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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
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Es sind bereits Mechanismen für aktive Fahrpedale, so genannte Force-Feedback-Fahrpedale, bekannt, durch die, mittels eines variabel verstellbaren Druckpunktes, dem Fahrer eine bestimmte Stellung des Fahrpedals haptisch angeboten werden kann. Zum Beispiel kann dem Fahrer, durch einen variablen Druckpunkt mit einem aktiven Fahrpedal, haptisch die notwendige Stellung des Fahrpedals zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit angezeigt werden. Folgt der Fahrer dem variablen Druckpunkt des aktiven Fahrpedals, wird die vorgegebene Geschwindigkeit eingehalten. Durch Übertreten des variablen Druckpunkts hat jedoch der Fahrer auch die Möglichkeit, über die vorgegebene Geschwindigkeit hinaus zu beschleunigen. Eine solche Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Wert beschreibt die
DE 24 42 511 A1 . In der
DE 195 03 335 C2 ist ebenfalls ein Fahrpedal mit einem verstellbaren und übergehbaren, haptischen Wegbegrenzungsanschlag beschrieben.
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Dagegen ist es Aufgabe der Erfindung, ein aktives Fahrpedal mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines verstellbaren, für den Fahrer haptisch fühlbaren Druckpunktes bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist und nur geringen Einbauraum benötigt.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
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Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug bereit, mindestens bestehend aus einem Fahrpedal, einer Rückstellfeder für das Fahrpedal und einem über dem Führungsbereich verstellbaren und übergehbaren, abschaltbaren haptischen Wegbegrenzungsanschlag. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrpedal einen Pedalweggeber beaufschlagt, der zusammen mit dem über dem Führungsbereich verstellbaren und übergehbaren, abschaltbaren haptischen Wegbegrenzungsanschlag eine Baueinheit bildet.
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Werden Pedalweggeber und über den Führungsbereich verstellbarer und übergehbarer, abschaltbarer haptischer Wegbegrenzungsanschlag in einer Baueinheit integriert, hat das den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug einfach aufgebaut ist. Sie kann dann aus sehr wenig Elementen bestehen, mindestens aus einem Fahrpedal und der Baueinheit, was zur Folge hat, dass nur wenig Einbauraum benötigt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Betätigung der Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit die Rückstellfeder für das Fahrpedal und ein Federelement umfasst, gegen dessen Rückstellkraft der über dem Führungsbereich verstellbare und übergehbare, abschaltbare haptische Wegbegrenzungsanschlag überdrückbar ist.
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Diese Variante der Erfindung hat den Vorteil, dass sie noch einfacher aufgebaut ist, da sowohl Rückstellfeder, als auch das Federelement als Rückhaltefeder in der Baueinheit mit dem Pedalweggeber integriert sind.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder und/oder das Federelement, bezogen auf die Längsachse der Baueinheit, in deren Umfangsrichtung vorspannbar ist.
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Werden in Umfangsrichtung vorspannbare Federn verwendet, hat das den Vorteil, dass sich diese einfach in die Baueinheit integrieren lassen, da so beide eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen, und die Federn, zum Beispiel durch Drehen des Pedalweggebers, ohne weiteren Platzbedarf vorgespannt werden können.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus drei koaxial nebeneinander gelagerten, gegeneinander bzw. über Anlageflächen miteinander verdrehbaren Zylindern besteht, einem Geberzylinder mit einer ersten Anlagefläche für einen Antriebszylinder und einem Verstellzylinder mit einer zweiten Anlagefläche für den Antriebszylinder, wobei am Antriebszylinder dritte und vierte Anlageflächen für die ersten und zweiten Anlageflächen ausgebildet sind und wobei die Rückstellfeder eine karosseriefeste Aufhängung und eine am Geberzylinder besitzt und eine Rückhaltefeder des Federelements eine karosseriefeste Aufhängung und eine am Antriebszylinder besitzt, während der Verstellzylinder über eine Gewindespindel durch einen Elektromotor verstellbar ist.
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Das hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit dem über dem Führungsbereich verstellbaren und übergehbaren, abschaltbaren haptischen Wegbegrenzungsanschlag und dem Pedalweggeber ganz einfach aufgebaut ist. Die einzelnen Elemente arbeiten bei ihrer Verdrehung über einfache Anschlagmechanismen der Anlageflächen zusammen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Prinzipskizze und eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1: Eine schematisch gezeichnete Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Fahrpedal, einem Pedalwertgeber und einem Federelement mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines verstellbaren haptischen Druckpunktes gemäß der Erfindung,
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2: eine mögliche Kraft-Weg-Kennlinie eines Federelements der 1 oder 3 und
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3: ein teilweise dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Erzeugen eines verstellbaren haptischen Druckpunktes, gemäß der Erfindung, für eine Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Fahrpedal und einem Pedalwertgeber nach 1, ebenfalls schematisch gezeichnet.
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1 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Betätigung einer Fahrgeschwindigkeitssteuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Fahrpedal 1, einer Rückstellfeder 2 für das Fahrpedal 1 und einem über dem Führungsbereich verstellbaren und übergehbaren, abschaltbaren haptischen Wegbegrenzungsanschlag für das Fahrpedal 1. Dieses beaufschlagt über einen Kniehebel 3 einen Geberzylinder 10, der mit einem nicht sichtbaren Pedalweggeber verbunden ist. Zusammen mit dem über dem Führungsbereich verstellbaren und übergehbaren, abschaltbaren haptischen Wegbegrenzungsanschlag bildet der Pedalweggeber eine Baueinheit 5. Durch Niederdrücken des Fahrpedals 1 verdreht der Kniehebel 3 den Geberzylinder 10 entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 2, die über ein Rückstellfederzugseil 6 am Geberzylinder 10 angelenkt ist. Die Kraft der Rückstellfeder 2 stellt das Fahrpedal 1 wieder in seine Ausgangsstellung zurück, wenn es nicht mehr niedergedrückt wird. Beim Verdrehen des Geberzylinders 10 wickelt sich das Rückstellfederzugseil 6 teilweise auf eine zylindrische Außenmantelfläche 8 des Geberzylinders 10 auf oder von dieser ab.
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Der über dem Führungsbereich verstellbare und übergehbare, abschaltbare haptische Wegbegrenzungsanschlag für das Fahrpedal 1 wird durch ein Federelement gebildet, das einschließlich des Geberzylinders 10 und des Pedalweggebers, aus drei koaxial nebeneinander gelagerten, gegeneinander bzw. über Anlageflächen 12, 13, 20, 21 miteinander verdrehbaren Zylindern besteht, dem Geberzylinder 10 mit einer ersten Anlagefläche 20 für einen Antriebszylinder 11, und einem Verstellzylinder 9 mit einer zweiten Anlagefläche 21, ebenfalls für den Antriebszylinder 11. Dabei sind am Antriebszylinder 11 dritte und vierte Anlageflächen 12, 13 für die ersten und zweiten Anlageflächen 20, 21 ausgebildet. Die Rückstellfeder 2 besitzt eine karosseriefeste Aufhängung 14 und eine Aufhängung 15 am Geberzylinder 10, während eine Rückhaltefeder 7 für den Antriebszylinder 11 des Federelements eine karosseriefeste Aufhängung 16 und eine Aufhängung 17 am Antriebszylinder 11 besitzt. Der Verstellzylinder 9 ist über eine karosseriefest gelagerte Gewindespindel 18 durch einen Elektromotor 19 verstellbar.
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Wird nun, durch Niederdrücken des Fahrpedals 1, der Geberzylinder 10, entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 2, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, nähert sich der erste Anlagefläche 20 des Geberzylinders 10 der dritten Anlagefläche 12 an. Bei deren Anlage aneinander ergibt sich eine haptische Wegbegrenzung am Setpoint (Kraftsprung 32, 2) durch die Kraft der Rückhaltefeder 7. Wird diese haptische Wegbegrenzung durch weiteres Niederdrücken des Gaspedals überdruckt, so muss der Antriebszylinder 11 entgegen die Rückhaltekraft der Rückhaltefeder 7 mit dem Geberzylinder 10 entgegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 2 mitbewegt werden.
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Zum Verstellen des haptischen Wegbegrenzungsanschlags wird der Verstellzylinder 9 durch den Elektromotor 19 über die Gewindespindel 18 verdreht, was bewirkt, dass, bei Anlage der zweiten Anlagefläche 21 des Verstellzylinders 9 an der vierten Anlagefläche 13 des Antriebszylinders 11, dieser ebenfalls verdreht wird, entweder entgegen oder in Richtung des Uhrzeigersinns. Eine solche Verstellung des Antriebszylinders 11 verstellt natürlich auch dessen dritte Anlagefläche 12 für die erste Anlagefläche 20 des Geberzylinders 10 und damit die Position des haptischen Wegbegrenzungsanschlags über dem Führungsbereich des Fahrpedals 1.
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Abschaltbar ist der haptische Wegbegrenzungsanschlag, indem der Antriebszylinder 11 durch den Verstellzylinder 9 so weit entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird, dass die dritte Anlagefläche 12 aus dem Führungsbereich des Fahrpedals 1 heraus gedreht wird. Damit liegen auch bei voll durchgetretenem Fahrpedal 1 die dritte Anlagefläche 12 und die erste Anlagefläche 20 des Geberzylinders 10 noch nicht aneinander an.
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Damit wird durch das Federelement zu einem bereits bekannten Fahrpedal 1, mit Rückstellfeder 2 und Pedalweggeber, über die Baueinheit 5 ein Zusatzmechanismus parallel angebunden. Die Ankopplung erfolgt zu einem bestimmten geometrischen Fahrpedalwinkel. Der Ankoppelpunkt lässt sich mittels des Elektromotors 19 bei Bedarf verschieben. Der benötigte Regelapparat ist von der jeweiligen Anwendung abhängig. So kann dem Fahrer in bestimmten Situationen eine Zusatzkraft am Fahrpedal 1 dargestellt werden und dieser kann daraus sein Fahrverhalten bei Bedarf modifizieren.
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2 zeigt eine bestimmte mögliche Kraft-Weg-Kennlinie für die Betätigung des Fahrpedals 1 der 1 oder 3. Der Kraftverlauf von Rückstellkraft und Rückhaltekraft ist über dem Weg des Fahrpedals 1 aufgetragen. Im Bereich 30 trägt zur Rückstellung des Fahrpedals 1 nur die Rückstellfeder 2 bei, denn die zweite Anlagefläche 21 des Verstellzylinders 9 stützt die Rückhaltekraft der Rückhaltefeder 7 durch Anlage an der vierten Anlagefläche 13 ab. Im Bereich 31 wirkt, zusätzlich zur Rückstellkraft der Rückstellfeder 2, die Rückhaltekraft der Rückhaltefeder 7 auf den Fahrerfuß. Der Kraftsprung 32 am sogenannten Setpoint wird erzeugt durch das Auftreffen der ersten Anlagefläche 20 des Geberzylinders 10 auf die dritte Anlagefläche 12 des Antriebszylinders 11. Ab dem Setpoint addiert sich die Rückstellkraft der Rückstellfeder 2, Federkennlinie 33, zur Rückhaltekraft der Rückhaltefeder 7, Federkennlinie 34.
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Für das Ausführungsbeispiel in 3 gilt das bereits zu den 1 und 2 beschriebene.
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Eine Zusatzfeder, die Rückhaltefeder 7, wirkt auf den um eine Achse A drehbar gelagerten Antriebszylinder 11 mit den Anlageflächen 13 und 20. Der Verstellzylinder 9 (drehbar gelagert auf der gleichen Achse A) wird von dem Elektromotor 19 mit selbsthemmenden Getriebe, zum Beispiel einem Schneckengetriebe 4, positioniert.
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Bis zu einer bestimmten Position, dem Setpoint des Fahrpedals 1 und damit des Geberzylinders 10 (drehbar gelagert auf der gleichen Achse A) wird der Antriebszylinder 11 durch den Kontakt seiner Anlagefläche 13 mit der Anlagefläche 21 des Verstellzylinders 9 in seiner Position gehalten. Dadurch ist die Rückhaltefeder 7 über den Antriebszylinder 11 sowie den Verstellzylinder 9 mit dem selbsthemmenden Getriebe gekoppelt. Ihre Federkraft ist daher nicht am Fahrerfuß spürbar.
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Ab dieser Position des Fahrpedals 1 kommt die Anlagefläche 20 des Geberzylinders 10 mit der Anlagefläche 12 des Antriebszylinders 11 in Kontakt und übernimmt damit über den Antriebzylinder 11 die Rückhaltekraft der Rückhaltefeder 7. Dadurch ist diese Zusatzfeder über den Antriebszylinder 11 mit dem Geberzylinder 10 gekoppelt und ihre Federkraft wird am Fahrerfuß spürbar.
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Die Anordnung der Anlageflächen 12, 13, 20, 21 stellt den Freilauf des Elektromotors 19 in Richtung Vollast sicher, da das Fahrpedal 1 niemals durch den Elektromotor 19 in Richtung Vollast gezogen werden kann.
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Eine weitere Funktion ist denkbar, wenn durch eine in die Richtung Leerlauf wirksame Kette von zusätzlichen, den obengenannten Anlageflächen 12, 13, 20, 21 gegenüberliegenden, nicht gezeichneten Anlageflächen an Geberzylinder 10, Antriebszylinder 11 und Verstellzylinder 9, der Fahrpedalweg durch den Verstellantrieb mechanisch begrenzt wird. Dadurch kann zum Beispiel ein sogenannter Shift-Lock-Mechanismus bei Automatikgetrieben ersetzt werden oder es ist ein Einsatz als Diebstahlsperre möglich.
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Bei einer weiteren, nicht gezeichneten Variante von 3, sind die Rückstellfeder 2 und die Rückhaltefeder 7 für das Fahrpedal 1 vollständig in die Baueinheit 5 integriert. Dazu sind die Rückstell- 2 und Rückhaltefeder 7, bezogen auf die Längsachse der Baueinheit 5, in deren Umfangsrichtung, ähnlich einer Uhrfeder, vorspannbar ausgebildet.
