WO2020152022A1

WO2020152022A1 - Pedalemulator für ein fahrzeug

Info

Publication number: WO2020152022A1
Application number: PCT/EP2020/051005
Authority: WO
Inventors: Werner Austermeier; Dennis Mark BURKE; Kerim Florian Huge; Andreas MÜLLER; Ralf Ridder; Claus Viethen
Original assignee: HELLA GmbH & Co. KGaA
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2020-07-30
Also published as: EP3914987A1; DE102019101646A1; US20220089135A1; US11999337B2; CN113302572B; CN113302572A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pedalemulator (2) für ein Fahrzeug, umfassend ein Basisteil zur Montage des Pedalemulators (2) an einer Struktur des Fahrzeugs, einen um eine Drehachse (12) des Basisteils drehbaren Pedalhebel (6), eine Krafterzeugungseinheit (14) zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel (6) mittels mindestens eines Kopplungselements (10) zur mechanischen Kopplung der Krafterzeugungseinheit (14) mit dem Pedalhebel (6), wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel (6) ausgeübten Betätigungskraft (16) wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit (14) und das Kopplungselement (10) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels (6) in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist. Um einen Pedalemulator (2) für ein Fahrzeug anzugeben, bei dem ein kompakter und konstruktiv einfacher Aufbau ermöglicht ist, wird vorgeschlagen, dass die Krafterzeugungseinheit (14) und das Kopplungselement (10) zur Erzeugung des nichtlinearen Verlaufs der Gegenkraft entlang des Pedalwegs eine Mehrzahl von allein mechanischen Mitteln aufweisen.

Description

Pedalemulator für ein Fahrzeug

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Pedalemulator für ein Fahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Als sogenannte X-by-Wire-Pedale ausgebildete Pedalemulatoren, wie beispielsweise Brake-by-Wire-Pedale, sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungs varianten bereits bekannt. Brake-by-Wire-Pedale sind Pedale, bei denen eine direkte Wirkverbindung zwischen dem Pedal auf der einen Seite und dem Aktor auf der ande ren Seite, wie bei einem konventionellen Pedal, nicht mehr vorhanden ist. Bei einem konventionellen Bremspedal ist das Bremspedal beispielsweise mittels eines hydrauli schen Systems direkt wirkverbunden mit den Bremsen. Diese direkte Wrkverbindung ist bei einem Brake-by-Wire-Pedal nicht mehr vorhanden. Stattdessen wird beispiels weise eine Drehbewegung eines Pedalhebels um eine Drehachse sensorisch erfasst, in ein Ausgangssignal umgewandelt und zur Ansteuerung eines Bremssystems des Fahrzeugs verwendet. Ein Pedalemulator dient nun dazu, die bei einem konventionel len Pedal real existierenden haptischen Eindrücke nachzubilden, so dass ein Benutzer des Brake-by-Wire-Pedals den Eindruck eines konventionellen und für ihn gewohnten Bremspedals vermittelt bekommt.

Ein derartiger Pedalemulator für ein Fahrzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2017 122 080 A1 vorbekannt. Der daraus bekannte Pedalemulator umfasst ein Basisteil zur Montage des Pedalemulators an einer Struktur des Fahrzeugs, einen um eine Dreh achse des Basisteils drehbaren Pedalhebel, eine Krafterzeugungseinheit zur Aus übung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel mittels mindestens eines Kopplungsele ments zur mechanischen Kopplung der Krafterzeugungseinheit mit dem Pedalhebel, wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel ausgeübten Betä tigungskraft wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit und das Kopplungselement derart ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang ei nes Pedalwegs des Pedalhebels in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pedalemulator für ein Fahrzeug anzugeben, bei dem ein kompakter und konstruktiv einfacher Aufbau er möglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Pedalemulator für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wonach die Krafterzeugungseinheit und das Kopplungsele ment zur Erzeugung des nichtlinearen Verlaufs der Gegenkraft entlang des Pedal wegs eine Mehrzahl von allein mechanischen Mitteln aufweisen. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Pedalemulators liegt insbesondere darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Pedalemulator für ein Fahrzeug ein kompak ter und konstruktiv einfacher Aufbau ermöglicht ist. Der Verzicht auf beispielsweise hydraulische oder pneumatische Systeme hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Handhabung eines Fluids und die damit verbundenen Mehraufwände und Probleme entfallen.

Grundsätzlich ist die Mehrzahl von mechanischen Mitteln nach Art, Funktionsweise, Dimensionierung, Material, Form, Anordnung und Anzahl in weiten geeigneten Gren zen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemula tors sieht vor, dass die Mehrzahl von mechanischen Mitteln mindestens eine Feder aufweist. Federn sind in vielfältigen Ausführungsformen erhältlich und für eine Vielzahl von voneinander verschiedenen Anwendungsfällen einsetzbar. Mittels Federn ist po tentielle Energie speicherbar. Der Begriff Feder ist dabei weit auszulegen und umfasst alle Arten von elastischen Elementen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Pedalemulators sieht vor, dass die Mehrzahl von mechanischen Mitteln eine Mehrzahl von Federn aufweist, wobei eine erste Feder und eine zweite Feder der Mehrzahl von Federn als eine Parallelschaltung oder eine Reihenschaltung von Fe dern ausgebildet sind. Hierdurch ist die Krafterzeugung in der Krafterzeugungseinheit durch die Auswahl geeigneter Federn auf der einen Seite und deren Kombination auf der anderen Seite sehr flexibel gestaltbar. Entsprechend lässt sich eine Vielzahl von denkbaren Anwendungsfällen mittels auf dem Markt verfügbaren Standardfedern ab decken.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform sieht vor, dass mindestens die erste oder die zweite Feder als eine Blattfeder ausgebildet ist. Blattfedern weisen eine sehr hohe Flexibilität bezüglich der auswählbaren Kontur, der Breite und der Stärke und somit der damit einstellbaren Federkonstante auf. Fer ner ermöglichen Blattfedern eine hohe Kraftaufnahme bei gleichzeitig geringem Bau raum. Beispielsweise bei einer Reihenschaltung mit einer anderen Feder bietet die Blattfeder einen progressiven Kraftverlauf ohne erkennbare Kraftsprünge in dem Kraft verlauf.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators, rück bezogen auf Anspruch 2, sieht vor, dass mindestens eine der mindestens einen Feder mit mindestens einem Hebel kraftübertragend zusammenwirkt, wobei der jeweilige Hebel zur mittelbaren oder, im Falle eines als Hebel ausgebildeten Kopplungsele ments, zur unmittelbaren Kraftübertragungsverbindung mit dem Pedalhebel ausgebil det ist. Hierdurch ist es auf konstruktiv besonders einfache Weise möglich, mittels di verser Hebelverhältnisse einen gewünschten Verlauf der mittels der Krafterzeugungs einheit in den Pedalhebel eingeleiteten Gegenkraft in einem Pedalweg-Gegenkraft-Di- agramm zu erzeugen. Beispielsweise ist es möglich, die Hebelverhältnisse an dem je weiligen Hebel abhängig vom Pedalweg des Pedalhebels in gewünschter Weise zu verändern. Grundsätzlich ist der mindestens eine Hebel nach Art, Funktionsweise, Material, Di mensionierung, Form, Anordnung und Anzahl in weiten geeigneten Grenzen frei wähl bar. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Pedalemulators, rückbezogen auf Anspruch 3, sieht vor, dass die erste Feder und die zweite Feder jeweils mit einem Hebel kraftübertragend Zusam menwirken, wobei der mit der ersten Feder und der zweiten Feder kraftübertragend verbundene Hebel als ein gemeinsamer Hebel ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der konstruktive Aufbau weiter vereinfacht. Ferner ist der Platzbedarf des erfindungsge mäßen Pedalemulators weiter reduziert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators gemäß der beiden letztgenannten Ausführungsformen sieht vor, dass der mindestens eine Hebel mindestens eine Längsführung für ein anderes der Mehrzahl von mechanischen Mit teln aufweist. Hierdurch ist die Flexibilität des erfindungsgemäßen Pedalemulators weiter verbessert. Mittels der mindestens einen Längsführung lässt sich beispiels weise ein Kraftübertragungspunkt und eine Kraftrichtung des anderen mechanischen Mittels relativ zu dem dazu korrespondierenden Hebel in gewünschter Weise bei der Betätigung des Pedalhebels verändern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators rückbezogen auf Anspruch 5 sieht vor, dass der mindestens eine Hebel als eine Mehrzahl von He beln ausgebildet ist, wobei die Hebel derart abgestimmt aufeinander ausgebildet und angeordnet sind, dass die Hebel in einem ersten Bewegungsabschnitt des Pedalhe bels miteinander nicht in Kraftübertragungsverbindung stehen und in einem zweiten Bewegungsabschnitt des Pedalhebels miteinander in Kraftübertragungsverbindung stehen. Auf diese Weise ist eine stufenweise Hinzuschaltung von mechanischen Mit teln der Mehrzahl von mechanischen Mitteln ermöglicht. Beispielsweise ist es denk bar, dass voneinander verschiedene Federn der Krafterzeugungseinheit auf die obige Weise stufenweise hinzugeschaltet werden, um so einen gewünschten Verlauf der Gegenkraft in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm zu erzielen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Pedalemulators sieht vor, dass mindestens einer der Hebel einen Mitnehmer zur Mitnahme mindestens eines anderen der Mehrzahl von Hebeln aufweist. Hier durch ist beispielsweise die stufenweise Hinzuschaltung von mechanischen Mitteln der Mehrzahl von mechanischen Mitteln auf konstruktiv besonders einfache und ro buste Weise realisierbar.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators rück bezogen auf Anspruch 5 sieht vor, dass der Pedalemulator mindestens einen An schlag für mindestens einen des mindestens einen Hebels aufweist. Auf diese Weise ist beispielsweise ein gewünschter Bewegungsbereich für den jeweiligen Hebel auf konstruktiv einfache und robuste Weise begrenzbar. Ferner lässt sich dadurch, bei spielsweise bei einer Reihenschaltung von Federn mit stark unterschiedlicher Feder konstante, eine Progressivität des Gegenkraftverlaufs in einem Pedalweg-Gegenkraft- Diagramm erzeugen, da sich die Gesamtfederkonstante bei der vorgenannten Feder kombination im Wesentlichen nach der schwächeren Feder richtet. Selbstverständlich ist im Unterschied dazu auch ein degressiver Verlauf der Gegenkraft in einem Pedal- weg-Gegenkraft-Diagramm möglich, in dem beispielsweise der Federweg der stärke ren Feder begrenzt wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators sieht vor, dass die Mehrzahl von mechanischen Mitteln mindestens eine Führung auf weist, wobei die Führung als eine Kulissenführung oder eine freie Oberfläche ausge bildet ist. Hierdurch ist eine gewünschte Bewegung in deren Abfolge auf besonders einfache Weise reproduzierbar festgelegt. Bei der Ausbildung als eine Kulissenfüh rung weist die Führung eine geschlossene Kontur auf, während die Führung bei deren Ausbildung als eine freie Oberfläche eine offene Kontur aufweist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Pedalemulators sieht vor, dass die Führung als eine Kulissenführung ausgebil det ist, in der ein Kulissenstein eingreift. Auf diese Weise ist der Kulissenstein in der geschlossenen Kontur der Kulissenführung gefangen, so dass die Führung besonders sicher ausgebildet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Pedalemulators, rückbezogen auf Anspruch 2, sieht vor, dass der Kulissen stein an einem freien Ende der mindestens einen Feder angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, zum einen den Kraftübertragungspunkt der jeweiligen Feder relativ zu der Kulissenführung in gewünschter Weise entlang des Pedalwegs zu verändern. Zum an deren ist es dadurch möglich, die Kompression und/oder die Wrkrichtung der Feder kraft, also der Kraftrichtung, relativ zu der Kulissenführung entlang des Pedalwegs zu verändern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der beiden letztgenannten Ausführungsformen des er findungsgemäßen Pedalemulators, rückbezogen auf Anspruch 5, sieht vor, dass der Kulissenstein an mindestens einem des mindestens einen Kopplungselements oder mindestens einem des mindestens einen Hebels angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Hebelverhältnisse des jeweiligen Kopplungselements oder Hebels auf eine reproduzierbare Art an die in einer bestimmten Lage des Pedalhebels entlang des Pedalwegs des Pedalhebels gewünschten Hebelverhältnisse anzupassen.

Anstelle der Ausbildung der Führung als eine Kulissenführung sieht eine andere vor teilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators, rückbezogen auf An spruch 11 , vor, dass die Führung als eine freie Oberfläche ausgebildet ist, die in Ein griff mit einem des mindestens einen Hebels steht. Hierdurch ist die Führung für den jeweiligen Hebel auf materialsparende und platzsparende Weise realisierbar. Denkbar ist jedoch auch, dass bei einer Mehrzahl von Führungen ein Teil der Führungen als eine Kulissenführung und ein Teil der Führungen als freie Oberfläche ausgebildet sind.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators sieht vor, dass die Krafterzeugungseinheit eine Vorrichtung zur Verringerung oder zur Vermeidung von quer zu einer Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungseinheit wirken den Querkräften aufweist. Auf diese Weise ist eine definierte, vorher festgelegte Krafteinleitung von der Krafterzeugungseinheit in den Pedalhebel begünstigt. Ferner ist eine ungewünschte mechanische Belastung der Krafterzeugungseinheit, wie auch des Pedalhebels reduziert. Mit der Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungseinheit ist nicht zwingend die Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungseinheit gemeint, mit der die Krafterzeugungseinheit mittelbar, nämlich mittels des mindestens einen Kopplungsele ments, auf den Pedalhebel einwirkt. Beispielsweise ist auch eine Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungseinheit umfasst, mit der die Krafterzeugungseinheit unmittelbar auf das mindestens einen Kopplungselement einwirkt. Bei den mittels der Vorrichtung zu verringernden oder zu vermeidenden Querkräften handelt es sich immer um

Störkräfte und nicht um die von der Krafterzeugungseinheit erzeugte Hauptkraft.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Pedalemulators sieht vor, dass die Vorrichtung zur Verringerung oder zur Ver meidung von Querkräften eine quer zu der Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungsein heit wirkende Feder aufweist. Hierdurch ist die Vorrichtung zur Verringerung oder zur Vermeidung von Querkräften auf konstruktiv besonders einfache Weise realisierbar.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators, rück bezogen auf Anspruch 5, sieht vor, dass mindestens eine virtuelle oder reale Dreh achse des mindestens einen Hebels mit der Drehachse des Pedalhebels identisch ist. Auf diese Weise ist die Konstruktion der Krafterzeugungseinheit des erfindungsgemä ßen Pedalemulators weiter vereinfacht und weiter im Raumbedarf reduziert.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators, rück bezogen auf Anspruch 5, sieht vor, dass die Krafterzeugungseinheit mindestens ein Gleitlager für mindestens eines des mindestens einen Kopplungselements oder min destens einen des mindestens einen Hebels aufweist. Hierdurch ist eine gewünschte Beweglichkeit des jeweiligen Kopplungselements oder Hebels an einer Lagerstelle dieses Hebels auf einfache Weise realisierbar. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pedalemulators sieht vor, dass die Krafterzeugungseinheit oder die Krafterzeugungseinheit mit min destens einem des mindestens einen Kopplungselements als eine separate Bauein heit ausgebildet ist. Auf diese Weise ist ein modularer Aufbau des erfindungsgemäßen Pedalemulators ermöglicht. Beispielsweise kann die als separate Baueinheit ausgebil dete Krafterzeugungseinheit oder die als separate Baueinheit ausgebildete Krafter zeugungseinheit mit mindestens einem des mindestens einen Kopplungselements fremdgefertigt werden. Ferner ist es aufgrund des modularen Aufbaus möglich, dass für eine Anpassung an eine Vielzahl von voneinander verschiedenen Fahrzeugtypen von verschiedenen Fahrzeugherstellern lediglich die Krafterzeugungseinheit oder die Krafterzeugungseinheit mit mindestens einem des mindestens einen Kopplungsele ments angepasst werden muss.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsge mäßen Pedalemulators sieht vor, dass die separate Baueinheit ein Gehäuse aufweist, wobei die Krafterzeugungseinheit in dem Gehäuse angeordnet ist und mittels einer Öffnung in dem Gehäuse und dem Kopplungselement in Kraftübertragungsverbindung mit dem Pedalhebel überführbar ist. Hierdurch ist die Handhabung des erfindungsge mäßen Pedalemulators bei Lagerung, Transport und Herstellung des Fahrzeugs ver bessert. Darüber hinaus lässt sich der erfindungsgemäße Pedalemulator mittels des Gehäuses unabhängig von dem Fahrzeug vor dem Eintrag von Schmutz oder derglei chen in das Innere des Gehäuses sowie vor anderen ungewünschten Umwelteinflüs sen wirksam schützen.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfol gend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 in einer weiteren geschnittenen

Seitenansicht, mit dem Pedalhebel in einer Betätigungslage, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig.6 ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig. 8 ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig. 9 ein achtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels,

Fig. 10 ein neuntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels, Fig. 11 ein zehntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels, Fig. 12 ein elftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels und Fig. 13 ein zwölftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators in einer geschnittenen Seitenansicht, in einer Ruhelage des Pedalhebels.

In Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemu lators in einer Montagelage gezeigt. Der Pedalemulator ist als ein Brake-by-Wire- Bremspedal 2 (kurz Bremspedal 2) eines nicht dargestellten Fahrzeugs ausgebildet.

Der Pedalemulator 2 umfasst einen Pedalhebel 6, ein Gehäuse 8, ein nicht dargestell tes Basisteil zur Montage des Pedalemulators 2 an einer nicht dargestellten Struktur des Fahrzeugs und ein als Kopplungsstange ausgebildetes Kopplungselement 10 zur mechanischen Kopplung des um eine Drehachse 12 drehbaren Pedalhebels 6 mit ei ner in dem Gehäuse 8 angeordneten Krafterzeugungseinheit 14 zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel 6 mittels des Kopplungselements 10, wobei die Ge genkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel 6 ausgeübten Betätigungskraft wirkt. Die Betätigungskraft ist in den Fig. jeweils durch einen Pfeil 16 symbolisiert. Die Krafterzeugungseinheit 14 und das Kopplungselement 10 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhe bels 6 in einem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinea rer Verlauf ausgebildet ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der nichtlineare Verlauf als ein progres siver Verlauf ausgebildet. Entsprechend nimmt die Gegenkraft mit zunehmenden Pe dalweg, also mit der zunehmenden Betätigung des Pedalhebels 6 durch einen Benut zer, überproportional zu. Mittels der Betätigungskraft 16 des Benutzers dreht der Pe dalhebel 6 in der Bildebene von Fig. 1 und 2 im Uhrzeigersinn um die Drehachse 12, so dass der Pedalweg ausgehend von der in der Fig. 1 gezeigten Ruhelage des Pe dalhebels 6 bei der Betätigung des Pedalhebels 6 durch den Benutzer zunimmt, bis die in der Fig. 2 dargestellte Betätigungslage des Pedalhebels 6 erreicht ist. Die Krafterzeugungseinheit 14 ist dabei derart ausgebildet, dass der Verlauf der Gegen kraft in dem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm stetig ist, also keine Kraftsprünge oder dergleichen aufweist.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Montagelage des Pedalemulators 2 ist die Krafterzeugungseinheit 14 mittels des Kopplungselements 10 gelenkig mit dem Pedal hebel 6 gekoppelt.

Die Krafterzeugungseinheit 14 und das Kopplungselement 10 weisen zur Erzeugung des nichtlinearen Verlaufs der Gegenkraft entlang des Pedalwegs eine Mehrzahl von allein mechanischen Mitteln auf, die nachfolgend erläutert sind. In dem Gehäuse 8 ist ein erster Hebel 18 und ein zweiter Hebel 20 angeordnet, wobei der erste Hebel 18 mit einem freien Ende gelenkig mit der Kopplungsstange 10 ver bunden ist. Mit einem diesem freien Ende gegenüberliegenden freien Ende ist der erste Hebel 18 mittels einer Drehachse 22 des Gehäuses 8 an dem Gehäuse 8 dreh bar angeordnet. Zwecks mechanischer Kopplung der Kopplungsstange 10 mit dem Pedalhebel 6 weist das Gehäuse 8 eine Öffnung 9 auf. Der zweite Hebel 20 ist mit ei nem freien Ende mittels eines Kulissensteins 24 in einer als Linearführung ausgebilde ten Kulissenführung 26 des Gehäuses 8 geführt. Die Kulissenführung 26 dient insbe sondere der Führung des zweiten Hebels 20. Darüber hinaus verhindert oder vermin dert die Kulissenführung 26 eine ungewünschte Knickung der Federn 28, 30. Ferner ist der zweite Hebel 20 mittels einer ersten Feder 28 und einer zweiten Feder 30, die jeweils mit einem dem zweiten Hebel 20 gegenüberliegenden freien Ende an dem Ge häuse 8 gelenkig gelagert sind, gegen den ersten Hebel 18 vorgespannt. Hierfür ist die erste Feder 28 an einem der Kulissenführung 26 abgewandten Ende des zweiten Hebels 20 angeordnet, während die zweite Feder 30 an einem der Kulissenführung 26 zugewandten Ende des zweiten Hebels 20 angeordnet ist. Die Federn 28, 30 können sich dabei lediglich direkt gegen den zweiten Hebel 20 abstützen. Denkbar ist jedoch auch, dass die Federn 28, 30 an dem zweiten Hebel 20 gelenkig gelagert sind. Die Federn 28, 30 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils als Schrauben feder ausgebildet, wobei die Feder 30 eine deutlich höhere Federkonstante als die Fe der 28 aufweist. Denkbar ist auch, dass anstelle jeweils einer einzigen Feder 28, 30 eine Mehrzahl von Federn 28, 30 auf die oben erläuterte Weise verbaut sind. Auf der den beiden Federn 28, 30 gegenüberliegenden Seite des zweiten Hebels 20 weist die ser eine als freie Oberfläche ausgebildete Führung 32 für den ersten Hebel 18 auf.

Die freie Oberfläche 32 des zweiten Hebels 20 ist dabei derart ausgebildet, dass in Verbindung mit den Federn 28, 30 und dem ersten Hebel 18 bei der Betätigung des Pedalhebels 6 durch den Benutzer, also bei der Bewegung des Pedalhebels 6 längs des Pedalwegs, eine gewünschte und vorher festgelegte Relation von Gegenkraft zu Pedalweg entlang des Pedalwegs, also ein gewünschter Gegenkraftverlauf in dem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm, erzielt ist. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, berührt der erste Hebel 18 bei dem Durchlau fen des Pedalwegs die freie Oberfläche 32 des zweiten Hebels 20 lediglich punktför mig oder linienförmig, so dass beispielsweise die Flächenpressung zwischen dem ers ten Hebel 18 und dem zweiten Hebel 20 weitestgehend reduziert ist. Auch wenn die Berührung von dem ersten Hebel 18 und des zweiten Hebels 20 in den Fig. 1 und 2 punkt- oder linienförmig dargestellt ist, handelt es sich in der Realität natürlich immer um eine flächige Berührung. Entsprechend ist die vorgenannte punktförmige oder li nienförmige Berührung des ersten Hebels 18 mit dem zweiten Hebel 20 ein wün schenswerter Idealfall, um die Flächenpressung möglichst gering zu halten. Die in den Bildebenen der Fig. 1 und 2 punktförmige Berührung des ersten Hebels 18 mit dem zweiten Hebel 20 ist in den Fig. 1 und 2 jeweils durch einen Pfeil 34 gekennzeichnet. Ferner geht aus den Fig. 1 und 2 hervor, dass sich die vorgenannte punktförmige Be rührung 34 entlang der freien Oberfläche 32 während zunehmender Betätigung des Pedalhebels 6 in Richtung der Kulissenführung 26 bewegt. Hierbei erhöht sich das auf den zweiten Hebel 20 wirkende Drehmoment und die Federn 28, 30 werden zuneh mend komprimiert, wobei die Feder 28 im Vergleich zu der Feder 30 stärker kompri miert wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Pedalemulator gemäß dem vorliegenden Ausführungs beispiel ist eine stufen lose progressive Kraft-Weg-Kennlinie, also ein Gegenkraftver lauf in dem Gegenkraft-Pedalweg-Diagramm ohne Sprünge in dem Gegenkraftverlauf auf konstruktiv einfache Weise und in kompakter Form ermöglicht. Die einzelnen me chanischen Mittel des erfindungsgemäßen Pedalemulators gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ermöglichen darüber hinaus eine einfache Anpassung der Kraft- Weg-Kennlinie auf eine Vielzahl von voneinander verschiedenen Anforderungen. Auf grund der Ausbildung der Krafterzeugungseinheit 14 mit dem Kopplungselement 10 als eine von dem Gehäuse 8 im Wesentlichen eingeschlossene separate Baueinheit ist der erfindungsgemäße Pedalemulator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbei spiel modular gestaltbar. Ferner ist der erfindungsgemäße Pedalemulator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel flexibel auf diverse Bauräume von voneinander ver schiedenen Fahrzeugtypen anpassbar. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Pedalemulator auf einfache Weise und damit kostengünstig mittels des Kopplungsele ments 10 an verschieden ausgebildete Pedalhebel angekoppelt werden.

Im Nachfolgenden sind weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Peda lemulators exemplarisch dargestellt und erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Bau teile sind in den Fig. mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner sind die nach folgenden Ausführungsbeispiele jeweils lediglich in dem Umfang erläutert, in dem diese sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen unterscheiden. Im Übrigen wird auf die vorherigen Erläuterungen und Ausführungen verwiesen.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators dargestellt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Pedalhebel 6 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Kulissenführung 36 auf, in die ein an einem ebenfalls als Kopplungsstange ausgebildeten Kopplungselement 10 angeord neter Kulissenstein 37 kraftübertragend eingreift. Die Kopplungsstange 10 weist hier einen zentralen Bereich 38 auf, von dem sich, einen stumpfen Winkel einschließende, Arme 40, 42 weg erstrecken. Der zentrale Bereich 38 der Kopplungsstange 10 bildet mit einer Gleitlagerpfanne 44 ein Gleitlager aus. Die Gleitlagerpfanne 44 ist beispiels weise Bestandteil des Basisteils. Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist auch das vorliegende Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 8 auf, in dem die Krafterzeu gungseinheit 14 angeordnet ist. Das Gehäuse 8 weist wieder eine Öffnung 9 auf, durch die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Stößel 46 zwecks Kraftüber tragungsverbindung mit dem Arm 42 der Kopplungsstange 10 hindurchragt. Der Stö ßel 46 ist durch eine erste Feder 28 und eine zweite Feder 30 gegen den Arm 42 und damit gegen die Kopplungsstange 10 vorgespannt, wobei die erste Feder 28 und die zweite Feder 30 in Reihe geschaltet sind. Die Federn 28, 30 sind ebenfalls als

Schraubenfedern ausgebildet und durch einen Kolben 48 voneinander getrennt. Die Federkonstante der Feder 30 ist deutlich höher als die Federkonstante der Feder 28. Die zweite Feder 30 stützt sich direkt an dem Gehäuse 8 ab, während sich die erste Feder 28 direkt an dem Kolben 48 abstützt. Bei einer Betätigung des Pedalhebels 6 durch den Benutzer, also bei Einleitung einer Betätigungskraft 16 in den Pedalhebel 6, dreht der Pedalhebel 6 im Uhrzeigersinn um eine Drehachse 12, so dass der Arm 40 der Kopplungsstange 10 mittels der Kulissen führung 36 und dem Kulissenstein 37 in der Bildebene von Fig. 3 um den zentralen Bereich 38 nach unten bewegt wird. Entsprechend bewegt sich der Arm 42 der Kopp lungsstange 10 mit zunehmender Betätigung des Pedalhebels 6 und damit mit zuneh menden Pedalweg des Pedalhebels 6 in der Bildebene von Fig. 1 um den zentralen Bereich 38 nach oben in Richtung des Stößels 46. Der Stößel 46 wird zunächst gegen die Federkraft der ersten Feder 28 in das Gehäuse 8 hineingedrückt. Sobald der Stö ßel 46 an dem Kolben 48 anliegt, muss der Stößel 46 gegen die Federkraft der ersten Feder 28 und gleichzeitig der Federkraft der zweiten Feder 30 weiterbewegt werden. Wie oben bereits erläutert, sind die Feder 28 und die Feder 30 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Reihe geschaltet. Somit wirkt auf beide Federn 28, 30 die glei che Last. Jedoch bewegen sich beide Federn 28, 30 aufgrund der unterschiedlichen Federkonstanten unterschiedlich stark. Sobald der Stößel 46 an dem Kolben 48 an liegt, kann sich die Feder 28 nicht mehr bewegen und es wirkt allein die Feder 30. Entsprechend steigt die von der Krafterzeugungseinheit 14 mittels des Stößels 46 und der Kopplungsstange 10 auf den Pedalhebel 6 ausgeübte Gegenkraft. Bei der Bewe gung des Pedalhebels 6 entlang des Pedalwegs bewegt sich der Stößel 46 relativ zu dem Arm 42 der Kopplungsstange 10, wobei der Stößel 46 auf dem Arm 42 der Kopp lungsstange 10 entlanggleitet.

Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist es möglich, einen gewünschten Verlauf der Gegenkraft entlang des Pedalwegs, also einen gewünschten Verlauf der Gegen kraft in einem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm, mittels einer ent sprechenden, aufeinander abgestimmten Ausbildung und Anordnung der vorgenann ten mechanischen Mittel der Krafterzeugungseinheit 14 und des Kopplungselements 10 gezielt zu erzeugen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel trägt auch die Ku lissenführung 36 des Pedalhebels 6 zur Einstellung des gewünschten Pedalweg-Ge- genkraft-Verlaufs bei. Ferner ist es mittels des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich, gezielt Reibung zu erzeugen, so dass eine gewünschte Hysterese zwischen einer Betätigung des Pedalhebels 6 und einer automatischen Rücküberführung des Pedalhebels 6 in dessen in Fig. 3 dargestellte Ruhelage auf einfache Weise realisier bar ist. Beispielsweise ist es möglich, das Gleitlager mit dem zentralen Bereich 38 der Kopplungsstange 10 und der Gleitlagerpfanne 44 derart geeignet auszubilden, um eine gewünschte Hysterese zu erzielen. Denkbare Parameter hierfür wären beispiels weise der Lagerdurchmesser und damit dessen Reibradius und die Werkstoffkombi nation und damit der m-Wert. Nach dem Kontakt des Stößels 46 mit dem Kolben 48 wird lediglich noch die zweite Feder 30 komprimiert, da die erste Feder 28 durch den Kolben 48 an einer weiteren Komprimierung gehindert ist. Das zweite Ausführungsbei spiel ist eine sehr kompakte Realisierung des erfindungsgemäßen Pedalemulators.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators, wobei das dritte Ausführungsbeispiel weitgehend dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die erste Feder 28 und die zweite Feder 30 bei dem dritten Ausführungsbeispiel nicht in Reihe, son dern parallel zueinander geschaltet. Diese Ausführungsform hat gegenüber der des zweiten Ausführungsbeispiels den Vorteil, dass bei einem Versagen einer der beiden Federn 28, 30, die als funktionsfähig verbleibende Feder 30, 28 eine Verfügbarkeit des erfindungsgemäßen Pedalemulators gemäß dieser Ausführungsform erhält. Ana log zu dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bei dem vorliegenden Ausführungsbei spiel bis zu dem Kontakt des Stößels 46 mit dem Kolben 48 lediglich die erste Feder 28 komprimiert.

In Fig. 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators dargestellt. Bei dem vorliegenden Pedalemulator 2 weist der Pedalemulator 2 mehrere Kopplungselemente zur mechanischen Kopplung einer Krafterzeugungseinheit 14 mit einem um eine Drehachse 12 drehbaren Pedalhebel 6 auf. Ein Kopplungselement 10 ist, analog zu dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel, als eine Kopplungs stange 10 mit einem zentralen Bereich 38 und zwei sich von dem zentralen Bereich 38 weg erstreckenden Armen 40, 42 ausgebildet, die wiederum einen stumpfen Win kel einschließen. Der zentrale Bereich 38 der Kopplungsstange 10 bildet mit einer Gleitlagerpfanne 44 ein Gleitlager aus. Die Gleitlagerpfanne 44 ist beispielsweise Be- standteil des Basisteils. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die räumliche Ausrichtung ei ner virtuellen Drehachse der Kopplungsstange 10 im Wesentlichen identisch zu der Drehachse 12 des Pedalhebels 6, wobei der Arm 40 mit dem Pedalhebel 6 in Kraft übertragungsverbindung steht, während der Arm 42 mit dessen freiem Ende mit ei nem freien Ende einer ersten Feder 28 kraftübertragend zusammenwirkt. Mit dem die sem freien Ende der ersten Feder 28 gegenüberliegenden freien Ende der ersten Fe der 28 ist die erste Feder 28 beispielsweise an dem nicht dargestellten Basisteil fest gelegt. Ein erster Hebel 18 weist analog zu der Kopplungsstange 10 einem zentralen Bereich 50 und zwei sich von dem zentralen Bereich 50 weg erstreckende Arme 52,

54 auf, die einen stumpfen Wnkel einschließen. Der zentrale Bereich 50 des ersten Hebels 18 bildet mit einer Gleitlagerpfanne 56 ein Gleitlager aus. Die Gleitlagerpfanne 56 ist beispielsweise Bestandteil des Basisteils.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die räumliche Ausrichtung einer virtuellen Drehachse des ersten Hebels 18 im Wesentlichen parallel zu der Drehachse 12 des Pedalhebels 6, wobei der Arm 52 nach dem zurücklegen eines vorher festgelegten ersten Pedal wegs des Pedalhebels 6, ausgehend von der Ruhelage des Pedalhebels 6, mit der Kopplungsstange 10 in Kraftübertragungsverbindung steht. Bis zu dieser vorher fest gelegten Drehlage des Pedalhebels 6 nach dem Zurücklegen des ersten Pedalwegs des Pedalhebels 6, also während des ersten Bewegungsabschnitts des Pedalhebels 2, sind der erste Hebel 18 und die Kopplungsstange 10 nicht in Kraftübertragungsver bindung. Hierfür weist der Pedalemulator 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbei spiel einen nicht dargestellten Anschlag für den ersten Hebel 18 auf. Der Arm 54 des ersten Hebels 18 ist mit dessen freiem Ende mit einem freien Ende einer zweiten Fe der 30 kraftübertragend verbunden. Mit dem diesem freien Ende der zweiten Feder 30 gegenüberliegenden freien Ende der zweiten Feder 30 ist die zweite Feder 30 bei spielsweise an dem nicht dargestellten Basisteil festgelegt. Ferner weist ein weiteres Kopplungselement 57 gleichzeitig einen Teil der Krafterzeugungseinheit 14 auf, näm lich eine dritte Feder 59. Die dritte Feder 59 stützt sich mit einem freien Ende in einer Lagerung 58 ab, wobei die Lagerung 58 ebenfalls an dem Basisteil festgelegt ist. Die Lagerung 58 weist eine Hülse 60 und ein Montageteil 62 auf, wobei das Montageteil 62 und die Hülse 60 zueinander korrespondierend ausgebildete Mittel aufweisen, die gemeinsam einen Anschlag 64 für die dritte Feder 59 ausbilden. Mit einem der Lage rung 58 gegenüberliegenden freien Ende des weiteren Kopplungselements 57 steht das weitere Kopplungselement 57 mit der dritten Feder 59 nach dem zurücklegen ei nes vorher festgelegten zweiten Pedalwegs des Pedalhebels 6, ausgehend von der Ruhelage des Pedalhebels 6, mit dem Pedalhebel 6 in Kraftübertragungsverbindung, wobei der zweite Pedalweg größer als der erste Pedalweg ist. Bis zu dieser vorher festgelegten Drehlage des Pedalhebels 6 nach dem Zurücklegen des zweiten Pedal wegs des Pedalhebels 6, also während des zweiten Bewegungsabschnitts des Pedal hebels 6, sind das weitere Kopplungselement 57 mit der dritten Feder 59 und der Pe dalhebel 6 nicht in Kraftübertragungsverbindung.

Bei einer Betätigung des Pedalhebels 6 durch den Benutzer, also bei Einleitung einer Betätigungskraft 16 in den Pedalhebel 6, dreht der Pedalhebel 6 im Uhrzeigersinn um die Drehachse 12, so dass der Arm 40 der Kopplungsstange 10 mittels des Pedalhe bels 6 in der Bildebene von Fig. 5 um den zentralen Bereich 38 drehend nach links bewegt wird. Entsprechend bewegt sich der Arm 42 der Kopplungsstange 10 mit zu nehmender Betätigung des Pedalhebels 6 und damit mit zunehmenden Pedalweg des Pedalhebels 6 in der Bildebene von Fig. 5 um den zentralen Bereich 38 drehend nach rechts in Richtung der ersten Feder 28, so dass die erste Feder 28 mit zunehmenden Pedalweg zunehmend komprimiert wird. Nachdem der Pedalhebel 6 ausgehend von dessen Ruhelage den ersten Pedalweg, also den ersten Bewegungsabschnitt des Pe dalhebels 6, zurückgelegt und die dazu korrespondierende Drehlage erreicht hat, ge langt die Kopplungsstange 10 mit dem Arm 40 in Kraftübertragungsverbindung mit dem Arm 52 des ersten Hebels 18. Bei nun weiter zunehmenden Pedalweg des Pe dalhebels 6, also während eines zweiten Bewegungsabschnitts des Pedalhebels 6, drückt die Kopplungsstange 10 den Arm 52 des ersten Hebels 18 in der Bildebene von Fig. 5, um den zentralen Bereich 50 des ersten Hebels 18 drehend, nach unten, so dass der Arm 54 des ersten Hebels 18 nach oben gedrückt wird. Die zweite Feder 30 wird entsprechend komprimiert. Wird der Pedalhebel 6 weiter heruntergedrückt, also mit weiter zunehmenden Pedalweg, gelangt der Pedalhebel 6 in Kraftübertra gungsverbindung mit dem weiteren Kopplungselement 57 mit der dritten Feder 59. Die entsprechende Drehlage des Pedalhebels 6 korrespondiert dabei zu dem bis dahin zurückgelegten zweiten Pedalweg des Pedalhebels 6. Bei einer weiter zunehmenden Betätigung des Pedalhebels 6 und damit bei einem weiter zunehmenden Pedalweg wird die dritte Feder 59 ebenfalls komprimiert.

Bei dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel ist durch die Krafterzeugungsein heit 14 mittels der Federn 28, 30, 59 eine Gegenkraft in drei Stufen erzeugbar, wobei zunächst lediglich die Kopplungsstange 10 mit der ersten Feder 28 mit dem Pedalhe bel 6 in Kraftübertragungsverbindung steht. Nach dem Zurücklegen des ersten Pedal wegs kommt zusätzlich die zweite Feder 30 mittels des ersten Hebels 18 und der Kopplungsstange 10 in Kraftübertragungsverbindung mit dem Pedalhebel 6. Schließ lich gelangt die dritte Feder 59 nach dem Zurücklegen des zweiten Pedalwegs in Kraftübertragungsverbindung mit dem Pedalhebel 6.

Das in der Fig. 6 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pe dalemulators gleicht im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel, so dass weit gehend auf die obigen Ausführungen zu dem vierten Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 5 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel fällt bei dem fünften Ausführungsbeispiel die virtuelle Drehachse der Kopplungsstange 10 wie auch die virtuelle Drehachse des ersten Hebels 18 mit der Drehachse 12 des Pedalhebels 6 im Wesentlichen zusammen. Die räumliche Ausrichtung der virtuellen Drehachse der Kopplungsstange 10 wie auch die räumliche Ausrichtung der virtuellen Drehachse des ersten Hebels 18 sind somit im Wesentlichen identisch zu der räumli chen Ausrichtung der Drehachse 12. Siehe hierzu Fig. 6. Hinsichtlich der Lagerung der Kopplungsstange 10 und des ersten Hebels 18 ist es zum einen möglich, lediglich eine gemeinsame Gleitlagerpfanne zu verwenden. Zum anderen ist es denkbar, dass die Kopplungsstange 10 und der erste Hebel 18 analog zu dem vierten Ausführungs beispiel jeweils eine korrespondierende Gleitlagerpfanne 44, 56 aufweisen. Anders als bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 erfolgt die Kopplung der Kopp lungsstange 10 mit dem ersten Hebel 18 nicht mittels der Arme 40 und 52, sondern mittels der Arme 42 und 52. Bei dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel kommen voneinander verschie dene Krafterzeugungselemente der Krafterzeugungseinheit 14 nacheinander in Kraft übertragungsverbindung mit dem Pedalhebel 6, wodurch ein gewünschter progressi ver Anstieg der Gegenkraft bei zunehmenden Pedalweg, also ein progressiver Verlauf der Gegenkraft in einem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm, in der Hauptsache erzielbar ist. Ferner sind die erste Feder 28 und die zweite Feder 30 der art angeordnet, dass sich deren jeweiliger Kraftangriffswinkel, also deren jeweilige Kraftrichtung, relativ zu den korrespondierenden mechanischen Mitteln, nämlich der Kopplungsstange 10 auf der einen Seite und dem ersten Hebel 18 auf der anderen Seite, bei zunehmendem Pedalweg ändert. Hierüber ist ein homogener Anstieg der Federkraft realisierbar. Darüber hinaus ist mittels der Kraftübertragungsverbindungen zwischen der Kopplungsstange 10 und dem ersten Hebel 18, sowie der Kopplungs stange 10 und dem Pedalhebel 6 gezielt Reibung erzeugbar, so dass sich eine ge wünschte Hysterese bei der Bewegung des Pedalhebels 6 realisieren lässt.

Fig. 7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemula tors. Der Pedalemulator 2 dieses Ausführungsbeispiels weist eine als Kulissenführung ausgebildete Führung 65 auf, jedoch ist die Kulissenführung 65 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht an einem Pedalhebel 6 angeordnet, sondern entfernt da von. Der Pedalhebel 6 ist wiederum an einer an einem nicht dargestellten Basisteil be festigten Drehachse 12 drehbar angeordnet. An dem Pedalhebel 6 ist ein weiterer Arm 66 ausgebildet, der sich ausgehend von der Drehachse 12 weg erstreckt und mit dem übrigen Pedalhebel 6 einen spitzen Winkel einschließt. An einem freien Ende des Arms 66 ist der Arm 66 gelenkig mit einem als Kopplungsstange ausgebildeten Kopp lungselement 10 verbunden. Die Kopplungsstange 10 weist eine erste Längsführung 68 und eine zweite Längsführung 70 auf. Die erste Längsführung 68 ist in Eingriff mit einem an dem nicht dargestellten Basisteil des Pedalemulators 2 befestigten Bolzen 72. Das Basisteil ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, analog zu den vorher gehenden Ausführungsbeispielen, an einer Struktur eines mit dem Pedalemulator 2 ausgestatteten, nicht dargestellten Fahrzeugs befestigt. Die zweite Längsführung 70 ist mit einem Kulissenstein 74 einer ersten Feder 28 einer Krafterzeugungseinheit 14 in Eingriff, wobei der Kulissenstein 74 der ersten Feder 28 an einem freien Ende der ersten Feder 28 angeordnet und in der oben genannten Kulissenführung 65 geführt ist. Mit einem dem Kulissenstein 74 gegenüberliegenden freien Ende ist die erste Fe der 28 an einer Lagerung des Basisteils gelenkig gelagert.

Betätigt ein nicht dargestellter Benutzer des Fahrzeugs den Pedalhebel 6, also drückt der Benutzer den Pedalhebel 6 mittels einer Betätigungskraft 16 in der Bildebene von Fig. 7 nach links unten, so dreht der Pedalhebel 6 in der Bildebene von Fig. 7 im Uhr zeigersinn um die Drehachse 12. Entsprechend dreht sich der Arm 66 dabei in der Bildebene von Fig. 7 um die Drehachse 12 ebenfalls im Uhrzeigersinn nach oben. Aufgrund der gelenkigen Verbindung zwischen dem Arm 66 und der Kopplungsstange 10 verschiebt sich diese derart, dass der Bolzen 72 in der ersten Längsführung 68 der Kopplungsstange 10 in der Bildebene von Fig. 7 nach links wandert. Gleichzeitig dreht die Kopplungsstange 10 mittels der ersten Längsführung 68 um den Bolzen 72, so dass sich die zweite Längsführung 70 der Kopplungsstange 10 in der Bildebene von Fig. 7 nach unten bewegt. Dabei drückt die Kopplungsstange 10 den Kulissenstein 74 in der Bildebene von Fig. 7 nach unten, so dass sich der Kulissenstein 74 in der Kulis senführung 65 nach unten bewegt. Aufgrund der Zwangsführung des Kulissensteins 74 in der Kulissenführung 65 wird die erste Feder 28 in Abhängigkeit der Kulissenfüh rung 65 zum einen mehr oder weniger stark komprimiert und zum anderen ändert sich dabei der Kraftangriffspunkt und die Kraftrichtung, also der Kraftangriffswinkel, der ersten Feder 28 relativ zu der Kopplungsstange 10.

Mittels der Kulissenführung 65 ist ein gewünschtes Pedalgefühl, also ein gewünschter haptischer Eindruck bei der Betätigung des Pedalhebels 6 mittels einer Betätigungs kraft 16, in weiten Grenzen frei einstellbar. Entsprechend lässt sich die mittels der Krafterzeugungseinheit 14 auf den Pedalhebel 6 ausgeübte Gegenkraft zur Erzeu gung des gewünschten Pedalgefühls insbesondere durch die Gestaltung der Kulissen führung 65 ausbilden. Beispielsweise kann dabei ein homogener Verlauf der Gegen kraft in einem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm, also ein Verlauf ohne Unstetigkeiten der Gegenkraft, erzielt werden. Wie bei den vorgenannten Aus führungsbeispielen auch ist letztlich die gesamte Anordnung des Pedalemulators 2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, insbesondere die Krafterzeugungseinheit 14 mit der ersten Feder 28 und der Kulissenführung 65 sowie das als Kopplungsstange ausgebildete Kopplungselement 10, für die erfindungsgemäße Erzeugung des nichtli nearen Verlaufs der Gegenkraft, beispielsweise eines progressiven Verlaufs der Ge genkraft bei zunehmenden Pedalweg des Pedalhebels 6, entscheidend. Aufgrund der verwendeten mechanischen Mittel der Krafterzeugungseinheit 14 und des Kopplungs elements 10 ist der Verlauf der Gegenkraft in dem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar.

In Fig. 8 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators dargestellt. Das siebte Ausführungsbeispiel gleicht im Wesentlichen dem sechsten Ausführungsbeispiel, so dass weitgehend auf die obigen Ausführungen zu dem sechs ten Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 7 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu dem sechsten Ausführungsbeispiel entfällt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein als Kopplungsstange ausgebildetes Kopplungselement. Stattdessen weist ein Pe dalhebel 6, analog zu dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel, eine Kulis senführung 36 auf. Der Pedalhebel 6 ist wiederum an einer Drehachse 12 um die Drehachse 12 drehbar gelagert. Ferner ist an dem Pedalhebel 6 eine erste Feder 28 einer Krafterzeugungseinheit 14 an einer Lagerstelle gelenkig gelagert, wobei die erste Feder 28 an einem der Lagerstelle gegenüberliegenden freien Ende einen Kulis senstein 74 aufweist, der zum einen in der Kulissenführung 36 des Pedalhebels 6 und zum anderen in einer von dem Pedalhebel 6 separaten Kulissenführung 65 zwangs geführt ist. Betätigt ein nicht dargestellter Benutzer des Fahrzeugs den Pedalhebel 6, also drückt der Benutzer den Pedalhebel 6 mittels einer Betätigungskraft 16 in der Bildebene von Fig. 8 nach links unten, so dreht der Pedalhebel 6 in der Bildebene von Fig. 8 im Uhrzeigersinn um die Drehachse 12. Entsprechend bewegt sich der Kulis senstein 74 sowohl in der Kulissenführung 36 wie auch in der Kulissenführung 65 in der Bildebene von Fig. 8 nach unten. Aufgrund der Zwangsführung des Kulissensteins 74 in den Kulissenführungen 36 und 65 wird die erste Feder 28 in Abhängigkeit der beiden Kulissenführungen 36 und 65 zum einen mehr oder weniger stark komprimiert und zum anderen ändert sich dabei der Kraftangriffspunkt und die Kraftrichtung der ersten Feder 28 relativ zu der Kulissenführung 65 und dem Pedalhebel 6. Mittels der Kombination der beiden Kulissenführungen 36 und 65 ist ein gewünschtes Pedalgefühl, also ein gewünschter haptischer Eindruck bei der Betätigung des Pedal hebels 6 mittels einer Betätigungskraft 16, ebenfalls in weiten Grenzen frei einstellbar. Entsprechend lässt sich die mittels der Krafterzeugungseinheit 14 auf den Pedalhebel 6 ausgeübte Gegenkraft zur Erzeugung des gewünschten Pedalgefühls insbesondere durch die Gestaltung der beiden in Kombination wirkenden Kulissenführungen 36 und 65 ausbilden. Beispielsweise kann dabei ein homogener Verlauf der Gegenkraft in ei nem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm, also ein Verlauf ohne Un stetigkeiten der Gegenkraft, erzielt werden.

Das sechste und siebte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators weisen lediglich sehr wenige mechanische Mittel auf, so dass der erfindungsgemäße Pedalemulator gemäß dieser Ausführungsbeispiele auf konstruktiv besonders einfa che Weise realisierbar ist. Gleichzeitig ist der Bauraumbedarf für den erfindungsgemä ßen Pedalemulator sehr reduziert, bei gleichzeitig bestehender Funktionalität des er findungsgemäßen Pedalemulators hinsichtlich der Realisierung eines gewünschten Pedalgefühls bei der Betätigung des Pedalhebels 6 mit einer Betätigungskraft 16, mit sanften Übergängen in dem Verlauf der Gegenkraft bei zunehmendem Pedalweg.

In Fig. 9 ist ein achtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators für ein nicht dargestelltes Fahrzeug gezeigt. Der Pedalemulator 2 weist einen Pedal hebel 6 auf, der an einer Drehachse 12 um diese Drehachse 12 herum drehbar gela gert ist, wobei die Drehachse 12 an einem nicht dargestellten Basisteil des Pedalemu lators 2 befestigt ist. Anders als bei dem zweiten, dem dritten und zu dem siebten Ausführungsbeispiel weist der Pedalhebel 6 eine als freie Oberfläche ausgebildete Führung 36 auf, die zur Führung eines als Kopplungsstange ausgebildeten Kopp lungselements 10 dient. Die Kopplungsstange 10 ist ferner mit einem freien Ende an einer Drehachse 76 um die Drehachse 76 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 76 beispielsweise an dem Basisteil des Pedalemulators 2 befestigt ist. Mit einem der Drehachse 76 gegenüberliegenden freien Ende ist die Kopplungsstange 10 gelenkig mit einem Stößel 46 einer Krafterzeugungseinheit 14 verbunden. Der Stößel 46 ist in einer als Längsführung ausgebildeten Kulissenführung 78 eines Gehäuse 8 geführt, wobei das Gehäuse 8 mittels einer Lagerstelle 80 gelenkig an dem Basisteil gelagert ist. Das Gehäuse 8 weist ferner eine als freie Oberfläche ausgebildete Führung 82 auf. An einem quer zur Hauptausdehnungsrichtung des Stößels 46 verlaufenden Querriegel 84 ist an jeweils einem freien Ende des Querriegels 84 ein erster Hebel 18 und ein zweiter Hebel 20 gelenkig angeordnet, wobei die beiden Hebel 18, 20 mit je weils dem Querriegel 84 gegenüberliegenden freien Enden an der freien Oberfläche 82 des Gehäuses 8 geführt sind. Die beiden Hebel 18, 20 sind ferner mit einer ersten Feder 28 kraftübertragend verbunden, wobei die erste Feder 28 etwa jeweils mittig mit jeweils einem freien Ende der ersten Feder 28 mit dem ersten Hebel 18 und dem zweiten Hebel 20 kraftübertragend verbunden ist.

Die Anordnung des ersten und des zweiten Hebels 18, 20 mit der ersten Feder 28 und die Führung des ersten und des zweiten Hebels 18, 20 an der freien Oberfläche 82 des Gehäuses 8 dient unter anderem dem Ausgleich von ungewünschten Querkräf ten, also Kräften, die im Wesentlichen quer zu der Hauptkraftrichtung des Stößels 46, nämlich quer zu der Hauptausdehnungsrichtung des Stößels 46, wirken. Diese Quer kräfte sind Störkräfte, die möglichst zu vermeiden sind. Aufgrund der vorgenannten Anordnung sind Querkräfte bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentli chen verhindert, zumindest wirksam vermindert. Die Krafterzeugungseinheit 14 weist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der vorgenannten Anordnung somit auch eine Vorrichtung zur Verringerung oder zur Vermeidung von quer zu der Haupt kraftrichtung der Krafterzeugungseinheit 14 wirkenden Querkräften auf. Hierfür weist die Vorrichtung zur Verringerung oder zur Vermeidung von Querkräften die quer zu der Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungseinheit 14, nämlich quer zum Stößel 46 und damit parallel zu dem Querriegel 84, wirkende erste Feder 28 auf. Der erste und der zweite Hebel 18, 20 sind dabei mit deren der freien Oberfläche 82 des Gehäuses 8 zugewandten freien Enden mit der freien Oberfläche 82 in Eingriff. Hierfür können der erste und der zweite Hebel 18, 20 mit diesen freien Enden jeweils auf der freien Oberfläche 82 gleiten oder rollen.

Wird der Pedalhebel 6 von einem nicht dargestellten Benutzer von der in der Fig. 9 dargestellten Ruhelage mittel einer Betätigungskraft 16 in der Bildebene von Fig. 9 nach links unten bewegt, also bei zunehmenden Pedalweg des Pedalhebels 6, so wird die Kopplungsstange 10 mittels der Führung 36 in der Bildebene von Fig. 9 im Gegen uhrzeigersinn um die Drehachse 76 herum gedreht. Aufgrund der gelenkigen Verbin dung zwischen der Kopplungsstange 10 und dem Stößel 46 wird dabei der Stößel 46 in der Bildebene von Fig. 9 nach unten bewegt. Der Stößel 46 gleitet in der Längsfüh rung 78 in Richtung der freien Oberfläche 82, wobei der an dem Querriegel 84 gela gerte erste und zweite Hebel 18, 20 jeweils ebenfalls nach unten in Richtung der freien Oberfläche 82 des Gehäuses 8 gedrückt wird. Aufgrund der Kontur der freien Oberfläche 82 werden der erste und der zweite Hebel 18, 20 dabei aufeinander zube wegt, wobei die erste Feder 28 zunehmend komprimiert wird. Hierdurch stellt sich nun eine Gegenkraft ein, die der Betätigungskraft 16 entgegenwirkt. Beispielsweise ist auf diese Weise ein progressiver Verlauf der mittels der Krafterzeugungseinheit 14 er zeugten Gegenkraft bei zunehmendem Pedalweg des Pedalhebels 6 realisierbar, also ein progressiver Verlauf der Gegenkraft in einem nicht dargestellten Pedalweg-Ge- genkraft-Diagramm für den Pedalemulator 2 bei dem vorliegenden Ausführungsbei spiel.

In einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, dass beispielsweise in der Längsführung 78 zwischen dem Gehäuse 8 und dem in der Längsführung 78 geführ ten Stößel 46, also in dem mit einem Pfeil 86 gekennzeichneten Freiraum, ein zusätz liches elastisches Element, beispielsweise eine zweite Feder, angeordnet ist. Entspre chend ist es möglich, mittels dieses zusätzlichen elastischen Elements eine zusätzli che Kraft, beispielsweise eine zusätzliche lineare Kraft, mittels des Stößels 46 einzu koppeln. Analog zu oben bereits erläuterten Ausführungsbeispielen wäre es denkbar, diese zusätzliche Kraft über den gesamten Pedalweg oder lediglich über einen Teil des Pedalwegs des Pedalhebels einzukoppeln.

Mittels der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pedalemulators gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise ein progressiver Verlauf der Gegenkraft mit einer großen Spreizung bei zunehmenden Pedalweg des Pedalhebels 6 in dem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm ermöglicht, der frei von Kraftsprüngen in dem Ver lauf der Gegenkraft ist. Ein neuntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemulators ist in der Fig. 10 dargestellt. Diese Ausführungsform ist ähnlich dem achten Ausführungsbei spiel ausgebildet, weist jedoch die folgenden Unterschiede auf: Der Pedalemulator 2 weist einen Pedalhebel 6 auf, der an einer Drehachse 12 um diese Drehachse 12 herum drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse 12 beispielsweise wiederum an ei nem nicht dargestellten Basisteils des Pedalemulators 2 befestigt ist. Analog zu dem achten Ausführungsbeispiel weist der Pedalhebel 6 eine als freie Oberfläche ausgebil dete Führung 36 auf, die zur Führung eines als Kopplungsstange ausgebildeten Kopp lungselements 10 dient. Anders als bei dem achten Ausführungsbeispiel ist die Kopp lungsstange 10 etwa mittig der Kopplungsstange 10 an einer Drehachse 76 um die Drehachse 76 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 76 beispielsweise an dem Ba sisteil befestigt ist. Mit einem dem Pedalhebel 6 zugewandten freien Ende ist die Kopplungsstange 10 in Eingriff mit der Führung 36 des Pedalhebels 6. Mit einem dem Pedalhebel 6 abgewandten freien Ende der Kopplungsstange 10 steht die Kopplungs stange 10 mit einem Stößel 46 einer Krafterzeugungseinheit 14 in Kraftübertragungs verbindung. An dem ein Gehäuse 8 aufweisenden Stößel 46 ist, analog zu dem Ge häuse des achten Ausführungsbeispiels, eine als freie Oberfläche ausgeführte Füh rung 82 ausgebildet. Ferner weist der Stößel 46 eine als Längsführung ausgebildete Kulissenführung 78 für einen ersten Bolzen 88 auf, wobei der erste Bolzen 88 mittels einer zweiten Feder 30 gegen einen zweiten Bolzen 90 vorgespannt ist. An dem ers ten Bolzen 88 sind, analog zu dem achten Ausführungsbeispiel, ein erster Hebel 18 und ein zweiter Hebel 20 gelenkig angeordnet, wobei beide Hebel 18, 20 jeweils mit einem der freien Oberfläche 82 des Stößels 46 zugewandten freien Ende des jeweili gen Hebels 18, 20 in Kraftübertragungsverbindung mit der freien Oberfläche 82 und damit mit dem Stößel 46 stehen. Hierfür gleitet oder rollt das der freien Oberfläche 82 zugewandte freie Ende des jeweiligen Hebels 18, 20 auf der freien Oberfläche 82.

Analog zu dem achten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten Hebel 18 und dem zweiten Hebel 20 eine erste Feder 28 angeordnet, die mit dem ersten Hebel 18 und dem zweiten Hebel 20 in Kraftübertragungsverbindung steht. Die Anordnung des ersten und des zweiten Hebels 18, 20 mit der ersten Feder 28 und die Führung des ersten und des zweiten Hebels 18, 20 an der freien Oberfläche 82 des Stößels 46 dient, analog zu dem achten Ausführungsbeispiel, dem Ausgleich von ungewünschten Querkräften, also Kräften, die im Wesentlichen quer zu der Hauptkraftrichtung des Stößels 46 wirken. Aufgrund der vorgenannten Anordnung sind Querkräfte bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen verhindert, zumindest wirksam vermindert. Die Krafterzeugungseinheit 14 weist bei dem vorliegenden Ausführungs beispiel mit der vorgenannten Anordnung somit ebenfalls eine Vorrichtung zur Verrin gerung oder zur Vermeidung von quer zu der Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungs einheit 14 wirkenden Querkräften auf. Hierfür weist die Vorrichtung zur Verringerung oder zur Vermeidung von Querkräften die quer zu der Hauptkraftrichtung der Krafter zeugungseinheit 14, nämlich quer zum Stößel 46, wirkende erste Feder 28 auf. Der erste und der zweite Hebel 18, 20 sind dabei mit deren der freien Oberfläche 82 des Stößels 46 zugewandten freien Enden mit der freien Oberfläche 82 in Eingriff.

Wird der Pedalhebel 6 von einem nicht dargestellten Benutzer von der in der Fig. 10 dargestellten Ruhelage mittels einer Betätigungskraft 16 in der Bildebene von Fig. 10 nach links unten bewegt, also bei zunehmenden Pedalweg des Pedalhebels 6, so wird die Kopplungsstange 10 mittels der Führung 36 in der Bildebene von Fig. 10 im Uhr zeigersinn um die Drehachse 76 herum gedreht. Aufgrund der Kraftübertragungsver bindung zwischen der Kopplungsstange 10 und dem Stößel 46 wird dabei der Stößel 46 in der Bildebene von Fig. 10 nach oben bewegt. Entsprechend wird der erste Bol zen 88 mittels des Stößels 46 in der Bildebene von Fig. 10 nach oben in Richtung des zweiten Bolzens 90 bewegt, so dass die zweite Feder 30 mit zunehmendem Pedal weg des Pedalhebels 6 zunehmend komprimiert wird. Aufgrund der Kontur der freien Oberfläche 82 des Stößels 46 werden ferner der erste und der zweite Hebel 18, 20 aufeinander zubewegt, wobei die erste Feder 28 zunehmend komprimiert wird. Hier durch stellt sich nun eine Gegenkraft ein, die der Betätigungskraft 16 entgegenwirkt.

Beispielsweise ist auf diese Weise ein progressiver Verlauf der mittels der Krafterzeu gungseinheit 14 erzeugten Gegenkraft bei zunehmendem Pedalweg des Pedalhebels 6 realisierbar, also ein progressiver Verlauf der Gegenkraft in einem nicht dargestell ten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm für den Pedalemulator 2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Analog zu dem achten Ausführungsbeispiel ist es bei einer alter nativen Ausführungsform möglich, dass beispielsweise in der Längsführung 78 zwi schen dem Stößel 46 und dem in der Längsführung 78 geführten ersten Bolzen 88, also in dem mit einem Pfeil 86 gekennzeichneten Freiraum, ein zusätzliches elasti sches Element, beispielsweise eine dritte Feder, angeordnet ist. Entsprechend ist es möglich, mittels dieses zusätzlichen elastischen Elements eine zusätzliche Kraft, bei spielsweise eine lineare Kraft, mittels des Stößels 46 einzukoppeln. Analog zu oben bereits erläuterten Ausführungsbeispielen wäre es denkbar, diese zusätzliche Kraft über den gesamten Pedalweg oder lediglich über einen Teil des Pedalwegs des Pe dalhebels einzukoppeln.

Im Vergleich zu dem achten Ausführungsbeispiel lässt sich mittels der Ausführungs form gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel eine viel höhere Progressivität in dem Verlauf der Gegenkraft erzielen, also ein viel stärker ausgeprägter progressiver Ver lauf der Gegenkraft in dem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm des erfindungsgemäßen Pedalemulators gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Fig. 11 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pedalemula tors in einer geschnittenen Seitenansicht. Der Pedalemulator 2 weist einen an einer Drehachse 12 um die Drehachse 12 drehbar gelagerten Pedalhebel 6 auf, wobei die Drehachse 12 an einem nicht dargestellten Basisteil des Pedalemulators 2 befestigt ist. Ferner weist der Pedalemulator 2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei spielsweise analog zu dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, ein Ge häuse 8 auf, in dem eine Krafterzeugungseinheit 14 angeordnet ist. Die Krafterzeu gungseinheit 14 weist, beispielsweise analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel, ei nen ersten Hebel 18 und einen zweiten Hebel 20 auf, wobei der erste Hebel 18 mit ei nem freien Ende mit einem freien Ende eines als Kopplungsstange ausgebildeten Kopplungselements 10 gelenkig verbunden ist. Die Kopplungsstange 10 ist mit einem diesem freien Ende gegenüberliegenden freien Ende gelenkig mit dem Pedalhebel 6 verbunden. Hierfür weist das Gehäuse 8, beispielsweise analog zu dem ersten Aus führungsbeispiel, eine Öffnung 9 auf. Mit einem von der Kopplungsstange 10 abge- wandten freien Ende ist der erste Hebel 18 an einer Drehachse des Gehäuses 8 dreh bar gelagert. An dieser Drehachse des Gehäuses 8 ist auch der zweite Hebel 20 mit einem freien Ende des zweiten Hebels 20 gelenkig gelagert. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Entsprechend kann der zweite Hebel 20 auch an einer von die ser Drehachse verschiedenen Drehachse des Gehäuses gelagert sein. Mit einem die ser Drehachse des Gehäuses 8, an dem bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl der erste Hebel 18 wie auch der zweite Hebel 20 drehbar gelagert sind, ge genüberliegenden freien Ende liegt der zweite Hebel 20 in der in der Fig. 11 darge stellten Ruhelage an einem an dem Gehäuse 8 ausgebildeten Anschlag 92 an, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Der erste Hebel 18 weist einen Mitnehmer 93 für den zweiten Hebel 20 auf. Mittels des Mitnehmers 93 gelangt der erste Hebel 18 ab einem vorher zurückgelegten Pe dalweg des Pedalhebels 6, also nach dem Zurücklegen eines ersten Bewegungsab schnitts des Pedalhebels 6, in Kraftübertragungsverbindung mit dem zweiten Hebel 20. Entsprechend stehen der erste Hebel 18 und der zweite Hebel 20 bei der Bewe gung des Pedalhebels 6, also bei dessen Drehung um die Drehachse 12, ausgehend von der in der Fig. 11 dargestellten Ruhelage zunächst nicht in Kraftübertragungsver bindung. Erst nach dem Zurücklegen eines vorher festgelegten Pedalwegs des Pedal hebels 6, also bei zunehmendem Pedalweg, gelangt der erste Hebel 18 mittels des sen Mitnehmers 93 in Kraftübertragungsverbindung mit dem zweiten Hebel 20. Der erste Hebel 18 ist mit einer als Schraubenfeder ausgebildeten ersten Feder 28 gelen kig verbunden. Hierfür ist die erste Feder 28 mit einem Ende an einer Lagerstelle des ersten Hebels 18 gelagert. Mit einem dieser Lagerstelle gegenüberliegenden freien Ende der ersten Feder 28 ist diese an einer Lagerstelle des Gehäuses 8 gelenkig ge lagert. Ferner weist die Krafterzeugungseinheit 14 eine als Blattfeder ausgebildete zweite Feder 30 auf, die mit einem freien Ende an einer Drehachse des Gehäuses 8 drehbar gelagert ist und mit einem diesem freien Ende gegenüberliegenden freien Ende in Kraftübertragungsverbindung mit dem zweiten Hebel 20 steht. Siehe hierzu den Pfeil 94, der in der Fig. 11 den Kraftangriffspunkt der zweiten Feder 30 an dem zweiten Hebel 20 markiert. Die zweite Feder 30 ist dabei fest mit dem zweiten Hebel 20 verbunden und vorgespannt. Die erste Feder 28 und die zweite Feder 30 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zueinander parallel angeordnet, also als eine sogenannte Parallelschaltung von Federn 28, 30 ausgeführt. Aufgrund der Vorspan nung des zweiten Hebels 20 durch die zweite Feder 30 ist der oben genannte An schlag 92 erforderlich.

Wird der Pedalhebel 6 nun von einem nicht dargestellten Benutzer betätigt, also übt der Benutzer eine Betätigungskraft 16 auf den Pedalhebel 6 aus, so dreht sich der Pe dalhebel 6 ausgehend von der dargestellten Ruhelage in der Bildebene von Fig. 11 im Uhrzeigersinn um die Drehachse 12. Der Pedalhebel 6 wird aus dessen Ruhelage ausgelenkt und legt dabei einen Pedalweg zurück. Dabei drückt der Pedalhebel 6 die Kopplungsstange 10 gegen den ersten Hebel 18, wobei die erste Feder 28 kompri miert wird. Bei weiter zunehmenden Pedalweg, also bei weiter zunehmender Betäti gung des Pedalhebels 6, gelangt der erste Hebel 18 mittels dessen Mitnehmer 93 mit dem zweiten Hebel 20 in Kraftübertragungsverbindung, so dass ab dieser Lage des Pedalhebels 6, also bei weiter zunehmenden Pedalweg des Pedalhebels 6, neben dem ersten Hebel 18 auch der zweite Hebel 20 betätigt wird, wobei der zweite Hebel 20 gegen die zweite Feder 30 drückt und diese entsprechend komprimiert. Dabei wan dert der Kraftangriffspunkt 94 der zweiten Feder 30 an dem zweiten Hebel 20 in Rich tung des Anschlags 92. Dadurch erhöht sich der wirksame Hebel des zweiten Hebels 20 und damit das wirksame Drehmoment. Ferner nimmt die Federkraft der als Blattfe der ausgebildeten zweiten Feder 30 zu. Entsprechend lässt sich mit der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pedalemulators 2 ein progressiver Verlauf einer Gegenkraft bei zunehmendem Pedalweg, also bei zunehmender Betätigung des Pedalhebels 6 mittels der Betätigungskraft 16, erzeugen.

Fig. 12 zeigt ein zu dem zehnten Ausführungsbeispiel alternatives elftes Ausführungs beispiel, wobei die beiden Ausführungsbeispiele im Wesentlichen vergleichbar ausge bildet sind. Im Unterschied zu dem zehnten Ausführungsbeispiel ist die erste Feder 28 bei dem elften Ausführungsbeispiel mit einem freien Ende nicht an einer Lagerstelle des Gehäuses 8 gelagert, sondern die erste Feder 28 ist an einer Lagerstelle eines an dem zweiten Hebel 20 ausgebildeten Arms 96 gelenkig gelagert. Entsprechend ergibt sich für die erste Feder 28 und die zweite Feder 30 keine Parallelschaltung von Fe dern, sondern eine Reihenschaltung von Federn, nämlich einer Reihenschaltung der ersten Feder 28 mit der zweiten Feder 30. Ferner ist in der Fig. 12 auch der Mitneh mer 93 des ersten Hebels 18 zur Mitnahme des zweiten Hebels 20 ab einem vorab zurückgelegten Pedalweg des Pedalhebels 6 dargestellt. Sobald der Mitnehmer 93 ab einer bestimmten Lage des Pedalhebels 6, also nach dem Zurücklegen eines vorher festgelegten Pedalwegs des Pedalhebels 6, an dem zweiten Hebel 20 kraftübertra- gend anliegt, wird die erste Feder 28 nicht weiter komprimiert. Bei einer weiteren Zu nahme des Pedalwegs wird dann lediglich noch die zweite Feder 30 komprimiert.

Eine Alternative zu den beiden letztgenannten Ausführungsbeispielen ist aus der Fig. 13 ersichtlich, in der ein zwölftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Peda lemulators dargestellt ist. Der grundsätzliche Aufbau des Pedalemulators 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ebenfalls vergleichbar mit dem zehnten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied dazu weist der zweite Hebel 20 eine nicht darge stellte Öffnung für die erste Feder 28 auf. Ferner ist die als Blattfeder ausgebildete zweite Feder 30 geschlitzt ausgebildet, um so unter anderem eine Hindurchführung der ersten Feder 28 durch die zweite Feder 30 zu ermöglichen. Ferner ist die zweite Feder 30 mit einem freien Ende an einer Lagerstelle des Gehäuses 8 einseitig fest eingespannt und mit einem diesem freien Ende gegenüberliegenden freien Ende in ei ner als Längsführung ausgebildeten Führung 102 des zweiten Hebels 20 beweglich gelagert. Beispielsweise kann mittels der gewählten Einspannung der zweiten Feder 30 die Hysterese bei dem erfindungsgemäßen Pedalemulator 2 gemäß des zehnten bis zwölften Ausführungsbeispiels in gewünschter Weise erzeugt werden. Darüber hinaus ist der Mitnehmer 93 bei dem zwölften Ausführungsbeispiel als ein elastisches Element, beispielsweise als ein Gummiteil, ausgebildet. Auch hierdurch lässt sich der Verlauf der Gegenkraft in einem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm gestalten.

Mittels des Gehäuses 8 ist bei dem zehnten bis zwölften Ausführungsbeispiel, bei spielsweise analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel, ein modularer Aufbau des er findungsgemäßen Pedalemulators 2 ermöglicht. Mittels der Kopplungsstange 10 ergibt sich eine für eine Vielzahl von möglichen Ausführungsformen und Anwendungs möglichkeiten einheitliche Schnittstelle zum Pedalhebel 6. Auch ist die Gestaltung des Verlaufs der Gegenkraft in einem nicht dargestellten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm des erfindungsgemäßen Pedalemulators sehr einfach und flexibel. Beispielsweise kann dies mittels eines Austausche der ersten und der zweiten Feder 28, 30 erfolgen. Insbesondere Blattfedern ermöglichen durch eine Anpassung der Blechstärke und An passung der Kontur der Blattfeder, also deren Breite und ob die Blattfeder geschlitzt ausgebildet ist oder nicht, eine hohe Flexibilität. Ferner ermöglichen Blattfedern eine hohe Kraftaufnahme bei gleichzeitig kompakten Bauräumen. Eine Reihenschaltung der ersten und der zweiten Feder bietet zudem einen progressiven Verlauf der Gegen kraft im Wesentlichen ohne erkennbare Sprünge.

Die oben erläuterten exemplarischen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Pedalemulators zeigen deutlich die Flexibilität des erfindungsgemäßen Pedalemula tors zur Erzeugung eines gewünschten Verlaufs einer Gegenkraft in einem Pedalweg- Gegenkraft-Diagramm, um so ein entsprechendes Pedalgefühl für einen Benutzer des Fahrzeugs und damit des erfindungsgemäßen Pedalemulators, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, zu erzeugen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele begrenzt. Beispiels weise ist der erfindungsgemäße Pedalemulator auch bei anderen Pedalen für Fahr zeuge vorteilhaft einsetzbar. Auch sind die einzelnen mechanischen Mittel nach Art, Funktionsweise, Material, Form, Dimensionierung, Anordnung und Anzahl in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Der Fachmann wir je nach den Erfordernissen des Einzelfalls die entsprechende Auswahl treffen. Bezugszeichenliste

2 Pedalemulator, als Brake-by-Wire-Pedal, nämlich als Bremspedal, ausge bildet

6 Pedalhebel

8 Gehäuse der Krafterzeugungseinheit 14

9 Öffnung im Gehäuse 8

10 Kopplungselement

12 Drehachse für den Pedalhebel 6

14 Krafterzeugungseinheit

16 Betätigungskraft

18 Erster Hebel

20 Zweiter Hebel

22 Drehachse des ersten Hebels 18

24 Kulissenstein des zweiten Hebels 20

26 Kulissenführung für den zweiten Hebel 20, als Linearführung ausgebildet 28 Erste Feder

30 Zweite Feder

32 Freie Oberfläche des zweiten Hebels 20

34 Berührung zwischen dem ersten Hebel 18 und dem zweiten Hebel 20

36 Kulissenführung des Pedalhebels 6

37 Kulissenstein der Kopplungsstange 10

38 Zentraler Bereich der Kopplungsstange 10

40 Arm der Kopplungsstange 10

42 Arm der Kopplungsstange 10

44 Gleitlagerpfanne für die Kopplungsstange 10

46 Stößel der Krafterzeugungseinheit 14

48 Kolben der Krafterzeugungseinheit 14

50 Zentraler Bereich des ersten Hebels 18

52 Arm des ersten Hebels 18

54 Arm des ersten Hebels 18

56 Gleitlagerpfanne des ersten Hebels 18 Weiteres Kopplungselement

Lagerung für das weitere Kopplungselement 57

Dritte Feder des weiteren Kopplungselements 57

Hülse des weiteren Kopplungselements 57

Montageteil des weiteren Kopplungselements 57

Anschlag des weiteren Kopplungselements 57

Kulissenführung

An dem Pedalhebel 6 ausgebildeter weiterer Arm

Erste Längsführung der Kopplungsstange 10

Zweite Längsführung der Kopplungsstange 10

Bolzen

Kulissenstein der ersten Feder 28

Drehachse des als Kopplungsstange ausgebildeten Kopplungselements 10 Kulissenführung des Gehäuses 8 für den Stößel 46, als Längsführung aus gebildet

Lagerstelle des Gehäuses 8

Führung des Gehäuses 8, als freie Oberfläche ausgebildet

Querriegel des Stößels 46

Freiraum der Kulissenführung 78, zwischen dem Gehäuse 8 und dem Stö ßel 46

Erster Bolzen

Zweiter Bolzen

Anschlag des Gehäuses 8

Mitnehmer des ersten Hebels 18 zur Mitnahme des zweiten Hebels 20 Kraftangriffspunkt der zweiten Feder 30 an dem zweiten Hebel 20

Arm des zweiten Hebels 20

Führung des zweiten Hebels 20 für die zweite Feder 30, als Längsführung ausgebildet

Claims

Pedalemulator für ein Fahrzeug Patentansprüche

1. Pedalemulator (2) für ein Fahrzeug, umfassend ein Basisteil zur Montage des Pedalemulators (2) an einer Struktur des Fahrzeugs, einen um eine Drehachse (12) des Basisteils drehbaren Pedalhebel (6), eine Krafterzeu gungseinheit (14) zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel (6) mittels mindestens eines Kopplungselements (10) zur mechanischen Kopp lung der Krafterzeugungseinheit (14) mit dem Pedalhebel (6), wobei die Ge genkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel (6) ausgeübten Betä tigungskraft (16) wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit (14) und das Kopplungselement (10) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels (6) in ei nem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebil det ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Krafterzeugungseinheit (14) und das Kopplungselement (10) zur Er zeugung des nichtlinearen Verlaufs der Gegenkraft entlang des Pedalwegs eine Mehrzahl von allein mechanischen Mitteln aufweisen.

2. Pedalemulator (2) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Mehrzahl von mechanischen Mitteln mindestens eine Feder (28, 30, 57) aufweist.

3. Pedalemulator (2) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Mehrzahl von mechanischen Mitteln eine Mehrzahl von Federn (28, 30, 57) aufweist, wobei eine erste Feder (28) und eine zweite Feder (30) der Mehrzahl von Federn (28, 30, 57) als eine Parallelschaltung oder eine Rei henschaltung von Federn (28, 30) ausgebildet sind.

4. Pedalemulator (2) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass mindestens die erste oder die zweite Feder (30) als eine Blattfeder aus gebildet ist.

5. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass mindestens eine der mindestens einen Feder (28, 30) mit mindestens einem Hebel (10; 18, 20) kraftübertragend zusammenwirkt, wobei der jewei lige Hebel (10; 18, 20) zur mittelbaren oder, im Falle eines als Hebel ausge bildeten Kopplungselements (10), zur unmittelbaren Kraftübertragungsver bindung mit dem Pedalhebel (6) ausgebildet ist.

6. Pedalemulator (2) nach Anspruch 5, rückbezogen auf Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erste Feder (28) und die zweite Feder (30) jeweils mit einem Hebel (20) kraftübertragend Zusammenwirken, wobei der mit der ersten Feder (28) und der zweiten Feder (30) kraftübertragend verbundene Hebel (20) als ein gemeinsamer Hebel ausgebildet ist.

7. Pedalemulator (2) nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass der mindestens eine Hebel (10; 18, 20) mindestens eine Längsführung für ein anderes der Mehrzahl von mechanischen Mitteln (34; 36; 46; 72, 74) aufweist.

8. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass der mindestens eine Hebel (18, 20) als eine Mehrzahl von Hebeln (18, 20) ausgebildet ist, wobei die Hebel (18, 20) derart abgestimmt aufeinander ausgebildet und angeordnet sind, dass die Hebel (18, 20) in einem ersten Bewegungsabschnitt des Pedalhebels (6) miteinander nicht in Kraftübertra gungsverbindung stehen und in einem zweiten Bewegungsabschnitt des Pe dalhebels (6) miteinander in Kraftübertragungsverbindung stehen.

9. Pedalemulator (2) nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass mindestens einer der Hebel (18) einen Mitnehmer (93) zur Mitnahme mindestens eines anderen der Mehrzahl von Hebeln (20) aufweist.

10. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Pedalemulator (2) mindestens einen Anschlag (92) für mindestens einen des mindestens einen Hebels (20) aufweist.

11. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Mehrzahl von mechanischen Mitteln mindestens eine Führung (26; 32; 36; 65; 82; 102) aufweisen, wobei die Führung als eine Kulissenführung (26; 36; 65; 102) oder eine freie Oberfläche (32; 82) ausgebildet ist.

12. Pedalemulator (2) nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Führung (26, 36; 65) als eine Kulissenführung ausgebildet ist, in der ein Kulissenstein (24; 37; 74) eingreift.

13. Pedalemulator (2) nach Anspruch 12, rückbezogen auf Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Kulissenstein (74) an einem freien Ende der mindestens einen Fe der (28) angeordnet ist.

14. Pedalemulator (2) nach Anspruch 12 oder 13, rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenstein (24; 37) an mindestens einem des mindestens einen Kopplungselements (10) oder mindestens einem des mindestens einen He bels (20) angeordnet ist.

15. Pedalemulator (2) nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Führung (32; 82) als eine freie Oberfläche ausgebildet ist, die in Eingriff mit einem des mindestens einen Hebels (18) steht.

16. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Krafterzeugungseinheit (14) eine Vorrichtung (18, 20, 28, 84; 18, 20, 28, 88) zur Verringerung oder zur Vermeidung von quer zu einer Haupt kraftrichtung der Krafterzeugungseinheit (14) wirkenden Querkräften auf weist.

17. Pedalemulator (2) nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Vorrichtung (18, 20, 28, 84; 18, 20, 28, 88) zur Verringerung oder zur Vermeidung von Querkräften eine quer zu der Hauptkraftrichtung der Krafterzeugungseinheit (14) wirkende Feder (28) aufweist.

18. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

dass mindestens eine virtuelle oder reale Drehachse des mindestens einen Hebels (18) mit der Drehachse (12) des Pedalhebels (6) identisch ist.

19. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 18,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Krafterzeugungseinheit (14) mindestens ein Gleitlager (10, 44; 18, 56) für mindestens eines des mindestens einen Kopplungselements (10) o- der mindestens einen des mindestens einen Hebels (18) aufweist.

20. Pedalemulator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,

dass die Krafterzeugungseinheit oder die Krafterzeugungseinheit (14) mit mindestens einem des mindestens einen Kopplungselements (10) als eine separate Baueinheit ausgebildet ist.

21. Pedalemulator (2) nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet,

dass die separate Baueinheit ein Gehäuse (8) aufweist, wobei die Krafter zeugungseinheit (14) in dem Gehäuse (8) angeordnet ist und mittels einer Öffnung (9) in dem Gehäuse (8) und dem Kopplungselement (10) in Kraft übertragungsverbindung mit dem Pedalhebel (6) überführbar ist.