WO2018149439A1 - Pedalkraftsimulationsvorrichtung mit mehrteiligem führungskolben sowie betätigungssystem - Google Patents

Pedalkraftsimulationsvorrichtung mit mehrteiligem führungskolben sowie betätigungssystem Download PDF

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WO2018149439A1
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piston
simulation device
pedal force
guide
force simulation
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PCT/DE2018/100027
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Manuel BAßLER
Andreas Schiebenes
Rebecca Ruppert
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • 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
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a pedal force simulation device (ie, a device / assembly for pedal force simulation / a pedal force simulator) for a motor vehicle, such as a car, a truck, a bus or other commercial vehicle, or a vehicle simulator, especially in the gaming sector, with a housing and a guide piston received in the housing and displaceable along a longitudinal axis of the housing, the guide piston extending along the motor vehicle, such as a car, a truck, a bus or other commercial vehicle, or a vehicle simulator, especially in the gaming sector, with a housing and a guide piston received in the housing and displaceable along a longitudinal axis of the housing, the guide piston extending along the
  • the invention relates to an actuating system for a motor vehicle clutch with this pedal force simulation device.
  • actuation systems including those actuation systems in which a sensor is present in a pedal coupled to the pedal force simulation device, which detects the actuation of the pedal and, correspondingly, the actuation / disengagement or engagement of the coupling controls.
  • a device for force simulation on an actuating element of a vehicle in particular a pedal force simulator
  • This device has a housing and an axially displaceable piston in the housing, wherein the piston is connected via a piston rod with the actuating element.
  • a spring element is present, which is at least partially, in particular completely, arranged within the housing.
  • the piston has a changing cross-section and when actuated by the actuating element, it engages in the spring element, wherein on the spring element rolling bodies are arranged, which coincide with the Pistons are operatively connected and wherein the spring element consists of at least a first and a second spring member, which are interconnected.
  • the cone segment In order to be able to represent this pedal characteristic correctly, the cone segment has to be placed as accurately as possible in the center (in the radial direction) between the contact elements.
  • the axial position of the cone segment and the contact elements must be determined exactly to each other. To meet these requirements, a high degree of component accuracy and quality of manufacture is required. In addition, a corresponding vote and orientation during assembly is necessary.
  • the guide piston is formed in several parts, wherein in each case a recess is provided in at least two mutually connected piston parts of the guide piston, in which the cone segment is received / held.
  • the guide piston is divided along a parting plane extending in an axial direction (i.e., along the longitudinal axis) to form the two piston parts.
  • the piston parts are each designed as half shells.
  • the cone segment is particularly easy to connect to the piston parts, which is initially inserted into the respective recess and then the piston parts are firmly connected to each other. This results in a particularly precise and permanent attachment of the cone segment to the guide piston.
  • the guide piston may be divided in such a way that the guide piston is (completely) divided into the piston parts over its entire length along the parting plane or that the guide piston is divided substantially only in the region of the recesses / cone segment along the parting plane (in sections).
  • the piston parts are further preferably positively and / or non-positively connected to each other.
  • piston parts are connected to one another via a snap-hook connection.
  • a first snap hook is provided on a first piston part, which is hooked with a second snap hook on a second piston part. It is also possible for a (first) extending transversely to the longitudinal axis
  • Snap hook is engaged on the first piston part or on the second piston part in a corresponding snap hook receptacle in the other of the two piston parts.
  • the assembly of the guide piston is further simplified. Additionally or alternatively, it is expedient to connect the piston parts via a press connection / press-fit connection with each other. This results in a particularly tight play-free alignment of the piston parts relative to each other.
  • a pin is provided on the first piston part or the second piston part, which is pressed into a receiving hole of the other piston part.
  • the piston parts are formed symmetrically or asymmetrically with respect to each other.
  • the first piston part preferably has a journal region, which is further connected to a piston rod, whereas the second piston part does not have this journal region.
  • the guide piston has two sliding bearing sections, which are each arranged with respect to the cone segment towards an axially remote side of the cone segment and bear against an inner peripheral side of the housing (for sliding guidance), the guide piston and thus the cone segment are supported particularly stably in the radial direction ,
  • the guide piston is divided in the axial direction between these two slide bearing sections in the piston parts.
  • the cone segment is particularly easy to assemble.
  • the invention relates to an actuating system for a motor vehicle clutch with the pedal force simulation device according to the invention according to at least one of the embodiments described above.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional illustration of a pedal force simulation device according to the invention according to a first exemplary embodiment, wherein the interaction of a guide piston, a cone segment accommodated in the guide piston and two contact elements of the pedal force simulation device pressed against the cone segment are clearly visible;
  • FIG. 2 is a perspective view of the guide piston used in Figure 1 in a partially exploded arrangement, wherein two still separately arranged piston parts and recorded between these piston parts cone segment are well visible.
  • Fig. 3 is a perspective view of a guide piston, which after a
  • Fig. 4 is a perspective view of the guide piston of Fig. 3 in a partially exploded arrangement.
  • the figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. Furthermore, the various features of the different embodiments can be freely combined with each other.
  • FIG. 1 illustrates a first exemplary embodiment of a pedal force simulation device 1 according to the invention.
  • the pedal force simulation device 1 serves to counteract an appropriate reaction force (pedal force) to an operator as a function of the displacement / pivoting path of an operating pedal (not shown here for clarity), namely a clutch pedal.
  • the pedaling force simulation device 1 is used in this embodiment in an actuation system, not further illustrated for clarity, of a clutch of a drive train of a motor vehicle.
  • the pedal force simulation device 1 thus serves as a device which simulates a corresponding counterforce for the operator in dependence on the position of the operating pedal.
  • the use of the pedal force simulation device 1 is not limited to a motor vehicle.
  • this pedal force simulation device 1 could also be used in the entertainment industry, in particular in the gaming sector.
  • the pedal force simulation device 1 is then preferably used in a vehicle simulator, wherein the user is additionally provided with an operating pedal (clutch pedal), which in turn interacts with the pedal force simulation device 1.
  • the pedal force simulation device 1 has a housing 2.
  • the housing 2 is shaped like a sleeve.
  • the housing 2 therefore has a substantially cylindrical outer wall 17.
  • the outer wall 17 extends along / coaxially to an imaginary longitudinal axis 3 of the housing 2.
  • the housing 2 with its outer wall 17 forms a cylindrical inner peripheral side 15 / inner circumferential surface.
  • a guide piston 4 is slidably received in the housing 2.
  • the guide piston 4 is displaceable on the inner peripheral side 15 along the longitudinal axis 3 / in an axial direction of the housing 2 guided.
  • the guide piston 4 has two slide bearing portions 13 and 14, which are slidably guided / applied to the radially inner peripheral side 15.
  • the guide piston 4 has a pin portion 16 which is connected to a piston rod 18 on.
  • the piston rod 18 is then in turn further connected by means of a connection (not shown here for clarity) with the operating pedal (clutch pedal).
  • the piston rod 18 is arranged almost completely viewed in the axial direction outside of the housing 2.
  • a compression spring 19 in the form of a helical compression spring between a first support ring 20 which is firmly / non-displaceably connected to the piston rod 18, and a second support ring 21 which is fixedly connected to the housing 2, clamped ,
  • the compression spring 19 By the compression spring 19, the piston rod 18 and thus, due to the non-displaceable connection between the piston rod 18 and the guide piston 4, and the guide piston 4 is biased in the extended position.
  • This cone segment 5 is, viewed in the axial direction, formed as a cone / cone-shaped.
  • the cone segment 5 thus has two, seen in a radial direction of the longitudinal axis 3, mutually remote conical surfaces 7a and 7b.
  • the conical surfaces 7a and 7b are those side surfaces of the conical segment 5 which together simulate / form the conically widening and subsequently tapering shape of the cone segment 5 in the axial direction.
  • Each conical surface 7a and 7b thus extends, viewed in the axial direction, initially outward in the radial direction and subsequently inward in the radial direction.
  • a contact element 6a and 6b is applied.
  • the two contact elements 6a, 6b are configured the same. Both contact elements 6a, 6b are formed as a roll.
  • the contact elements 6a, 6b are each held / received on a leaf spring segment 22a, 22b.
  • the two leaf spring segments 22a and 22b are arranged fixed to the housing and inserted biased in the radial direction, that each contact element 6a, 6b is pressed onto the corresponding conical surface 7a, 7b in the radial direction.
  • the first contact element 6a is rolling against the first conical surface 7a.
  • the second contact element 6b rests on the second cone surface 7b in a rolling manner.
  • the contact elements 6a and 6b are thus in the radial direction inwardly, ie resiliently biased towards the conical surfaces 7a and 7b.
  • the cone segment 5 is selected in its length so that the contact elements 6a and 6b are always applied over the entire operating displacement of the guide piston 4 on the cone segment 5 / the cone surfaces 7a, 7b.
  • the guide piston 4 is designed in several parts.
  • a first piston part 8 and a second piston part 9 are, as described in more detail below, non-positively and positively connected to each other.
  • the two piston parts 8 and 9 each form a half-shell.
  • the guide piston 4 is not divided in this embodiment in its entire length (in the axial direction) in the two piston parts 8 and 9, but only from the first slide bearing portion 13 to the second slide bearing portion 14.
  • the pin portion 16 is completely formed on the first piston part 8.
  • the sliding bearing sections 13 and 14, which are each formed to an axial side of the cone segment 5, are also completely cut through.
  • a recess 10 is formed on a radially inwardly facing side of a web portion 23a, 23b.
  • an end portion of the plate-shaped / wing-shaped cone segment 5 is received / attached.
  • the recesses 10 of the two piston parts 8 and 9 are coordinated such that the cone segment 5 in a in the recesses 10th inserted position in the radial direction (with a center / a central plane) is arranged centrally to the housing / outer wall 17.
  • the recesses 10 are formed substantially the same and in the form of slots / longitudinal slots, namely longitudinal grooves formed.
  • the two piston parts 8 and 9 are connected to each other both positively and non-positively.
  • the two piston parts 8 and 9 respectively form two substantially semicircular segment-like guide parts 24a, 24c and 24b, 24d.
  • a first guide part 24a on the first piston part 8 and a second guide part 24b on the second piston part 9 are fixedly connected to one another and together form the first slide bearing section 13.
  • a third guide part 24 c on the first piston part 8 and a fourth guide part 24 d on the second piston part 9 are fixedly connected to each other and together form the second sliding bearing portion 14.
  • the first guide part 24a and the third guide part 24c are connected to each other via the first land portion 23a.
  • the second guide part 24b and the fourth guide part 24d are connected to each other via the second land portion 23b.
  • the first guide part 24a has a (first) snap hook 25a and a pin 1 1.
  • a (first) snap hook 25a At the corresponding opposite second guide part 24b another, here not recognizable snap hook 25b is present, which is hooked to form a snap connection during operation (in Fig. 1) positively in the first snap hook 25a.
  • the third guide part 24c is connected to the fourth guide part 24d via three press connections.
  • a total of three pins 11 are attached to the third guide part 24c, which are pressed into a corresponding receiving hole in the fourth guide part 24d.
  • Snap hook connections and the press connections can also be arranged on other areas.
  • both a combination of positive and non-positively acting connections can be provided.
  • On the third and fourth guide part 24c, 24d are alternately pins 1 1 / receiving holes 27 and
  • Snap hooks 25a, 25b arranged.
  • the first and second guide parts 24b and 24a are also connected to each other exclusively via snap connections.
  • the cone in a pedal force simulation device 1 according to the invention, is embedded in the multi-part (> 2) guide piston 4.
  • the guide piston 4 is made in two parts in this case.
  • the guide piston variant 4 shown in Figures 1 and 2 is constructed asymmetrically. In this case, the connection for the piston half-shells (piston parts 8, 9) and piston rod eye (journal area 16) is retained as in previous sensor systems (CRS) and pedal force simulators (pedal force simulation device 1). Only in the area of the integration of the cone 5, the guide piston 4 is divided.
  • the guide piston variant 4 shown in Figures 3 and 4 is constructed symmetrically over the entire length of the piston 4. It must be ensured in the case of the piston rod connection that this area may be additionally provided with e.g. is held together by a sleeve 12 to prevent tearing of the piston rod 18.
  • connection (positive or non-positive) of the two piston halves 8, 9 to each other for example, by snap hooks 25a, 25b or press fit by a pin 1 1 done.
  • a recess 10 is provided on the piston 4, on which the cone 5 can be positioned or mounted. This recess 10 can, for example, be held longitudinally above the piston 4 or at the ends of the piston 4 (eg with a tie-in geometry).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug oder einen Fahrzeugsimulator, mit einem Gehäuse (2) sowie einem in dem Gehäuse (2) aufgenommenen und entlang einer Längsachse (3) des Gehäuses (2) verschiebbaren Führungskolben (4), wobei der Führungskolben (4) ein sich entlang der Längsachse (3) erstreckendes Konussegment (5) aufweist und an diesem Konussegment (5) von zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse (3) abgewandten Seiten je ein federelastisch vorgespanntes Kontaktelemente (6a, 6b) angedrückt oder andrückbar ist, und wobei der Führungskolben (4) mehrteilig ausgebildet ist und in zumindest zwei miteinander verbundenen Kolbenteilen (8, 9) des Führungskolbens (4) jeweils eine Aussparung (10) vorgesehen ist, in der das Konussegment (5) aufgenommen ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit dieser Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1).

Description

Pedalkraftsimulationsvorrichtung mit mehrteiligem Führungskolben
sowie Betätiqunqssvstem Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung (d.h. eine Vorrichtung / Anordnung zur Pedalkraftsimulation / einen Pedalkraftsimulator) für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, einen Lkw, einen Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, oder einen Fahrzeugsimulator insbesondere im Gaming-Bereich, mit einem Gehäuse sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und entlang einer Längsachse des Gehäuses verschiebbaren Führungskolben, wobei der Führungskolben ein sich entlang der
Längsachse (konusförmig / kegelförmig) erstreckendes (d.h. in einer radialen Richtung der Längsachse erweiterndes und/oder verjüngendes) Konussegment aufweist und wobei an diesem Konussegment von zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse abgewandten Seiten je ein federelastisch vorgespanntes Kontaktelement an das Konussegment (/ eine Konusfläche des Konussegmentes) angedrückt oder andrückbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit dieser Pedalkraftsimulationsvorrichtung.
Es sind bereits verschiedene Arten von Betätigungssystemen bekannt, so auch derar- tige Betätigungssysteme, bei denen ein Sensor in einem mit der Pedalkraftsimulati- onsvorrichtung gekoppelten Pedal vorhanden ist, der die Betätigung des Pedals erkennt und entsprechend das Betätigen / Aus- bzw. Einrücken der Kupplung steuert.
Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2015 216 146.3, mit Anmeldetag
24.08.2015, ist eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement eines Fahrzeugs, insbesondere ein Pedalkraftsimulator, offenbart. Diese Vorrichtung weist ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse axial verlagerbaren Kolben auf, wobei der Kolben über eine Kolbenstange mit dem Betätigungselement verbunden ist. Zudem ist ein Federelement vorhanden, das zumindest teilweise, insbesondere vollstän- dig, innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Der Kolben weist einen sich ändernden Querschnitt auf und bei Betätigung durch das Betätigungselement greift er in das Federelement ein, wobei an dem Federelement Rollkörper angeordnet sind, die mit dem Kolben in Wirkverbindung stehen und wobei das Federelement zumindest aus einem ersten und einem zweiten Federteil besteht, die miteinander verbunden sind.
Als Nachteil hat es sich hierbei jedoch herausgestellt, dass die Bestandteile dieser be- kannten Vorrichtungen mit einem relativ hohen Aufwand hochpräzise herzustellen sind, sodass eine über die Lebensdauer hinweg möglichst gleichbleibende Pedalkraftsimulation möglich ist. Denn auf dem Konussegment sind die Kontaktelemente, bspw. in Form von Rollen, angedrückt und bei Verschiebung des Führungskolbens werden diese entlang der Kolbenflächen verschoben. Durch die geometrische Form des Ko- nus / Konussegmentes und dessen Zusammenwirken mit den Rollen wird dann bei einer axialen Verschiebung des Führungskolbens bzw. einer mit diesem verbundenen Kolbenstange / Kupplungspedals eine radiale Kraft erzeugt, die den Kraftverlauf einer entsprechenden Pedalkennlinie bzw. dem Kupplungsverhalten gleicht. Um diese Pedalkennlinie richtig darstellen zu können hat das Konussegment möglichst genau mittig (in radialer Richtung) zwischen den Kontaktelementen platziert zu sein. Auch die axiale Position des Konussegmentes und der Kontaktelemente muss zueinander exakt bestimmt werden. Um diese Voraussetzungen zu erfüllen ist ein hoher Grad an Genauigkeit der Bauteile und der Qualität der Herstellung erforderlich. Zudem ist eine entsprechende Abstimmung und Orientierung bei der Montage nötig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die auf möglichst einfache Weise hergestellt wird sowie langlebig eine entsprechende Simulationskennlinie verlässlich abbildet.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Führungskolben mehrteilig ausgebildet ist, wobei in zumindest zwei miteinander verbundenen Kolbenteilen des Führungskolbens jeweils eine Aussparung vorgesehen ist, in der das Konussegment aufgenommen / gehalten ist.
Durch diese Anbringung des Konussegmentes in dem Kolben, wird das Konussegment in den Kolben unmittelbar eingebettet und somit möglichst spielfrei und fest an dem Kolben angebracht. Des Weiteren wird dadurch die Befestigung des Führungskolbens bei der Montage wesentlich vereinfacht. Insbesondere fällt eine Schraubverbindung weg, die bisher in axialer Richtung ausgeführt wurde und somit einerseits in der Herstellung bereits relativ kostenintensiv war, andererseits Nachteile hinsichtlich der exakten axialen Positionierung des Konussegmentes hatte.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Führungskolben entlang einer in einer axialen Richtung (d.h. entlang der Längsachse) verlaufenden Trennebene, unter Ausbildung der beiden Kolbenteile, geteilt ist. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kolbenteile jeweils als Halbschalen ausgeführt sind. Somit ist das Konussegment besonders einfach mit den Kolbenteilen verbindbar, wobei dieses zu- nächst in die jeweilige Aussparung eingelegt wird und im Anschluss daran die Kolbenteile fest miteinander verbunden werden. Dadurch ergibt sich eine besonders präzise sowie dauerfeste Anbringung des Konussegmentes an dem Führungskolben. Zudem kann der Führungskolben derart geteilt sein, dass der Führungskolben in seiner gesamten Länge entlang der Trennebene (vollständig) in die Kolbenteile geteilt ist oder dass der Führungskolben lediglich im Wesentlichen im Bereich der Aussparungen / des Konussegmentes entlang der Trennebene (abschnittsweise) geteilt ist.
Die Kolbenteile sind weiter bevorzugt form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
Diesbezüglich ist es wiederum vorteilhaft, wenn die Kolbenteile über eine Schnapphakenverbindung miteinander verbunden sind. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass an einem ersten Kolbenteil ein erster Schnapphaken vorgesehen ist, der mit einem zweiten Schnapphaken an einem zweiten Kolbenteil verhakt ist. Auch ist es möglich, dass ein sich quer zu der Längsachse erstreckender (erste)
Schnapphaken an dem ersten Kolbenteil oder an dem zweiten Kolbenteil in einer entsprechenden Schnapphakenaufnahme in dem anderen der beiden Kolbenteile eingerastet ist. Dadurch wird die Montage des Führungskolbens weiter vereinfacht. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es zweckmäßig, die Kolbenteile über eine Pressverbindung / Presssitzverbindung miteinander zu verbinden. Dadurch ergibt sich eine besonders feste spielfreie Ausrichtung der Kolbenteile relativ zueinander.
Diesbezüglich ist es wiederum zweckmäßig, wenn an dem ersten Kolbenteil oder dem zweiten Kolbenteil ein Stift vorgesehen ist, der in ein Aufnahmeloch des anderen Kolbenteils eingepresst ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es wiederum möglich, die Kolbenteile mittels einer sie zumindest teilweise umgreifenden Hülse miteinander zu verbinden. Diese Verbindungart ist insbesondere bei der in der Länge vollständig geteilten Variante des Führungskolbens bevorzugt. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Kolbenteile symmetrisch oder asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Das erste Kolbenteil weist bei der asymmetrischen Ausbildung zudem bevorzugt einen Zapfenbereich auf, der weiter mit einer Kolbenstange verbunden ist, wohingegen der zweite Kolbenteil diesen Zapfenbereich nicht aufweist. Weist der Führungskolben zwei Gleitlagerabschnitte auf, die jeweils in Bezug auf das Konussegment zu einer axial abgewandten Seite des Konussegmentes hin angeordnet sind und an einer Innenumfangsseite des Gehäuses (zur gleitenden Führung) anliegen, ist der Führungskolben und somit das Konussegment in radialer Richtung besonders stabil abgestützt. Bei der asymmetrischen Ausbildung der Kolbenteile ist es besonders vorteilhaft, wenn der Führungskolben in axialer Richtung zwischen diesen beiden Gleitlagerabschnitten in die Kolbenteile geteilt ist.
Sind die Aussparungen als Längsschlitze / Langlöcher, vorzugsweise in Form von Nuten / Längsnuten ausgebildet, ist das Konussegment besonders einfach montierbar.
In diesem Zusammenhang ist es weiter vorteilhaft, wenn die Aussparungen in axialer Richtung begrenzt oder in zumindest einer axialen Richtung hin geöffnet, vorzugsweise unter Ausbildung einer Einknüpfgeometrie, ausgestaltet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit der erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulationsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist es somit für einen Pedalkraftsimulator mit mehrteiligem Führungskolben erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Konus (das Konussegment) über Aussparungen in den jeweiligen Kolbenteilen mit dem Führungskolben zu verbinden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulations- vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Zusammenwirkung eines Führungskolbens, eines in dem Führungskolben aufgenommenen Konussegmentes sowie zweier an dem Konussegment angedrückter Kontaktelemente der Pedalkraftsimulationsvorrichtung gut zu erkennen sind,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 eingesetzten Führungskolbens in einer teilweise explodierten Anordnung, wobei zwei noch separat zueinander angeordnete Kolbenteile und das zwischen diesen Kolbenteilen aufgenommene Konussegment gut erkennbar sind,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Führungskolbens, der nach einem
zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, wobei der Führungskolben nun in seiner Länge vollständig geteilt ist und dessen Kolbenteile zusätzlich mit einer Hülse in einem Zapfenbereich miteinander verbunden sind, und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Führungskolbens nach Fig. 3 in einer teilweise explodierten Anordnung. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Aus- führungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pedalkraftsimu- lationsvorrichtung 1 veranschaulicht. Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 dient prinzipiell dazu, einem Bediener in Abhängigkeit des Verschiebe- / Schwenkweges eines hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Bedienungspedals, nämlich eines Kupplungspedals, eine entsprechende Gegenkraft (Pedalkraft) entgegen zu stellen. Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einem der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Betätigungssystem einer Kupplung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die Pedalkraftsi- mulationsvorrichtung 1 dient somit als eine Vorrichtung, die dem Bediener in Abhängigkeit der Stellung des Bedienungspedals eine entsprechende Gegenkraft simuliert. Des Weiteren sei der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass der Einsatz der Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 nicht auf ein Kraftfahrzeug beschränkt ist. Demnach könnte diese Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel auch in der Unterhaltungsindustrie, insbesondere im Gaming-Be- reich, eingesetzt sein. Dabei ist die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 dann bevorzugt in einem Fahrzeugsimulator eingesetzt, wobei dem Benutzer zusätzlich ein Bedienungspedal (Kupplungspedal) zur Verfügung gestellt wird, das wiederum mit der Pe- dalkraftsimulationsvorrichtung 1 zusammenwirkt.
Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 ist hülsenartig ausgeformt. Das Gehäuse 2 weist daher eine im Wesentlichen zylindrische Außenwandung 17 auf. Die Außenwandung 17 erstreckt sich entlang / koaxial zu einer gedachten Längsachse 3 des Gehäuses 2. Insbesondere bildet das Gehäuse 2 mit seiner Außenwandung 17 eine zylindrische Innenumfangsseite 15 / Innenum- fangsfläche aus. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Führungskolben 4 verschiebbar in dem Gehäuse 2 aufgenommen. Der Führungskolben 4 ist an der Innenumfangsseite 15 entlang der Längsachse 3 / in einer axialen Richtung des Gehäuses 2 verschiebbar geführt. Der Führungskolben 4 weist zwei Gleitlagerabschnitte 13 und 14 auf, die an der radialen Innenumfangsseite 15 gleitend geführt / angelegt sind.
Des Weiteren weist der Führungskolben 4 einen Zapfenbereich 16 auf, der mit einer Kolbenstange 18 weiter verbunden ist. Die Kolbenstange 18 ist dann wiederum weiter mittels einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Verbindung mit dem Bedienungspedal (Kupplungspedal) weiter verbunden. In der dargestellten ausgefahrenen Stellung des Führungskolbens 4 ist die Kolbenstange 18 beinahe vollständig in axialer Richtung gesehen außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet.
Zum Vorspannen des Führungskolbens 4 in die ausgefahrene Stellung ist eine Druckfeder 19 in Form einer Schraubendruckfeder zwischen einem ersten Abstützring 20, der fest / verschiebefest mit der Kolbenstange 18 verbunden ist, und einem zweiten Abstützring 21 , der fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist, eingespannt. Durch die Druckfeder 19 wird die Kolbenstange 18 und somit, aufgrund der verschiebefesten Verbindung zwischen der Kolbenstange 18 und dem Führungskolben 4, auch der Führungskolben 4 in die ausgefahrene Stellung vorgespannt.
Mit dem Führungskolben 4 ist weiter ein Konussegment 5 / Keilsegment verschiebe- fest verbunden. Dieses Konussegment 5 ist, in der axialen Richtung betrachtet, als ein Konus / konusförmig ausgebildet. Das Konussegment 5 weist somit zwei, in einer radialen Richtung der Längsachse 3 gesehen, zueinander abgewandte Konusflächen 7a und 7b auf. Die Konusflächen 7a und 7b sind jene Seitenflächen des Konussegmentes 5, die zusammen die sich konisch erweiternde sowie im Anschluss in axialer Rich- tung wieder verjüngende Form des Konussegmentes 5 nachbilden / ausbilden. Jede Konusfläche 7a und 7b erstreckt sich somit in axialer Richtung betrachtet zunächst in radialer Richtung nach außen und im Anschluss wieder in radialer Richtung nach innen.
An jeder der Konusflächen 7a und 7b liegt ein Kontaktelement 6a und 6b an. Die beiden Kontaktelemente 6a, 6b sind gleich ausgestaltet. Beide Kontaktelemente 6a, 6b sind als Rolle ausgebildet. Die Kontaktelemente 6a, 6b sind jeweils an einem Blattfedersegment 22a, 22b gehalten / aufgenommen. Die beiden Blattfedersegmente 22a und 22b sind derart gehäusefest angeordnet und in radialer Richtung vorgespannt eingesetzt, dass jedes Kontaktelement 6a, 6b auf die entsprechende Konusfläche 7a, 7b in radialer Richtung angedrückt ist. Das erste Kontaktelement 6a liegt wälzend an der ersten Konusfläche 7a an. Das zweite Kontaktelement 6b liegt wälzend an der zweiten Konusfläche 7b an. Die Kontaktelemente 6a und 6b sind somit in radialer Richtung nach innen, d.h. auf die Konusflächen 7a und 7b hin federelastisch vorgespannt. Das Konussegment 5 ist in seiner Länge so gewählt, dass die Kontaktelemente 6a und 6b stets über den gesamten im Betrieb umgesetzten Verschiebeweg des Führungskolbens 4 an dem Konussegment 5 / den Konusflächen 7a, 7b angelegt sind.
Zur Simulation / Darstellung einer entsprechenden Kraftkennlinie, die auf das Bedienungspedal einwirkt, tragen daher die Druckfeder 19, die Blattfedersegmente 22a und 22b sowie die Form des Konussegmentes 5 bei. Wie dann in Fig. 2 besonders gut zu erkennen ist, ist der erfindungsgemäße Führungskolben 4 mehrteilig ausgebildet. Ein erstes Kolbenteil 8 sowie ein zweites Kolbenteil 9 sind, wie nachfolgend näher beschrieben, kraft- sowie formschlüssig miteinander verbunden. Die beiden Kolbenteile 8 und 9 bilden jeweils eine Halbschale aus. Der Führungskolben 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht in seiner gesamten Länge (in axialer Richtung) in die beiden Kolbenteile 8 und 9 geteilt, sondern nur von dem ersten Gleitlagerabschnitt 13 bis zum zweiten Gleitlagerabschnitt 14. Somit ist der Führungskolben 4 lediglich in einem sich von dem Zapfenbereich 16 axial anschließenden Bereich geteilt. Der Zapfenbereich 16 ist hingegen vollständig an dem ersten Kolbenteil 8 ausgeformt. Die Gleitlagerabschnitte 13 und 14, die jeweils zu ei- ner axialen Seite des Konussegmentes 5 ausgebildet sind, sind ebenfalls vollständig durchtrennt.
In jedem Kolbenteil 8 und 9 ist an einer radial nach innen gewandten Seite eines Stegbereiches 23a, 23b eine Aussparung 10 ausgebildet. In dieser Aussparung ist jeweils ein Endbereich des plattenförmigen / flügeiförmigen Konussegmentes 5 aufgenommen / befestigt. Die Aussparungen 10 der beiden Kolbenteile 8 und 9 sind derart aufeinander abgestimmt, dass das Konussegment 5 in einer in den Aussparungen 10 eingeschobenen Stellung in radialer Richtung (mit einem Mittelpunkt / einer Mittelebene) mittig zum Gehäuse / zur Außenwandung 17 angeordnet ist. Insbesondere dienen einerseits die in radialer Richtung nach innen sowie außen an dem Konussegment 5 anliegenden Flanken der Aussparung 10 zur radialen Abstützung, wohingegen die axialen Flanken der Aussparung 10 als axiale Fixierung für das Konussegment 5 dienen. Die Aussparungen 10 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet und in Form von Schlitzen / Längsschlitzen, nämlich Längsnuten ausgebildet.
Die beiden Kolbenteile 8 und 9 sind sowohl form- als auch kraftschlüssig miteinander verbunden. Hierfür bilden die beiden Kolbenteile 8 und 9 jeweils zwei im Wesentlichen halbkreissegmentartige Führungsteile 24a, 24c und 24b, 24d aus. Ein erster Führungsteil 24a an dem ersten Kolbenteil 8 und ein zweiter Führungsteil 24b an dem zweiten Kolbenteil 9 sind fest miteinander verbunden und bilden zusammen den ersten Gleitlagerabschnitt 13 aus. Ein dritter Führungsteil 24c an dem ersten Kolbenteil 8 und ein vierter Führungsteil 24d an dem zweiten Kolbenteil 9 sind fest miteinander verbunden und bilden zusammen den zweiten Gleitlagerabschnitt 14 aus. Der erste Führungsteil 24a und der dritte Führungsteil 24c sind über den ersten Stegbereich 23a miteinander verbunden. Der zweite Führungsteil 24b und der vierte Führungsteil 24d sind über den zweiten Stegbereich 23b miteinander verbunden.
Der erste Führungsteil 24a weist einen (ersten) Schnapphaken 25a sowie einen Stift 1 1 auf. An dem entsprechenden entgegengesetzten zweiten Führungsteil 24b ist ein weiterer, hier nicht erkennbarer Schnapphaken 25b vorhanden, der unter Ausbildung einer Schnappverbindung im Betrieb (in Fig. 1 ) formschlüssig in den ersten Schnapp- haken 25a eingehakt ist. Auch ist an dem zweiten Führungsteil 24b ist ein hier nicht erkennbares Aufnahmeloch 27 vorhanden, in das unter Ausbildung einer Pressverbindung im Betrieb (in Fig. 1 ) der Stift 1 1 kraftschlüssig eingepresst ist.
Der dritte Führungsteil 24c ist über drei Pressverbindungen mit dem vierten Füh- rungsteil 24d verbunden. Hierzu sind insgesamt drei Stifte 1 1 an dem dritten Führungsteil 24c angebracht, die in ein entsprechendes Aufnahmeloch im vierten Führungsteil 24d eingepresst sind. Dadurch ergibt sich im montierten Zustand / im Betrieb gemäß Fig. 1 eine form- sowie kraftschlüssige Verbindung der beiden Kolbenteile 8 und 9 miteinander sowie eine kraft- und formschlüssige Aufnahme des Konussegmentes 5 in den Aussparungen 10 des Führungskolbens 4 / der Kolbenteile 8, 9.
In Fig. 2 ist es zudem gut zu erkennen, dass an dem zweiten Gleitlagerabschnitt 14 auch je Blattfedersegment 22a und 22b ein Durchgangsloch 26 ausgebildet ist, durch das im Betrieb das Blattfedersegment 22a und 22b hindurchragt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fign. 3 und 4 ist es des Weiteren erkennbar, dass es prinzipiell auch möglich ist, den Führungskolben 4 im Wesentlichen entlang der Trennebene durchgängig / in seiner gesamten Länge zu separieren. Die Kolbenteile 8, 9 sind dann im Wesentlichen symmetrisch zueinander ausgebildet. Dies bedeutet, dass in diesem Fall auch der Zapfenbereich 16 zweigeteilt ist und jeweils ein Zapfenbereichssegment mit einem der Kolbenteile 8, 9 ausgestaltet ist. Die beiden Kolbenteile 8 und 9 sind dann zusätzlich mittels einer Hülse 12, die sie an den Zapfenbereichssegmenten umgreift, unter Ausbildung des im Zapfenbereiches 16, miteinander verbunden. Des Weiteren wird in Verbindung mit Fig. 4 auch deutlich, dass die Schnapp- /
Schnapphakenverbindungen sowie die Pressverbindungen auch an anderen Bereichen angeordnet werden können. So können bspw. auch zwischen dem dritten und dem vierten Führungsteil 24c, 24d sowohl eine Kombination aus formschlüssig sowie kraftschlüssig wirkenden Verbindungen vorgesehen sein. An dem dritten und vierten Führungsteil 24c, 24d sind wechselweise Stifte 1 1 / Aufnahmelöcher 27 sowie
Schnapphaken 25a, 25b angeordnet. Die ersten und zweiten Führungsteile 24b und 24a sind zudem ausschließlich über Schnappverbindungen miteinander verbunden.
In anderen Worten ausgedrückt, ist in einer erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulati- onsvorrichtung 1 der Konus (Konussegment 5) im mehrteiligen (> 2) Führungskolben 4 eingebettet. Der Führungskolben 4 ist in diesem Fall zweiteilig ausgeführt. Die in Figuren 1 und 2 dargestellte Führungskolben-Variante 4 ist unsymmetrisch aufgebaut. Hierbei bleibt die Anbindung für die Kolbenhalbschalen (Kolbenteile 8, 9) und Kolbenstangenauge (Zapfenbereich 16) wie bei bisherigen Gebersystemen (CRS) und Pedalkraftsimulatoren (Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 ) erhalten. Nur im Bereich der Einbindung des Konus 5 wird der Führungskolben 4 geteilt.
Die in Figuren 3 und 4 dargestellte Führungskolben-Variante 4 ist über die komplette Länge des Kolbens 4 symmetrisch aufgebaut. Es ist bei der Kolbenstangenanbindung darauf zu achten, dass dieser Bereich ggf. zusätzlich z.B. durch eine Hülse 12 zusammengehalten wird, um ein Ausreißen der Kolbenstange 18 zu verhindern.
Die Verbindung (form- oder kraftschlüssig) der zwei Kolbenhälften 8, 9 zueinander können z.B. durch Schnapphaken 25a, 25b oder Presspassung durch einen Stift 1 1 erfolgen. Für die Einbindung des Konus 5 ist eine Aussparung 10 am Kolben 4 vorzusehen, an welchen der Konus 5 positioniert bzw. montiert werden kann. Diese Aus- sparung 10 kann z.B. längs über den Kolben 4 oder an den Enden des Kolbens 4 (z.B. mit einer Einknüpfgeometrie) vorgehalten werden.
Bezugszeichenliste
Pedalkraftsimulationsvorrichtung
Gehäuse
Längsachse
Führungskolben
Konussegment
a erstes Kontaktelement
b zweites Kontaktelement
a erste Konusfläche
b zweite Konusfläche
erstes Kolbenteil
zweites Kolbenteil
0 Aussparung
1 Stift
2 Hülse
3 erster Gleitlagerabschnitt
4 zweiter Gleitlagerabschnitt
5 Innenumfangsseite
6 Zapfenbereich
7 Außenwandung
8 Kolbenstange
9 Druckfeder
0 erster Abstützring
1 zweiter Abstützring
2a erstes Blattfedersegment
2b zweites Blattfedersegment
3a erster Stegbereich
3b zweiter Stegbereich
4a erster Führungsteil
4b zweiter Führungsteil
4c dritter Führungsteil
4d vierter Führungsteil a erster Schnapphakenb zweiter Schnapphaken Durchgangsloch Aufnahmeloch

Claims

Patentansprüche
1 . Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug oder einen Fahrzeugsimulator, mit einem Gehäuse (2) sowie einem in dem Gehäuse (2) aufgenommenen und entlang einer Längsachse (3) des Gehäuses (2) verschiebbaren Führungskolben (4), wobei der Führungskolben (4) ein sich entlang der Längsachse (3) erstreckendes Konussegment (5) aufweist und wobei an diesem Konussegment (5) von zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse (3) abgewandten Seiten je ein federelastisch vorgespanntes Kontaktelement (6a, 6b) angedrückt oder andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskolben (4) mehrteilig ausgebildet ist, wobei in zumindest zwei miteinander verbundenen Kolbenteilen (8, 9) des Führungskolbens (4) jeweils eine Aussparung (10) vorgesehen ist, in der das Konussegment (5) aufgenommen ist.
2. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskolben (4) entlang einer in axialer Richtung verlaufenden Trennebene, unter Ausbildung der beiden Kolbenteile (8, 9), geteilt ist.
3. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenteile (8, 9) form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
4. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenteile (8, 9) über eine Schnapphakenverbindung miteinander verbunden sind.
5. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten Kolbenteil (8) ein erster Schnapphaken (25a) vorgesehen ist, der mit einem zweiten Schnapphaken (25b) an einem zweiten Kolbenteil (9) verhakt ist.
6. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenteile (8, 9) über eine Presssitzverbindung miteinander verbunden sind.
7. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Kolbenteil (8) oder dem zweiten Kolbenteil (9) ein Stift (1 1 ) vorgesehen ist, der in ein Aufnahmeloch (27) des anderen Kolbenteils (8, 9) eingepresst ist.
8. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenteile (8, 9) mittels einer sie zumindest teilweise umgreifenden Hülse (12) miteinander verbunden sind.
9. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (10) als Längsschlitze ausgebildet sind.
10. Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit einer Pedalkraftsimulati- onsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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