent the pedal lever from snapping back when the driver releases it.

So kann der Pedalemulator, insbesondere die Krafterzeugungseinheit, einen Übersetzungshebel zwischen dem Kopplungselement und der Rückstellträgerachse aufweisen. Mit anderen Worten kann zwischen dem Kopplungselement und der Rückstellträgerachse ein Übersetzungshebel ausgebildet sein bzw. wirken.The pedal emulator, in particular the force generation unit, can have a translation lever between the coupling element and the return carrier axle. In other words, a translation lever can be formed or act between the coupling element and the return carrier axis.

Ferner kann der Pedalemulator, insbesondere die Krafterzeugungseinheit, einen Rückstellhebel zwischen der Rückstellträgerachse und dem Rückstellelement aufweisen. Mit anderen Worten kann zwischen der Rückstellträgerachse und dem Rückstellelement ein Rückstellhebel ausgebildet sein bzw. wirken.Furthermore, the pedal emulator, in particular the force generation unit, can have a reset lever between the reset carrier axis and the reset element. In other words, a reset lever can be formed or act between the reset carrier axis and the reset element.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Pedalemulator, insbesondere die Krafterzeugungseinheit, derart eingerichtet ist, dass der Übersetzungshebel bei zunehmendem Pedalweg kleiner wird und der Rückstellhebel bei zunehmendem Pedalweg größer wird. Mit anderen Worten wird ein sich mit zunehmendem Pedalweg veränderliches Übersetzungsverhältnis zwischen dem Übersetzungshebel und dem Rückstellhebel bereitgestellt. Über den Pedalweg bzw. die Rotation des Pedalhebels um die Drehachse kann so ein zunehmend progressiver Verlauf des Pedalweg-Gegenkraft-Diagramms bereitgestellt werden.It can be provided that the pedal emulator, in particular the force generation unit, is set up in such a way that the translation lever becomes smaller as the pedal travel increases and the reset lever becomes larger as the pedal travel increases. In other words, a transmission ratio between the transmission lever and the reset lever that changes as the pedal travel increases is provided. An increasingly progressive course of the pedal travel-counterforce diagram can be provided via the pedal travel or the rotation of the pedal lever around the axis of rotation.

Der Pedalemulator kann einen Kraftangriffshebel zwischen der Drehachse und dem Kopplungselement, insbesondere einer ersten oder zweiten Kopplungselementachse des Kopplungselements, wie vorstehend beschrieben worden ist, aufweisen. Der Kraftangriffshebel kann mittels zumindest eines weiteren Hebels des Pedalemulators bzw. der Krafterzeugungseinheit, insbesondere dem vorstehend beschriebenen Übersetzungshebel und dem Rückstellhebel, übersetzt werden. Dabei kann ein Hebelverhältnis zwischen dem Kraftangriffshebel und dem Übersetzungshebel eingestellt werden, durch das eine Übersetzung zwischen der Pedalrotation und der Drehung bzw. Rotation des Rückstellträgers ins Schnellere stattfindet. Bezogen auf den Pedalweg handelt es sich hierbei um eine zunehmende Übersetzung und dadurch einen zunehmend progressiven Pedalweg-Gegenkraft-Verlauf.The pedal emulator can have a force application lever between the rotation axis and the coupling element, in particular a first or second coupling element axis of the coupling element, as described above. The force application lever can be translated by means of at least one further lever of the pedal emulator or the force generation unit, in particular the translation lever and the reset lever described above. A lever ratio can be set between the force application lever and the translation lever, through which a translation between the pedal rotation and the rotation or rotation of the return carrier takes place faster. In relation to the pedal travel, this is an increasing gear ratio and therefore an increasingly progressive pedal travel-counterforce curve.

Entsprechend kann der zuvor erwähnte weitere Pedalweg-Gegenkraft-Weg zwischen dem Pedalhebel bzw. der Drehachse und dem Rückstellträger über das Kopplungselement durch geeignete Ausbildung von Hebeln und deren Übersetzungsverhältnisse den zunehmend progressiven Pedalweg-Gegenkraft-Verlauf neben bzw. zusätzlich zu dem Rückstellelement selbst bereitstellen.Accordingly, the previously mentioned further pedal travel counterforce path between the pedal lever or the axis of rotation and the reset carrier via the coupling element can provide the increasingly progressive pedal travel counterforce curve in addition to or in addition to the reset element itself through suitable design of levers and their transmission ratios.

Das Rückstellelement kann einen, insbesondere drehbaren, Sitz aufweisen, mittels welchem das Rückstellelement mit dem Rückstellträger mechanisch gekoppelt ist. Bei Ausbildung des Rückstellelements als Rückstellfeder kann der Sitz auch als Federsitz bezeichnet werden. Die Drehbarkeit des Sitzes ermöglicht bei einer Ausführung mit drehbaren Rückstellträger, dass der Sitz sich gemeinsam mit dem Rückstellträger drehen kann, um das Rückstellelement in seiner Längserstreckung im Wesentlichen gerade zu belassen.The restoring element can have a seat, in particular a rotatable one, by means of which the restoring element is mechanically coupled to the restoring carrier. If the restoring element is designed as a restoring spring, the seat can also be referred to as a spring seat. In an embodiment with a rotatable restoring support, the rotatability of the seat enables the seat to rotate together with the restoring support in order to leave the restoring element essentially straight in its longitudinal extent.

Die Krafterzeugungseinheit kann einen um die Drehachse drehbaren Zwischenhebel aufweisen, der mechanisch mit dem Kopplungselement gekoppelt ist. Das Rückstellelement kann in diesem Falle mechanisch mit dem Zwischenhebel gekoppelt sein, insbesondere daran abgestützt sein. Das Kopplungselement kann an dem Zwischenhebel angeordnet, insbesondere angeformt, oder als separates Teil, insbesondere Kopplungsstange, daran befestigt sein.The force generating unit can have an intermediate lever that can be rotated about the axis of rotation and is mechanically coupled to the coupling element. In this case, the restoring element can be mechanically coupled to the intermediate lever, in particular supported on it. The Kopp The development element can be arranged on the intermediate lever, in particular molded onto it, or attached to it as a separate part, in particular a coupling rod.

Ganz besonders ist möglich, dass die Krafterzeugungseinheit ein Zwischenfederelement aufweist, mittels dem der Pedalhebel mechanisch mit dem Zwischenhebel gekoppelt ist. Das Zwischenfederelement kann als eine Zwischenfeder in der Form von beispielsweise einer Druckfeder, insbesondere Schraubenfeder, Tellerfeder, Blattfeder oder dergleichen ausgebildet sein. Das Zwischenfederelement ist somit in Reihe vor dem Rückstellelement vorgeschaltet und kann auch als ein zweites Federsystem der Krafterzeugungseinheit bezeichnet werden, welches vor einem ersten Federsystem der Krafterzeugungseinheit angeordnet bzw. geschaltet ist, wobei unter dem ersten Federsystem das System umfassend das Rückstellelement mit seiner mechanischen Kopplung an der Drehachse und mittels des Rückstellträgers mit dem Kopplungselement verstanden wird. Durch die gezielte Verformung des Zwischenfederelements kann dabei mittels einer Wegdetektion der Auslenkung des Zwischenfederelements ein Rückschluss zur am Pedal vorliegenden Kraft gezogen werden. Ferner ist es möglich das zweite Federsystem als Teil der Pedalverhärtung bzw. Progression des Pedalweg-Gegenkraft-Verlaufs zu verwenden, indem das erste Federsystem über beispielsweise einen Anschlag am Zwischenhebel oder eine anderweitige Reduzierung oder Blockade der Pedalwegänderung am ersten Federsystem verfügt.It is particularly possible for the force generating unit to have an intermediate spring element, by means of which the pedal lever is mechanically coupled to the intermediate lever. The intermediate spring element can be designed as an intermediate spring in the form of, for example, a compression spring, in particular a coil spring, a plate spring, a leaf spring or the like. The intermediate spring element is therefore connected in series in front of the restoring element and can also be referred to as a second spring system of the force generating unit, which is arranged or connected in front of a first spring system of the force generating unit, the system comprising the restoring element with its mechanical coupling being connected below the first spring system the axis of rotation and by means of the reset carrier with the coupling element is understood. Through the targeted deformation of the intermediate spring element, a conclusion can be drawn about the force present on the pedal by means of path detection of the deflection of the intermediate spring element. Furthermore, it is possible to use the second spring system as part of the pedal hardening or progression of the pedal travel counterforce curve, in that the first spring system has, for example, a stop on the intermediate lever or another reduction or blocking of the change in pedal travel on the first spring system.

Möglich ist ferner, dass der Rückstellträger und das Kopplungselement mechanisch voneinander entkoppelbar sind. So können der Rückstellträger und das Kopplungselement, insbesondere die zuvor bereits erwähnte zweite Kopplungselementachse, formschlüssig zueinander oder auf Kontakt miteinander koppelbar und entkoppelbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Rückstellträger mit einer Pfanne ausgebildet sein und das Kopplungselement kann mit einem Gelenk für diese Pfanne ausgebildet sein. Durch Auflösen des Formschlusses oder des Kontakts zwischen den beiden können der Rückstellträger und das Kopplungselement mechanisch voneinander entkoppelt werden. Dadurch kann ein auch als „fail-safe“ bezeichenbarer Sicherheitsmechanismus bereitgestellt werden, der ein mechanisches Entkoppeln der Verbindung der beiden im Fall einer erhöhten Hysterese, einer Blockade des Rückstellträgers oder anderen mechanischen Fehlerfällen bewirkt. It is also possible for the reset carrier and the coupling element to be mechanically decoupled from one another. Thus, the reset carrier and the coupling element, in particular the previously mentioned second coupling element axis, can be designed to be able to be coupled and decoupled in a form-fitting manner with one another or in contact with one another. For example, the return carrier can be designed with a pan and the coupling element can be designed with a joint for this pan. By breaking the form fit or the contact between the two, the restoring carrier and the coupling element can be mechanically decoupled from one another. This makes it possible to provide a safety mechanism that can also be described as “fail-safe”, which causes a mechanical decoupling of the connection between the two in the event of increased hysteresis, a blockage of the reset carrier or other mechanical errors.

Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der Rückstellträger und das Kopplungselement dazu ausgebildet sind, mittels der Gegenkraft der Krafterzeugungseinheit voneinander mechanisch entkoppelt zu werden. Die insbesondere von dem Rückstellelement aufgebrachte Gegenkraft sorgt dabei bei etwa der angesprochenen Blockade des Rückstellträgers dafür, dass das Kopplungselement und damit der Pedalhebel zurückgestellt werden kann und nicht in der blockierten Position mit dem Rückstellträger verbleibt, was eine weitere Betätigung des Pedals unmöglich machen würde. Stattdessen ist nun weiterhin möglich, dass das Pedal bzw. der Pedalhebel mit dem Rückstellelement betätigbar ist, auch wenn der weitere Pedalweg-Gegenkraft-Weg via dem Rückstellträger nicht verfügbar ist, solange es beispielsweise blockiert ist. Nichtsdestotrotz kommen der Rückstellträger und das Kopplungselement bei Betätigung des Pedalhebels wieder in Kontakt miteinander, um sich wieder zu koppeln, wenn das Problem, etwa die Blockade, sich gelöst hat oder gelöst worden ist. Insoweit kann auch davon gesprochen werden, dass der Rückstellträger und das Kopplungselement auch wieder mechanisch miteinander koppelbar sind.Accordingly, it can be provided that the restoring carrier and the coupling element are designed to be mechanically decoupled from one another by means of the counterforce of the force generating unit. The counterforce applied in particular by the restoring element ensures that, when the restoring carrier is blocked, the coupling element and thus the pedal lever can be reset and does not remain in the blocked position with the restoring carrier, which would make further actuation of the pedal impossible. Instead, it is now still possible for the pedal or the pedal lever to be actuated with the restoring element, even if the further pedal travel counterforce path is not available via the restoring carrier, for example as long as it is blocked. Nevertheless, when the pedal lever is actuated, the reset carrier and the coupling element come into contact with each other again in order to couple again when the problem, such as the blockage, has resolved or has been resolved. In this respect, it can also be said that the reset carrier and the coupling element can also be mechanically coupled to one another.

Vorteilhaft für die Rückstellung der Pedalhebel bei einem Defekt des Rückstellelements, beispielsweise einem Federbruch bei einer Rückstellfeder als Rückstellelement, ist es, wenn die die Rückstellfeder und ggf. die Zwischenfeder als Federpaket aus mindestens zwei parallel angeordneten Federn ausgeführt werden.It is advantageous for resetting the pedal levers in the event of a defect in the restoring element, for example a spring break in a restoring spring as a restoring element, if the restoring spring and possibly the intermediate spring are designed as a spring package made up of at least two springs arranged in parallel.

Möglich ist ferner, dass der Pedalemulator ein Gehäuse umfasst, welches eine Öffnung für den Pedalhebel aufweist und in dem die Krafterzeugungseinheit angeordnet ist. Der Pedalhebel kann entsprechend innerhalb der Öffnung rotiert werden. Die Drehachse kann innerhalb des Gehäuses gebildet sein.It is also possible for the pedal emulator to comprise a housing which has an opening for the pedal lever and in which the force generating unit is arranged. The pedal lever can be rotated accordingly within the opening. The axis of rotation can be formed within the housing.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Brake-by-Wire-Bremssystem mit einem Pedalemulator nach dem ersten Aspekt der Erfindung und einer Bremse, wobei das Brake-by-Wire-Bremssystem eine Steuereinheit umfasst, die mit einem Sensor des Pedalemulators verbunden ist, und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Bremse gemäß Messwerten des Sensors zu steuern.According to a second aspect of the invention, the object mentioned at the beginning is achieved by a brake-by-wire braking system with a pedal emulator according to the first aspect of the invention and a brake, the brake-by-wire braking system comprising a control unit which has a Sensor of the pedal emulator is connected, and the control unit is set up to control the brake according to measured values from the sensor.

Dabei können verschiedene Sensoren, auch unterschiedliche Sensoren in Kombination, genutzt werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Sensor zur Erfassung eines Drehwinkels des Pedalhebels um die Drehachse einzusetzen und/oder einen Sensor zur Erfassung des Wegs bzw. Federwegs des Rückstellelements und/oder des Zwischenfederelements einzusetzen.Different sensors, including different sensors in combination, can be used. For example, it is possible to use a sensor to detect a rotation angle of the pedal lever about the axis of rotation and/or to use a sensor to detect the path or spring travel of the restoring element and/or the intermediate spring element.

Die Steuereinheit kann die Bremse dann entsprechend mittels eines geeigneten Aktuators entsprechend den Messwerten des Sensors oder der Kombination von Sensoren und damit entsprechend dem Wunsch des Fahrers steuern.The control unit can then apply the brake accordingly using a suitable actuator according to the measured values of the sensor or the Combination of sensors and thus control according to the driver's wishes.

Schließlich wird die eingangs erwähnte Aufgabe gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Fahrzeug mit einem Brake-by-Wire-Bremssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.Finally, the aforementioned object is achieved according to a third aspect of the invention by a vehicle with a brake-by-wire braking system according to the second aspect of the invention.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figur hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 schematische eine Querschnittsansicht eines Pedalemulators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des Lagerbereichs eines Gehäuseteils;
3 eine schematische Darstellung der Lagerung des Rückstellträgers in einem Gehäuseteil; und
4 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Brake-by-Wire-Bremssystem.

The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. All features arising from the claims, the description or the figure, including constructive details, can be essential to the invention both individually and in any number of different combinations. Show it:

1 schematically a cross-sectional view of a pedal emulator according to a first embodiment of the invention;
2 a schematic representation of the storage area of a housing part;
3 a schematic representation of the storage of the reset carrier in a housing part; and
4 a schematic view of a vehicle with a brake-by-wire braking system.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 until 4 each provided with the same reference numerals.

1 zeigt einen Pedalemulator 1 für ein Fahrzeug 33 (siehe 4, dort nur rein schematisch), wobei der Pedalemulator 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. 1 shows a pedal emulator 1 for a vehicle 33 (see 4 , there only purely schematically), the pedal emulator 1 being designed according to a first exemplary embodiment.

Der Pedalemulator 1 umfasst eine Drehachse 4 und einen um die Drehachse 4 drehbaren Pedalhebel 2 mit einer Betätigungsfläche 3, die durch den Fuß des Fahrers des Fahrzeugs 33 betätigbar ist, um den Pedalhebel 2 gegenüber der Drehachse 4 zu drehen.The pedal emulator 1 comprises a rotation axis 4 and a pedal lever 2 rotatable about the rotation axis 4 with an actuation surface 3 which can be actuated by the foot of the driver of the vehicle 33 in order to rotate the pedal lever 2 relative to the rotation axis 4.

Der Pedalemulator 1 weist ferner eine Krafterzeugungseinheit (nicht bezeichnet) zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel 1 mittels einem mit dem Pedalhebel 2 mechanisch gekoppelten Kopplungselement 7 der Krafterzeugungseinheit. Das Kopplungselement 7 ist in dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel als eine Kopplungsstange 7 mit einer ersten Kopplungselementachse 8 und einer zweiten Kopplungselementachse 9 ausgebildet:

Die erzeugte Gegenkraft wirkt entgegengesetzt zu der bei der Betätigung durch den Fahrer auf den Pedalhebel 2 bzw. die Betätigungsfläche 3 ausgeübten Betätigungskraft. Dabei ist die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels 2 in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm (nicht gezeigt) als ein progressiver Verlauf ausgebildet ist.

The pedal emulator 1 further has a force generating unit (not designated) for exerting a counterforce on the pedal lever 1 by means of a coupling element 7 of the force generating unit that is mechanically coupled to the pedal lever 2. In the present first exemplary embodiment, the coupling element 7 is designed as a coupling rod 7 with a first coupling element axis 8 and a second coupling element axis 9:

The counterforce generated acts in the opposite direction to the actuation force exerted on the pedal lever 2 or the actuation surface 3 when actuated by the driver. The force generating unit is designed in such a way that a course of the counterforce along a pedal path of the pedal lever 2 is designed as a progressive course in a pedal path-counterforce diagram (not shown).

Neben dem Kopplungselement 7 weist die Krafterzeugungseinheit ein Rückstellelement 14 auf, das vorliegend beispielhaft als eine Rückstellfeder ausgebildet ist. Das Rückstellelement 14 ist einenends mechanisch mit der Drehachse 4 gekoppelt und anderenends mechanisch mittels eines Rückstellträgers 10, vorliegend in Form eines Federträgers, mit dem Kopplungselement 7 gekoppelt.In addition to the coupling element 7, the force generating unit has a restoring element 14, which in the present case is designed, for example, as a restoring spring. The restoring element 14 is mechanically coupled at one end to the axis of rotation 4 and at the other end is mechanically coupled to the coupling element 7 by means of a restoring carrier 10, in the present case in the form of a spring carrier.

Dabei ist das Rückstellelement 14 einends mit einem Zwischenhebel 5 mechanisch gekoppelt bzw. daran abgestützt, welcher ebenfalls um die Drehachse 4 drehbar ist. Alternativ kann der Zwischenhebel 5 entfallen und das Rückstellelement 14 unmittelbar an dem Pedalhebel 2 abgestützt werden, wie das zweite Ausführungsbeispiel des Pedalemulators 1 gemäß 6. zeigt.The restoring element 14 is mechanically coupled or supported on one end with an intermediate lever 5, which is also rotatable about the axis of rotation 4. Alternatively, the intermediate lever 5 can be omitted and the restoring element 14 can be supported directly on the pedal lever 2, as in the second exemplary embodiment of the pedal emulator 1 according to 6 . shows.

Der Rückstellträger 10 ist mit einer Rückstellträgerachse 11 ausgebildet, um welche er drehbar ist. Die Rückstellträgerachse 11 ist in geeigneter Weise mit einem Reibdurchmesser und/oder einer Lagerkraft zum Bereitstellen einer Hysterese bei Betätigung des Pedalhebels 2 ausgebildet. Für das Bereitstellen der Hysterese bzw. dem Optimieren des nichtlinearen Verlaufs des Pedalwegs bei Betätigung des Pedalhebels 2 ist ein Auflagebereich 18 des Rückstellträgers 10 gleitreibend in einem Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20 gelagert. Dabei weist der Lagerbereich 19 einen ersten Vorsprung 21 zur Bildung einer ersten Reibfläche 22 auf.The reset carrier 10 is formed with a reset carrier axis 11, about which it is rotatable. The reset carrier axle 11 is suitably designed with a friction diameter and/or a bearing force to provide a hysteresis when the pedal lever 2 is actuated. To provide the hysteresis or to optimize the non-linear course of the pedal travel when the pedal lever 2 is actuated, a support area 18 of the reset carrier 10 is slidably mounted in a bearing area 19 of the housing part 20. The storage area 19 has a first projection 21 to form a first friction surface 22.

1 zeigt ferner, dass das Rückstellelement 14 über einen Sitz 12 bzw. Federsitz verfügt, der ebenfalls drehbar ist und mittels welchem das Rückstellelement 14 mit dem Rückstellträger 10 mechanisch gekoppelt ist. 1 further shows that the restoring element 14 has a seat 12 or spring seat, which is also rotatable and by means of which the restoring element 14 is mechanically coupled to the restoring carrier 10.

Außerdem weist der Pedalemulator 1 ein Gehäuse 15 auf, in dem sich die Krafterzeugungseinheit mit ihren Komponenten befindet. Das Gehäuse 15 weist eine Öffnung 16 auf, durch welche hindurch sich der Pedalhebel 2 erstreckt und innerhalb derer er frei um die Drehachse 4 rotiert werden kann.In addition, the pedal emulator 1 has a housing 15 in which the force generating unit and its components are located. The housing 15 has an opening 16 through which the pedal lever 2 extends and within which it can be rotated freely about the axis of rotation 4.

Das erste Ausführungsbeispiel des Pedalemulators 1 aus 1 weist neben dem Zwischenhebel 5 auch ein Zwischenfederelement 6 auf, welches vorliegend beispielhaft als eine Zwischenfeder ausgebildet ist, und mechanisch einends mit dem Pedalhebel 2 und anderenends mit dem Zwischenhebel 5 gekoppelt ist.The first embodiment of the pedal emulator 1 1 In addition to the intermediate lever 5, it also has an intermediate spring element 6, which in the present case is designed, for example, as an intermediate spring, and is mechanically coupled at one end to the pedal lever 2 and at the other end to the intermediate lever 5.

Das Zwischenfederelement 6 ist somit in Reihe vor dem Rückstellelement 14 vorgeschaltet und kann auch als ein zweites Federsystem der Krafterzeugungseinheit bezeichnet werden, welches vor einem ersten Federsystem der Krafterzeugungseinheit angeordnet bzw. geschaltet ist, wobei unter dem ersten Federsystem das System umfassend das Rückstellelement 14 mit seiner mechanischen Kopplung an der Drehachse 4 und mittels des Rückstellträgers 10 mit dem Kopplungselement 7 verstanden wird.The intermediate spring element 6 is therefore connected in series in front of the restoring element 14 and can also be referred to as a second spring system of the force generating unit, which is arranged or connected in front of a first spring system of the force generating unit, wherein under the first spring system the system comprising the restoring element 14 with its mechanical coupling on the axis of rotation 4 and by means of the restoring carrier 10 the coupling element 7 is understood.

2 zeigt schematisch den Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20, welches sich eignet, die Gleitreibung zwischen dem Gehäuseteil 20 und dem Rückstellträger 10 zu optimieren. Der Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20 weist einen ersten Vorsprung 21 zur Bildung einer ersten Reibfläche 22 und einen zweiten Vorsprung 23 zur Bildung einer zweiten Reibfläche 24 auf. Der Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel als Kreis, einer Sonderform einer Ellipse ausgestaltet, um die gleitreibende Lagerung des Rückstellträgers 10 zu gewährleisten. Zusätzlich weist auch der Auflagebereich 18 des Rückstellträgers 10 die Form eines Kreises auf, wie in 3 dargestellt. Dabei ist sowohl der erste Vorsprung 21 als auch der zweite Vorsprung 23 eine Sekante an dem Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20, um zum einen die Lagerung als auch den optimalen Reibkontakt herzustellen. Denn erst durch den Vorsprung 21, 23 ist es möglich die Hysterese in Abhängigkeit von der Bauteilgröße und den Anforderungen an die Haptik des Pedalhebels 2 auszulegen, denn dieser erlaubt eine lagefeste Gleitreibung. 2 shows schematically the storage area 19 of the housing part 20, which is suitable for optimizing the sliding friction between the housing part 20 and the reset carrier 10. The bearing area 19 of the housing part 20 has a first projection 21 to form a first friction surface 22 and a second projection 23 to form a second friction surface 24. According to the exemplary embodiment, the storage area 19 of the housing part 20 is designed as a circle, a special shape of an ellipse, in order to ensure the sliding bearing of the reset carrier 10. In addition, the support area 18 of the reset carrier 10 also has the shape of a circle, as in 3 shown. Both the first projection 21 and the second projection 23 are a secant on the bearing area 19 of the housing part 20 in order to produce the bearing as well as the optimal frictional contact. Only through the projection 21, 23 is it possible to design the hysteresis depending on the component size and the requirements for the feel of the pedal lever 2, because this allows a stable sliding friction.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20 eine erste Lagerfläche 25 und eine zweite Lagerfläche 26 auf. Dabei sind die erste Lagerfläche 25 und die zweite Lagerfläche 26 koaxial zueinander (2). Durch die Aufteilung des Lagerbereichs 19 in eine erste Lagerfläche 25 und eine zweite Lagerfläche 26 werden auch die Reibflächen unterteilt. Hier weist die erste Reibfläche 22 zumindest ein erstes Reibsegment 27 und ein zweites Reibsegment 28 auf, wobei das erste Reibsegment 27 an der ersten Lagerfläche 25 und das zweite Reibsegment 28 an der zweiten Lagerfläche 26 angeordnet ist. Des Weiteren weist die zweite Reibfläche 24 zumindest ein drittes Reibsegment 29 und ein viertes Reibsegment 30 auf, wobei das dritte Reibsegment 29 an der ersten Lagerfläche 25 und das vierte Reibsegment 30 an der zweiten Lagerfläche 26 angeordnet ist. Dabei weist auch der Auflagebereich 18 des Rückstellträgers 10 eine erste Auflagefläche 31 und eine zweite Auflagefläche 32 auf, wobei die erste Auflagefläche 31 und die zweite Auflagefläche 32 koaxial sind.In the present exemplary embodiment, the bearing area 19 of the housing part 20 has a first bearing surface 25 and a second bearing surface 26. The first bearing surface 25 and the second bearing surface 26 are coaxial with one another ( 2 ). By dividing the storage area 19 into a first storage area 25 and a second storage area 26, the friction surfaces are also divided. Here, the first friction surface 22 has at least a first friction segment 27 and a second friction segment 28, the first friction segment 27 being arranged on the first bearing surface 25 and the second friction segment 28 on the second bearing surface 26. Furthermore, the second friction surface 24 has at least a third friction segment 29 and a fourth friction segment 30, the third friction segment 29 being arranged on the first bearing surface 25 and the fourth friction segment 30 on the second bearing surface 26. The support area 18 of the reset carrier 10 also has a first support surface 31 and a second support surface 32, the first support surface 31 and the second support surface 32 being coaxial.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Lagerung des Rückstellträgers 10 in dem Lagerbereich 19, respektive einer der Lagerflächen. Hier ist zu erkennen, dass die erste Reibfläche 22 und die zweite Reibfläche 24 den Reibkontakt für die lagefeste Gleitreibung bilden. Die erste Reibfläche 22 und die zweite Reibfläche 24, respektive das erste Reibsegment 27 und das dritte Reibsegment 29 sowie das zweite Reibsegment 28 und das vierte Reibsegment 30, sind beabstandet zueinander an dem Lagerbereich 19 angeordnet. Dabei können die erste Reibfläche 22 und/oder die zweite Reibfläche 24 eine Rauheit von 1,4 bis 2,8 µm aufweisen. 3 shows a schematic representation of the storage of the reset carrier 10 in the storage area 19, or one of the storage areas. Here it can be seen that the first friction surface 22 and the second friction surface 24 form the friction contact for the fixed sliding friction. The first friction surface 22 and the second friction surface 24, respectively the first friction segment 27 and the third friction segment 29 as well as the second friction segment 28 and the fourth friction segment 30, are arranged at a distance from one another on the storage area 19. The first friction surface 22 and/or the second friction surface 24 can have a roughness of 1.4 to 2.8 μm.

Gemäß 3 schließen die erste Reibfläche 22 und die zweite Reibfläche 24, respektive das erste Reibsegment 27 und das dritte Reibsegment 29 sowie das zweite Reibsegment 28 und das vierte Reibsegment 30 in einem Winkel α von zwischen 60° und 110° ein. Über den Winkel α der Reibflächen 22, 24 bzw. Reibsegmente 27, 28, 29, 30 zueinander lässt sich der nichtlineare Verlauf des Pedalwegs bei Betätigung des Pedalhebels 2 beeinflussen und somit optimieren.According to 3 include the first friction surface 22 and the second friction surface 24, respectively the first friction segment 27 and the third friction segment 29 as well as the second friction segment 28 and the fourth friction segment 30 at an angle α of between 60 ° and 110 °. The non-linear course of the pedal travel when the pedal lever 2 is actuated can be influenced and thus optimized via the angle α of the friction surfaces 22, 24 or friction segments 27, 28, 29, 30 to one another.

Des Weiteren sind Lagerbereich 19 des Gehäuseteils 20 und der Auflagebereich 18 des Rückstellträgers 10 konzentrisch angeordnet.Furthermore, the storage area 19 of the housing part 20 and the support area 18 of the reset carrier 10 are arranged concentrically.

Um die Hysterese weiter positiv beeinflussen zu können, kommt es auf die Materialpaarung von dem Rückstellträger 10 und dem Gehäuseteil 20 an. Vorliegend ist der Rückstellträger 10 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, wobei der Kunststoff Polypropylen ist, und das Gehäuseteil 20 aus Kunststoff, wobei der Kunststoff Polyethylenterephtalat ist.In order to be able to further positively influence the hysteresis, the material pairing of the reset carrier 10 and the housing part 20 is important. In the present case, the reset carrier 10 is made of glass fiber reinforced plastic, the plastic being polypropylene, and the housing part 20 is made of plastic, the plastic being polyethylene terephthalate.

4 zeigt rein schematisch ein Fahrzeug 33, beispielsweise ein Auto, wie etwa einen PKW. Das Fahrzeug 33 umfasst ein Brake-by-Wire-Bremssystem 34 mit einem Pedalemulator 1 nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie mit einer Bremse 17. Das Brake-by-Wire-Bremssystem 34 weist außerdem eine Steuereinheit 35 auf, die mit einem Sensor des Pedalemulators 1 verbunden ist, wobei der Sensor zur Ermittlung des Pedalwegs des Pedalhebels 2 bzw. der Rotation des Pedalhebels 2 um die Drehachse 4 eingerichtet ist. Die Steuereinheit 35 steuert die Bremse 17 gemäß Messwerten des Sensors. 4 shows purely schematically a vehicle 33, for example a car, such as a car. The vehicle 33 includes a brake-by-wire braking system 34 with a pedal emulator 1 according to one of the previously described exemplary embodiments and with a brake 17. The brake-by-wire braking system 34 also has a control unit 35, which is connected to a sensor of the Pedal emulator 1 is connected, the sensor being set up to determine the pedal travel of the pedal lever 2 or the rotation of the pedal lever 2 about the axis of rotation 4. The control unit 35 controls the brake 17 according to measured values from the sensor.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: PedalemulatorPedal emulator
22: PedalhebelPedal lever
33: BetätigungsflächeOperating surface
44: DrehachseAxis of rotation
55: ZwischenhebelIntermediate lever
66: ZwischenfederelementIntermediate spring element
77: KopplungselementCoupling element
88th: erste Kopplungselementachsefirst coupling element axis
99: zweite Kopplungselementachsesecond coupling element axis
1010: RückstellträgerReset carrier
1111: RückstellträgerachseReturn carrier axle
1212: SitzSeat
1313: SitzachseSeat axis
1414: RückstellelementRestoring element
1515: GehäuseHousing
1616: Öffnungopening
1717: Bremsebrake
1818: AuflagebereichSupport area
1919: Lagerbereichstorage area
2020: GehäuseteilHousing part
2121: erster Vorsprungfirst lead
2222: erste Reibflächefirst friction surface
2323: zweiter Vorsprungsecond lead
2424: zweite Reibflächesecond friction surface
2525: erste Lagerflächefirst storage area
2626: zweite Lagerflächesecond storage area
2727: erstes Reibsegmentfirst friction segment
2828: zweites Reibsegmentsecond friction segment
2929: drittes Reibsegmentthird friction segment
3030: viertes Reibsegmentfourth friction segment
3131: erste Auflageflächefirst support surface
3232: zweite Auflageflächesecond support surface
3333: Fahrzeugvehicle
3434: Brake-by-Wire-BremssystemBrake-by-wire braking system
3535: Steuereinheit Control unit
αα: Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102019101646 A1 [0004]

Claims

Pedal emulator (1) for a vehicle, comprising a rotatable pedal lever (2), a reset carrier (10), a housing part (20) supporting the reset carrier (10) and a force generating unit for exerting a counterforce on the rotatable pedal lever (2), the Counterforce acts in the opposite direction to an actuating force exerted on the rotatable pedal lever (2), and the force generating unit is designed such that a course of the counterforce along a pedal path of the pedal lever (2) is designed as a non-linear curve in a pedal path-counterforce diagram, characterized in that a support area (18) of the reset carrier (10) is slidably mounted in a storage area (19) of the housing part (20), and wherein the storage area (19) has a first projection (21) to form a first friction surface (22) having.

Pedal emulator (1). Claim 1 , characterized in that the bearing area (19) has a second projection (23) to form a second friction surface (24).

Pedal emulator (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the first friction surface (22) and the second friction surface (24) are arranged at a distance from one another on the bearing area (19), in particular an angle α between 60 ° and 110 °, preferably 70 ° to 105 °, more preferably 80 ° to 100°, include.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first projection (21) and/or the second projection (23) is a secant and/or a curvature and/or a step on the bearing area (19).

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing area (19) of the housing part (20) has the shape of an ellipse, in particular a circle.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support area (18) of the reset carrier (10) has the shape of an ellipse, in particular a circle.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the storage area (19) of the housing part (20) and the support area (18) of the reset carrier (10) are arranged concentrically.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first friction surface (22) and/or the second friction surface (24) have a roughness of 1.4 to 2.8 µm, preferably 1.6 to 2.6 µm , more preferably 1.8 to 2.4 µm.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing part (20) and the reset carrier (10) are made of plastic and / or glass fiber reinforced plastic, the plastic being polypropylene or polyethylene terephthalate or polyoxymethylene or polyamides.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing area (19) of the housing part (20) has a first bearing surface (25) and a second bearing surface (26), the first bearing surface (25) and the second bearing surface (26) are coaxial.

Pedal emulator (1). Claim 10 , characterized in that the first friction surface (22) has at least a first friction segment (27) and a second friction segment (28), the first friction segment (27) on the first bearing surface (25) and the second friction segment (28) on the second bearing surface (26) is arranged.

Pedal emulator (1) according to one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the second friction surface (24) has at least a third friction segment (29) and a fourth friction segment (30), the third friction segment (29) on the first bearing surface (25) and the fourth friction segment (30) on the second bearing surface (26) is arranged.

Pedal emulator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the support area (18) of the reset carrier (10) has a first support surface (31) and a second support surface (32), the first support surface (31) and the second support surface (32) are coaxial.

Brake-by-wire brake system (34) with a pedal emulator (1) according to one of the preceding claims and a brake (17), wherein the brake-by-wire brake system (34) comprises a control unit (35) which is connected to a Sensor of the pedal emulator (1) is connected, and the control unit (35) is set up to control the brake (17) according to measured values from the sensor.

Vehicle (33) with a brake-by-wire braking system (34) according to Claim 14 .