WO2016141936A1 - Pedal mit adaptiver kraftrückkopplung und schneckenantrieb - Google Patents

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Jürgen Stürzer
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • 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
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • 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
    • G05G1/44—Controlling members actuated by foot pivoting

Definitions

  • the invention relates to a pedal with adaptive force feedback according to the preamble of claim 1.
  • Pedals in vehicles are increasingly provided with an actuator to the driver of the vehicle, a visually perceptible signal in certain traffic situations, such as falling below a minimum distance or a pending gear change or an uneconomic driving style, such as deviating from an optimal speed or torque range signal.
  • pedals with adaptive force feedback so-called “force feedback pedals”, as for example in EP 1375233 B1 or DE 10 2009 041 361 A1, are usually provided with actuators which operate on the basis of rotating electric motors or electromagnetic linear drives Actuators allow targeted control of the drag characteristic, but are correspondingly expensive, expensive and have a significant power consumption.
  • a pedal with adaptive force feedback can be seen in addition, in which a worm drive is used for the positioning of a stop, wherein the stop is connected directly and not via a return spring with the plunger of the actuator and therefore when activated a hard Force jump on the pedal causes.
  • From DE 23 35 445 A1 also discloses a method and apparatus for adaptive force feedback to a pedal, in which between the plunger and a counter-stop a return spring is arranged biased, wherein the counter-stop is linearly adjustable via a spindle drive.
  • the object of the present invention is to present an alternative pedal, which is inexpensive to implement. This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, and combinations and developments of individual features are conceivable with each other.
  • An essential idea of the invention is that the counter-stop for the return spring via a self-locking worm drive in its position over a predetermined adjustment path is adjustable. Due to the self-locking of the worm drive, the required restoring force can be applied at any time, but by adjusting the worm drive the position of the stop but just changed accordingly.
  • the plunger on a first lever element and the counter-stop for the return spring on a second lever element are each arranged rotatably about a common axis of rotation.
  • a row of teeth is arranged in an arc shape, wherein in turn at least one tooth is in engagement with the worm drive.
  • Figure 1 shows first the embodiment with the lever elements 1 and 2 arranged rotatably on a common axis of rotation 23, which may also be the axis of rotation for the pedal lever 34, but need not be.
  • At least the first return spring (F1) is arranged between the first lever element 1 and the second lever element 2, a corresponding stop 22 being configured as a counterstop for the return spring F1 on the lever element 2.
  • the plunger (1 1) On the first lever element (1) of the plunger (1 1) is formed as a contact area to the pedal lever (34) and the plunger 1 1 is preferably kept in contact with the pedal lever 34 via the return spring F1. About the teeth of the worm drive, the tension is maintained and possibly. Increased or bwz by activation of the worm drive in the contact position. A desired tension can be traversed.
  • the row of teeth (25) arc is formally arranged on the end face of the lever element 2, wherein at least one tooth is in engagement with the worm gear (51).
  • the worm gear 51 is driven via a shaft from the motor 52 in case of need, the shaft is preferably mounted on both sides of the worm drive 51 in plain bearings.
  • a stop 26 is also provided on the second lever element 2 for limiting the travel of the first lever element 1, and a corresponding recess 16 is provided for receiving this stop 26 on the first lever element 1.

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Abstract

Es wird ein Pedal (3) mit adaptiver Kraftrückkopplung vorgestellt, wobei das Pedal (3) einen Pedalhebel (34) aufweist und auf den Pedalhebel ein Stößel (11) wirkt, wobei zwischen Stößel und einem Gegenanschlag (22) eine Rückstellfeder (F1) vorgespannt angeordnet ist. Der Gegenanschlag (22) ist dabei über einen selbsthemmenden Schneckenantrieb (5) in seiner Position über einen vorgegebenen Verstellweg hin verstellbar. Stößel und Zahnreihe können dabei so ausgestaltet sein, dass diese bezüglich einer gemeinsamen Drehachse drehbar ist.

Description

Continental Automotive GmbH, Vahrenwalder Str. 9, 30165 Hannover
Pedal mit adaptiver Kraftrückkopplung und Schneckenantrieb
Die Erfindung betrifft ein Pedal mit adaptiver Kraftrückkopplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Pedale in Fahrzeugen, insbesondere das Gaspedal, werden zunehmend mit einem Aktor versehen, um dem Fahrer des Fahrzeuges ein optisch wahrnehmbare Signal bei bestimmten Verkehrssituationen, beispielsweise dem Unterschreiten eines Mindestabstandes oder einem anstehenden Gangwechsel oder einer unökonomischen Fahrweise, beispielsweise dem Abweichen von einem optimalen Geschwindigkeit-oder Drehmomenten Bereich zu signalisieren.
Dazu werden Pedale mit adaptiver Kraftrückkopplung, so genannte „Force-Feedback- Pedale", wie beispielsweise in der EP 1375233 B1 oder DE 10 2009 041 361 A1 , üblicherweise mit Aktoren versehen, welche auf Basis von rotierenden Elektromotoren oder aber elektromagnetischen Linearantrieben arbeiten. Solche Aktoren ermöglichen eine gezielte Steuerung der Gegenkraft-Kennlinie, sind jedoch entsprechend aufwendig, teuer und weisen einen nicht unerheblichen Stromverbrauch auf.
Aus der DE 10250456 A1 ist darüber hinaus ein Pedal mit adaptiver Kraftrückkopplung zu entnehmen, bei welchem ein Schneckenantrieb für die Positionierung eines Anschlags verwendet wird, wobei der Anschlag direkt und nicht über eine Rückstellfeder mit dem Stößel des Aktors verbunden ist und daher bei Aktivierung einen harten Kraftsprung am Pedal bewirkt.
Aus der DE 23 35 445 A1 ist zudem ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur adaptiven Kraftrückkopplung an einem Pedal zu entnehmen, bei welchem zwischen Stößel und einem Gegenanschlag eine Rückstellfeder vorgespannt angeordnet ist, wobei der Gegenanschlag über einen Spindelantrieb linear verstellbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Pedal vorzustellen, welcher kostengünstig zu realisieren ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass der Gegenanschlag für die Rückstellfeder über einen selbsthemmenden Schneckenantrieb in seiner Position über einen vorgegebenen Verstellweg hin verstellbar ist. Durch die Selbsthemmung des Schneckenantriebs kann die erforderliche Rückstellkraft jederzeit aufgebracht werden, durch Verstellung des Schneckenantriebs die Position des Anschlags aber eben entsprechend verändert werden.
Vorzugsweise ist in einer Ausgestaltung der Stößel auf einem 1. Hebelelement und der Gegenanschlag für die Rückstellfeder auf einem 2. Hebelelement jeweils drehbar um eine gemeinsame Drehachse angeordnet. Am zweiten Hebelelement ist eine Zahnreihe in einer Bogenform angeordnet, wobei sich wiederum zumindest ein Zahn in Eingriff mit dem Schneckenantrieb befindet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt zunächst die Ausgestaltung mit den Hebelelementen 1 und 2 angeordnet drehbar auf einer gemeinsamen Drehachse 23, welche außerdem die Drehachse für den Pedalhebel 34 sein kann, jedoch nicht sein muss.
Zwischen dem ersten Hebelelement 1 und dem zweiten Hebelelement 2 ist zumindest die erste Rückstellfeder (F1 ) angeordnet, wobei als Gegenanschlag für die Rückstellfeder F1 am Hebelelement 2 ein entsprechender Anschlag 22 ausgestaltet ist.
Am ersten Hebelelement (1 ) ist der Stößel (1 1 ) als Kontaktbereich zum Pedalhebel (34) ausgebildet und wird der Stößel 1 1 vorzugsweise über die Rückstellfeder F1 immer in Kontakt mit dem Pedalhebel 34 gehalten. Über die Verzahnung des Schneckenantriebes wird die Verspannung gehalten und ggfs. erhöht bzw. durch Aktivierung des Schneckenantriebs auch in die Kontaktposition bwz. Eine gewünschte Verspannung verfahren werden.
Am zweiten Hebelelement (2) ist die Zahnreihe (25) Bogen förmlich an der Stirnfläche des Hebelelements 2 angeordnet, wobei sich zumindest ein Zahn in Eingriff mit dem Schneckengetriebe (51 ) befindet. Das Schneckengetriebe 51 wird über eine Welle vom Motor 52 aus im Bedarfsfalle angetrieben, wobei die Welle vorzugsweise beidseitig des Schneckenantriebs 51 in Gleitlagern gelagert ist.
In der hier gezeigten bevorzugten Ausgestaltung ist zudem am 2. Hebelelement 2 ein Anschlag 26 für die Wegbegrenzung des 1. Hebelelement 1 vorgesehen und für die Aufnahme dieses Anschlags 26 am 1. Hebelelement 1 eine entsprechende Aussparung 16 geschaffen.

Claims

Patentansprüche
Pedal mit adaptiver Kraftrückkopplung, wobei das Pedal einen Pedalhebel (34) aufweist, auf den Pedalhebel ein Stößel (1 1 ) wirkt, wobei zwischen Stößel und einem Gegenanschlag (22) eine Rückstellfeder (F1 ) vorgespannt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenanschlag (22) über einen selbsthemmenden Schneckenantrieb (5) in seiner Position über einen vorgegebenen Verstellweg hin verstellbar ist.
Pedal nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Hebelelement und ein davon getrenntes zweites Hebelelement auf einer gemeinsamen Drehachse (23) vorgesehen sind, zwischen dem ersten Hebelelement und dem zweiten Hebelelement zumindest die erste Rückstellfeder (F1 ) angeordnet ist und
am ersten Hebelelement (1 ) der Stößel (1 1 ) als Kontaktbereich zum Pedalhebel (34) ausgebildet ist, und
am zweiten Hebelelement (2) die Zahnreihe (25) angeordnet ist, wobei sich zumindest ein Zahn in Eingriff mit dem Schneckenantrieb (51 ) befindet.
3) Fahrzeug mit einem Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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