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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Nachbilden des „Pedalgefühls" einer herkömmlichen hydraulischen
Bremse in elektronisch betriebenen Bremssystemen, die oftmals auch
als „Brake-by-Wire-Systeme" bezeichnet werden.
Es gibt bereits Brake-by-Wire-Systeme mit Verschiebungs- und Kraftsensoren,
die mit dem Pedal verbunden werden und Signale erzeugen, die den
Betrieb der Radbremsen steuern. Beim Betrieb von Brake-by-Wire-Systemen fühlt sich
der Fahrer in der Regel sicherer, wenn das Pedalgefühl dem Pedalgefühl eines
herkömmlichen Bremssystems
gleicht und daher wurde dies von den Entwicklern angestrebt.
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Zudem
ist es wünschenswert,
dass mit dem gefühlten
Fußdruck
bei herkömmlichen
Systemen und bei Brake-by-Wire-Systemen ein jeweils ähnlicher
Bremseffekt erzielt wird.
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Eine
Haupteigenschaft des Pedalgefühls
bei herkömmlichen
hydraulischen Bremssystemen ist der besondere Hystereseeffekt, den
diese Systeme aufweisen, bei dem der zum Anziehen der Bremse erforderliche
Pedaldruck die gefühlte
Reaktionskraft beim Loslassen des Pedals weit übersteigt. Eine zweite Eigenschaft
ist eine sehr langsame Anstiegsrate der Pedalkraft im Anfangsstadium
des Pedalwegs, gefolgt von einem exponentiellen Anstieg der gefühlten Pedalkraft,
wenn sich das Bremspedal seiner vollständig gedrückten Position nähert. Daher muss
jede Pedalgefühl-Emulatorvorrichtung
sowohl einen Hystereseeffekt als auch einen anfänglich linearen, allmählichen
Anstieg der Pedalkraft mit einem anschließenden exponentiellen Anstieg
des Pedalwiderstands, wenn sich das Pedal durch den Abschlussbereich
bewegt, aufweisen. (Siehe Schaubild in 3, in dem
eine Kurve A für
das Anziehen und eine Kurve B für
das Loslassen gezeigt sind.)
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Das
Dokument
US-A-5,544,948 offenbart eine
Kombination folgender Merkmale aus Anspruch 1: Einen Emulatormechanismus
in Kombination mit einem Kraftfahrzeugbremspedal in einem Brake-by-Wire-System,
umfassend eine Kammer mit einem gleitbeweglich darin angeordneten
Kolben, der mit dem Bremspedal antriebsmäßig verbunden ist und von diesem
in der Kammer durch die Hubvergrößerung des
Pedals nach vorn bewegt wird, und ein geschäumtes Elastomerteil, das in
der Kammer angeordnet ist. Die zugehörigen Verfahrensmerkmale nach
Anspruch 6 sind auch aus diesem Dokument bekannt.
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Im
Zusammenhang mit einer elektronischen Steuerung für ein Fahrpedal
wurde Hysterese erzeugt, wie im
US-Patent Nr. 6,360,631 B1 beschrieben ist.
Dies erfolgte durch eine Hysteresevorrichtung, die zunehmenden Reibungswiderstand
zur Pedalbewegung auslöst.
Die Hysteresevorrichtung wird sicher an der Tragstruktur befestigt
und enthält
einen Kolben, der den Pedalarm in Eingriff bringt und in einer Kammer
durch Rotation des Pedalarms zischen einer ausgefahrenen und einer
eingefahrenen Position hin und her bewegt werden kann. Ein Paar
koaxialer Druckfedern drückt
den Kolben elastisch in die ausgefahrene Position. Die Kammer bildet
eine erste Reibungsfläche
und der Kolben hat mehrere Zinken, die eine zweite Reibungsfläche bilden,
die mit der ersten Reibungsfläche
in Eingriff kommen kann, um gegen die Drehbewegung des Pedalarms
Widerstand zu leisten. Die Reibung zwischen der ersten und der zweiten
Reibungsfläche,
also der Widerstand gegen die Bewegung des Kolbens, nimmt zu, wenn
sich der Kolben von der ausgefahrenen in die eingefahrene Position
bewegt. Variable Reibung wird erzielt, weil die Zinken winklige
Oberflächen
bilden, die mit der Feder so in Eingriff kommen, dass die Zinken
radial nach außen
verkeilt werden, um die erste und die zweite Reibungsfläche mit
zunehmender Kraft miteinander in Eingriff zu bringen, wenn die Federn
zusammengedrückt
werden. Dieser Reibungswiderstand erzeugt Hysterese, indem die Reibung, die
zum Bewegen des Pedals überwunden
werden muss, erheblich größer ist
als die Kraft, die zum reinen Festhalten des Pedals in gedrückter Position
erforderlich ist, wodurch das Gefühl eines mechanischen Fahrpedals
simuliert wird.
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Die
Simulation des tatsächlichen
Pedalgefühls
in einem Brake-by-Wire-System stellt aufgrund der beschriebenen
unterschiedlichen Merkmale des Pedalgefühls bei einem hydraulischen
Bremssystem im Wesentlichen unterschiedliche Anforderungen an eine
elektronische Drosselklappensteuerung.
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Das
heißt,
die gefühlten
Bremspedalkräfte bei
einem hydraulischen Bremssystem sind so, dass es einen langsamen,
linearen Anstieg der Pedalreaktionskraft gibt, wenn das Bremspedal
anfänglich
gedrückt
wird. Ungefähr
im mittleren Bereich des Pedalwegs beginnt der Widerstand exponentiell
anzusteigen und steigt dann weiter exponentiell an, bis die Position
bei vollständig
angezogenen Bremsen erreicht ist.
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Nach
dem Loslassen fällt
die Pedalreaktionskraft anfänglich
sehr stark ab und nimmt danach mit geringer Geschwindigkeit linear
ab.
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Somit
besteht eine komplexe Beziehung zwischen der Pedalbewegung und der
gefühlten
Pedalreaktionskraft und es gibt ebenfalls einen Hystereseeffekt,
da wegen des Energieverlustes in einem hydraulischen System die
ausgeübte
Kraft geringer ist als die zurückgegebene
Kraft.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfachen Mechanismus bereitzustellen,
mit dem in einem Brake-by-Wire-Bremssystem das Pedalgefühl eines
hydraulischen Bremssystems erzeugt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das
oben genannte Ziel sowie andere Ziele, die aus der Lektüre der nachfolgenden
Beschreibung und Ansprüche
hervorgehen, werden durch einen einfachen, zuverlässigen Emulatormechanismus
erreicht, der bewirkt, dass die Bremspedalbewegung ein elastisch
zusammendrückbares
geschäumtes Kunststoff-Elastomerteil
derart zusammendrückt, dass
die komplexe Beziehung zwischen Pedalbewegung und gefühltem Widerstand
erzeugt wird und dass auch der erforderliche Hystereseeffekt bereitgestellt
wird, der bei einem herkömmlichen
hydraulischen Bremssystem durch das Pedal erzeugt wird. Das geschäumte Kunststoff-Elastomerteil
stellt eine größere Anstiegsrate
der Reaktionskraft bereit, sobald die darin befindlichen Hohlräume im Wesentlichen
zusammengefallen sind und es kann auch leicht so formuliert werden,
dass es Hysterese bereitstellt.
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In
einer modifizierten Version wird eine Hysteresevorrichtung mit mechanischer
Feder, wie sie im
US-Patent
Nr. 6,360,631 B1 beschrieben ist, mit dem geschäumten Kunststoff-Elastomerteil
kombiniert, wobei beide durch das Bremspedal zusammengedrückt werden.
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In
einem anderen Verfahren wird ein geschäumtes Kunststoff-Elastomerteil,
das ausreichend inhärente
Hysterese aufweist, mit einer mechanischen Feder kombiniert, sodass
keine separate Hysteresevorrichtung erforderlich ist und dennoch eine
leichtere Anpassung an eine Kraft-Weg-Funktion eines herkömmlichen
Pedals eines hydraulischen Bremssystems möglich ist.
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Die
Feder kann auch eine Gasfeder oder ein festes Elastomerteil sein,
die in Reihe mit dem geschäumten
Kunststoff-Elastomerteil oder stufenweise fortlaufend durch den
Aufbau eines durch das Bremspedal betätigten Kolbens zusammengedrückt werden
können.
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Bei
einem anderen Verfahren kann eine hydraulische Widerstandsvorrichtung
mit dem Kolben betätigt
werden, der ein geschäumtes
Kunststoff-Elastomerteil zusammendrückt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine bildliche Darstellung einer Bremspedalanordnung einschließlich eines
erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus.
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1A-1, 1A-2 und 1A-3 sind Schnittdarstellungen einer ersten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus
in aufeinander folgenden Schritten beim Drücken des Bremspedals.
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1B ist
eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus.
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1C ist
eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus.
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1D ist
eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus.
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1E ist
eine Schnittdarstellung einer fünften
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus.
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2 ist
eine Seitenansicht einer speziellen Form eines Elastomerteils, das
in dem erfindungsgemäßen Emulatormechanismus
verwendet wird.
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2A ist
eine Endansicht des in 2 gezeigten Elastomerteils.
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2B ist
eine Endansicht einer Alternativform des in 2 gezeigten
Elastomerteils.
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2C ist
eine Endansicht einer weiteren Alternativform des in 2 gezeigten
Elastomerteils.
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2D ist
eine Seitenansicht der weiteren Alternativform des in 2 gezeigten
Elastomerteils.
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2E ist
eine Teilschnittdarstellung einer wiederum anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismus.
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3 ist
ein Diagramm der Pedallast gegenüber
dem Pedalhub, wie sie durch eine erfindungsgemäße Pedalgefühl-Emulatorvorrichtung erzeugt
werden.
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4 enthält mehrere
Diagramme der Pedalkraft gegenüber
dem Pedalhub, wie sie durch verschiedene Varianten der erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatormechanismen
erzeugt werden.
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5A ist
ein Schaubild einer Bremspedalanordnung und einer anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatorvorrichtung.
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5B ist
ein Schaubild einer Bremspedalanordnung in einer wiederum anderen
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatorvorrichtung.
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5C ist
ein Schaubild einer Bremspedalanordnung in einer wiederum anderen
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatorvorrichtung.
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5D ist
ein Schaubild einer Bremspedalanordnung in einer wiederum anderen
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Pedalgefühl-Emulatorvorrichtung.
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6 ist
ein Diagramm einer gewünschten Pedallast
gegenüber
der Verschiebung und einer Pedallast gegenüber der Verschiebung, wie sie
durch eine erfindungsgemäße Emulatorvorrichtung
erzeugt werden.
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Detaillierte Beschreibung
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung soll zum Zwecke der Klarheit
bestimmte spezifische Terminologie verwendet und eine bestimmte
Ausführungsform
gemäß den Anforderungen
der 35 USC 112 beschrieben werden. Dennoch sollte ersichtlich sein,
dass diese nicht einschränkend
sein soll und auch nicht so aufgefasst werden soll, da die Erfindung
innerhalb des Schutzbereichs der anhängenden Ansprüche viele
Formen und Abweichungen haben kann.
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1 zeigt
eine Ansicht einer Bremspedalanordnung 10, die eine Bremspedalgefühl-Emulatorvorrichtung 12 zur
Verwendung in einem elektronischen Brake-by-Wire-System enthält. Ein
Kolbenbügel 14 wird
an das Bremspedal 16 geheftet und betätigt den Bremspedal-Emulatormechanismus 12.
Das Bremspedal 16 treibt auch einen Positionssensor 18 an,
um ein Signal zu erzeugen, das im Brake-by-Wire-System (nicht gezeigt)
auf bereits bekannte Weise verwendet wird.
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Hinsichtlich
1A-1 ist zu erwähnen, dass der Emulatormechanismus
12 ein
geschäumtes Kunststoff-Elastomerteil
20 enthält, das
zwischen zwei Platten
22 in einer Kammer
26 eingeschlossen ist,
um von einem Kolben
44 zusammengedrückt zu werden, der durch die
Pedalbewegung vor und zurück
bewegt wird. Das geschäumte
Kunststoff-Elastomerteil
20 kann in Reihe mit einer separaten
Hysteresevorrichtung kombiniert werden, die aus einem Paar in einer
Kammer
36 eingeschlossener, koaxialer Federn
20,
32 besteht,
und einem Kolben
34, der im
US-Patent Nr. 6,360,631 B1 detailliert beschrieben
und hier in den
1A-1,
1A-2 und
1A-3 dargestellt ist, um über den gesamten Pedalweg hinweg
die gewünschten
Pedalreaktionskrafteigenschaften zu erreichen. Die Federn
30,
32 der
Hysteresevorrichtung des Patents '631 sind leicht zusammendrückbar, um
einen langsamen, allmählichen
Anstieg der Pedalkraft zu Beginn des Pedalwegs zu erzeugen und damit
einen Teil der gewünschten
Pedalgefühleigenschaften
bereitzustellen.
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Das
geschäumte
Kunststoff-Elastomerteil 20 kann aus einem Urethanschaumstoffmaterial
bestehen. Elastomere wie Urethanschaumstoff haben von Natur aus
eine Hystereseeigenschaft, da sie beim Zusammendrücken nicht
alle Energie zurückgeben, die
auf sie ausgeübt
wird. Der Grund dafür
ist, dass Elastomere aus einem elastischen Teil, der Energie speichert
und zurückgibt,
und einem viskosen Teil bestehen, der Energie auffängt und
in Wärme
umwandelt. Tatsächlich
kann das Maß der
in einem Elastomer-Urethan auftretenden Hysterese vom Hersteller gesteuert
werden, weil das Verhältnis
zwischen der elastischen Komponente und der viskosen Komponente
während
der Herstellung der Mischung durch chemische Manipulation verändert werden
kann. Wenn daher ein Urethan-Elastomerteil 20 mit den korrekten
chemischen Eigenschaften verwendet und in Reihe mit der Hysteresevorrichtung 28 angeordnet wird,
können
somit die gewünschten
Eigenschaften einer sehr allmählichen Anfangssteigerung
der Reaktionskraft und einer viel größeren Anschlusssteigerung der
Kraft erzeugt werden.
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Ein
solches Urethan-Elastomermaterial ist mikroporöses Urethan. Dieses Material
hat winzige Hohlräume
und wenn diese zunehmend zusammengedrückt werden, damit sie zusammenfallen,
führt dies
dazu, dass das Material fester und schwerer zusammendrückbar wird.
So entsteht der exponentielle Anstieg der Belastungskraft, was ein
erforderliches Merkmal des Emulatormechanismus ist. Dieses Urethanmaterial
weist auch ein erhebliches Maß an
Hysterese auf.
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Ein
mikroporöses
Urethan-Elastomerteil 20 kann auch so passend hergestellt
werden, dass es die Beziehung Bremspedallast gegenüber -weg
erfüllt,
indem die Dichte des Materials und die Form des Elastomerteils 20 verändert werden.
Diese Material- oder Formveränderung
kann auch einen Einfluss auf die Beziehung Druck gegenüber Ablenkung
haben. 6 zeigt, wie eng die Kraft-Verschiebungs-Kurve A bei solchem Material
so gestaltet sein kann, dass sie mit einer gewünschten Kraft-Verschiebungs-Kurve
B zusammenpasst.
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Die
Komponenten können
in Reihe in der Kammer 26 angeordnet werden, die in einem
Kunststoff-Befestigungsbügel
ausgeformt ist, wie in 1 gezeigt.
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Die 1A-1, 1A-2 und 1A-3 zeigen jeweils den Querschnitt eines Pedalgefühl-Emulatormechanismus 12 in
drei aufeinander folgenden Stufen, und zwar von einer unbelasteten
Position (1A-1) über eine teilweise zusammengedrückte Position
(1A-2) bis zu einer Position mit vollständigem Hub
(1A-3). In der ersten Stufe sind der Hysteresemechanismus 28 und
das Urethanstück 20 nicht
belastet. In der zweiten Stufe, wenn erhebliche Kraft ausgeübt worden
ist, beginnen die Hysteresefedern 30, 32 zusammengedrückt zu werden,
wodurch der Kolben 24 eine Kraft auf das Innere des Zylinders 36 ausübt. Je weiter
die Federn 30, 32 zusammengedrückt werden, desto größer ist
die auf die Innenwände
des Zylinders 36 ausgeübte
Kraft des Kolbens. In den Stufen zwei und drei hat sich der Kolben 24 nach vorn
bewegt, um die Führungsplatte 22 gegen
die Oberfläche 42 zu
drücken
und einzig das mikroporöse Urethan-Elastomerteil 20 wird
durch fortgesetzten Hub des Kolbens 24 weiter zusammengedrückt, wodurch
die Anstiegsrate der Pedalreaktionskraft stark ansteigt.
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Der
Befestigungsbügel 40 für die Pedalanordnung 10 kann
ein Kunststoff-Befestigungsbügel sein,
damit der Pedalgefühl-Emulatormechanismus 12 in
dem unteren Teil des Bügels 40 aufgenommen werden
kann. Ein Kunststoff-Befestigungsbügel hat zusätzliche
Vorteile, nämlich
dass er weniger kostet und viel leichter ist als ein traditioneller
Befestigungsbügel
aus gepresstem Stahl. Er könnte
auch aus anderen Materialien hergestellt sein, beispielsweise spritzgegossenen
Zink-, Aluminium- oder Magnesiumlegierungen.
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Wie
erwähnt,
haben einige geschäumte Elastomere
die inhärenten
Eigenschaften des exponentiellen Kraftanstiegs nach einer anfänglich geringen
linearen Anstiegsrate und sie haben auch eine inhärente Hysterese,
wenn die Rückstellkraft
geringer ist als die ausgeübte
Kraft, sodass zur Vereinfachung der Anordnung ein separater Hystereseerzeugungsmechanismus
entfernt werden kann.
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Ein
Problem bei dem oben beschriebenen Aufbau ist die Unfähigkeit
des mikroporösen
Urethans, seine Leistungseigenschaften während des Betriebs bei extremen
Temperaturen aufrechtzuerhalten. Polyurethanmaterial weist die Eigenschaften auf,
dass es bei kalten Temperaturen sehr steif wird und bei heißen Temperaturen
etwas weniger steif.
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Ein
aufgeschäumtes
Schaumsilikon-Elastomermaterial hat Vorteile für diese Anwendung. Die ungewöhnliche
chemische Zusammensetzung, die sich aus der Silicium-Sauerstoff-Polymerhauptkette ergibt,
ist für
die Fähigkeit
der erweiterten Gebrauchstemperatur von Silikongummi verantwortlich.
Dieser grundsätzliche
Unterschied zwischen Silikonpolymeren und organischen Polymeren
beruht auf der Zusammensetzung der Polymerhauptkette. Diese Silicium-Sauerstoff-Verbindung
ist identisch mit der chemischen Verbindung, die in äußerst stabilen
Materialien wie Quarz, Glas und Sand auftritt, und ist für die hervorragenden
Leistungen von Silikonen bei hohen Temperaturen verantwortlich.
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Silikonschaum
kann im Handel von verschiedenen Quellen bezogen werden.
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Durch
die Verwendung eines aufgeschäumten
Silikonschaums mittlerer Dichte kann erreicht werden, dass beim
Pedalgefühl-Emulatormechanismus
kein separater Hysteresemechanismus erforderlich ist, um dem Fahrer
das gewünschte
Pedalgefühl
zu vermitteln. Ein aufgeschäumtes
Silikongummistück
mittlerer Dichte kann oben an einem Befestigungsbügel angeordnet
und durch das Pedalsystem mit einer Vorlast von einem Pfund ausgestattet
sein. Aufgrund dieser Vereinfachung kann die Größe und Masse des Befestigungsbügels reduziert
werden, wodurch Verpackungs- und Gewichtsfaktoren verbessert werden.
Die Beseitigung des Hysteresemechanismus reduziert auch die Anzahl
der Teile in dieser Anordnung. Dieser Aufbau ist insgesamt stabiler, kleiner,
er wiegt weniger und kostet erheblich weniger als der zuerst beschriebene
Aufbau.
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Die 1B–1E zeigen
Varianten einer Kombination aus mechanischer Feder und Elastomerteil
ohne eine separate Hysteresevorrichtung, die zur Erzeugung eines
simulierten Pedalgefühls
verwendet werden.
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Gemäß 1B ist
ein Kolben 44 so angeordnet, dass er ein Elastomer-Kunststoffschaumteil 46 in
einer Kammer 48 unmittelbar zusammendrückt. Eine Tellerfeder 50 wird
mit dem geschäumten
Kunststoff-Elastomerteil 46 in einer zweiten Kammer 52 zusammengedrückt, da
sie auf demselben aufliegt.
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In
diesem Fall sorgt das Material des geschäumten Kunststoff-Elastomerteils 46 für die erforderliche
Hysterese.
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Sowohl
das geschäumte
Kunststoff-Elastomerteil 46 als auch die Feder 50 stellen
eine anfängliche
Ablenkung mit einer geringen Kraftanstiegsrate bereit. Wenn das
geschäumte
Kunststoff-Elastomerteil zusammengedrückt wird, verringert sich seine
Zusammendrückbarkeit
und die Rate der Feder 50 steigt auch an, um an späteren Stellen
des Pedalwegs die exponentielle Anstiegsrate zu erzeugen.
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Gemäß 1C sind
ein kürzeres
geschäumtes
Kunststoff-Elastomerteil 54, ein festes Elastomerteil 56 und
eine Schrauben-Druckfeder 58 so in der Kammer 48 angeordnet,
dass sie eine andere Kraft-Weg-Eigenschaft mit einer steiferen Kraft-Weg-Beziehung
erzeugen.
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In 1D ist
ein einziges längeres
geschäumtes
Elastomerteil 60 mit einer steiferen Schrauben-Druckfeder 62 zum
Erzielen einer weicheren Kraft-Weg-Eigenschaft gezeigt.
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Gemäß 1E ist
eine längere
Schraubenfeder 62 in ein längeres geschäumtes Elastomerteil 64 hineingeformt,
um noch eine weitere Eigenschaft bereitzustellen.
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Aufgeschäumte Schaumsilikon-Elastomerteile
können
ohne weiteres so ausgebildet sein, dass sie jeder Anforderung bezüglich Last
gegenüber
Ablenkung genügen.
Die Hystereseeigenschaften können
jedoch nicht so leicht gesteuert werden. Wie weit das Material zurückfedert
(d. h. die Hysterese), ist eine Eigenschaft, die unmittelbar mit
den chemischen Eigenschaften des Federmaterials zusammenhängt. Jedoch
sollte die Tatsache, dass beim Rückhub
eines Bremspedals weniger Kraft als gewünscht vorhanden sein könnte, kein
dringliches Problem sein. Beispielsweise setzt der Fahrer bzw. die
Fahrerin bei normalem Verkehr den Fuß auf das Pedal, um das Fahrzeug
abzubremsen, nimmt den Fuß anschließend ganz
vom Pedal und drückt
das Gaspedal. In diesem Fall nimmt der Fahrer die Rückkopplung
des Rückhubs
ohnehin kaum wahr.
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Eine
Veränderung
der Höhe
(Dicke) des geschäumten
Silikonteils erlaubt eine einfache Anpassung an eine bestimmte gewünschte Kraft-Weg-Kurve.
(Siehe Kurven A, B, C in 4, die die charakteristische
Kurve dreier Silikonschaumteile unterschiedlicher Länge darstellen.)
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Zu
den verschiedenen anderen ähnlichen Elastomermaterialien,
die in Frage kommen, gehören offenzelliges
Polyurethan, geschäumtes
Silikon, geschäumter
Fluorkohlenwasserstoff, geschäumtes vollgesättigtes
Nitrid, geschäumtes
Methylakrylatpolymer, EDPM-Schaum, Neoprene®-Schaum
oder Santoprene®-Schaum.
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Das
geschäumte
Elastomerteil kann geometrisch unterschiedlich ausgebildet sein,
um so eine gewünschte
Reaktionskrafteigenschaft zu erreichen, wie in den
US-Patenten Nr. 6,419,215 B1 und
Nr.
6,540,216 B2 beschrieben
ist. Beide Patente sind durch Bezugnahme hier einbezogen. In
2 ist
ein hohles Elastomerteil
66 gezeigt.
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Dieses
könnte
verschiedene Formen haben, beispielsweise eine mit einem sternförmigen Hohlraum,
wie in 2A, oder mit einem hexagonalen Hohlraum,
wie in 2B.
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Ein
Teil mit massiver Form 68, wie die Kreisform aus 2C,
könnte
verwendet werden und könnte
entlang der Länge
unterschiedliche Durchmesser haben, wie in 2D gezeigt
ist.
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Die
veränderlichen
Formen erzeugen unterschiedliche Kraft-Weg-Eigenschaften, damit eine bestimmte
gewünschte
Kraft-Ablenkungs-Eigenschaft erzeugt
werden kann. Es können
auch Kombinationen aus zwei oder mehr Schaum-Elastomerteilen 70 und
festen Elastomerteilen 72 verwendet werden, um bestimmte
Druckkrafteigenschaften zu erreichen, wie in 2E gezeigt
ist.
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5A zeigt
eine andere Form eines Emulators 74, der außerhalb
der Fahrgastzelle 76 angeordnet ist und bei dem eine „Scheinhydraulik" und ein geschäumtes Kunststoff-Elastomerteil 80 verwendet werden,
wobei die Ausflussöffnungen 82, 84 schrittweise
bedeckt werden, um den Pedalwiderstand mit fortschreitenden Pedalweg
stark zu erhöhen,
und wobei das geschäumte
Kunststoff-Elastomerteil 80 auch Widerstand bereitstellt.
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Die 5B–5D zeigen
andere Emulatorvorrichtungen, die in der Fahrgastzelle angeordnet sein
können.
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5B zeigt
einen Emulator 86 mit einer Zwei-Stufen-Kompression durch
eine Feder 88 und ein Schaum-Elastomerteil 90 mittels
eines Kolbens 92 mit zwei Schiebern 94, 96,
die nacheinander mit der Feder 88 bzw. dem geschäumten Kunststoff-Elastomerteil 90 in
Eingriff kommen und so Stufen beim Zusammendrücken der jeweiligen Elemente erzeugen.
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5C zeigt
eine Kombination in Reihe aus einer Feder 98 und einem
Schaumteil 100, die beide gleichzeitig zusammengedrückt werden.
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5D zeigt
eine Kombination aus einer Luftfeder 102 und einem Elastomerteil 104.
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Die
Federraten, die Zusammendrückbarkeit etc.
dieser Elemente in jeder Kombination kann empirisch oder durch herkömmliche
analytische Methoden angepasst werden, um jede gewünschte oder
erforderliche Kraft-Weg-Kurve zu erhalten.