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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine solche 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 Vorrichtungen werden auch als elektronisches Pedal (ePedal) bezeichnet. Im Gegensatz zu einem klassischen Bremspedal bewirkt ein Fahrzeugführer bei einer Betätigung des beschriebenen Pedals keine Kraft auf den Hauptzylinder einer hydraulischen Bremsvorrichtung zur Erzeugung eines Bremsdrucks. Vielmehr wird eine Betätigung des Pedals 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 Pedals zur Steuerung eines Antriebssystems (Drive by Wire).
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Dabei werden zur Erfassung eines Bremswunsches unter anderem Kraftsensoren verwendet, wobei durch solche Kraftsensoren eine auf das Pedal einwirkende Betätigungskraft ermittelt werden soll. Zur sicheren Erfassung einer wirkenden Betätigungskraft muss dabei gewährleistet werden, dass eine auf das Pedal einwirkende Betätigungskraft vollständig in den Kraftsensor eingeleitet wird. Eine solche vollständige Einleitung einer Betätigungskraft in den Kraftsensor ist insbesondere dann gefährdet, wenn Elemente, die zur Übertragung einer Betätigungskraft auf den Kraftsensor verkippen und mithin verklemmen können, sodass ein Teil der zu übertragenden oder gar die gesamte zu übertragende Kraft nicht mehr auf den Kraftsensor übertragen, sondern in den verklemmten Elementen aufgenommen wird.
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Gleichzeitig ist in dem üblicherweise sehr geringen Bauraum eines Pedalanordnung die Anordnung eines Kraftsensors und insbesondere die Kontaktierung eines Kraftsensors über entsprechende Signalleitungen ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung des Aufbaus. Dabei sollte stets gewährleistet werden, dass möglichst kurze Signalwege vorliegen und durch vorhandene Signalleitungen kein Risiko einer Funktionsbehinderung der Pedalanordnung besteht.
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Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Betätigungsvorrichtung anzugeben, bei der zum einen eine sichere Erfassung einer wirkenden Betätigungskraft gewährleistet ist, während gleichzeitig möglichst kurze Signalwege genutzt werden.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Betätigungsvorrichtung ein Betätigungspedal, eine Rückstellvorrichtung und eine Sensorvorrichtung aufweist, wobei das Betätigungspedal an einem um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten Hebelarm angeordnet ist, wobei der Hebelarm näherungsweise L-förmig ausgebildet ist, wobei ein erster Schenkel der L-Form an der Schwenkachse angeordnet ist und wobei an einem zweiten Schenkel der L-Form das Betätigungspedal angeordnet ist, wobei die Rückstellvorrichtung dazu ausgebildet ist, bei einer Auslenkung des Betätigungspedals aus einer Ruhelage eine in Richtung der Ruhelage wirkende Kraft auf das Betätigungspedal zu bewirken, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine auf das Betätigungspedal einwirkende Betätigungskraft zu ermitteln. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung einen Kraftsensor aufweist, wobei der Kraftsensor innerhalb des Hebelarms im Bereich des Übergangs zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel der L-Form angeordnet ist.
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Bei der Betätigungsvorrichtung kann es sich insbesondere um ein Bremspedal handeln, mit dem eine Verzögerung des Fahrzeugs mittels Radbremsen gesteuert werden soll. Die Rückstellvorrichtung ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass ein bei einer Betätigung des Betätigungspedals auf das pedalwirkende Rückstellkraft das Verhalten eines klassischen, hydraulischen Bremssystems nachbildet. Die konkrete Ausgestaltung der Rückstellvorrichtung ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung. Neben einem Kraftsensor kann die Sensorvorrichtung auch weitere Sensoren umfassen, wie beispielsweise Wegsensoren zur Erfassung eines Schwenkwegs des Betätigungspedals oder Winkelsensoren zur Erkennung eines Schwenkwinkels des Hebelarms.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die Anordnung des Kraftsensors innerhalb des Hebelarms eine sichere Einleitung einer Betätigungskraft in den Kraftsensor ermöglicht wird. Ferner kann durch eine entsprechende Platzierung des Kraftsensors innerhalb des Hebelarms ein kurzer Signalweg ermöglicht werden, sodass mit kurzen Kabelwegen innerhalb der Betätigungsvorrichtung gearbeitet werden kann.
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Die Bezeichnung der Form des Hebelarms als L-förmig bedeutet dabei nicht zwingend einen Winkel von 90° zwischen dem ersten Schenkel der L-Form und dem zweiten Schenkel der L-Form. Vielmehr können zwischen den Schenkeln auch von 90° abweichen Winkel vorgesehen sein, beispielsweise Winkel im Bereich von 70° bis 110°.
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Dabei ist nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass an dem Betätigungspedal ein Kraftübertragungselement angeordnet ist, wobei sich das Kraftübertragungselement durch den zweiten Schenkel bis zu dem Kraftsensor erstreckt. Auf diese Weise wird eine sichere Kraftübertragung von dem Betätigungspedal zum Kraftsensor ermöglicht. Das Kraftübertragungselement kann dabei entweder einteilig mit dem Betätigungspedal ausgebildet sein, oder kann an dem Betätigungspedal befestigt sein, insbesondere formschlüssig oder kraftschlüssig. Das Kraftübertragungselement kann dabei insbesondere stiftförmig ausgebildet sein, wobei sich der Durchmesser des Kraftübertragungselements entlang der Länge des Kraftübertragungselements verändern kann.
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Eine vollständige Einleitung einer auf das Betätigungspedal wirkenden Kraft in den Kraftsensor wird dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch gewährleistet, dass das Kraftübertragungselement an einer Rückseite des Betätigungspedals angeordnet ist, wobei die Länge des Kraftübertragungselements größer ist als der Abstand zwischen einem Krafteinleitungspunkt zur Einleitung einer auf das Betätigungspedal wirkenden Betätigungskraft in den Kraftsensor durch das Kraftübertragungselement und dem dem Betätigungspedal zugewandten Ende des zweiten Schenkels. Folglich steht das Kraftübertragungselement im unbetätigten Zustand des Betätigungspedals und bei Auflage auf dem Kraftsensor ein kleines Stück über den zweiten Schenkel hinaus, sodass das Betätigungspedal zusammen mit dem Kraftübertragungselement in Richtung des Kraftsensors verschoben werden kann. Dabei kann der Überstand des Kraftübertragungselements insbesondere so gewählt sein, dass ein definierter Betätigungsweg im Sinne einer relativen Verschiebung zwischen Betätigungspedal und zweitem Schenkel des Hebelarms möglich ist, bis das Betätigungspedal auf den zweiten Schenkel trifft, wobei der zweiten Schenkel als Anschlag für eine Bewegung des Betätigungspedals in Richtung des zweiten Schenkels dient.
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Um eine Relativbewegung zwischen Betätigungspedal und zweitem Schenkel entgegen der Betätigungsrichtung zu begrenzen, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass an dem zweiten Schenkel an dem dem Betätigungspedal zugewandten Ende eine radiale Auskragung ausgebildet ist, wobei an dem Betätigungspedal eine radial nach innen gerichtete Befestigungsgeometrie angeordnet ist, wobei die Befestigungsgeometrie die Auskragung hintergreift. Bei der Befestigungsgeometrie kann es sich insbesondere um mehrere Elemente handeln, die beispielsweise in Form eines Bajonettverschlusses ineinandergreifen, wobei der Eingriff bevorzugt bei einer Montage des Betätigungspedals in der Betätigungsvorrichtung hergestellt wird. Auf diese Weise wird ein Herausrutschen des Betätigungspedals aus dem zweiten Schenkel wirkungsvoll verhindert.
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Zur Anordnung des Kraftsensors in der Betätigungsvorrichtung ist dabei nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass im Bereich des Übergangs zwischen erstem Schenkel und zweitem Schenkel eine Ausnehmung ausgebildet ist, wobei sich die Ausnehmung entlang der Betätigungsrichtung bis zum Betätigungspedal erstreckt und wobei der Kraftsensor in der Ausnehmung angeordnet ist. Eine Ausnehmung kann sich demnach insbesondere um eine Bohrung oder Ausweisung handeln, die sich durch die komplette Länge des zweiten Schenkels erstreckt, wobei die Ausnehmung eine Verbindung zwischen einer dem Betätigungspedal zugewandten Seite des zweiten Schenkels und dem Übergang des zweiten Schenkels zum ersten Schenkel herstellt. Der Kraftsensor ist dabei bevorzugt innerhalb der Ausnehmung angeordnet, wie es im Folgenden näher beschrieben wird.
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Um eine definierte Ausgangslage für den Kraftsensor zu erhalten, die im Wirkbetrieb als unbetätigtes Betätigungspedal interpretiert werden kann, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass zwischen dem Betätigungspedal und dem Kraftsensor ein elastisches Element angeordnet ist, wobei das elastische Element das Betätigungspedal mit einer Kraft beaufschlagt, die von dem Kraftsensor weg gerichtet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass bei unbetätigten Betätigungspedal keine Kraft von dem Kraftübertragungselement bzw. dem Betätigungspedal auf den Kraftsensor bewirkt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei ferner vorgesehen, dass das elastische Element in der Ausnehmung angeordnet ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem elastischen Element um eine Spiralfeder, die um das Kraftübertragungselement herum angeordnet ist, sodass eine gleichmäßige Abstützung des Betätigungspedals über das elastische Element erreicht wird.
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Ein Verkippen des Kraftübertragungselements innerhalb der Ausnehmung wird nach einer weiteren Ausführungsform dadurch verhindert, dass das Kraftübertragungselement über wenigstens einen Teil seiner Länge einen Außendurchmesser aufweist, der etwa dem Innendurchmesser der Ausnehmung entspricht. Eine solche Verdickung des Kraftübertragungselements ist dabei bevorzugt ungefähr in der Mitte des Kraftübertragungselements in dessen Längsrichtung ausgebildet und erstreckt sich über eine Länge des Kraftübertragungselements, die in etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Kraftübertragungselements entspricht. Auf diese Weise wird das Kraftübertragungselement bei eine Bewegung entlang der Ausnehmung sicher geführt, wobei die Außenfläche im Bereich der Verdickung auf einer Innenwand der Ausnehmung entlang gleitet.
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Zur Lagerung des Kraftsensors in der Ausnehmung ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Ausnehmung in Längsrichtung einen ersten Bereich mit einem ersten Innendurchmesser und einen an den ersten Bereich entgegen der Betätigungsrichtung anschließenden zweiten Bereich mit einem zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der erste Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Kraftsensors ist und wobei der zweiten Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kraftsensors ist. Dabei ist der Übergang zwischen dem ersten Bereich mit dem ersten Innendurchmesser und dem zweiten Bereich mit dem zweiten Innendurchmesser bevorzugt abrupt ausgebildet, sodass sich im Bereich des Übergangs eine scharfe Kante ausbildet. Aufgrund der Dimensionierung der Innendurchmesser der Bereiche liegt dann der Kraftsensor auf der entstandenen Kante so auf, dass eine weitere Verschiebung in Richtung des zweiten Bereichs, also in Richtung des Betätigungspedals nicht möglich ist. Der Übergang bildet also ein Lager für den Kraftsensor aus.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform zur Festlegung des Kraftsensors in der Ausnehmung vorgesehen, dass der Kraftsensor zwischen dem Übergang von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich und einem Befestigungselement angeordnet ist, wobei das Befestigungselement in der Ausnehmung kraftschlüssig oder formschlüssig in seiner Position fixiert ist. Insbesondere kann es sich bei dem Befestigungselement um einen Ring oder eine Hülse handeln, die in die Ausnehmung aus Richtung des Übergangs zwischen erstem Schenkel und zweitem Schenkel des Hebelarms eingesetzt und beispielsweise durch ein Schraubengewinde in seiner Position fixiert ist. Auf diese Weise ist der Kraftsensor fest in einer Position eingespannt, sodass eine auf den Kraftsensor einwirkende Betätigungskraft durch das Befestigungselement abgestützt ist.
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In einer hierzu alternativen Ausgestaltung ist zur Anordnung des Kraftsensors in der Ausnehmung nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Ausnehmung in Längsrichtung einen ersten Bereich mit einem ersten Innendurchmesser und einen an den ersten Bereich entgegen der Betätigungsrichtung anschließenden zweiten Bereich mit einem zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der erste Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kraftsensors ist und wobei der zweiten Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Kraftsensors ist. Die Anordnung der Bereiche ist dementsprechend genau umgekehrt zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird der Kraftsensor dementsprechend aus Richtung des Betätigungspedals in den zweiten Schenkel eingesetzt, wobei auch hier bevorzugte Übergang zwischen den Bereichen abrupt ausgebildet ist, sodass sich eine scharfe Kante ausbildet.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Kraftsensor einen umlaufenden Kragen aufweist, wobei der Kragen auf dem Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich aufliegt. Der Kragen ist dabei bevorzugt einteilig mit einem Gehäuse des Kraftsensors ausgebildet. Bei dieser Ausbildung ist eine separate Befestigung des Kraftsensors in der Ausnehmung nicht erforderlich, da der Kraftsensor durch das Betätigungspedal bzw. das Kraftübertragungselement in seiner Position fixiert wird.
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Um die Montage des Kraftsensors in der Ausnehmung zu erleichtern, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass in dem zweiten Schenkel eine Öffnung in radialer Richtung ausgebildet ist, die sich von einer Umfangsfläche des zweiten Schenkels bis zur Ausnehmung erstreckt. In diesem Fall ist es dann nicht erforderlich den Kraftsensor durch die komplette Länge des zweiten Schenkels durchzuführen. Vielmehr kann der Kraftsensor seitlich in den zweiten Schenkel des Hebelarms eingesetzt und dann in die Montageposition, in der der Kragen des Kraftsensors auf dem Übergang zwischen erstem und zweitem Bereich aufliegt, verschoben werden.
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In einer dritten Variante zur Lagerung des Kraftsensors in der Betätigungsvorrichtung ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Kraftsensor in einer Hülse angeordnet ist, wobei die Hülse in der Ausnehmung anordenbar ist. Bei der Hülse handelt es sich bevorzugt um ein einteiliges Bauteil, das in seiner Dimensionierung auf den Innendurchmesser der Ausnehmung abgestimmt ist, sodass eine Verschiebung der Hülse senkrechte Betätigungsrichtung innerhalb der Ausnehmung verhindert wird. In diesem Fall kann der Kraftsensor zunächst der Hülse montiert werden worauf hin die Hülse in der Ausnehmung positioniert wird.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Hülse an ihrem dem Betätigungspedal zugewandten Ende eine radiale Auskragung aufweist, wobei die Auskragung über einen dem Betätigungspedal zugewandten Rand der Ausnehmung hinausragt. Folglich ist die Länge, über die die Hülse in die Ausnehmung eingeschoben werden kann durch die Auskragung der Hülse und den Rand des zweiten Schenkels begrenzt, womit sich eine definierte Montageposition des Kraftsensors ergibt.
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Zur Lagerung des Kraftsensors in der Hülse ist dabei nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Hülse an ihrem dem Betätigungspedal abgewandten Ende einen nach innen gerichteten Absatz ausbildet, sodass der Kraftsensor mit einem an dem Kraftsensor ausgebildeten umlaufenden Kragen auf dem Absatz aufliegt.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine seitliche Ansicht einer beispielhaften Betätigungsvorrichtung,
- 2 eine schematische Schnittansicht einer ersten beispielhaften Variante zur Montage eines Kraftsensors in der Betätigungsvorrichtung,
- 3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten beispielhaften Variante zur Montage eines Kraftsensors in der Betätigungsvorrichtung, und
- 4 eine schematische Schnittansicht einer dritten beispielhaften Variante zur Montage eines Kraftsensors in der Betätigungsvorrichtung.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine seitliche Ansicht einer beispielhaften Betätigungsvorrichtung 100. Die Betätigungsvorrichtung 100 weist dabei ein Gehäuse 102 auf, in dem ein Hebelarm 104 um eine Schwenkachse 106 schwenkbar gelagert ist. Der Hebelarm 104 ist dabei ungefähr L-förmig ausgebildet, wobei ein erster Schenkel 108 der L-Form an der Schwenkachse 106 angeordnet ist. An einem zweiten Schenkel 110 der L-Form ist dabei ein Betätigungspedal 112 angeordnet, dass zur Betätigung durch einen Fahrzeugführer ausgebildet ist. Hierzu weist das Betätigungspedal 112 eine Pedalplatte auf, die beispielsweise mit einem Kunststoff oder Gummi ummantelt ist, sodass ein Abrutschen bei der Betätigung verhindert wird. Durch die dargestellte Anordnung ist dabei das Betätigungspedal 112 entlang einer Betätigungsrichtung 126 schwenkbar.
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Die Betätigungsvorrichtung 100 weist ferner eine Rückstellvorrichtung 114 auf, wobei die Rückstellvorrichtung 114 dazu ausgebildet ist, eine Kraft auf den Hebelarm 104 und mithin auf das Betätigungspedal 112 zu bewirken, die einer Betätigung des Betätigungspedals 112 entgegen gerichtet ist. Hierzu ist die Rückstellvorrichtung 114 an einem Ende an der Schwenkachse 106 abgestützt, während an dem gegenüberliegenden Ende der Rückstellvorrichtung 114 ein Umlenkelement 116 angeordnet ist. Das Umlenkelement 116 ist dabei um eine zweite Schwenkachse 118 schwenkbar in dem Gehäuse 102 gelagert, wobei die zweite Schwenkachse 118 von der Schwenkachse 106 beabstandet und zu dieser parallel ausgerichtet ist.
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Das Umlenkelement 116 weist dabei eine Aufnahme 120 zur Lagerung der Rückstellvorrichtung 114 auf, sowie einen Umlenkhebel 122, wobei der Umlenkhebel 122 einer Schwenkbewegung des Umlenkelements 116 um die zweite Schwenkachse 118 folgt. Der Umlenkhebel 122 liegt dabei auf einer Führungsfläche 124 auf, wobei die Führungsschwäche 124 auf einer dem Betätigungspedal 112 abgewandten Seite des Hebelarms 104 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine von der Rückstellvorrichtung 114 in der 1 nach oben bewirkte Kraft in eine auf den Hebelarm 104 wirkende Kraft entgegen der Betätigungsrichtung 126 umgesetzt. Die Rückstellvorrichtung 114 ist dabei in Form eines Federbeins ausgebildet.
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Die Betätigungsvorrichtung 100 weist ferner eine Sensorvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, einen Grad der Betätigung des Betätigungspedals 112 zu ermitteln, sodass entsprechende Steuersignale für eine Bremsvorrichtung bereitgestellt werden können. Hierzu ist es bekannt beispielsweise den Schwenkweg des Betätigungspedals 112 entlang der Betätigungsrichtung 126 oder den Schwenkwinkel eines der schwenkbar gelagerten Elemente, insbesondere des Hebelarms 104, zu ermitteln. Zusätzlich ist es jedoch vorteilhaft auch die auf das Betätigungspedal 112 einwirkende Betätigungskraft mithilfe eines Kraftsensors zu erfassen. Das hat insbesondere den Vorteil, dass auch dann noch eine Betätigung der Betätigungsvorrichtung 100 erkannt werden kann, wenn beispielsweise die Schwenkmechanik des Betätigungspedals 112 eine Fehlfunktion aufweist, sodass ein verschwenken des Betätigungspedals 112 aus dessen Ruhelage und mithin die Ermittlung eines Betätigungsweges oder eines Betätigungswinkels nicht mehr möglich ist.
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Hierzu werden im Folgenden mit Bezug auf die 2 bis 4 unterschiedliche Möglichkeiten beschrieben, wie ein solcher Kraftsensor in dem Hebelarm 104 der Betätigungsvorrichtung 100 angeordnet werden kann.
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Dementsprechend zeigt die 2 eine schematische Schnittansicht einer ersten beispielhaften Variante zur Montage eines Kraftsensors in der Betätigungsvorrichtung 100. Dabei ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Teilbereich des Hebelarms 104 mit dem an dem zweiten Schenkel 110 angeordneten Betätigungspedal 112 dargestellt. Dabei ist an dem Betätigungspedal 112 ein Kraftübertragungselement 128 angeordnet. In der dargestellten Ausführung ist das Kraftübertragungselement 128 stiftförmig und einteilig mit dem Betätigungspedal 112 bzw. einer Pedalplatte 130 des Betätigungspedals 112 ausgebildet.
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Ferner ist im Bereich des Übergangs 132 zwischen dem ersten Schenkel 108 und dem zweiten Schenkel 110 eine Ausnehmung 134 ausgebildet, die sich entlang der Betätigungsrichtung 126 bis zum Betätigungspedal 112 erstreckt. In der Ausnehmung 134 ist dabei ein Kraftsensor 136 angeordnet. Hierzu weist die Ausnehmung 134 mehrere Bereiche auf, die jeweils unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen. Ausgehend von dem Übergang 132 weist die Ausnehmung 134 zunächst einen ersten Bereich 138 auf, dessen Innendurchmesser in etwa dem Außendurchmesser des Kraftsensors 136 entspricht, bzw. etwas größer als der Außendurchmesser des Kraftsensors 136 ist. Entgegen der Betätigungsrichtung 126 schließt sich an den ersten Bereich 138 ein zweiter Bereich 140 an, wobei der Innendurchmesser dieses zweiten Bereichs 140 kleiner ist als der Außendurchmesser des Kraftsensors 136. Schließlich weist die Ausnehmung 134 einen dritten Bereich 142 auf dessen Innendurchmesser wiederum größer als der des zweiten Bereichs 140 ist.
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Durch die beschriebene Geometrie liegt ein entgegen der Betätigungsrichtung 126 in die Ausnehmung 134 eingeführt der Kraftsensor 136 auf einer im Übergang zwischen dem ersten Bereich 138 und dem zweiten Bereich 140 ausgebildeten Kante auf. In dieser Position wird der Kraftsensor 136 durch ein Befestigungselement 144 fixiert, welches ebenfalls entgegen der Betätigungsrichtung 126 in die Ausnehmung 134 eingesetzt und insbesondere kraftschlüssig oder formschlüssig in seiner Position fixiert ist. Insbesondere kann das Befestigungselement 144 in den ersten Bereich 138 der Ausnehmung 134 eingeschraubt werden. Durch diese Anordnung ist der Kraftsensor 136 sowohl in Betätigungsrichtung 126 als auch entgegen der Betätigungsrichtung 126 abgestützt.
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Das Kraftübertragungselement 128 liegt dabei auf einer Sensorfläche des Kraftsensors 136 auf. Die Länge des Kraftübertragungselements 128 ist dabei größer als der Abstand zwischen einem Krafteinleitungspunkt 146 zur Einleitung einer auf das Betätigungspedal 112 wirkenden Betätigungskraft in den Kraftsensor 136 durch das Kraftübertragungselement 128 und dem dem Betätigungspedal 112 zugewandten Ende 148 des zweiten Schenkels 110. Folglich steht das Kraftübertragungselement 128 entgegen der Betätigungsrichtung ein kleines Stück über den zweiten Schenkel 110 über, sodass eine leichte Verschiebung des Betätigungspedals 112 gegenüber dem zweiten Schenkel 110 in Betätigungsrichtung 106 20 möglich ist womit eine sichere Kraft Einleitung in den Kraftsensor 136 realisiert ist.
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Das Kraftübertragungselement 128 weist dabei im Bereich der Pedalplatte 130 einen ersten Bereich 150 auf dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des dritten Bereichs 142 der Ausnehmung 134 entspricht. Auf diese Weise ist das Kraftübertragungselement 128 innerhalb der Ausnehmung 134 sicher geführt, sodass ein Verkanten infolge einer Betätigung verhindert wird.
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Die 3 zeigt eine zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der 2 alternative Variante zur Montage des Kraftsensors 136 in der Betätigungsvorrichtung 100 bzw. im Hebelarm 104. Auch in dieser Ausgestaltung ist eine Ausnehmung 134 in dem zweiten Hebelarm 110 ausgebildet, wobei sich die Ausnehmung 134 von dem Übergang 132 zwischen dem ersten Schenkel 108 und dem zweiten Schenkel 110 bis zum Betätigungspedal 112 erstreckt. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Variante weist die Ausnehmung 134 jedoch nur zwei Bereiche 138 und 140 mit unterschiedlichen Innendurchmessern auf. Dabei entspricht der Innendurchmesser des zweiten Bereichs 140 in etwa dem Außendurchmesser des Kraftsensors 136.
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Der Kraftsensor 136 weist dabei einen umlaufenden Kragen 152 auf, an denen sich entlang der Betätigungsrichtung 126 ein Bereich mit geringerem Außendurchmesser des Kraftsensors 136 anschließt. Der erste Bereich 138 der Ausnehmung 134 weist dabei einen Innendurchmesser auf der kleiner als der Außendurchmesser des Kraftsensors 136 im Bereich des Kragens 152 und gleichzeitig größer als der Außendurchmesser des Kraftsensors 136 unterhalb des Kragens 152 ist. Infolgedessen liegt der Kraftsensor 136 im montierten Zustand mit dem Kragen 152 auf einer Kante auf, die im Bereich des Übergangs von dem ersten Bereich 138 zum zweiten Bereich 140 ausgebildet ist.
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Auf diese Weise wird der Kraftsensor 136 entlang der Betätigungsrichtung 126 abgestützt. Aufgrund der Krafteinleitung durch das Kraftübertragungselement 128 in Betätigungsrichtung 126 ist der Kraftsensor 136 in seiner Position somit fixiert.
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Zur Montage des Kraftsensors 136 kann dabei prinzipiell der Kraftsensor 136 einfach entlang der Betätigungsrichtung 126 durch den zweiten Bereich 140 der Ausnehmung 134 in seine Montageposition eingeführt werden. Die Montage des Kraftsensors 136 kann jedoch vereinfacht werden, wenn wie in 3 dargestellt in dem zweiten Schenkel 110 eine seitliche Öffnung 154 in radialer Richtung des zweiten Schenkels 110 ausgebildet ist, die sich von einer Umfangsfläche des zweiten Schenkels 110 bis zur Ausnehmung 134 erstreckt. In diesem Fall kann der Kraftsensor 136 seitlich in den zweiten Schenkel 110 eingesetzt werden, woraufhin der Kraftsensor 136 nur über eine kurze Strecke entlang der Betätigungsrichtung 126 verschoben werden muss, um in seine endgültige Montageposition zu gelangen.
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Die 4 zeigt eine weitere alternative Variante zur Montage des Kraftsensors 136 in der Betätigungsvorrichtung 100 bzw. im Hebelarm 104. Dabei ist vorgesehen, dass der Kraftsensor 136 zunächst in einer Hülse 156 angeordnet wird, wobei die Hülse 156 anschließend in dem zweiten Schenkel 110 angeordnet wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist daher in der 4 a) lediglich die Anordnung des Kraftsensors 136 in der Hülse 156 dargestellt. Die Hülse 156 in weist dabei im Wesentlichen einen ähnlichen Aufbau wie die Ausnehmung 134 der zuvor mit Bezug auf die 3 beschriebenen Variante auf. Dementsprechend weist auch die Hülse 156 2 Bereiche 158 und 160 mit unterschiedlichen Innendurchmessern auf, wobei ein erster Bereich 158, der sich ab dem Betätigungspedal bzw. der in der 4 a) dargestellten Pedalplatte 130 erstreckt einen Innendurchmesser aufweist, der in etwa dem Außendurchmesser eines an dem Kraftsensor 136 ausgebildeten Kragens 152 entspricht. Entlang der Betätigungsrichtung 126 schließt sich an diesen ersten Bereich 158 ein zweiter Bereich 156 an, dessen Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Kragens 152, jedoch größer als der Außendurchmesser des Kraftsensors 136 unterhalb des Kragens 152 ist. Folglich liegt der Kraftsensor 136 mit seinem Kragen 152 auf dem Übergang zwischen dem ersten Bereich 158 und dem zweiten Bereich 160 bzw. einem durch die Änderung des Innendurchmessers ausgebildeten Abs. 166 auf und ist somit gegen eine weitere Verschiebung entlang der Betätigungsrichtung 126 gesichert.
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An ihrem der Pedalplatte 130 zugewandten Ende weist die Hülse 156 eine radiale Auskragung 162 auf, durch die die Montageposition der Hülse 156 in dem zweiten Schenkel 110 bzw. der in dem zweiten Schenkel 110 ausgebildeten Ausnehmung 134 festgelegt ist, wie im Folgenden noch beschrieben wird.
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Auch in dieser Ausgestaltung ist an der Pedalplatte 130 ein Kraftübertragungselement 128 angeordnet durch das eine auf die Pedalplatte 130 einwirkende Kraft auf den Kraftsensor 136 übertragen werden kann. Das Kraftübertragungselement 128 weist dabei mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Außendurchmesser auf, wobei in einem mittleren Bereich der Außendurchmesser des Kraftübertragungselements 128 im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Hülse 156 entspricht, sodass das Kraftübertragungselement in der Hülse 156 sicher geführt ist. Ferner ist in der Hülse zwischen dem Kraftsensor 136 im und der Pedalplatte 130 ein elastisches Element in Form einer Spiralfeder 164 angeordnet, dass die Pedalplatte 130 mit einer von dem Kraftsensor 136 weg gerichteten Kraft beaufschlagt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass in Abwesenheit einer Betätigungskraft eine auf den Kraftsensor 136 einwirkende Kraft detektiert wird.
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Die 4 b) zeigt nun die Einbaulage der Hülse 156 in einer in dem zweiten Schenkel 110 ausgebildeten Ausnehmung 134, wie sie zuvor bereits beschrieben wurde. Die vormontierte Hülse 156 mit dem darin angeordnet Kraftsensor 136, dem Kraftübertragungselement 128, der Spiralfeder 164 und dem an dem Kraftübertragungselement 128 angeordneten Betätigungspedal 112 wird hierzu in die Ausnehmung 134 eingeführt, bis die Auskragung 162 auf dem zweiten Schenkel 110 zu liegen kommt. Anschließend werden an der Pedalplatte 130 ausgebildete Schenkel 168 nach innen geknickt, sodass sie eine an dem zweiten Schenkel 110 ausgebildete radiale Auskragung 170 hintergreifen und somit eine Verschiebung des Betätigungspedals 112 entgegen der Betätigungsrichtung 126 begrenzen. Neben einem Umbiegen der entsprechenden Elemente kann ferner auch vorgesehen sein, dass hier eine Anordnung in Form eines Bajonettverschlusses zu Montage des Betätigungspedals und der Festlegung entgegen der Betätigungsrichtung 126 eingesetzt wird. Dabei ist die so gebildete Befestigungsgeometrie 168 an dem Betätigungspedal 112 so dimensioniert, dass im unbetätigten Zustand des Betätigungspedals 112 zwischen dem zweiten Schenkel 110 und der Unterseite der Pedalplatte 130 ein Spalt mit der Dicke d verbleibt, sodass das Betätigungspedal 112 um einen kleinen Betrag entlang der Betätigungsrichtung 126 relativ zum Kraftsensor 136 verschoben werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019215429 A1 [0002]
