WO2016146117A1 - Vorrichtung zur kraftsimulation an einem betätigungselement eines fahrzeuges, insbesondere in der art eines pedalkraftsimulators - Google Patents

Vorrichtung zur kraftsimulation an einem betätigungselement eines fahrzeuges, insbesondere in der art eines pedalkraftsimulators Download PDF

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WO2016146117A1
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piston
recess
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actuation
actuating element
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Simon Ortmann
Sebastian Honselmann
Manuel BAßLER
Philipp Pfeiffer
Alexander Glebov
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • 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
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
    • B60T8/3255—Systems in which the braking action is dependent on brake pedal data
    • 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
    • G05G5/03—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 device for force simulation on an actuating element of a vehicle, in particular a pedal force simulator, wherein a piston is connected via a piston rod with the actuating element, which moves the piston axially within the cylinder.
  • a pedal force simulator wherein a piston is connected via a piston rod with the actuating element, which moves the piston axially within the cylinder.
  • the pedal is pivotally articulated, for example, to a pedal bracket, wherein the unit is actuated by the operation of the pedal, for example via a Bowden cable, a hydraulic line or the like.
  • the pedal has a typical restoring force, which makes it easier for the operator to operate.
  • actuating systems are known in which between the pedal and the unit no direct mechanical connection is provided, but on the pedal, a sensor is provided which detects the operation of the pedal and according to an actuator performs the operation of the unit.
  • a sensor is provided which detects the operation of the pedal and according to an actuator performs the operation of the unit.
  • Such devices are for example called “clutch-by-wire" when a clutch is actuated
  • Such devices are also known, for example, for the brake pedal or the accelerator pedal.
  • pedal force simulation devices which are intended to engage the pedal and cause a more realistic or usual restoring force.
  • a pedal force characteristic is simulated in a pedal force simulator via a spring force and a piston or a gate.
  • a pedal force simulator for a vehicle brake system with electronic signal transmission in which a dependent of the foot force of the driver control of the braking torque, in particular by means of electro-hydraulic or electro-mechanical systems is performed, wherein the pedal force simulator generates a familiar for a driver's brake feel.
  • the pedal force simulator comprises a pneumatically operated piston-cylinder unit whose pistons limited ressionshunt with a controllable valve and opposite to the compression direction by means of at least one first spring element, the piston loaded with a force and is operatively connected via a piston rod with a vehicle brake pedal so that the piston rod undergoes a change in angle relative to the piston-cylinder unit during actuation of the vehicle brake pedal ,
  • This angular mobility makes high demands on the construction of the pedal force simulator.
  • the publication DE 10 2008 061 569 A1 describes a clutch actuation system with a disengaging unit and an actuation unit actuated by an actuation unit for acting on the disengagement unit via a force transmission unit with a compensation device for achieving a predetermined actuation force characteristic.
  • a hydrostatic clutch release unit can be provided with a master cylinder connected to the actuating device, which acts on a slave cylinder by means of a pressure line designed as a power transmission unit, wherein the actuating device is a clutch pedal which can be rotated about a pivot point.
  • a compensating device is provided directly between the actuating unit and a housing-fixed support point, for example on the dashboard of the vehicle body, a frame part or on the Geberzylinderge- housing.
  • the loading device is designed in the form of a master cylinder, a piston rod and a piston.
  • the master cylinder has on its outer circumference at least one profile part, roll on the support members by means of the rollers.
  • the piston rod which acts on the piston and which is rotatably connected to the clutch pedal, is received on the same receptacle as the supporting parts.
  • felt pens are known for several decades, which serve as writing or Arthurge- device, or as a permanent marker. These contain a core of one of polyester fiber or other fiber material, which by filling with ink evenly with this
  • the invention is therefore based on the object to develop a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, in particular a pedal force simulator, in which a simple and practical lubrication is integrated.
  • the object is achieved in that the device for force simulation on an actuating element of a vehicle, in particular a pedal force simulator, a piston which is connected via a piston rod to the actuating element which moves the piston axially within the cylinder, wherein upon actuation of the piston the relatively axially movable components within the housing are acted upon with a lubricant.
  • a matrix structure which is impregnated with a lubricant, is arranged at least in regions between the components which are axially movable relative to one another at their contact region.
  • This matrix structure is installed with excess in the backdrop and touched by the scenery when the piston is actuated.
  • a matrix structure is arranged between the movable component, in the form of a piston, which may also be designed like a slot, and an element in which the piston is immersed when actuated, lubricant will reach the piston at a radial pressurization between piston and matrix structure scenery.
  • the matrix structure as a depot out of the recess, in which the piston / the linkage, lead out and example, the component or an insert, in which the piston / the linkage encircle, so that by the capillary action over a long period of time Lubricant supply is ensured.
  • a second variant are the relatively axially movable components in an oil bath, the backdrop with associated storage in the engaged state above the oil level and compressing the pressure chamber upon actuation of the piston this increases whereby the oil level on the scenery and their storage increases lubricates the scenery and the storage.
  • the bearing of the scenery and the scenery itself is wetted and lubricated with oil at each actuation.
  • the sealing of the piston to the housing in this case by means of a seal, preferably a standard O-ring which seals leaks occurring.
  • the pedal force simulator is used in particular for a clutch-by-wire system, in which the simulator is to be uniformly lubricated over its entire service life.
  • a first variant with a matrix structure infiltrated with lubricant preferably a lubricant-soaked fleece or tissue, is integrated into the pedal force simulator, which can also be designed as a link during the simulator operation or when the piston of the pedal force simulator is actuated touched, which in turn wets the scenery (the piston) with oil at each stroke or return stroke.
  • a variant with an oil bath is provided which, by reducing the volume of the interior of the housing, causes the oil level to rise above the bearing and thus lubricates it.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for pedal force simulation according to the prior art
  • FIG. 2 shows a variant of a device for pedal force simulation according to the invention
  • FIG. 3 shows a further variant according to the invention of a device for pedal force simulation
  • Figure 4 is a schematic view of the device for pedal force simulation with oil level
  • Figure 5 is a schematic view of the device for pedal force simulation operated with oil level.
  • FIG. 1 shows a pedal force simulation device 1 according to the prior art, with a cylindrical housing 2 and with a in the housing 2 upon actuation of a piston rod 3.1 axially displaceable piston 3.
  • the piston 3 is against the restoring force of a return spring 4 (designed as a compression spring ) actuac, wherein the return spring 4 is supported on the housing and on the piston 3.
  • a return spring 4 designed as a compression spring
  • a link component 5 is arranged with a changing over the longitudinal extent of the outer contour and preferably attached to this or formed integrally therewith.
  • the width or the diameter of the link component 5 is here at the two ends 5.1, 5.2 lower than in the middle.
  • two arms 6 are based, which exert a force on the link component 5, which results from the angle between the arm and the outer contour in the contact point. Due to the support of the arms 6 on the outer contour of the sliding member 5, an additional force is generated which acts on the piston to modulate the force of the return spring. Friction results in a corresponding wear of the components.
  • FIG. 2 shows a first variant and in FIG. 2 a second variant of a pedal force simulator 1 according to the invention.
  • a cylindrical housing 2 is also present, in which a piston 3 is mounted axially displaceable.
  • the piston 3 is followed by a piston rod 3.1, which is connected to an actuating element, not shown, by means of a push rod 3.2.
  • a return spring 4 is supported inside the housing, against which the piston 3 is supported. Tels of the actuating element is actuated.
  • the piston rod 3.1 opposite to a along the longitudinal axis
  • a extending gate member 5 is arranged, the ends of which 5.1, 5.2 are tapered compared to a non-designated thickened central region.
  • the piston 4 and the link component 5 are in a non-actuated starting position, in which the link component 5 with its end facing away from the piston 4 5.2 engages between two along the longitudinal axis A extending spaced apart arms 6, which are arranged on an insert 7 are.
  • a first slot-shaped recess 7.1 is formed between the two arms.
  • the insert 7 is fastened at the end facing away from the piston 3 in a fastener 8 bearing against the bottom 2.1, here screwed into an annular fastening means 8 with an internal thread.
  • rolling elements 9 are mounted, which bear against at opposite areas of the outer contour of the link component 5.
  • an additional spring element 4.1 is arranged, against which the link component 5 acts with its end face at the end of 5.2.
  • a matrix structure 10 in the form of an impregnated with oil carrier flow which extends to the outside around the outer contour of the arms 6 and forms a lubricant depot.
  • the matrix structure 10 In the variant 2 also engages in the slot-shaped recess 7.1 between the inner sides of the arms 6 and the outer contour of the spring element 4.1 a mineral matrix structure 10 made of polyester fiber or other fiber material, which is impregnated with oil.
  • the recess 7.1 is adjoined by an axially extending second recess 7.2 into which the matrix structure 10 engages.
  • the matrix structure 10 has a central recess in which a pin 1 1 sits, which is supported on the bottom 2.1 of the housing 2 and on which the spring element 4.1 is supported.
  • the matrix structure 10 is thus designed in the manner of a hollow mouth, which receives the pin 1 1 and the spring element 4.1 in not designated a longitudinal recess.
  • the pedal force simulation device 1 also has an oil bath with an oil level S.
  • the oil level S is not actuated piston below the gate member 5 and the arms 6 of the fork-shaped insert 7.
  • a storage preferably provided roller bearing, in which the end of the sliding member 5.2 is supported .
  • the link component 5 is configured in the form of a leaf spring and is deflected by means of the link component 5, which is a piston.
  • the pedal force simulation device 1 is disengaged, the piston 3 is moved and compresses the return spring 4 and the volume in the housing 2. Due to reduced volume in the housing 2, the oil level rises to a height that according to FIG 5 the roller bearings 5.3 are exceeded by the oil level and wetted.
  • the increasing in reducing the volume in the housing 2 air pressure can support the return spring 4, or be prevented by means of a vent valve, not shown. Any gaps that can cause leakage from the oil are prevented by means of seals on the piston 3.
  • a simple, inexpensive and practical solution of a pedal force simulator for a clutch-by-wire system in which the simulator can be uniformly lubricated over its entire service life, which is realized via the lubricant-impregnated matrix structure or the oil level used, with which the components come into contact with the matrix structure or the oil upon actuation of the pedal force simulator, which in turn wets the gate 5 with oil at each stroke / return stroke.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator (1), mit einem Kolben (3), der über eine Kolbenstange (3.1) mit einem Betätigungselement (vorzugsweise Pedal) verbunden ist, welches den Kolben (3) bei Betätigung innerhalb eines Zylinders (2) entgegen einer Federkraft einer Rückstellfeder (4) axial bewegt, wobei gemäß einer ersten Erfindungsvariante zumindest bereichsweise zwischen den relativ zueinander axial beweglichen Komponenten (3, 5 und 2, 6) an deren Kontaktbereich eine Matrixstruktur (10) angeordnet ist, welche mit einem Schmierstoff getränkt ist. Alternativ liegen gemäß einer zweiten Erfindungsvariante die relativ zueinander beweglichen Komponenten in einem Ölbad (S) innerhalb des Druckraums des Zylinders (2).

Description

Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere in der Art eines Pedalkraftsimulators
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator, wobei ein Kolben über eine Kolbenstange mit dem Betätigungselement verbunden ist, welches den Kolben innerhalb des Zylinders axial bewegt. In Kraftfahrzeugen werden Aggregate, wie beispielsweise Kupplungen, Bremsen etc. mittels Pedalen fußbetätigt. Hierzu wird das Pedal beispielsweise an einem Pedalbock schwenkbar angelenkt, wobei durch die Betätigung des Pedals beispielsweise über einen Bowdenzug, eine hydraulische Strecke oder ähnliches das Aggregat betätigt wird. Dabei wirkt auf das Pedal eine typische Rückstellkraft, die dem Bediener das Betätigen erleichtert.
Auch sind Betätigungssysteme bekannt, bei welchen zwischen dem Pedal und dem Aggregat keine direkte mechanische Verbindung mehr vorgesehen ist, sondern an dem Pedal ein Sensor vorgesehen ist, welcher die Betätigung des Pedals erkennt und entsprechend ein Aktuator die Betätigung des Aggregats vornimmt. Solche Vorrichtungen werden bei der Betätigung einer Kupplung beispielsweise„clutch-by-wire" genannt. Derartige Vorrichtungen sind auch bei- spielsweise für das Bremspedal oder das Gaspedal bekannt.
Dabei ist es für den Bediener von Nachteil, dass die auf das Pedal wirkende Rückstellkraft nicht mehr originär von dem Aggregat resultiert, weil dadurch die vom Bediener erwartete Rückstell kraft nicht mehr vorliegt und die Betätigung durch den Bediener ungewohnt erscheint. Daher sind Pedalkraftsimulationsvorrichtungen bekannt geworden, welche an dem Pedal angreifen und eine mehr realistische oder gewohnte Rückstellkraft verursachen sollen.
Bei bekannten gattungsgemäßen Systemen wird bei einem Pedalkraftsimulator über eine Federkraft und einen Kolben bzw. eine Kulisse eine Pedalkraftkennlinie simuliert.
Aus der DE 10 201 1 016 239 A1 ist beispielsweise ein Pedalkraftsimulator für eine Fahrzeugbremsanlage mit elektronischer Signalübertragung bekannt, bei der eine von der Fußkraft des Fahrzeugführers abhängige Ansteuerung des Bremsmomentes, insbesondere mittels elektro- hydraulischer oder elektro-mechanischer Systeme vorgenommen wird, wobei der Pedalkraftsimulator ein für einen Fahrzeugführer gewohntes Bremsgefühl generiert. Der Pedalkraftsimulator umfasst eine pneumatisch arbeitende Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben eine Komp- ressionskammer mit einem ansteuerbaren Ventil begrenzt und entgegen der Kompressionsrichtung mittels zumindest eines ersten Federelementes den Kolben mit einer Kraft belastet sowie über eine Kolbenstange mit einem Fahrzeugbremspedal derart wirkverbunden ist, dass die Kolbenstange während der Betätigung des Fahrzeugbremspedals eine Winkeländerung relativ zur Kolben-Zylinder-Einheit erfährt. Diese Winkelbeweglichkeit stellt hohe Anforderungen an die Konstruktion des Pedalkraftsimulators.
In der Druckschrift DE 10 2008 061 569 A1 wird ein Kupplungsbetätigungssystem mit einer Ausrückeinheit und einer von einer Betätigungseinheit betätigten Beaufschlagungseinheit zur Beaufschlagung der Ausrückeinheit über eine Kraftübertragungseinheit mit einer Kompensationsvorrichtung zum Erreichen einer vorgegebenen Betätigungskraftkennlinie beschrieben. Dabei kann in Verbindung mit der Verwendung der vorgeschlagenen Kompensationsvorrichtung die Verwendung einer hydrostatischen Kupplungsausrückeinheit mit einem mit der Betätigungsvorrichtung verbundenen Geberzylinder vorgesehen sein, der mittels einer als Kraftü- bertragungseinheit ausgestalteten Druckleitung einen Nehmerzylinder beaufschlagt, wobei die Betätigungseinrichtung ein um einen Drehpunkt verdrehbares Kupplungspedal ist.
Zur Kompensation von Kraftspitzen und Glättung des Kraftverlaufs über den Betätigungsweg ist zwischen der Betätigungseinheit und einem gehäusefesten Abstützpunkt, beispielsweise an der Spritzwand der Fahrzeugkarosserie, einem Rahmenteil oder an dem Geberzylinderge- häuse direkt eine Kompensationsvorrichtung vorgesehen. Die Beaufschlagungseinrichtung ist in Form eines Geberzylinders, einer Kolbenstange und eines Kolbens ausgebildet. Der Geberzylinder weist an seinem Außenumfang mindestens ein Profilteil auf, auf dem Tragteile mittels der Rollen abrollen. Die Kolbenstange, die den Kolben beaufschlagt und die mit dem Kupplungspedal drehbar verbunden ist, ist an derselben Aufnahme aufgenommen wie die Tragteile.
Eine noch nicht veröffentlichte in DE 10 2013 226 307 beschriebene Lösung offenbart eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung mit einem entgegen der Rückstellkraft eines Kraftspeichers verlagerbaren Eingangselement, wobei weiterhin ein Element mit einer variablen Kontur vor- gesehen ist, an welchem sich vorgespannte Arme abstützen und eine Zusatzkraft auf das Eingangselement ausüben. Dabei zeigt sich, dass aufgrund der Reibung zwischen dem Element mit der variablen Kontur und den Armen ein Verschleiß auftritt, welcher die Zusatzkraft über die Lebensdauer der Vorrichtung beeinflusst. Ein entscheidender Nachteil der bekannten Lösungen besteht darin, dass die Technologie nicht über die Lebensdauer funktioniert ohne geschmiert zu werden, aber geeignete Lösungen zur Realisierung einer entsprechenden Schmierung nicht verfügbar sind.
Aus der Druckschrift DE 103 32 699 A1 ist ein Verfahren zur Montage eines Gleitlagers be- kannt, bei welchem in das Lagerschild neben dem Lager auch ein Schmierstoffdepot eingelegt wird, welches beispielsweise ölgetränkter Filz oder eine Matrixstruktur, die mit Öl getränkt ist, sein kann. Das Öl wird durch Kapillarwirkung abgegeben. Eine Anwendung für Kupplungsbe- tätigungssysteme ist nicht bekannt.
Weiterhin sind seit mehreren Jahrzehnten Filzstifte bekannt, die als Schreib- oder Zeichenge- rät, bzw. als Permanentmarker dienen. Diese enthalten einen Kern eine aus Polyesterfaser oder anderem Fasermaterial, die durch Auffüllen mit Tinte gleichmäßig mit dieser
durchtränkt wird. Bei Druck auf eine Oberfläche wird Farbe auf diese abgegeben.
Die beiden vorgenannten Lösungen betreffen vollkommen andere Anwendungsgebiete.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator, zu entwickeln, in welche eine einfache und praktikable Schmierung integriert ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator, einen Kolben aufweist, der über eine Kolbenstange mit dem Betätigungselement verbunden ist, welches den Kolben innerhalb des Zylinders axial bewegt, wobei bei Betätigung des Kolbens die relativ axial zueinander beweglichen Komponenten innerhalb des Gehäuses mit einem Schmiermittel beaufschlagt werden.
Dazu wird in einer ersten Variante zumindest bereichsweise zwischen den relativ zueinander axial beweglichen Komponenten an deren Kontaktbereich eine Matrixstruktur angeordnet, welche mit einem Schmierstoff getränkt ist.
Diese Matrixstruktur wird mit Übermaß in die Kulisse eingebaut und wird bei Betätigung des Kolbens von der Kulisse touchiert. Dabei gibt es (analog einem Textmarker) durch Beaufschlagung mit Druck Fluid in Form von Schmiermittel an den Kolben, der als Kulisse ausgeführt sein kann, ab, so dass diese bei jedem Hub mit Öl benetzt wird, und dadurch die Lebensdauer erhöht wird. Wird zwischen der beweglichen Komponente, in Form eines Kolbens, der auch kulissenartig ausgestaltet sein kann, und einem Element, in welches der Kolben bei Betätigung eintaucht, eine derartige Matrixstruktur angeordnet, gelangt bei einer radialen Druckbeaufschlagung zwischen Kolben und Matrixstruktur Schmierstoff an dem Kolben/ die Kulisse. Dabei kann die Matrixstruktur als Depot auch aus der Ausnehmung, in welche der Kolben / die Kulisse eingreift, herausführen und beispielsweise das Bauteil bzw. einen Einsatz, in welchen der Kolben / die Kulisse eingreift umringen, so dass durch die Kapillarwirkung über einen langen Zeitraum eine Schmierstoffversorgung gewährleistet ist.
Eine zweite Variante liegen die relativ zueinander axial beweglichen Komponenten in einem Ölbad, wobei die Kulisse mit zugehöriger Lagerung im eingerückten Zustand oberhalb des Öl- spiegels liegt und bei Betätigung des Kolbens dieser den Druckraum komprimiert wodurch der Ölspiegel über die Kulisse und deren Lagerung steigt und dabei die Kulisse und die Lagerung schmiert. Dadurch wird bei jeder Betätigung die Lagerung der Kulisse und die Kulisse selbst mit Öl benetzt und geschmiert. Durch die Komprimierung des Druckraumes mittels des Kol- bens steigt der Luftdruck innerhalb des Systems, wobei dies, sollte es nicht gewünscht werden, mit einer Entlüftungsbohrung vermieden werden kann. Die Abdichtung des Kolbens zum Gehäuse erfolgt hierbei mittels einer Dichtung, vorzugsweise eines Standard-O-Rings welcher auftretende Leckagen abdichtet. Der Pedalkraftsimulator wird insbesondere für ein Clutch-by-Wire-System, verwendet, bei dem der Simulator über seine gesamte Lebensdauer gleichmäßig geschmiert werden soll. Hierfür wird eine erste Variante mit einer mit Schmiermittel infiltrierte Matrixstruktur, vorzugsweise ein mit Schmiermittel getränktes Flies oder Gewebe, in den Pedalkraftsimulator integriert, welches bei der Simulatorbetätigung bzw. bei der Betätigung des Kolbens des Pedalkraftsimulators, den Kolben, der auch als Kulisse ausgebildet sein kann, touchiert, wodurch wiederum die Kulisse (der Kolben) bei jedem Hub bzw. Rückhub mit Öl benetzt wird. Des Weiteren wird eine Variante mit einem Ölbad vorgesehen, welches durch Reduzierung des Volumens des Gehäuseinneren den Ölspiegel über die Lagerung steigen lässt und diesen so schmiert. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen.
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Pedalkraftsimulation nach dem Stand der Technik,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Variante einer Vorrichtung zur Pedalkraftsimulation, Figur 3 eine weitere erfindungsgemäße Variante einer Vorrichtung zur Pedalkraftsimulation. Figur 4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Pedalkraftsimulation mit Ölspiegel Figur 5 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Pedalkraftsimulation mit Ölspiegel betätigt.
Die Figur 1 zeigt eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 nach dem Stand der Technik, mit einem zylinderförmigen Gehäuse 2 und mit einem in dem Gehäuse 2 bei Betätigung einer Kolbenstange 3.1 axial verschiebbaren Kolben 3. Der Kolben 3 ist entgegen der Rückstellkraft eines einer Rückstellfeder 4 (ausgebildet als Druckfeder) betätigar, wobei sich die Rückstell- feder 4 am Gehäuse und am Kolben 3 abstützt.
An dem Kolben 3 ist ein Kulissenbauteil 5 mit einer sich über dessen Längserstreckung ändernden Außenkontur angeordnet und an diesem bevorzugt befestigt oder mit diesem einteilig ausgebildet. Die Breite bzw. der Durchmesser des Kulissenbauteils 5 ist hier an den beiden Enden 5.1 , 5.2 geringer als in der Mitte. An der Außenkontur des Kulissenbauteils 5 stützen sich zwei Arme 6 ab, welche eine Kraft auf das Kulissenbauteil 5 ausüben, die von dem Winkel zwischen dem Arm und der Außenkontur im Berührpunkt resultiert. Aufgrund der AbStützung der Arme 6 an der Außenkontur des Kulissenbauteiles 5 wird eine Zusatzkraft erzeugt, die auf den Kolben wirkt, um die Kraft der Rückstellfeder zu modulieren. Aus der Reibung re- sultiert ein entsprechender Verschleiß der Bauteile.
Bei einem derartigen Clutch-by-Wire-System wird das mechanische Stellsignal bei Betätigen der Kupplung in ein elektrisches Stellsignal gewandelt (Komponenten dafür nicht dargestellt) und einem Steuergerät zugeführt wird, das zugeordnete Systemkomponenten rein elektrisch ansteuert.
Nachteilig bei den bekannten Systemen ist, dass keine Schmierung vorhanden ist, wodurch die Lebensdauer eingeschränkt ist.
Aus Figur 2 ist eine erste Variante und in Figur 2 eine zweite Variante eines erfindungsgemä- ßen Pedalkraftsimulators 1 ersichtlich. Bei beiden Varianten ist ebenfalls ein zylinderförmiges Gehäuse 2 vorhanden, in dem ein Kolben 3 axial verschiebbar gelagert ist. An den Kolben 3 schließt sich eine Kolbenstange 3.1 an, die mit einem nicht dargestellten Betätigungselement mittels einer Druckstange 3.2 verbunden ist. Zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 2 stützt sich innerhalb des Gehäuses eine Rückstellfeder 4 ab, gegen welche der Kolben 3 mit- tels des Betätigungselementes betätigbar ist. An dem Kolben 3 ist der Kolbenstange 3.1 gegenüberliegend ein sich entlang der Längsachse A erstreckendes Kulissenbauteil 5 angeordnet, dessen Enden 5.1 , 5.2 verjüngt sind im Vergleich zu einem nicht bezeichneten verdickten mittleren Bereich. Der Kolben 4 und das Kulissenbauteil 5 befinden sich in einer nicht betätig- ten Ausgangsstellung, in welcher das Kulissenbauteil 5 mit seinem vom Kolben 4 abgewandten Ende 5.2 zwischen zwei sich entlang der Längsachse A erstreckende voneinander beabstandete Arme 6 eingreift, die an einem Einsatz 7 angeordnet sind. Zwischen den beiden Armen wird somit eine erste schlitzförmige Ausnehmung 7.1 gebildet. Der Einsatz 7 ist an dem vom Kolben 3 abgewandten Ende in einem am Boden 2.1 anliegenden Befestigungsmit- tel 8 befestigt, hier in ein ringförmiges Befestigungsmittel 8 mit Innengewinde eingeschraubt. An den in Richtung zum Kolben 3 weisenden Enden der Arme 6 sind Rollkörper 9 angebracht, die an sich gegenüberliegenden Bereichen der Außenkontur des Kulissenbauteiles 5 anliegen. Innerhalb der Ausnehmung 7.1 ist ein zusätzliches Federelement 4.1 angeordnet, gegen welches das Kulissenbauteil 5 mit seiner Stirnseite am Ende 5.2 wirkt.
Bei der Variante 1 greift in die schlitzförmige Ausnehmung 7.1 zwischen den Innenseiten der Arme 6 und der Außenkontur des Federelementes 4.1 eine Matrixstruktur 10 in Form eines mit Öl getränkten Trägerfließes, welches sich nach außen um die Außenkontur der Arme 6 erstreckt und ein Schmierstoffdepot bildet.
Bei der Variante 2 greift ebenfalls in die schlitzförmige Ausnehmung 7.1 zwischen den Innenseiten der Arme 6 und der Außenkontur des Federelementes 4.1 eine minenartige Matrixstruktur 10 aus Polyesterfaser oder einem anderen Fasermaterial, welches mit Öl getränkt ist. An die Ausnehmung 7.1 schließt sich eine sich axial erstreckende zweite Ausnehmung 7.2 an, in welche die Matrixstruktur 10 eingreift. Die Matrixstruktur 10 weist eine zentrische Ausnehmung auf, in welcher ein Stift 1 1 sitzt, der sich am Boden 2.1 des Gehäuses 2 abstützt und an dem sich das Federelement 4.1 abstützt. Die Matrixstruktur 10 ist somit in der Art einer Hohlmiene ausgestaltet, welche in nicht bezeichneten einer Längsausnehmung den Stift 1 1 und das Federelement 4.1 aufnimmt.
Wird bei Betätigung des nicht dargestellten Betätigungselementes der Kolben 3 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 4 aus der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Position in Richtung zum Boden 2.1 des Gehäuses 2 bewegt, dringt die Kulisse 5 weiter in die Ausnehmung 7.1 ein, wobei die Rollkörper 9 auf der Außenkontur der Kulisse 5 abrollen und die Arme 6 ausei- nandergedrückt werden. Die Kulisse 5 gelangt in Kontakt mit der Matrixstruktur 10, wodurch auf die Matrixstruktur 10 ein Druck ausgeübt wird und Schmiermittel, bevorzugt Öl daraus abgegeben wird (ähnlich der Abgabe von Farbe aus einem Filzstift, wenn auf diesen Druck ausgeübt wird), was den Verscheiß innerhalb des Pedalkraftsimulators 1 erheblich reduziert. Eine weitere Variante der Schmierung wird in Figur 4 und 5 dargestellt. Der Aufbau und die Bauteile entsprechen der Figur 1 , jedoch weist die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 zudem ein Ölbad mit einem Ölspiegel S auf. Der Ölspiegel S liegt bei nicht betätigtem Kolben unterhalb des Kulissenbauteils 5 und der Arme 6 des gabelförmigen Einsatzes 7. Am in das Gehäuse 2 zeigenden Ende der Arme 6 ist eine Lagerung, vorzugsweise Rollenlagerung vorge- sehen, in welcher das Ende des Kulissenbauteils 5.2 abgestützt wird. Das Kulissenbauteil 5 ist in Form einer Blattfeder ausgestaltet und wird mittels des Kulissenbauteils 5, welcher ein Formkolben ist ausgelenkt. Dabei laufen die Rollenlager 5.3 entlang des Formkolbens 5. Wird die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 ausgerückt, wird der Kolben 3 verfahren und komprimiert die Rückstellfeder 4 und das Volumen im Gehäuse 2. Durch reduziertes Volumen im Gehäuse 2 steigt dabei der Ölspiegel in eine Höhe, dass gemäß Figur 5 die Rollenlager 5.3 von dem Ölspiegel überstiegen und benetzt werden. Der bei Reduzierung des Volumens im Gehäuse 2 steigende Luftdruck kann die Rückstellfeder 4 unterstützen, oder mittels eines nicht dargestellten Entlüftungsventils verhindert werden. Sämtliche Spalte, die eine Leckage vom Öl verursachen können, werden mittels Dichtungen am Kolben 3 verhindert.
Es wird erstmalig eine einfache, preiswerte und praktikable Lösung eines Pedalkraftsimulator für ein Clutch-by-Wire-System geschaffen, bei dem der Simulator über seine gesamte Lebensdauer gleichmäßig geschmiert werden kann, was über die mit Schmiermittel getränkte Matrixstruktur oder den eingesetzten Ölspiegel realisiert wird, mit welchen bei der Betätigung des Pedalkraftsimulators die Bauteile mit der Matrixstruktur oder dem Öl in Berührung kommen, wodurch wiederum die Kulisse 5 bei jedem Hub / Rückhub mit Öl benetzt wird.
Bezuqszeichenliste
1 Pedalkraftsimulationsvorrichtung
2 Gehäuse
3 Kolben
3.1 Kolbenstange
3.2 Druckstange
4 Rückstellfeder
4.1 Federelement
5 Kulissenbauteil
5.1 , 5.2 Enden des Kulissenbauteils
5.3 Lagerung, Rollenlager
6 Arme
7 Einsatz
7.1 erste Ausnehmung
7.2 zweite Ausnehmung
8 Befestigungsmittel
9 Rollkörper
10 Matrixstruktur
1 1 Stift
A Längsachse
S Ölspiegel

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, insbesondere einen Pedalkraftsimulator (1 ), mit einem Kolben (3), der über eine Kolbenstange (3.1 ) mit dem Betätigungselement verbunden ist, welches den Kolben (3) bei Betätigung innerhalb eines zylinderförmigen Gehäuses (2) entgegen einer Federkraft einer Rückstellfeder (4) axial bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung des Kolbens die relativ axial zueinander beweglichen Komponenten innerhalb des Gehäuses (2) mit einem Schmiermittel beaufschlagt werden.
2. Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise zwischen den relativ zueinander axial beweglichen Komponenten an deren Kontaktbereich eine Matrixstruktur (10) angeordnet ist, welche mit einem Schmierstoff getränkt ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben in der Art einer Kulisse (5) ausgebildet ist oder dass sich an diesen eine Kulisse (5) anschließt und dass diese Matrixstruktur (10) mit Übermaß zur Kulisse (5) angeordnet ist derart, dass es bei Betätigung des Kolbens (3) von der Kulisse (5) touchiert wird und durch Beaufschlagung mit Druck Schmiermittel abgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) ein Einsatz (7) mit einer sich axial erstreckenden ersten Ausnehmung (7.1 ) angeordnet ist, in welche das Matrixmaterial (10) hineinreicht und dass die Kulisse (5) bei axialer Betätigung in die erste Ausnehmung (7.1 ) eingreift und einen Druck auf das Matrixmaterial (10) ausübt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (7) stimmgabelförmig ausgebildet ist und zwei sich axial erstreckende Arme aufweist, zwischen denen sich die erste Ausnehmung (7.1 ) erstreckt und dass das Matrixmaterial aus der ersten Ausnehmung (7.1 ) hinausreicht und um die Außenkontur des Einsatzes (7) gewickelt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (10) aus der ersten Ausnehmung (7.1 ) hinausreicht und sich in einer an die erste Ausnehmung (7.1 ) anschließende zweite Ausnehmung (7.2) in axialer Richtung erstreckt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (10) in der Art eines Trägerfließes oder eines Gewebebauteiles ausgebildet ist, welches mit Schmiermittel getränkt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (10) mit Öl getränkt ist.
9. Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeuges nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, die relativ zueinander axial beweglichen Komponenten in einem Ölbad liegen, wobei die Kulisse im eingerückten Zustand oberhalb des Ölspiegels liegt und bei Betätigung des Kolbens dieser den Druckraum komprimiert wodurch der Ölspiegel (S) über die Kulisse und deren Lagerung (5.3) steigt und dabei die Kulisse und die Lagerung schmiert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Entlüftungsbohrung aufweisen kann, die bei Betätigung des Kolbens den Anstieg des Luftdrucks verhindert.
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