EP4608669A1 - Pedalvorrichtung - Google Patents

Pedalvorrichtung

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Publication number
EP4608669A1
EP4608669A1 EP23798112.1A EP23798112A EP4608669A1 EP 4608669 A1 EP4608669 A1 EP 4608669A1 EP 23798112 A EP23798112 A EP 23798112A EP 4608669 A1 EP4608669 A1 EP 4608669A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing element
pedal
spring
axial direction
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23798112.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Slawomir Bakaus
Alexander Heßling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boge Elastmetall GmbH
Original Assignee
Boge Elastmetall GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boge Elastmetall GmbH filed Critical Boge Elastmetall GmbH
Publication of EP4608669A1 publication Critical patent/EP4608669A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/38—Controlling members actuated by foot comprising means to continuously detect pedal position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K26/00—Arrangement or mounting of propulsion-unit control devices in vehicles
    • B60K26/02—Arrangement or mounting of propulsion-unit control devices in vehicles of initiating means or elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated
    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/42—Controlling members actuated by foot non-pivoting, e.g. sliding
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/05—Means for returning or tending to return controlling members to an inoperative or neutral position, e.g. by providing return springs or resilient end-stops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2220/00—Monitoring, detecting driver behaviour; Signalling thereof; Counteracting thereof
    • B60T2220/04—Pedal travel sensor, stroke sensor; Sensing brake request
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/15—Failure diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/003—Position, angle or speed

Definitions

  • the invention relates to a pedal device with a housing, a bearing element, a pedal guided on the bearing element so as to be displaceable in an axial direction, a first spring means connected to the bearing element and to the pedal, against the spring force of which the pedal can be moved in the axial direction relative to the bearing element, and a first position detection device by means of which a current axial position of the pedal, in particular relative to the housing, can be detected and at least one first position signal characterizing this position can be provided.
  • DE 198 36 691 A1 discloses a pedal device for electrically actuated motor vehicle brakes, with a pedal body that can be moved translationally in the actuation direction and is subject to the force of a spring acting against the actuation direction as a return means, which preferably has a linear characteristic curve.
  • the pedal body has a contact means that converts at least one linearly increasing actuation travel increment into progressively increasing spring travel increments and impresses them on the adjacent spring, wherein a cam with a defined, non-linear cam contour is provided as the contact means.
  • the pedal body comprises a thickened Cap to which a shaft is attached, which is loaded at its end by a return spring.
  • the invention is based in particular on the object of creating a pedal device by means of which an automatic detection of a defect in the suspension and/or a jamming of the pedal is possible.
  • the position detection devices can be used to detect the axial positions of the pedal and bearing element, which do not occur simultaneously when the pedal device is intact. A defect in the suspension and/or jammed pedal can therefore be identified by evaluating the position signals.
  • a preferably axial position of the pedal which occurs when the pedal device is not actuated is referred to in particular as the pedal rest position.
  • a preferably axial position of the bearing element which occurs when the pedal device is not actuated is referred to in particular as the bearing element rest position.
  • the two spring means are connected in series, in particular with the bearing element interposed.
  • the pedal is connected to the housing via the or a series connection of the two spring means, in particular in a spring-loaded manner.
  • the pedal is resilient against the spring force of the or a Series connection of the two spring means, in particular starting from the or a pedal rest position, movable in the axial direction relative to the housing.
  • the bearing element is movable against the spring force of the second spring means starting from the or a bearing element rest position relative to the housing.
  • the pedal is, for example, movable against the spring force of the first spring means starting from a relative rest position in the axial direction relative to the bearing element.
  • the first spring means is preferably elastically deformable in the axial direction, in particular by axial actuation of the pedal.
  • the second spring means is preferably elastically deformable in the axial direction, in particular by axial actuation of the pedal and/or the bearing element.
  • the current axial position of the pedal relative to the housing can be detected by means of the first position detection device.
  • the first position signal characterizes in particular this position of the pedal and/or a current axial stroke of the pedal with respect to the or a rest position of the pedal.
  • the first position signal is advantageously an electrical signal.
  • the current axial position of the bearing element relative to the housing can be detected by means of the second position detection device.
  • the second position signal characterizes in particular this position of the bearing element and/or a current axial stroke of the bearing element with respect to the or a rest position of the bearing element.
  • the second position signal is advantageously an electrical signal.
  • the pedal device is preferably assigned a longitudinal axis running in the axial direction.
  • the longitudinal axis runs centrally through the pedal and/or centrally through the bearing element and/or centrally through each spring means and/or centrally through the housing.
  • an axial actuating force lying on the longitudinal axis and acting on the pedal does not lead to any torque acting on the pedal and/or on the bearing element, in particular with respect to the housing.
  • the pedal can be displaced in the axial direction relative to the bearing element.
  • One or any direction running transversely to the axial direction and/or transversely to the longitudinal axis is referred to in particular as a radial direction.
  • a direction running around the longitudinal axis is referred to as a circumferential direction.
  • the pedal has an actuating section, preferably arranged outside the bearing element, in particular at the end, and a guide section, preferably rod-shaped, extending away from it, in particular in the axial direction.
  • An axial guide hole is preferably provided in the bearing element, into which the guide section extends and/or through which the guide section extends.
  • the pedal is guided on the bearing element in an axially displaceable manner, in particular thereby.
  • the guide section advantageously runs in the axial direction, preferably straight.
  • the longitudinal axis runs centrally through the guide section and/or centrally through the guide hole.
  • the actuating section is made of plastic and/or metal, for example. In particular, the actuating section forms a rigid body.
  • the guide section is made of plastic and/or metal, for example.
  • the guide section forms a rigid body.
  • the guide section is cylindrical, in particular at least in some areas, and/or the guide section has, for example, a cylindrical outer circumferential surface.
  • the actuating section is advantageously rigidly connected to the guide section.
  • the actuating section is arranged outside the housing.
  • the actuating section in particular at least in some areas, has larger dimensions transversely to the axial direction than the guide section and/or the guide hole and/or the bearing element.
  • the actuating section in particular at least in some areas, is plate-shaped.
  • the actuating section is or comprises a pedal plate.
  • the actuating section and/or the pedal plate is provided on a preferably free end of the pedal, in particular facing away from the housing and/or the bearing element.
  • a pedal cap which preferably consists of an elastomer, sits on the actuating section and/or the pedal plate.
  • the pedal cap advantageously covers a side or front side of the actuating section and/or the pedal plate facing away from the housing and/or the bearing element and/or the guide section.
  • the pedal is made of plastic and/or metal. In particular, the pedal forms a rigid body.
  • the guide hole is preferably a through hole.
  • the guide section extends through the guide hole or the through hole.
  • the guide section protrudes from the guide hole with an end region on a side of the bearing element facing away from the actuating section.
  • the end region of the guide section comprises or forms a securing means by means of which the pedal and/or the guide section is and/or can be supported axially on the bearing element.
  • the securing means has, in particular at least in regions, larger dimensions transversely to the axial direction than the guide hole.
  • the securing means forms or comprises at least one stop, preferably protruding transversely to the axial direction.
  • the securing means determines or influences the or a relative rest position of the pedal with respect to the bearing element and/or the or a pedal rest position.
  • the bearing element consists, for example, of plastic and/or metal.
  • the bearing element forms a rigid body.
  • the bearing element extends or runs in the axial direction, preferably straight.
  • the bearing element is cylindrical or hollow-cylindrical, in particular at least in some regions, and/or the bearing element has, for example, a cylindrical outer peripheral surface.
  • the first spring means is preferably arranged between the pedal and the bearing element.
  • the first spring means is arranged, preferably in the axial direction, between the actuating section and the bearing element.
  • the first spring means is preferably axially supported on both the bearing element and the pedal.
  • the first spring means is axially supported on both the bearing element and the actuating section.
  • the pedal and/or the guide section advantageously extends through the first spring means.
  • the first spring means is preferably or comprises one or at least one compression spring.
  • the first spring means is or comprises one or at least one helical spring.
  • the pedal and/or the actuating section is preferably resiliently supported on the bearing element by means of the first spring means, in particular in the axial direction.
  • At least one of the spring means is prestressed in the axial direction.
  • the first spring means is prestressed in the axial direction.
  • the second spring means is prestressed in the axial direction.
  • the second spring means is preferably arranged in the housing.
  • the bearing element is preferably guided by the second spring means so that it can move in the axial direction, in particular on or in the housing.
  • the mobility of the bearing element is limited to just one dimension, preferably relative to the housing. This dimension is given in particular by the axial direction.
  • the mobility of the pedal is limited to just one dimension, preferably relative to the housing and/or to the bearing element. This dimension is given in particular by the axial direction.
  • the second spring means comprises one or more flat springs, in particular flat, aligned transversely to the axial direction, penetrated by the bearing element and resiliently supporting the latter, in particular in the axial direction, on the housing.
  • the number of flat springs is preferably two or at least two.
  • each flat spring is flat.
  • the flat springs are preferably constructed identically.
  • each flat spring lies or runs, in particular in the non-tensioned state, in a flat spring plane, which preferably runs transversely to the axial direction.
  • each flat spring in particular maximum and/or free spring travel of the second spring means and/or the flat springs 3 mm, 5 mm or 3 mm to 5 mm.
  • Each flat spring is preferably made of metal, in particular spring steel.
  • each flat spring is made of plastic, for example.
  • Each flat spring preferably has a central through hole through which the bearing element in particular extends.
  • each flat spring is penetrated by the bearing element in that the latter extends through its central through hole.
  • each flat spring forms a spring washer.
  • the bearing element is resiliently supported on the housing by means of the second spring means and/or by means of the flat springs, in particular in the axial direction.
  • the flat springs are preferably connected in parallel.
  • the bearing element is preferably connected to the housing via the or a parallel connection of the flat springs, in particular in a spring-loaded manner.
  • the bearing element is advantageously movable in the axial direction relative to the housing against the spring force of the or a parallel connection of the flat springs, in particular starting from the or a rest position of the bearing element.
  • each flat spring has several, in particular three or at least three, preferably in the circumferential direction, in particular at least in regions, spaced and/or separate spring bars which are arranged in particular around the bearing element, preferably evenly distributed.
  • the spring bars of each flat spring extend or run, in particular transversely to the axial direction, between the bearing element and the housing and/or from the bearing element to the housing.
  • the spring bars are also referred to, for example, as spring leaves.
  • the spring bars of each flat spring extend or run in its or the respective flat spring plane.
  • the bearing element is resiliently supported on the housing by means of or with the interposition of the spring bars, preferably at a distance, in particular a radial distance, from the bearing element, in particular in the axial direction.
  • the bearing element is resiliently supported on the housing, in particular by means of the second spring means and/or by means of the flat springs, preferably in the axial direction.
  • each spring bar has an outer and/or free spring bar end, in particular facing away from the bearing element and/or facing the housing, which is in particular a radially outer spring bar end.
  • each flat spring is attached to or in the housing with its outer and/or free spring bar ends.
  • each spring bar has an inner spring bar end, in particular facing away from the bearing element and/or facing away from the housing, which is in particular a radially inner spring bar end.
  • each flat spring is attached to the bearing element with its inner spring bar ends.
  • Each flat spring preferably has an outer frame, in particular one that is firmly connected to its spring bars and/or to its outer and/or free spring bar ends.
  • the spring bars of each flat spring preferably extend from their outer frame in the direction of the bearing element.
  • the outer frame of each flat spring is in particular annular or a ring and is also referred to, for example, as an outer ring.
  • Each flat spring is preferably attached to the housing, in particular on its outer circumference and/or with its outer frame.
  • Each flat spring advantageously engages, in particular on its outer circumference and/or with its outer frame, in one or at least one groove provided on the inner circumference of the housing, which is preferably an annular groove.
  • Each flat spring and/or the outer frame of each flat spring preferably has a round and/or circular outer circumference contour.
  • each flat spring has an inner frame, in particular firmly connected to its spring bars and/or to its inner spring bar ends.
  • the inner frame of each flat spring delimits in particular its central through hole.
  • the inner frame surrounds or encircles the bearing element.
  • the bearing element extends through the inner frame.
  • the spring bars extend each flat spring from its inner frame towards the housing and/or towards the respective outer frame.
  • the spring bars are arranged around the inner frame, preferably evenly distributed.
  • the inner frame of each flat spring is in particular annular or a ring and is also referred to as an inner ring, for example.
  • each flat spring sits firmly with its inner frame on the bearing element, in particular penetrating it.
  • each flat spring is fastened to the bearing element, in particular on its inner circumference and/or with its inner frame.
  • each flat spring engages, in particular on its inner circumference and/or with its inner frame, in one or at least one groove provided on the outer circumference of the bearing element, which is preferably an annular groove.
  • Each flat spring and/or the inner frame of each flat spring preferably has a round and/or circular inner circumference contour.
  • each flat spring preferably surrounds or encircles its inner frame, advantageously at a distance, in particular radially.
  • the spring bars of each flat spring extend from its inner frame to its outer frame.
  • each spring bar or each spring bar of each flat spring is or runs, in particular within its flat spring plane, for example, once or multiple times, angled and/or bent and/or curved.
  • each spring bar or each spring bar of each flat spring is or runs, in particular within their flat spring plane, bent back and forth and/or S-shaped. With spring bars shaped in this way, in particular a linear behavior and/or a linear characteristic curve can be achieved.
  • each spring bar or each spring bar of each flat spring runs straight, in particular within their flat spring plane, preferably transversely to the axial direction. With such straight spring bars, for example, a progressive behavior and/or a progressive characteristic curve can be achieved.
  • the housing is preferably cylindrical, in particular at least in some areas.
  • the housing is top-shaped.
  • the housing is made of plastic and/or metal, for example.
  • the housing comprises a preferably cylindrical metal sleeve in which the flat springs are seated and/or to which the flat springs are attached.
  • the metal sleeve ensures in particular that the flat springs are permanently and firmly seated.
  • the metal sleeve preferably surrounds the flat springs.
  • the metal sleeve is made of steel or aluminum, for example.
  • Each flat spring is preferably attached to the metal sleeve on its outer circumference and/or with its outer frame.
  • each flat spring engages on its outer circumference and/or with its outer frame in one or at least one groove provided on the inner circumference of the metal sleeve, which is preferably an annular groove.
  • the groove or grooves provided on the inner circumference of the metal sleeve are in particular the groove or grooves provided on the inner circumference of the housing.
  • the Housing in particular in addition to the metal sleeve, at least one housing area made of plastic, wherein the housing area made of plastic is preferably firmly connected to the metal sleeve.
  • the housing area made of plastic comprises several housing parts which are firmly connected to one another, for example by fastening means.
  • the housing forms a rigid body.
  • the position detection devices which are also referred to as position sensors, for example, preferably comprise sensors such as Hall sensors and/or inductive sensors.
  • the sensors are preferably provided on the housing and/or are fixed relative to it.
  • the first position detection device comprises at least one magnet attached to the pedal and/or the guide section and at least one Hall sensor attached to the housing.
  • the second position detection device comprises, for example, at least one magnet attached to the bearing element and at least one Hall sensor attached to the housing.
  • an evaluation device is provided, preferably connected to the position detection devices, by means of which in particular the position signals can be evaluated.
  • the position signals can be evaluated by means of the evaluation device in that, in particular, current values of the position signals with predetermined position signal values are compared or are comparable.
  • the predetermined position signal values can be calculated and/or determined by testing, for example.
  • the predetermined position signal values preferably correspond to values of position signals provided by the position detection devices when the pedal device is intact, ie in particular when the suspension is intact and the pedal is not clamped.
  • the evaluation device comprises, for example, an analogue computer or a digital computer.
  • at least one result signal characterising the or a result of the evaluation and/or the or a result of the comparison can be provided by means of the evaluation device.
  • the result signal is advantageously an electrical signal.
  • the first and/or the second position detection device is or are connected, for example with the interposition of the evaluation device, in particular at least indirectly, to a control device by means of which at least one, preferably actuatable and/or controllable, vehicle component can be controlled depending on the first and/or the second position signal.
  • the control device can also be integrated into the evaluation device or replace it.
  • the vehicle component is or includes, for example, a vehicle brake.
  • the pedal is in particular a brake pedal.
  • the pedal device is preferably provided for a vehicle, which is in particular a motor vehicle.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a pedal device according to an embodiment
  • Fig. 2 is a plan view of one of the flat springs shown in Fig. 1,
  • Fig. 3 is a schematic view of an evaluation device
  • Fig. 4 a schematic view of several measurement curves.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a pedal device 1 according to an embodiment, which comprises a housing 2, a bearing element 3, a pedal 4 guided on the bearing element 3 so as to be displaceable in an axial direction x, a first Spring means 5, against the spring force of which the pedal 4 can be moved in the axial direction x relative to the bearing element 3, and a first position detection device 6, by means of which a current axial position of the pedal 4 relative to the housing 2 can be detected and at least one first position signal S1 characterizing this position can be provided.
  • the first spring means 5 is in particular axially prestressed and is formed, for example, by a helical spring.
  • the pedal 4 has an actuating section 7 arranged outside the bearing element 3, in particular a plate-shaped actuating section 7, and a guide section 8, in particular a rod-shaped actuating section 8, which extends away from the latter in the axial direction x and extends through an axial guide hole 9 provided in the bearing element 3.
  • the guide section 8 protrudes from the guide hole 9 on a side of the bearing element 3 facing away from the actuating section 7 with an end region 10 which has a stop 11 protruding transversely to the axial direction x, by means of which the guide section 8 can be supported axially on the bearing element 3.
  • the stop 11 thus forms a securing means.
  • the pedal device 1 is assigned a longitudinal axis 12 which extends in the axial direction x, in particular running centrally through the guide section 8.
  • a direction running transversely to the longitudinal axis 12 is referred to in particular as a radial direction.
  • a direction running around the longitudinal axis 12 is referred to in particular as circumferential direction u.
  • the pedal device 1 further comprises a second spring means 13 connected to the housing 2 and to the bearing element 3, against the spring force of which the bearing element 3 is movable in the axial direction x relative to the housing 2, and a second position detection device 14, by means of which a current axial position of the bearing element 3 relative to the housing 2 can be detected and at least one second position signal S2 characterizing this position can be provided.
  • the second spring means 13 comprises several, in particular two, flat flat springs 15 and 16 which are aligned transversely to the axial direction x, penetrated by the bearing element 3 and resiliently supported on the housing 2 in the axial direction, which are arranged one behind the other in the axial direction x and at a distance from one another.
  • the flat springs 15 and 16 are preferably constructed identically and each run in a flat spring plane, the flat spring plane of the flat spring 15 being designated E1 and the flat spring plane of the flat spring 16 being designated E2. Each flat spring plane runs in particular transversely to the axial direction x.
  • a first of the flat springs 15 is shown in plan view in Fig. 2 and has an inner ring 17, an outer ring 18 surrounding it and several, in particular, three spring bars 19 arranged around the inner ring 17, which extend from the inner ring 17 to the outer ring 18 and are firmly connected to both the inner ring 17 and the outer ring 18.
  • the spring bars 19 are evenly distributed around the inner ring 17 and are each designed in an S-shape.
  • the flat spring 16 is constructed accordingly.
  • Each flat spring sits firmly on the bearing element 3 with its inner ring 17 and preferably engages with its inner ring 17 in an annular groove 20 provided on the outer circumference of the bearing element 3. Furthermore, each flat spring is fastened to the housing 2 with its outer ring 18 and preferably engages with its outer ring 18 in an annular groove 21 provided on the inner circumference of the housing 2.
  • Fig. 3 shows a schematic view of an evaluation device 22 connected to the position detection devices 6 and 14, by means of which the position signals S1 and S2 can be evaluated, for example by comparing values of the position signals S1 and S2 with predetermined position signal values.
  • a result signal Sr characterizing the result of the comparison is provided by the evaluation device 22.
  • Fig. 4 shows measurement curves that were determined with intact and defective suspension.
  • the pedal 4 is subjected to a force F acting in the axial direction x, while the position detection devices 6 and 14 the stroke Ax is measured which the pedal 4 and the bearing element 3 cover due to the application of force.
  • the force is increased in several steps or continuously up to a maximum value, in particular starting from zero.
  • the pedal is in a pedal rest position and the bearing element is in a bearing element rest position.
  • the first spring means 5 is axially preloaded.
  • the curve a of the bearing element and the curve b of the pedal can be seen when the pedal device 1 is intact, whereby these curves a and b coincide below the force Fv, which is due to the preload of the first spring means 5. If, however, one of the flat springs 15 or 16 is broken, the curve c results for the bearing element and the curve d for the pedal.
  • Positions or paths are measured by means of the position detection devices 6 and 14, so that a spring break can be detected, for example, via a changed path characteristic.
  • the series connection of the spring means 5 and 13 in relation to the housing 2 is used.
  • the bearing element 3 and the pedal 4 have an expected stroke Ax according to curves a and b.
  • the illustration illustrates the case with a pre-tensioned first spring means 5, so that both position detection devices 6 and 14 output the same position signals until the pre-tension force Fv is reached.
  • the position detection devices 6 and 14 emit different position signals. This separation of the position signals forms a characteristic point which always occurs at the same stroke Ax when the spring means are intact.
  • the characteristic point of the signal separation is shifted towards a larger stroke Ax, which can be seen in curves c and d.
  • the shift of the characteristic point can now be compared with the position of the characteristic point during calibration, which preferably takes place beforehand when the spring means are intact. The characteristic point during calibration is thus particularly predetermined.

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Abstract

Pedalvorrichtung mit einem Gehäuse (2), einem Lagerelement (3), einem an dem Lagerelement (3) in einer axialen Richtung (x) verschiebbar geführten Pedal (4), einem mit dem Lagerelement (3) und mit dem Pedal (4) verbundenen ersten Federmittel (5), gegen dessen Federkraft das Pedal in axialer Richtung (x) relativ zu dem Lagerelement (3) bewegbar ist, einer ersten Positionserfassungsvorrichtung (6), mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Pedals (4) erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes erstes Positionssignal (S1) bereitstellbar ist, einem mit dem Gehäuse (2) und mit dem Lagerelement (3) verbundenen zweiten Federmittel (13), gegen dessen Federkraft das Lagerelement (3) in axialer Richtung (x) relativ zu dem Gehäuse (2) bewegbar ist, und einer zweiten Positionserfassungsvorrichtung (14), mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Lagerelements (3) erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes zweites Positionssignal (S2) bereitstellbar ist.

Description

BOGE Elastmetall GmbH 1
Beschreibung
Pedalvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Pedalvorrichtung mit einem Gehäuse, einem Lagerelement, einem an dem Lagerelement in einer axialen Richtung verschiebbar geführten Pedal, einem mit dem Lagerelement und mit dem Pedal verbundenen ersten Federmittel, gegen dessen Federkraft das Pedal in axialer Richtung relativ zu dem Lagerelement bewegbar ist, und einer ersten Positionserfassungsvorrichtung, mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Pedals, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes erstes Positionssignal bereitstellbar ist.
Die DE 198 36 691 A1 offenbart eine Pedalvorrichtung für elektrisch betätigbare Kraftfahrzeugbremsen, mit einem translatorisch in Betätigungsrichtung bewegbaren Pedalkörper, der unter der Kraftwirkung einer, der Betätigungsrichtung entgegenwirkenden Feder als Rückstellmittel steht, die vorzugsweise eine lineare Kennlinie aufweist. Der Pedalkörper weist ein Anlagemittel auf, welches mindestens ein linear wachsendes Betätigungsweginkrement in progressiv wachsende Federweginkremente umsetzt und der anliegenden Feder aufprägt, wobei als Anlagemittel ein Nocken mit definierter, nichtlinearer Nockenkontur vorgesehen ist. An dem fußseitigen Ende umfasst der Pedalkörper eine verdickte Kappe, an welche sich ein Schaft anschließt, der an seinem Ende von einer Rückstellfeder beaufschlagt wird.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein Klemmen des Pedals oder ein Defekt in der Federung des Pedals, wie z.B. ein Federbruch, nicht automatisch erkennbar ist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Pedalvorrichtung zu schaffen, mittels weicher eine automatische Erkennung eines Defekts in der Federung und/oder eines Klemmens des Pedals möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Pedalvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
Eine Pedalvorrichtung mit einem Gehäuse, einem Lagerelement, einem an dem Lagerelement in einer axialen Richtung verschiebbar geführten Pedal, einem mit dem Lagerelement und mit dem Pedal verbundenen ersten Federmittel, gegen dessen Federkraft das Pedal in axialer Richtung relativ zu dem Lagerelement bewegbar ist, und einer ersten Positionserfassungsvorrichtung, mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Pedals, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes erstes Positionssignal bereitstellbar ist, ist erfindungsgemäß insbesondere weitergebildet durch ein mit dem Gehäuse und mit dem Lagerelement verbundenes zweites Federmittel, gegen dessen Federkraft das Lagerelement in axialer Richtung relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist, und eine zweite Positionserfassungsvorrichtung, mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Lagerelements, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes zweites Positionssignal bereitstellbar ist.
Liegt ein Defekt in der Federung des Pedals vor oder klemmt dieses, so sind mittels der Positionserfassungsvorrichtungen axiale Positionen von Pedal und Lagerelement erfassbar, die bei intakter Pedalvorrichtung nicht gleichzeitig auftreten. Somit ist durch Auswertung der Positionssignale ein Defekt in der Federung und/oder ein Klemmen des Pedals erkennbar.
Eine, vorzugsweise axiale, Position des Pedals, die sich bei nicht betätigter Pedalvorrichtung einstellt, wird insbesondere als Pedal-Ruhelage bezeichnet. Eine, vorzugsweise axiale, Position des Lagerelements, die sich bei nicht betätigter Pedalvorrichtung einstellt, wird insbesondere als, Lagerelement- Ruhelage bezeichnet.
Bevorzugt sind die beiden Federmittel, insbesondere unter Zwischenschaltung des Lagerelements, in Reihe geschaltet. Vorzugsweise ist das Pedal über die oder eine Reihenschaltung der beiden Federmittel, insbesondere federnd, mit dem Gehäuse verbunden. Vorteilhaft ist das Pedal gegen die Federkraft der oder einer Reihenschaltung der beiden Federmittel, insbesondere ausgehend von der oder einer Pedal-Ruhelage, in axialer Richtung relativ zu dem Gehäuse bewegbar. Insbesondere ist das Lagerelement gegen die Federkraft des zweiten Federmittels ausgehend von der oder einer Lagerelement-Ruhelage in axialer Richtung relativ zu dem Gehäuse bewegbar. Das Pedal ist z.B. gegen die Federkraft des ersten Federmittels ausgehend von einer relativen Ruhelage in axialer Richtung relativ zu dem Lagerelement bewegbar. Bevorzugt ist das erste Federmittel, insbesondere durch eine axiale Betätigung des Pedals, in axialer Richtung elastisch verformbar. Vorzugsweise ist das zweite Federmittel, insbesondere durch eine axiale Betätigung des Pedals und/oder des Lagerelements, in axialer Richtung elastisch verformbar.
Bevorzugt ist mittels der ersten Positionserfassungsvorrichtung die aktuelle axiale Position des Pedals relativ zu dem Gehäuse erfassbar. Das erste Positionssignal charakterisiert insbesondere diese Position des Pedals und/oder einen aktuellen axialen Hub des Pedals bezüglich der oder einer Pedal-Ruhelage. Vorteilhaft ist das erste Positionssignal ein elektrisches Signal. Vorzugsweise ist mittels der zweiten Positionserfassungsvorrichtung die aktuelle axiale Position des Lagerelements relativ zu dem Gehäuse erfassbar. Das zweite Positionssignal charakterisiert insbesondere diese Position des Lagerelements und/oder einen aktuellen axialen Hub des Lagerelements bezüglich der oder einer Lagerelement- Ruhelage. Vorteilhaft ist das zweite Positionssignal ein elektrisches Signal. Der Pedalvorrichtung ist bevorzugt eine in axialer Richtung verlaufende Längsachse zugeordnet. Insbesondere verläuft die Längsachse mittig durch das Pedal und/oder mittig durch das Lagerelement und/oder mittig durch jedes Federmittel und/oder mittig durch das Gehäuse. Vorzugsweise führt eine auf der Längsachse liegende und auf das Pedal einwirkende axiale Betätigungskraft zu keinem auf das Pedal und/oder auf das Lagerelement wirkenden Drehmoment, insbesondere bezüglich des Gehäuses. Vorteilhaft ist das Pedal relativ zu dem Lagerelement in axialer Richtung verschiebbar. Eine oder jedwede quer zur axialen Richtung und/oder quer zur Längsachse verlaufende Richtung wird insbesondere als radiale Richtung bezeichnet. Bevorzugt wird eine um die Längsachse herum verlaufende Richtung als Umfangsrichtung bezeichnet.
Gemäß einer Ausgestaltung weist das Pedal einen, vorzugsweise außerhalb des Lagerelements angeordneten, insbesondere endseitigen, Betätigungsabschnitt und einen sich, insbesondere in axialer Richtung, von diesem weg erstreckenden, vorzugsweise stabförmigen, Führungsabschnitt auf. Bevorzugt ist in dem Lagerelement ein axiales Führungsloch vorgesehen, in welches sich der Führungsabschnitt hinein und/oder durch welches sich der Führungsabschnitt hindurch erstreckt. Vorzugsweise ist das Pedal, insbesondere dadurch, an dem Lagerelement in axialer Richtung verschiebbar geführt. Vorteilhaft verläuft der Führungsabschnitt in axialer Richtung, vorzugsweise gerade. Insbesondere verläuft die Längsachse mittig durch den Führungsabschnitt und/oder mittig durch das Führungsloch. Der Betätigungsabschnitt besteht z.B. aus Kunststoff und/oder aus Metall. Insbesondere bildet der Betätigungsabschnitt einen starren Körper. Der Führungsabschnitt besteht z.B. aus Kunststoff und/oder aus Metall. Insbesondere bildet der Führungsabschnitt einen starren Körper. Beispielsweise ist der Führungsabschnitt, insbesondere zumindest bereichsweise, zylindrisch ausgebildet und/oder der Führungsabschnitt weist z.B. eine zylindrische Außenumfangsfläche auf. Vorteilhaft ist der Betätigungsabschnitt mit dem Führungsabschnitt starr verbunden. Insbesondere ist der Betätigungsabschnitt außerhalb des Gehäuses angeordnet.
Bevorzugt weist der Betätigungsabschnitt, insbesondere zumindest bereichsweise, quer zur axialen Richtung größere Abmessungen als der Führungsabschnitt und/oder als das Führungsloch und/oder als das Lagerelement auf. Vorzugsweise ist der Betätigungsabschnitt, insbesondere zumindest bereichsweise, plattenförmig. Beispielsweise ist oder umfasst der Betätigungsabschnitt eine Pedalplatte. Vorteilhaft ist der Betätigungsabschnitt und/oder die Pedalplatte an einem, insbesondere dem Gehäuse und/oder dem Lagerelement abgewandten, vorzugsweise freien, Ende des Pedals vorgesehen. Insbesondere sitzt auf dem Betätigungsabschnitt und/oder der Pedalplatte eine Pedalkappe, die vorzugsweise aus einem Elastomer besteht. Die Pedalkappe bedeckt vorteilhaft eine dem Gehäuse und/oder dem Lagerelement und/oder dem Führungsabschnitt abgewandte Seite oder Stirnseite des Betätigungsabschnitts und/oder der Pedalplatte. Das Pedal besteht z.B. aus Kunststoff und/oder aus Metall. Insbesondere bildet das Pedal einen starren Körper.
Bevorzugt ist das Führungsloch ein durchgehendes Loch. Insbesondere erstreckt sich der Führungsabschnitt durch das Führungsloch oder das durchgehende Loch hindurch. Vorzugsweise ragt der Führungsabschnitt auf einer dem Betätigungsabschnitt abgewandten Seite des Lagerelements aus dem Führungsloch mit einem Endbereich heraus. Vorteilhaft umfasst oder bildet der Endbereich des Führungsabschnitts ein Sicherungsmittel, mittels welchem das Pedal und/oder der Führungsabschnitt axial an dem Lagerelement abgestützt und/oder abstützbar ist. Bevorzugt weist das Sicherungsmittel, insbesondere zumindest bereichsweise, quer zur axialen Richtung größere Abmessungen als das Führungsloch auf. Beispielsweise bildet oder umfasst das Sicherungsmittel wenigstens einen, vorzugsweise quer zur axialen Richtung vorstehenden, Anschlag. Beispielsweise bestimmt oder beeinflusst das Sicherungsmittel die oder eine relative Ruhelage des Pedals bezüglich des Lagerelements und/oder die oder eine Pedal-Ruhelage. Das Lagerelement besteht z.B. aus Kunststoff und/oder aus Metall. Insbesondere bildet das Lagerelement einen starren Körper. Bevorzugt erstreckt sich oder verläuft das Lagerelement in axialer Richtung, vorzugsweise gerade. Beispielsweise ist das Lagerelement, insbesondere zumindest bereichsweise, zylindrisch oder hohlzylindrisch ausgebildet und/oder das Lagerelement weist z.B. eine zylindrische Außenumfangsfläche auf. Bevorzugt ist das erste Federmittel zwischen dem Pedal und dem Lagerelement angeordnet. Insbesondere ist das erste Federmittel, vorzugsweise in axialer Richtung, zwischen dem Betätigungsabschnitt und dem Lagerelement angeordnet. Vorzugsweise ist das erste Federmittel sowohl an dem Lagerelement als auch dem Pedal axial abgestützt. Insbesondere ist das erste Federmittel sowohl an dem Lagerelement als auch dem Betätigungsabschnitt axial abgestützt. Vorteilhaft erstreckt sich das Pedal und/oder der Führungsabschnitt durch das erste Federmittel hindurch. Bevorzugt ist oder umfasst das erste Federmittel eine oder wenigstens eine Druckfeder. Beispielsweise ist oder umfasst das erste Federmittel eine oder wenigstens eine Schraubenfeder. Bevorzugt ist das Pedal und/oder der Betätigungsabschnitt mittels des ersten Federmittels, insbesondere in axialer Richtung, federnd an dem Lagerelement abgestützt.
Gemäß einer Weiterbildung ist wenigstens eines der Federmittel in axialer Richtung vorgespannt. Bevorzugt ist das erste Federmittel in axialer Richtung vorgespannt. Somit ist es z.B. möglich, durch eine Betätigung des Pedals das Lagerelement, insbesondere über eine axiale Wegstrecke, gemeinsam mit dem Pedal zu bewegen, welches z.B. erst bei Überschreiten der Vorspannung relativ zu dem Lagerelement bewegt wird. Alternativ ist z.B. das zweite Federmittel in axialer Richtung vorgespannt. Das zweite Federmittel ist bevorzugt in dem Gehäuse angeordnet. Vorzugsweise ist das Lagerelement durch das zweite Federmittel in axialer Richtung bewegbar, insbesondere an oder in dem Gehäuse, geführt.
Beispielsweise ist die Bewegbarkeit des Lagerelements, insbesondere durch das zweite Federmittel, auf lediglich eine Dimension, vorzugsweise relativ zu dem Gehäuse, beschränkt. Diese Dimension ist insbesondere durch die axiale Richtung gegeben. Beispielsweise ist die Beweglichkeit des Pedals, insbesondere durch das Lagerelement und/oder durch das zweite Federmittel, auf lediglich eine Dimension, vorzugsweise relativ zu dem Gehäuse und/oder zu dem Lagerelement, beschränkt. Diese Dimension ist insbesondere durch die axiale Richtung gegeben.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst das zweite Federmittel eine oder mehrere, insbesondere ebene, quer zur axialen Richtung ausgerichtete, von dem Lagerelement durchdrungene und dieses, insbesondere in axialer Richtung, federnd an dem Gehäuse abstützende Flachfedern. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Flachfedern zwei oder wenigstens zwei. Insbesondere ist jede Flachfeder eben. Vorzugsweise sind die Flachfedern identisch aufgebaut. Vorteilhaft liegt oder verläuft jede Flachfeder, insbesondere im nicht gespannten Zustand, in einer Flachfederebene, die vorzugsweise quer zur axialen Richtung verläuft. Mittels der Flachfedern sind z.B. kleine gefederte axiale Bewegungswege des Lagerelements relativ zu dem Gehäuse realisierbar. Beispielsweise beträgt der, insbesondere maximale und/oder freie, Federweg des zweiten Federmittels und/oder der Flachfedern 3 mm, 5 mm oder 3 mm bis 5 mm. Jede Flachfeder besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Federstahl. Alternativ besteht jede Flachfeder z.B. aus Kunststoff. Jede Flachfeder weist vorzugsweise ein zentrales Durchgangsloch auf, durch welches sich insbesondere das Lagerelement hindurch erstreckt.
Vorteilhaft ist jede Flachfeder von dem Lagerelement durchdrungen, indem dieses sich durch ihr zentrales Durchgangsloch hindurch erstreckt. Beispielsweise bildet jede Flachfeder eine Federscheibe. Bevorzugt ist das Lagerelement mittels des zweiten Federmittels und/oder mittels der Flachfedern, insbesondere in axialer Richtung, federnd an dem Gehäuse abgestützt.
Bevorzugt sind die Flachfedern parallelgeschaltet. Vorzugsweise ist das Lagerelement über die oder eine Parallelschaltung der Flachfedern, insbesondere federnd, mit dem Gehäuse verbunden. Vorteilhaft ist das Lagerelement gegen die Federkraft der oder einer Parallelschaltung der Flachfedern, insbesondere ausgehend von der oder einer Lagerelement-Ruhelage, in axialer Richtung relativ zu dem Gehäuse bewegbar.
Bevorzugt sind die Flachfedern in axialer Richtung hintereinander und im Abstand zueinander angeordnet. Somit ist insbesondere eine axiale Führung des Lagerelements durch das zweite Federmittel realisierbar. Vorzugsweise weist jede Flachfeder mehrere, insbesondere drei oder wenigstens drei, bevorzugt in Umfangsrichtung, insbesondere zumindest bereichsweise, voneinander beabstandete und/oder getrennte, Federstege auf, die insbesondere rings des Lagerelements, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, angeordnet sind. Vorteilhaft erstrecken sich oder verlaufen die Federstege jeder Flachfeder, insbesondere quer zur axialen Richtung, zwischen dem Lagerelement und dem Gehäuse und/oder von dem Lagerelement bis zu dem Gehäuse. Die Federstege werden z.B. auch als Federblätter bezeichnet. Insbesondere erstrecken sich oder verlaufen die Federstege jeder Flachfeder in deren oder der jeweiligen Flachfederebene. Bevorzugt ist das Lagerelement mittels oder unter Zwischenschaltung der Federstege, vorzugsweise im, insbesondere radialen, Abstand zu dem Lagerelement, insbesondere in axialer Richtung, federnd an dem Gehäuse abgestützt. Dadurch ist z.B. das Lagerelement, insbesondere mittels des zweiten Federmittels und/oder mittels der Flachfedern, vorzugsweise in axialer Richtung, federnd an dem Gehäuse abgestützt.
Bevorzugt weist jeder Federsteg ein, insbesondere dem Lagerelement abgewandtes und/oder dem Gehäuse zugewandtes, äußeres und/oder freies Federstegende auf, welches insbesondere ein radial äußeres Federstegende ist. Beispielsweise ist jede Flachfeder mit ihren äußeren und/oder freien Federstegenden an oder in dem Gehäuse befestigt. Bevorzugt weist jeder Federsteg ein, insbesondere dem Lagerelement zugewandtes und/oder dem Gehäuse abgewandtes, inneres Federstegende auf, welches insbesondere ein radial inneres Federstegende ist. Beispielsweise ist jede Flachfeder mit ihren inneren Federstegenden an dem Lagerelement befestigt.
Bevorzugt weist jede Flachfeder einen, insbesondere mit ihren Federstegen und/oder mit ihren äußeren und/oder freien Federstegenden fest verbundenen, äußeren Rahmen auf. Vorzugsweise erstrecken sich die Federstege jeder Flachfeder von ihrem äußeren Rahmen aus in Richtung Lagerelement. Der äußere Rahmen jeder Flachfeder ist insbesondere ringförmig oder ein Ring und wird z.B. auch als Außenring bezeichnet. Vorzugsweise ist jede Flachfeder, insbesondere an ihrem Außenumfang und/oder mit ihrem äußeren Rahmen, an dem Gehäuse befestigt. Vorteilhaft greift jede Flachfeder, insbesondere an ihrem Außenumfang und/oder mit ihrem äußeren Rahmen, in eine oder wenigstens eine am Innenumfang des Gehäuses vorgesehene Nut ein, die vorzugsweise eine Ringnut ist. Jede Flachfeder und/oder der äußere Rahmen jeder Flachfeder weist bevorzugt eine runde und/oder kreisförmige Außenumfangskontur auf.
Bevorzugt weist jede Flachfeder einen, insbesondere mit ihren Federstegen und/oder mit ihren inneren Federstegenden fest verbundenen, inneren Rahmen auf. Der innere Rahmen jeder Flachfeder begrenzt insbesondere deren zentrales Durchgangsloch. Vorteilhaft umgibt oder umringt der innere Rahmen das Lagerelement. Insbesondere erstreckt sich das Lagerelement durch den inneren Rahmen hindurch. Beispielsweise ist der innere Rahmen jeder Flachfeder von dem Lagerelement durchdrungen. Vorzugsweise erstrecken sich die Federstege jeder Flachfeder von ihrem inneren Rahmen aus in Richtung Gehäuse und/oder in Richtung des jeweiligen äußeren Rahmens. Vorteilhaft sind die Federstege rings des inneren Rahmens, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, angeordnet. Der innere Rahmen jeder Flachfeder ist insbesondere ringförmig oder ein Ring und wird z.B. auch als Innenring bezeichnet. Vorteilhaft sitzt jede Flachfeder mit ihrem inneren Rahmen fest auf dem, insbesondere diesen durchdringenden, Lagerelement. Vorzugsweise ist jede Flachfeder, insbesondere an ihrem Innenumfang und/oder mit ihrem inneren Rahmen, an dem Lagerelement befestigt. Vorteilhaft greift jede Flachfeder, insbesondere an ihrem Innenumfang und/oder mit ihrem inneren Rahmen, in eine oder wenigstens eine am Außenumfang des Lagerelements vorgesehene Nut ein, die vorzugsweise eine Ringnut ist. Jede Flachfeder und/oder der innere Rahmen jeder Flachfeder weist bevorzugt eine runde und/oder kreisförmige Innenumfangskontur auf.
Der äußere Rahmen jeder Flachfeder umgibt oder umringt bevorzugt deren inneren Rahmen, vorteilhaft im, insbesondere radialen, Abstand. Vorzugsweise erstrecken sich die Federstege jeder Flachfeder von ihrem inneren Rahmen bis zu ihrem äußeren Rahmen.
Bevorzugt ist oder verläuft jeder Federsteg oder jeder Federsteg jeder Flachfeder, insbesondere innerhalb ihrer Flachfederebene, beispielsweise einfach oder mehrfach, abgewinkelt und/oder gebogen und/oder gekrümmt. Vorzugsweise ist oder verläuft jeder Federsteg oder jeder Federsteg jeder Flachfeder, insbesondere innerhalb ihrer Flachfederebene, hin- und hergebogen und/oder S-förmig. Mit derartig geformten Federstegen lässt sich insbesondere ein lineares Verhalten und/oder eine lineare Kennlinie erzielen. Alternativ verläuft z.B. jeder Federsteg oder jeder Federsteg jeder Flachfeder, insbesondere innerhalb ihrer Flachfederebene, vorzugsweise quer zur axialen Richtung, gerade. Mit solchen geraden Federstegen lässt sich beispielsweise ein progressives Verhalten und/oder eine progressive Kennlinie erzielen.
Bevorzugt ist das Gehäuse, insbesondere zumindest bereichsweise, zylindrisch ausgebildet. Beispielsweise ist das Gehäuse topförmig. Das Gehäuse besteht z.B. aus Kunststoff und/oder aus Metall. Beispielsweise umfasst das Gehäuse eine, vorzugsweise zylindrische, Metallhülse, in der z.B. die Flachfedern sitzen und/oder an der z.B. die Flachfedern befestigt sind. Die Metallhülse stellt insbesondere einen dauerhaft festen Sitz der Flachfedern sicher. Vorzugsweise umringt die Metallhülse die Flachfedern. Die Metallhülse besteht z.B. aus Stahl oder aus Aluminium. Vorzugsweise ist jede Flachfeder an ihrem Außenumfang und/oder mit ihrem äußeren Rahmen an der Metallhülse befestigt. Insbesondere greift jede Flachfeder an ihrem Außenumfang und/oder mit ihrem äußeren Rahmen in eine oder wenigstens eine am Innenumfang der Metallhülse vorgesehene Nut ein, die vorzugsweise eine Ringnut ist. Bei der oder den am Innenumfang der Metallhülse vorgesehenen Nut oder Nuten handelt es sich insbesondere um die am Innenumfang des Gehäuses vorgesehene Nut oder Nuten. Vorteilhaft umfasst das Gehäuse, insbesondere zusätzlich zu der Metallhülse, wenigstens einen Gehäusebereich aus Kunststoff, wobei der Gehäusebereich aus Kunststoff bevorzugt fest mit der Metallhülse verbunden ist. Vorzugsweise umfasst der Gehäusebereich aus Kunststoff mehrere Gehäuseteile, die, beispielsweise durch Befestigungsmittel, fest miteinander verbunden sind. Insbesondere bildet das Gehäuse einen starren Körper.
Die Positionserfassungsvorrichtungen, die z.B. auch als Stellungsgeber bezeichnet werden, umfassen vorzugsweise Sensoren, wie z.B. Hall-Sensoren und/oder induktive Sensoren. Bevorzugt sind die Sensoren an dem Gehäuse vorgesehen und/oder relativ zu diesem ortsfest. Beispielsweise umfasst die erste Positionserfassungsvorrichtung wenigstens einen an dem Pedal und/oder dem Führungsabschnitt befestigten Magnet und wenigstens einen an dem Gehäuse befestigten Hall-Sensor. Ferner umfasst die zweite Positionserfassungsvorrichtung z.B. wenigstens einen an dem Lagerelement befestigten Magnet und wenigstens einen an dem Gehäuse befestigten Hall-Sensor.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine, vorzugsweise mit den Positionserfassungsvorrichtungen verbundene, Auswertevorrichtung vorgesehen, mittels welcher insbesondere die Positionssignale auswertbar sind.
Bevorzugt sind die Positionssignale mittels der Auswertevorrichtung dadurch auswertbar, dass, insbesondere aktuelle, Werte der Positionssignale mit vorgegebenen Positionssignalwerten verglichen werden oder vergleichbar sind. Die vorgegebenen Positionssignalwerte können z.B. berechnet und/oder durch Versuch ermittelt werden. Vorzugsweise entsprechen die vorgegebenen Positionssignalwerte Werten von von den Positionserfassungsvorrichtungen bereitgestellten Positionssignalen bei intakter Pedalvorrichtung, d.h. insbesondere bei intakter Federung und ohne Klemmen des Pedals.
Die Auswertevorrichtung umfasst z.B. einen Analogrechner oder einen Digitalrechner. Bevorzugt ist mittels der Auswertevorrichtung wenigstens ein das oder ein Ergebnis der Auswertung und/oder das oder ein Ergebnis des Vergleichs charakterisierendes Ergebnissignal bereitstellbar. Vorteilhaft ist das Ergebnissignal ein elektrisches Signal.
Bevorzugt ist oder sind die erste und/oder die zweite Positionserfassungsvorrichtung, beispielsweise unter Zwischenschaltung der Auswertevorrichtung, insbesondere zumindest mittelbar, mit einer Steuervorrichtung verbunden, mittels welcher wenigstens eine, vorzugsweise betätigbare und/oder steuerbare, Fahrzeugkomponente in Abhängigkeit vom dem ersten und/oder dem zweiten Positionssignal steuerbar ist. Die Steuervorrichtung kann aber auch in die Auswertevorrichtung integriert sein oder diese ersetzen. Die Fahrzeugkomponente ist oder umfasst beispielsweise eine Fahrzeugbremse. Das Pedal ist insbesondere ein Bremspedal. Die Pedalvorrichtung ist bevorzugt für ein Fahrzeug vorgesehen, welches insbesondere ein Kraftfahrzeug ist. Die Erfindung bietet insbesondere folgende Vorteile:
- Erkennung einer Änderung der Federsteifigkeit bei einem der Federmittel, insbesondere bei einem Federbruch.
- Erkennung des Festklemmens von einem der beweglichen Teile: Pedal und Lagerelement.
- Reduktion der Wahrscheinlichkeit eines Einzelfehlers, der zum Klemmen der beiden beweglichen Teile (Pedal und Lagerelement) gleichzeitig führt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Pedalvorrichtung gemäß einer Ausführungsform,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine der aus Fig. 1 ersichtlichen Flachfedern,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Auswertevorrichtung und
Fig. 4 eine schematische Ansicht mehrerer Messkurven.
Aus Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Pedalvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform ersichtlich, welche ein Gehäuse 2, ein Lagerelement 3, ein an dem Lagerelement 3 in einer axialen Richtung x verschiebbar geführtes Pedal 4, ein mit dem Lagerelement 3 und mit dem Pedal 4 verbundenes erstes Federmittel 5, gegen dessen Federkraft das Pedal 4 in axialer Richtung x relativ zu dem Lagerelement 3 bewegbar ist, und eine erste Positionserfassungsvorrichtung 6 umfasst, mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Pedals 4 relativ zu dem Gehäuse 2 erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes erstes Positionssignal S1 bereitstellbar ist. Das erste Federmittel 5 ist insbesondere axial vorgespannt und z.B. durch eine Schraubenfeder gebildet.
Das Pedal 4 weist einen außerhalb des Lagerelements 3 angeordneten, insbesondere plattenförmigen, Betätigungsabschnitt 7 und einen sich in axialer Richtung x von diesem weg erstreckenden, insbesondere stabförmigen, Führungsabschnitt 8 auf, der sich durch ein in dem Lagerelement 3 vorgesehenes, axiales Führungsloch 9 hindurch erstreckt. Dabei ragt der Führungsabschnitt 8 auf einer dem Betätigungsabschnitt 7 abgewandten Seite des Lagerelements 3 aus dem Führungsloch 9 mit einem Endbereich 10 heraus, der einen quer zur axialen Richtung x vorstehenden Anschlag 11 aufweist, mittels welchem der Führungsabschnitt 8 axial an dem Lagerelement 3 abstützbar ist. Der Anschlag 11 bildet somit ein Sicherungsmittel. Ferner ist der Pedalvorrichtung 1 eine sich in axialer Richtung x erstreckende, insbesondere mittig durch den Führungsabschnitt 8 verlaufende, Längsachse 12 zugeordnet. Eine quer zur Längsachse 12 verlaufende Richtung wird insbesondere als radiale Richtung bezeichnet. Ferner wird eine um die Längsachse 12 herum verlaufende Richtung insbesondere als Umfangsrichtung u bezeichnet.
Die Pedalvorrichtung 1 umfasst ferner ein mit dem Gehäuse 2 und mit dem Lagerelement 3 verbundenes zweites Federmittel 13, gegen dessen Federkraft das Lagerelement 3 in axialer Richtung x relativ zu dem Gehäuse 2 bewegbar ist, und eine zweite Positionserfassungsvorrichtung 14, mittels weicher eine aktuelle axiale Position des Lagerelements 3 relativ zu dem Gehäuse 2 erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes zweites Positionssignal S2 bereitstellbar ist.
Das zweite Federmittel 13 umfasst mehrere, insbesondere zwei, ebene, quer zur axialen Richtung x ausgerichtete, von dem Lagerelement 3 durchdrungene und dieses in axialer Richtung federnd an dem Gehäuse 2 abstützende Flachfedern 15 und 16, die in axialer Richtung x hintereinander und im Abstand zueinander angeordnet sind. Die Flachfedern 15 und 16 sind bevorzugt identisch aufgebaut und verlaufen jeweils in einer Flachfederebene, wobei die Flachfederebene der Flachfeder 15 mit E1 und die Flachfederebene der Flachfeder 16 mit E2 bezeichnet ist. Jede Flachfederebene verläuft insbesondere quer zu axialen Richtung x.
Eine erste der Flachfedern 15 ist in Draufsicht aus Fig. 2 ersichtlich und weist einen Innenring 17, einen diesen umgebenden Außenring 18 und mehrere, insbesondere drei, rings des Innenrings 17 angeordnete Federstege 19 auf, die sich von dem Innenring 17 bis zu dem Außenring 18 erstrecken und sowohl mit dem Innenring 17 als auch mit dem Außenring 18 fest verbunden sind. Dabei sind die Federstege 19 rings des Innenrings 17 gleichmäßig verteilt angeordnet und jeweils insbesondere S-förmig ausgebildet. Die Flachfeder 16 ist entsprechend aufgebaut.
Jede Flachfeder sitzt mit ihrem Innenring 17 fest auf dem Lagerelement 3 und greift dazu mit ihrem Innenring 17 bevorzugt in eine am Außenumfang des Lagerelements 3 vorgesehene Ringnut 20 ein. Ferner ist jede Flachfeder mit ihrem Außenring 18 an dem Gehäuse 2 befestigt und greift dazu mit ihrem Außenring 18 bevorzugt in eine am Innenumfang des Gehäuses 2 vorgesehene Ringnut 21 ein.
Aus Fig. 3 ist in schematischer Ansicht eine mit den Positionserfassungsvorrichtungen 6 und 14 verbundene Auswertevorrichtung 22 ersichtlich, mittels welcher die Positionssignale S1 und S2 auswertbar sind, indem z.B. Werte der Positionssignale S1 und S2 mit vorgegebenen Positionssignalwerten verglichen werden. Insbesondere wird ein das Ergebnis des Vergleichs charakterisierendes Ergebnissignal Sr von der Auswertevorrichtung 22 bereitgestellt.
Aus Fig. 4 sind Messkurven ersichtlich, die bei intakter und bei defekter Federung ermittelt wurden. Das Pedal 4 wird dazu mit einer in axialer Richtung x wirkenden Kraft F beaufschlagt, während mittels der Positionserfassungsvorrichtungen 6 und 14 der Hub Ax gemessen wird, den das Pedal 4 und das Lagerelement 3 aufgrund der Kraftbeaufschlagung zurücklegen. Beispielsweise wird während der Messung die Kraft, insbesondere ausgehend von Null, in mehreren Schritten oder kontinuierlich bis auf einen Maximalwert erhöht. Bevorzugt befindet sich bei einer Kraft von Null das Pedal in einer Pedal-Ruhelage und das Lagerelement in einer Lagerelement-Ruhelage. Insbesondere ist das erste Federmittel 5 axial vorgespannt.
Zu erkennen sind der Verlauf a des Lagerelements und der Verlauf b des Pedals bei intakter Pedalvorrichtung 1 , wobei diese Verläufe a und b unterhalb der Kraft Fv zusammenfallen, was auf die Vorspannung des ersten Federmittels 5 zurückzuführen ist. Ist hingegen eine der Flachfedern 15 oder 16 gebrochen, ergibt sich der Verlauf c für das Lagerelement und der Verlauf d für das Pedal.
Mittels der Positionserfassungsvorrichtungen 6 und 14 werden Positionen oder Wege gemessen, sodass die Erfassung eines Federbruches z.B. über eine geänderte Weg-Charakteristik erfolgen kann. Hierzu wird die Reihenschaltung der Federmittel 5 und 13 in Bezug auf das Gehäuse 2 ausgenutzt. Das Lagerelement 3 und das Pedal 4 weisen bei Kraftbeaufschlagung einen zu erwartenden Hub Ax entsprechend der Kurven a und b auf. Die Darstellung illustriert den Fall bei einem vorgespannten ersten Federmittel 5, sodass bis zum Erreichen der Vorspannkraft Fv beide Positionserfassungsvorrichtungen 6 und 14 gleiche Positionssignale ausgeben. Sobald die Vorspannkraft Fv des ersten Federmittels 5 überschritten wird, geben die Positionserfassungsvorrichtungen 6 und 14 unterschiedliche Positionssignale aus. Diese Trennung der Positionssignale bildet einen charakteristischen Punkt, der bei intakten Federmitteln immer beim gleichen Hub Ax auftritt. Weist eine der Flachfedern 15, 16 hingegen einen Bruch auf, wird der charakteristische Punkt der Signaltrennung zu einem größeren Hub Ax hin verschoben, was bei den Kurven c und d ersichtlich ist. Bei der Auswertung der Positionssignale kann nun die Verschiebung des charakteristischen Punkts mit der Lage des charakteristischen Punkts bei Kalibrierung verglichen werden, die vorzugsweise vorab bei intakten Federmitteln erfolgt. Der charakteristische Punkt bei Kalibrierung ist somit insbesondere vorgegeben.
Bezugszeichenliste
1 Pedalvorrichtung
2 Gehäuse
3 Lagerelement
4 Pedal
5 erstes Federmittel
6 erste Positionserfassungsvorrichtung
7 Betätigungsabschnitt
8 Führungsabschnitt
9 Führungsloch
10 Endbereich
11 Anschlag / Sicherungsmittel
12 Längsachse
13 zweites Federmittel
14 zweite Positionserfassungsvorrichtung
15 Flachfeder
16 Flachfeder
17 Innenring
18 Außenring
19 Federsteg
20 Ringnut
21 Ringnut 22 Auswertevorrichtung
E1 Flachfederebene
E2 Flachfederebene
51 erstes Positionssignal
52 zweites Positionssignal
Sr Ergebnissignal u Umfangsrichtung x axiale Richtung

Claims

Ansprüche
1. Pedalvorrichtung mit einem Gehäuse (2), einem Lagerelement (3), einem an dem Lagerelement (3) in einer axialen Richtung (x) verschiebbar geführten Pedal (4), einem mit dem Lagerelement (3) und mit dem Pedal (4) verbundenen ersten Federmittel (5), gegen dessen Federkraft das Pedal in axialer Richtung (x) relativ zu dem Lagerelement (3) bewegbar ist, und einer ersten Positionserfassungsvorrichtung (6), mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Pedals (4) erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes erstes Positionssignal (S1) bereitstellbar ist, gekennzeichnet durch ein mit dem Gehäuse (2) und mit dem Lagerelement (3) verbundenes zweites Federmittel (13), gegen dessen Federkraft das Lagerelement (3) in axialer Richtung (x) relativ zu dem Gehäuse (2) bewegbar ist, und eine zweite Positionserfassungsvorrichtung (14), mittels welcher eine aktuelle axiale Position des Lagerelements (3) erfassbar und wenigstens ein diese Position charakterisierendes zweites Positionssignal (S2) bereitstellbar ist.
2. Pedalvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Pedal (4) einen außerhalb des Lagerelements (3) angeordneten Betätigungsabschnitt (7) und einen sich in axialer Richtung (x) von diesem weg erstreckenden Führungsabschnitt (8) aufweist, der sich in ein in dem Lagerelement (3) vorgesehenes, axiales Führungsloch (9) hinein erstreckt.
3. Pedalvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsloch (9) ein durchgehendes Loch ist, durch welches sich der Führungsabschnitt (8) hindurch erstreckt, der auf einer dem Betätigungsabschnitt (7) abgewandten Seite des Lagerelements (3) aus dem Führungsloch (9) mit einem Endbereich (10) herausragt, der ein Sicherungsmittel (11) aufweist, mittels welchem der Führungsabschnitt (8) axial an dem Lagerelement (3) abstützbar ist.
4. Pedalvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federmittel (5) zwischen dem Betätigungsabschnitt (7) und dem Lagerelement (3) angeordnet und axial sowohl an dem Pedal (4) als auch an dem Lagerelement (3) abgestützt ist.
5. Pedalvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federmittel (5) in axialer Richtung (x) vorgespannt ist.
6. Pedalvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federmittel (13) ein oder mehrere, quer zur axialen Richtung (x) ausgerichtete, von dem Lagerelement (3) durchdrungene und dieses in axialer Richtung (x) federnd an dem Gehäuse (2) abstützende Flachfedern (15, 16) umfasst.
7. Pedalvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachfedern (15, 16) in axialer Richtung (x) hintereinander und im Abstand zueinander angeordnet sind.
8. Pedalvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Flachfeder einen Innenring (17), einen diesen umgebenden Außenring (18) und mehrere rings des Innenrings (17) angeordnete Federstege (19) aufweist, die sich von dem Innenring (17) bis zu dem Außenring (18) erstrecken.
9. Pedalvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Flachfeder mit ihrem Innenring (17) fest auf dem Lagerelement (3) sitzt und mit ihrem Außenring (18) an dem Gehäuse (2) befestigt ist.
10. Pedalvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Federsteg (19) S-förmig verläuft.
11. Pedalvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit den Positionserfassungsvorrichtungen (6, 14) verbundene Auswertevorrichtung (22), mittels welcher die Positionssignale auswertbar sind und wenigstens ein das Ergebnis der Auswertung charakterisierendes Ergebnissignal (Sr) bereitstellbar ist.
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