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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Steuerung eines Übertragungssystems.
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Das Übertragungssystem kann eine einfache oder doppelte Kupplung sein, eine Synchronisationsvorrichtung für ein manuelles Schaltgetriebe, ein automatisches Schaltgetriebe, ein manuelles Schaltgetriebe mit Doppelkupplung oder auch eine Kupplung zur Verbindung eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Maschine wobei die beiden letzteren ein Teil eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeugs bilden.
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Im Falle einer elektrischen Steuerung dient die Betätigung des Kupplungspedals nicht dazu, eine Kraft zu erzeugen, die mechanisch auf ein oder mehrere dazwischengeschaltete Elemente wirkt, um endlich den Zustand des Übertragungssystems zu ändern, diese Betätigung des Pedals erfolgt gegen eine Gegenkraft, die beispielsweise durch die Flüssigkeit in einer hydraulischen Steuerung ausgeübt wird.
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Bei den Anwendungen mit elektrischer Steuerung, die oben stehend beschrieben worden sind, wird keinerlei hydraulische Steuerung angewendet, die eine Reaktionskraft auf das Kupplungspedal ausübt, um ein Bauteil des Übertragungssystems zu verschieben.
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Es erscheint daher wünschenswert, eine Gegenkraft oder Widerstandskraft an dem Pedal gegen die Betätigung des letzteren zu schaffen, d.h. sofern der Benutzer auf dieses letztere tritt, so wie wenn diese Betätigung nicht ganz ausschließlich mechanisch auf den Zustand des Übertragungssystems einwirken würde. Eine solche Gegenkraft erlaubt insbesondere, den Benutzer nicht zu beunruhigen, der bisher an hydraulische Kupplungssysteme gewöhnt war. Diese Gegenkraft auf das Pedal wird also durch eine Kraftsimulation wiederhergestellt.
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Ein solcher Kraftsimulator ist beispielsweise aus der Anmeldung
DE 10 2008 043 596 bekannt. Gemäß dieser Anmeldung trägt das Kupplungspedal zwei Nocken, und jeder Nocken wirkt mit einer Feder während der Betätigung des Pedals zusammen. Aufgrund dieses Zusammenwirkens wird eine Gegenkraft auf das Pedal ausgeübt, obwohl es Bestandteil einer elektrischen Kupplungssteuerung ist. Ein solcher Kraftsimulator, der eine Vielzahl besonderer Bauteile aufweist, darunter das Kupplungspedal, ist außerdem aufwendig, sperrig und wenig austauschbar mit einer hydraulischen Steuerung.
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Es besteht daher das Bedürfnis, eine Vorrichtung für die elektrische Steuerung eines Übertragungssystems zu schaffen, welche mit einem Kraftsimulator ausgerüstet ist, der weniger aufwendig und dessen Einbau, wenn man eine hydraulische Steuerung durch eine elektrische Steuerung ersetzen will, vereinfacht ist. Es besteht gleichermaßen das Bedürfnis, das Pedalgefühl einer klassischen hydraulischen Steuerung so getreu wie möglich nachzubilden, um den Benutzer des Fahrzeugs nicht zu verstören.
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Die Erfindung hat wohlgemerkt zum Ziel, eine einfache, effiziente und ökonomische Lösung dieser Probleme zu schaffen, insgesamt oder teilweise.
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Zu diesem Zweck schlägt sie eine Vorrichtung zur elektrischen Steuerung eines Übertragungssystems vor, welches umfasst:
- -ein Kupplungspedal, welches durch einen Benutzer zwischen einer eingekuppelten Stellung und einer ausgekuppelten Stellung bewegt werden kann, wobei das Pedal dazu bestimmt ist, um eine erste Achse im Bezug auf eine feste Abstützung geschwenkt zu werden, und wobei das Pedal darüber hinaus eine Auflagefläche umfasst, die zur Auflage des Fußes eines Benutzers bestimmt ist,
- -ein Kraftsimulator mit einem ersten Teil, welches dazu bestimmt ist, mit der festen Abstützung verbunden zu werden, und einem zweiten, im Bezug auf das erste Teil beweglichen Teil, wobei das zweite Teil um eine zweite Achse, die im Bezug auf die erste Achse verschoben ist, im Bezug auf das Kupplungspedal schwenkbar ist, und wobei zumindest ein elastisches Element zwischen dem Kupplungspedal und dem ersten Teil dergestalt wirkt, dass es das Kupplungspedal auf seine eingekuppelte Position hin zurück bewegt,
- -Hilfsmittel mit einem ersten Teil, welches dazu bestimmt ist, mit der festen Abstützung verbunden zu werden, und einem zweiten Teil, welches im Bezug auf das erste Teil beweglich ist, wobei das zweite Teil der Hilfsmittel um eine dritte Achse, die im Bezug auf die erste Achse und im Bezug auf die zweite Achse verschoben ist, schwenkbar ist, und wobei mindestens ein elastisches Element zwischen dem ersten Teil und dem Kupplungspedal wirkt.
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Bei einer solchen elektrischen Steuervorrichtung kann die Stellung des Pedals mithilfe eines Aufnehmers ermittelt werden, wie dies als solches bekannt ist.
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Der Kraftsimulator kann eine Hauptwiderstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Fußes auf dem Pedal und die Hilfsmittel können eine Hilfskraft erzeugen, die sich zu der Hauptkraft addiert. Im Bezug insbesondere auf die Betätigungsstellung zwischen dem zweiten Teil der Hilfsmittel und dem Kupplungspedal ist es möglich, die charakteristische Kurve der Gesamtwiderstandskraft zu modifizieren oder anzupassen, indem die oben beschriebene Hauptwiderstandskraft und die oben beschriebene Hilfskraft kombiniert werden.
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Die charakteristische Kurve beschreibt die Veränderung der Kraft, die einer Funktion des Weges des Kupplungspedals zwischen seinen eingekuppelten und ausgekuppelten Stellungen entspricht.
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Die Erfindung erlaubt es beispielsweise, insbesondere im Bezug auf Betätigungsstellungen, die charakteristische Kurve der Widerstandskraft eines Pedals einer klassischen hydraulischen Steuervorrichtung so fein wie möglich nachzubilden. Wohl gemerkt kann die Form der charakteristischen Kurve beispielsweise im Hinblick auf die spezifischen Ansprüche der Fahrzeughersteller abgewandelt werden.
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Außerdem erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Verwendung eines klassischen Pedals genauso wie der Hilfsmittel, die bereits bisher in den hydraulischen Steuervorrichtungen benutzt worden sind, die Lagen der entsprechenden Schwenkachsen können jedenfalls nach den Bedürfnissen angepasst werden. Die Kosten einer solchen elektrischen Steuervorrichtung und ihre Austauschbarkeit mit einer klassischen hydraulischen Steuervorrichtung sind auf diese Weise verbessert .
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Die vorgenannten Schwenkvorrichtungen können Gelenkzapfenverbindungen oder Kugelgelenke sein.
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Das zweite Teil des Kraftsimulators kann einen Kolben umfassen, der in Längsrichtung verschiebbar in dem entsprechenden ersten Teil montiert ist, und einen Schwenkarm, der um die zweite Achse im Bezug auf das Kupplungspedal schwenkbar ist, wobei der Schwenkarm gleichfalls schwenkbar im Bezug auf den Kolben ist.
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In diesem Falle kann das elastische Element des Kraftsimulators zwischen dem entsprechenden ersten Teil und dem Kolben montiert sein, oder zwischen dem entsprechenden ersten Teil und dem Schwenkarm oder auch zwischen dem entsprechenden ersten Teil und dem Pedal.
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Das elastische Element der Hilfsmittel kann zwischen dem entsprechenden ersten und zweiten Teil montiert sein.
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Der Kraftsimulator kann so aufgebaut sein, dass er eine Widerstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Pedals erzeugt, die im Wesentlichen linear wächst mit dem Weg des Pedals von seiner eingekuppelten Stellung zu seiner ausgekuppelten Stellung.
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Diese Kraft ist beispielsweise über den ganzen Pedalweg positiv, d.h. neigt stets dazu, das Pedal in seine eingekuppelte Stellung zurück zu bewegen. Diese Kraft ist eine Hauptkomponente der gesamten Reaktionskraft, die zusammen durch den Simulator und durch die Hilfsmittel im Bereich der Auflagefläche des Fußes erzeugt wird.
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Die Hilfsmittel können dazu ausgebildet sein, eine Widerstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Pedals zu erzeugen, die ansteigt und abnimmt mit dem Pedalweg von seiner eingekuppelten Stellung in seine ausgekuppelte Stellung.
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Diese Kraft ist eine Hilfskomponente der gesamten Reaktionskraft, die zusammen von dem Simulator und von den Hilfsmitteln im Bereich der Auflagefläche des Fußes erzeugt wird. Diese Hilfskomponente kann im Betrag schwächer sein als die vorgenannte Hauptkomponente.
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Die Hilfsmittel können beispielsweise aufgebaut sein, um eine Widerstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Pedals zu schaffen, die für eine Bewegung des Pedals zwischen 20 und 40 % maximal wird, vorzugsweise im Bereich von 30 % des Weges des Pedals zwischen seinen eingekuppelten und ausgekuppelten Stellungen.
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Die Hilfsmittel sind angeordnet, um eine positive Widerstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Pedals während eines ersten Abschnitts des Weges und dann eine negative Kraft über einen zweiten Abschnitt des Weges zu erzeugen.
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In diesem Fall sind die Hilfsmittel aufgebaut, um eine Widerstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Pedals zu erzeugen, die Null für eine Verschiebung des Pedals zwischen 50 und 70 %, vorzugsweise im Bereich von 60 % des Weges des Pedals zwischen seinen eingekuppelten und ausgekuppelten Stellungen ist.
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Der Kraftsimulator und seine Hilfsmittel können gestaltet sein, um eine gesamte Widerstandskraft im Bereich der Auflagefläche des Pedals zu erzeugen, die auf einem ersten Teil des Weges wächst, bis eine Verschiebung des Pedals zwischen 30 und 60 % des Pedalwegs zwischen den eingekuppelten und ausgekuppelten Stellungen erreicht ist, und die dann auf einem zweiten Teil des Weges abnimmt, bis eine Verschiebung des Pedals zwischen 70 und 100 % des Pedalwegs erreicht ist, und die dann erneut auf einem dritten Teil des Weges wächst, bis die ausgekuppelte Stellung des Pedals erreicht ist.
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Der Wert der Gesamtwiderstandskraft, die durch die Addition der Hauptkomponente (immer positiv) und der Hilfskomponente (die Art in Abhängigkeit von der Stellung des Pedals positiv oder negativ sein kann) ist stets positiv. In anderen Worten, die Gesamtkraft hat immer die Neigung, das Pedal in seine eingekuppelte Stellung zurückzubringen.
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Der Kraftsimulator kann mindestens einen Aufnehmer umfassen, der dazu geeignet ist, die Stellung des zweiten Teils des Emulators festzustellen, beispielsweise die Stellung des Kolbens. Man kann also indirekt die Stellung des Pedals durch Berechnung bestimmen.
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Die Vorrichtung kann gleichzeitig Reibemittel im Bereich mindestens einer der Schwenkachsen umfassen, um auf diese Weise ein Hysteresemoment zu schaffen, vorzugsweise ein in Abhängigkeit von der Stellung des Pedals variables Hysteresemoment.
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Die Reibemittel können eine gewellte elastische Beilagscheibe umfassen, die hinsichtlich der Drehbewegung mit einem ersten entsprechenden Schwenkelement verbunden ist, wobei die gewellte Beilagscheibe mindestens einen vorstehenden Bereich und mindestens einen vertieften Bereich umfasst, sowie ein zweites Schwenkelement, welches mindestens ein vorstehendes Teil umfasst, welches dazu geeignet ist, zumindest mit dem vorstehenden Bereich der gewellten Beilagscheibe in Anlage zu kommen. Die gewellte Beilagscheibe ist dazu geeignet, sich entlang ihrer Achse zu verformen, die gleichzeitig die entsprechende Schwenkachse ist.
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Auf diese Weise kann das gebildete Hysteresemoment schwach oder null sein, während das vorstehende Teil im Bezug auf den vertieften Bereich der Beilagscheibe gelegen ist und das gebildete Hysteresemoment kann stark sein, während das vorstehende Teil in Anlage kommt auf dem vorstehenden Bereich der Beilagscheibe und diese Beilagscheibe stark komprimiert.
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Die gewellte Beilagscheibe und das vorstehende Teil können dergestalt ausgebildet sein, dass das Hysteresemoment schwach oder null ist während das Pedal sich in Ruhestellung oder eingekuppelter Stellung befindet und das Hysteresemoment wesentlich stärker ist auf dem Rest des Pedalwegs.
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Der erste Teil der Hilfsmittel kann schwenkbar auf der festen Abstützung angeordnet sein. Der zweite Teil der Hilfsmittel kann hinsichtlich einer Translationsbewegung im Bezug auf den entsprechenden ersten Teil beweglich sein.
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Man kann eine Bezugsgröße definieren, die beispielsweise als Ausgangspunkt die Schwenkachse des Pedals auf der festen Abstützung hat und umfasst:
- - eine erste Achse X die durch die Schwenkachse des Pedals auf der festen Abstützung zum einen und durch die Schwenkachse des zweiten Teils des Kraftsimulators auf dem Pedal zum anderen verläuft,
- - eine zweite Achse Y senkrecht zu der Achse X
in diesem Bezugssystem (X; Y) in der Ruhestellung des Pedals, d.h. in der eingekuppelten Stellung, kann man die folgenden Koordinaten definieren:
- - die Schwenkachse des Pedals auf der festen Abstützung hat die Koordinaten (0; 0),
- - die Schwenkachse des Schwenkarms des Simulators auf dem Kolben hat die Koordinaten (X2; 0),
- - die Schwenkachse des Schwenkarms des Simulators auf dem Kolben hat die Koordinaten (X3; Y3),
- - die Schwenkachse des zweiten Teils der Hilfsmittel auf dem Pedal hat die Koordinaten (X4; Y4),
- -die Schwenkachse des ersten Teils der Hilfsmittel auf der festen Abstützung hat die Koordinaten (X5; Y5),
- -der Andruckpunkt des Fußes auf dem Pedal hat die Koordinaten (X6; Y6).
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Gemäß einer Ausführungsform:
- - kann X2 zwischen 50 und 70 mm liegen,
- - kann X3 zwischen 28 und 48 mm liegen,
- - kann Y3 zwischen 88 und 108 mm liegen,
- - kann X4 zwischen 130 und 160 mm liegen,
- - kann Y4 zwischen -35 und -15 mm liegen,
- - kann X5 zwischen 80 und 100 mm liegen,
- - kann Y5 zwischen 6 und 26 mm liegen,
- - kann X6 zwischen 230 und 260 mm liegen,
- - kann Y6 zwischen -90 und -70 mm liegen,
gemäß einer weiteren Ausführungsform:
- - kann X2 zwischen 33 und 53 mm liegen,
- - kann X3 zwischen -4 und 16 mm liegen,
- - kann Y3 zwischen 110 und 140 mm liegen,
- - kann X4 zwischen -7 und 13 mm liegen,
- - kann Y4 zwischen 30 und 50 mm liegen,
- - kann X5 zwischen -34 und -14 mm liegen,
- - kann Y5 zwischen 56 und 76 mm liegen,
- - kann X6 zwischen 230 und 270 mm liegen,
- - kann Y6 zwischen -30 und -10 mm liegen.
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Wohl gemerkt können die vorstehenden Werte ganz oder teilweise modifiziert werden. In diesem Fall sind die relativen Stellungen der verschiedenen Schwenkachsen vorzugsweise beibehalten, nach der Art einer Ähnlichkeitstransformation.
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Die Erfindung wird besser verstanden werden und andere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden erkenntlich durch das Lesen der folgenden Beschreibung die lediglich als nicht beschränkendes Beispiel im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen dient, in denen:
- • die 1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
- • die 2 eine Schnittdarstellung des Kraftsimulators der Vorrichtung der 1 ist,
- • die 3-5 Darstellungen des kinematischen Schemas der Vorrichtung in verschiedenen Stellungen des Kupplungspedals, bzw. in eingekuppelter Stellung, in einer Zwischenstellung und in ausgekuppelter Stellung darstellen,
- • die 6 ist ein Diagramm welches jeweils die von dem Kraftsimulator und den Hilfsmitteln erzeugten Kräfte im Bezug auf den Weg des Kupplungspedals darstellt,
- • die 7 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Schwenkbewegung des Pedals auf der festen Abstützung und der Reibmittel, die auf der Ebene dieser Schwenkbewegung montiert sind, darstellt
- • die 8 ist eine perspektivische Ansicht einer gewellten Beilagscheibe, wie sie bei den Reibmitteln auftritt,
- • die 9 ist eine Ansicht von der Seite der gewellten Beilagscheibe,
- • die 10-12 sind Ansichten entsprechend den 3-5, die eine abweichende Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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Die 1-9 zeigen eine Vorrichtung 1 zur elektrischen Steuerung eines Übertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 1 erlaubt zum Beispiel die Steuerung einer Kupplung der normalerweise geschlossenen Art, die ein Fahrzeuggetriebe ausrüstet.
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Die Vorrichtung 1 umfasst ein Pedal 2 welches durch einen Benutzer zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Stellung bewegt werden kann. Das Pedal 2 umfasst im allgemeinen ein erstes Ende mit einem Loch 3 welches als Durchgang für eine Schwenkwelle dient, diese Welle ist in einer festen Abstützung montiert, beispielsweise an der Stirnwand des Fahrzeugs. Das Pedal 2 ist so schwenkbar um eine Achse A1 auf einem festen Bestandteil des Fahrzeugs.
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Das Pedal 2 umfasst darüber hinaus ein zweites Ende, welches dem ersten Ende gegenüberliegt, und einen Bereich 4 umfasst, der zur Auflage des Fußes eines Benutzers des Fahrzeuges dient.
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Vorrichtung 1 umfasst darüber hinaus einen Kraftsimulator 5. Wie dies in 2 besser erkennbar ist, umfasst der Kraftsimulator 5 einen Körper 6, einen Kolben 7, einen Schwenkarm 8, ein elastisches Element 9 und einen Positionsaufnehmer 10.
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Der Körper 6 ist dazu bestimmt, beispielsweise auf der festen Abstützung befestigt zu werden. Der Körper 6 umfasst einen hohlen Abschnitt 11, in dem der Kolben 7 montiert ist, einen Kragen 12, der sich radial nach außen erstreckt, eine Verbindung 13 und Befestigungsmittel 14 des Bajonettverschluss-Typs, die dazu geeignet sind, mit den entsprechenden Mitteln der Abstützung zusammen zu wirken, um die Befestigung des Körpers 6 auf der Abstützung sicherzustellen, wobei die Verbindung 13 in Anlage kommt auf einer radialen Wand der Abstützung nach der Befestigung.
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Der Kolben 7 ist verschiebbar in dem hohlen Abschnitt 11 angeordnet, entlang einer Achse 15. Ein magnetisches Element 16 ist in dem Kolben 7 angebracht, auf der Ebene eine eines ersten Endes des Kolbens 7.
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Ein erstes Ende des Schwenkarms 8 ist schwenkbar auf einem zweiten Ende des Kolbens 7 mittels einer Kugelgelenkverbindung 17 schwenkbar. Ein zweites Ende des Schwenkarms 8 ist auf dem Pedal 2 schwenkbar, mittels eines Drehgelenks oder eines Kugelgelenks 18. Das elastische Element 9 ist beispielsweise eine schraubenförmige Druckfeder und ist zwischen dem Körper 6 und einer ringförmigen Anschlagleiste 19 des Schwenkarms 8 angebracht. Das erste elastische Element 9 weist eine Federhärtekonstante K1 zwischen beispielsweise 10 und 22 N/m auf. Das erste elastische Element 9 richtet sich so gegen eine Translationsbewegung des Schwenkarms 8 im Bezug auf den Körper 6 entlang der Achse 15.
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Im Betrieb ist die Schwenkachse 8 so geeignet, im Bezug auf das Kupplungspedal 2 um eine Achse A2 zu schwenken und der Schwenkarm ist geeignet, im Bezug auf den Kolben um eine Achse A3 zu schwenken.
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Der Aufnehmer 10 wird von dem Körper 6 des Simulators 5 getragen. Dieser ist ein kontaktloser und linearer Aufnehmer und ist geeignet, um die Verschiebung des Magnetelements 16 im Bezug auf den Körper 6 zu messen, und so die Verschiebung des Kolbens 7 im Bezug auf den Körper 6.
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Die Information, die durch diesen Aufnehmer 10 geliefert wird, kann durch eine Verarbeitungseinheit genutzt werden, die beispielsweise in die elektronische Steuereinheit des Fahrzeugs eingebaut ist, um einen Auftrag für einen elektrische Betätigungsvorrichtung zu erzeugen, die den Zustand des Übertragungssystems ändert, d.h. die Steuerung der Kupplung erlaubt. Man kann auf diese Weise eine elektrische Steuerung nach der Art „clutch by wire“ (Kupplung über Leitung) herstellen. Man kann auf diese Weise beispielsweise im Freilauf rollen, wiederum genannt „coasting“ auf Englisch.
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Die Vorrichtung 1 umfasst darüber hinaus Hilfsmittel 20 mit einem hohlen Körper 21. Der Körper 21 ist schwenkbar auf der festen Abstützung mit einem ersten Ende angebracht, und ein Kolben ist an dem anderen Ende des Körpers 21 angebracht. Der Kolben umfasst eine Stange 22, deren freies Ende schwenkbar an dem Pedal 2 mittels einer Schwenk-oder Kugelgelenksverbindung 23 angebracht ist (1). Der Kolben und die Stange 22 können entlang einer Achse 24 im Bezug auf den Körper 21 verschoben werden. Ein zweites elastisches Element 25, wie beispielsweise eine schraubenförmige Druckfeder ist zwischen dem Körper 21 einerseits und einer ringförmigen Anschlagsfläche der Stange 23 andererseits angebracht.
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Das zweite elastische Element 25 weist eine Federsteifigkeitskonstante K2 von beispielsweise zwischen 20 und 32 N/m auf. Das zweite elastische Element 25 widersetzt sich so der Verschiebung des Kolbens und der entsprechenden Stange 22 im Bezug auf den Körper 21.
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Im Betrieb kann die Stange 22 ebenfalls im Bezug auf das Pedal 2 um eine Achse A4 schwenken, der Körper 21 kann im Bezug auf die feste Abstützung um eine Achse A5 schwenken.
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Die 3-5 zeigen die Vorrichtung 1 der 1 in Form von kinematischen Schemadarstellungen in verschiedenen Stellungen des Kupplungspedals 2.
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Insbesondere zeigt 3 die Vorrichtung 1 während das Kupplungspedal sich in Ruhestellung oder eingekuppelter Stellung befindet, die 4 zeigt die Vorrichtung 1 während das Pedal 2 in einer Zwischenstellung ist, und die 5 zeigt die Vorrichtung 1 während das Pedal 2 in ausgekuppelter Stellung ist.
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Der gesamte Weg des Pedals 2 zwischen der eingekuppelten und ausgekuppelten Stellung wird Cmax bezeichnet. Dieser Weg entspricht beispielsweise einer Schwenkung des Pedals 2 um die Achse A1 zwischen 20 und 50°, beispielsweise zwischen 30 und 40°, beispielsweise im Bereich von 34°.
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Man kann ein Bezugssystem definieren mit beispielsweise der Schwenkachse A1 des Pedals 2 auf der festen Abstützung als Ausgangspunkt mit:
- - einer ersten Achse X, die durch die Schwenkachse A1 des Pedals 2 auf der festen Abstützung zum einen und durch die Schwenkachse A2 des Schwenkarms 8 des Kraftsimulators 5 auf dem Pedal 2 zum anderen verläuft,
- - eine zweiten Achse Y senkrecht zu der Achse X.
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In diesem Bezugssystem kann man in der Ruhestellung des Pedals, d.h. in der eingekuppelten Stellung (3), die folgenden Koordinaten definieren:
- - die Schwenkachse A1 des Pedals 2 auf der festen Abstützung hat die Koordinaten (0; 0),
- - die Schwenkachse A2 des Schwenkarms 8 des Simulators 5 auf dem Pedal 2 hat die Koordinaten (X2; 0),
- - die Schwenkachse A3 des Schwenkarms 8 des Simulators 5 auf dem Kolben 7 hat die Koordinaten (X3; Y3),
- - die Schwenkachse A4 der Stange 22 der Hilfsmittel 20 auf dem Pedal 2 hat die Koordinaten (X4; Y4),
- - die Schwenkachse A5 des Körpers 21 der Hilfsmittel 20 auf der festen Abstützung hat die Koordinaten (X5; Y5),
- - der Andruckpunkt 26 des Fußes auf dem Pedal 2 hat die Koordinaten (X6; Y6).
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Gemäß der Ausführungsform, die in den 1-5 dargestellt ist:
- - kann X2 zwischen 50 und 70 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 60 mm,
- - kann X3 zwischen 28 und 48 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 38 mm,
- - kann Y3 zwischen 88 und 108 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 98 mm,
- - kann X4 zwischen 130 und 160 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 145 mm,
- - kann Y4 zwischen -35 und -15 mm liegen, beispielsweise im Bereich von -25 mm,
- - kann X5 zwischen 80 und 100 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 90 mm,
- - kann Y5 zwischen 6 und 26 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 16 mm,
- - kann X6 zwischen 230 und 260 mm liegen, beispielsweise im Bereich von 245 mm,
- - kann Y6 zwischen -90 und -70 mm liegen, beispielsweise im Bereich von -80 mm.
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Wohlgemerkt können die vorstehenden Werte ganz oder teilweise modifiziert werden. In diesem Fall sind die relativen Stellungen der verschiedenen Schwenkachsen A1 bis A5 vorzugsweise beibehalten, nach der Art einer Ähnlichkeitstransformation.
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Die 6 ist ein Diagramm, welches in der Ordinate die Kraft gemessen am Andruckpunkt 26 des Fußes und in der Abszisse die Verschiebung oder den Weg des Pedals 2 zeigt. Ein Weg null entspricht der Ruhestellung oder der eingekuppelten Stellung des Pedals 2 (wie in 3 dargestellt), ein Weg entsprechend Cmax entspricht der ausgekuppelten Stellung des Pedals 2 (wie in 5 dargestellt). Die Zwischenstellung, die in 4 dargestellt ist, ist die Stellung der Vorrichtung 1 für einen Weg, der mit C2 bezeichnet ist.
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Dieses Diagramm umfasst mehrere Kurven, nämlich:
- - die Kurve E1, die die Entwicklung der Kraft zeigt, die durch den Simulator 5 auf dem Pedal 2 erzeugt wird, und gleichermaßen Hauptkomponente genannt wird, und insbesondere durch das elastische Element 9 erzeugt wird, gemessen an dem Andruckpunkt 26 des Fußes auf dem Pedal 2,
- - die Kurve E2, die die Entwicklung der Kraft zeigt, die durch die Hilfsmittel 20 auf dem Pedal 2 erzeugt wird, und gleichermaßen Hilfskomponente genannt wird, und insbesondere durch das elastische Element 25 erzeugt wird, gemessen am Andruckpunkt 26 des Fußes auf dem Pedal 2,
- - die Kurve E3, die die Entwicklung der Kraft darstellt, die entweder durch den Simulator 5 oder durch die Hilfsmittel 20 auf dem Pedal 2 erzeugt werden, gemessen am Andruckpunkt 26 des Fußes auf dem Pedal 2
- - die Kurve E4, die die theoretisch gewünschte Kurve zeigt, nämlich die charakteristische Kurve einer klassischen hydraulischen Steuervorrichtung für eine Kupplung.
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Man stellt fest, dass die Kurve E3 die Summe der Kurven E1 und E2 ist.
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Man stellt fest, dass die Kurve E1 linear zunimmt vom Ausgangspunkt (Weg 0) bis zum Weg Cmax. Man stellt fest, dass die Kraft F01, die im Ruhezustand durch den Simulator 5 erzeugt wird nicht null und positiv ist. F01 liegt beispielsweise zwischen 5 und 30 N.
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Man stellt fest, dass die Kurve E2 von der Ruhestellung (Weg 0) aus zunimmt bis zu einer Stellung entsprechend einem Weg C1. Der Weg C1 liegt zwischen 20 und 40 % vorzugsweise im Bereich von 30 % des Wegs Cmax. Die Kurve E2 nimmt dann jenseits von C1 ab, bis zum Wert Cmax. Wie dies auf der Kurve E2 sichtbar ist, ist die Kraft, die von den Hilfsmitteln 20 ausgeübt wird, zwischen dem Ausgangspunkt und dem Weg C2 positiv, dann jenseits davon negativ bis zu dem Weg Cmax.
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Die Kraft ist demnach null für einen Weg C2, die entsprechende Stellung der Vorrichtung 1, die in der 4 dargestellt ist. Man stellt fest, dass in dieser Stellung die Achsen A1, A4 und A5 fluchten.
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Man wird feststellen, dass die Kraft F02, die im Ruhezustand durch die Hilfsmittel 20 ausgeübt wird, nicht null und positiv ist. F02 liegt beispielsweise zwischen 5 und 30 N.
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Die Kurve C3 stellt die Summe der Hauptkomponente (Kurve E1) und der Hilfskomponente (Kurve E2) dar, und umfasst so einen zunehmenden Abschnitt vom Ausgangspunkt bis zum Erreichen des Weges C3, sodann einen abnehmenden Abschnitt zwischen dem Weg C3 und dem Weg C4, und sodann von neuem einen zunehmenden Abschnitt, vom Weg C4 bis zum Weg Cmax.
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Die Kraft F03, die in Ruhestellung gemeinsam durch den Simulator 5 und durch die Hilfsmittel 20 ausgeübt wird, nicht null und ist positiv. F03 entspricht der Summe der F01 und F02.
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Die Gesamtkraft (Kurve E3), die auf das Pedal 2 ausgeübt wird, ist stets positiv, dergestalt dass dies stets auf seine eingekuppelte Position zurück bewegt wird.
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Man stellt fest, dass die Kurve E3 sehr nahe der zu erreichenden Kurve C4 verläuft. Der Simulator 5 und die Hilfsmittel 20 erlauben so, eine Widerstandskraft im Bereich des Betätigungsbereichs 4 des Pedals 2 zu erzeugen, die nahezu perfekt das Verhalten eines Pedals einer klassischen hydraulischen Steuervorrichtung simuliert, in der Art, dass der Benutzer nicht verstört wird.
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Um den Komfort für den Benutzer noch weiter zu erhöhen, kann die Vorrichtung 13 Vorrichtungen im Bereich von mindestens einer der Schwenkachsen A1 bis A5 umfassen, so das ein Hysteresemoment erzeugt wird, vorzugsweise ein Hysteresemoment ,welches in Abhängigkeit von der Stellung des Pedals 2 veränderlich ist.
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Gemäß einer Ausführungsform, die in den 7-9 dargestellt ist, können die Reibemittel eine gewellte, elastische Beilagscheibe 27 umfassen, die hinsichtlich der Drehbewegung mittels Kupplungsklauen 28 mit einem entsprechenden Schwenkelement verbunden ist, hier mit der festen Abstützung 29 im Bereich der Achse A1, wobei die gewellte Beilagscheibe 27 mindestens einen Wechsel von vorspringenden Bereichen 30 und ausgenommenen Bereichen 31 aufweist. Ein anderes Schwenkelement, hier das Pedal 2, umfasst einen oder mehrere vorspringende Klötze 32, die dazu geeignet sind, auf der gewellten Beilagscheibe 27 in Anlage zu kommen. Die gewellte Beilagscheibe 27 ist geeignet, sich durch Druck entlang der Achse A1 zu verformen.
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Nach dem so der oder die vorspringenden Klötze 32 die gewellte Beilagscheibe 27 durch Andrücken auf den vorspringenden Bereichen 30 zusammendrücken, erzeugen diese eine erhebliche Reibung auf dem Pedal 2, so dass auf diese Weise ein bedeutendes Hysteresemoment erzeugt wird. Umgekehrt, wenn die vorstehenden Klötze 32 gegenüber den ausgenommenen Bereichen 31 der gewellten Beilagscheibe 27 gelegen sind, ist das Hysteresemoment viel schwächer bzw. null wenn die Beilagscheibe 27 nicht zusammengedrückt wird.
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Die gewellte Beilagscheibe 27 und die vorspringenden Klötze 32 können dergestalt ausgebildet sein, dass das Hysteresemoment schwach oder null ist, solange das Pedal 2 sich in der Ruhestellung oder eingekuppelten Stellung befindet und dass das Hysteresemoment wesentlich stärker auf dem Rest des Weges des Pedals 2 ist. Das maximale Hysteresemoment ist beispielsweise zwischen 3 und 12 Nm gelegen.
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Die 10-12 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich von der vorstehend beschriebenen darin unterscheidet, dass:
- - X2 zwischen 33 und 53 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 43 mm,
- - X3 zwischen -4 und 16 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 6 mm,
- - Y3 zwischen 110 und 140 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 125 mm,
- - X4 zwischen -7 und 13 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 3 mm,
- - Y4 zwischen 30 und 50 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 40 mm,
- - X5 zwischen -34 und -14 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von -24 mm,
- - Y5 zwischen 56 und 76 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 66 mm,
- - X6 zwischen 230 und 270 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von 250 mm,
- - Y6 zwischen -30 und -10 mm liegen kann, beispielsweise im Bereich von -20 mm.
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Wohlgemerkt können die vorstehenden Werte ganz oder teilweise modifiziert werden. In diesem Fall sind die relativen Stellungen der verschiedenen Schwenkachsen A1 bis A5 vorzugsweise beibehalten, nach der Art einer Ähnlichkeitstransformation.
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Die Funktion der in den 10-12 dargestellten Vorrichtung ist die gleiche wie die weiter oben beschriebene. Man beachte insbesondere, dass, wie vorstehend, in der Zwischenstellung (Figur 11-Weg C2) die Schwenkachsen A1, A4 und A5 fluchten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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