WO2022122787A1 - Bremspedal für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2022122787A1
WO2022122787A1 PCT/EP2021/084706 EP2021084706W WO2022122787A1 WO 2022122787 A1 WO2022122787 A1 WO 2022122787A1 EP 2021084706 W EP2021084706 W EP 2021084706W WO 2022122787 A1 WO2022122787 A1 WO 2022122787A1
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brake pedal
pedal
force
motor vehicle
arm
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PCT/EP2021/084706
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Ralf Ridder
Andreas MÜLLER
Kerim Florian Huge
Manuel Bader
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated
    • B60T7/06—Disposition of pedal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/225—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to foot actuated controls, e.g. brake pedals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/38—Controlling members actuated by foot comprising means to continuously detect pedal position
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/44—Controlling members actuated by foot pivoting

Definitions

  • the invention relates to a brake pedal for a motor vehicle, comprising a control panel, which is mounted in a footwell of the motor vehicle so that it can rotate about a first axis, means for determining a path covered by operation of the control panel, means for determining a force exerted on the control panel, and means to generate a counteracting force to the force.
  • Such brake pedals are known per se and are used in motor vehicles in which a braking force exerted by an operator is electrically boosted or used in particular for the electrical and/or electronic control (brake by wire) of a separate brake system.
  • the force is determined by means of at least one sensor and used indirectly to control the brake booster or the braking system.
  • a pneumatic brake booster is common as an alternative to the electric brake booster.
  • the invention is not intended for them.
  • the means for generating the counterforce are formed in the motor vehicles used up to now by a hydraulic brake system, on which an actuation of the brake pedal acts directly and in which the force increases a pressure that acts accordingly on the brakes and as the counterforce.
  • Brake-by-wire pedals are pedals in which there is no longer a direct operative connection between the pedal on the one hand and an actuator on the other, as there is with a conventional pedal.
  • the brake pedal In a conventional brake pedal, the brake pedal is directly operatively connected to the brakes, for example by means of a hydraulic system. This direct active connection no longer exists with a brake-by-wire pedal. Instead, for example, a rotational movement of a pedal lever about an axis of rotation is detected by sensors, converted into an output signal and used to control a brake system of the vehicle.
  • the means for generating the opposing force are used in a to emulate existing haptic impressions of a conventional pedal, so that a user of the brake-by-wire pedal is given the impression of a conventional brake pedal, ie a brake pedal that is familiar to him.
  • brake-by-wire pedals allow the braking system to be controlled in autonomous ferry operations.
  • Such X-by-Wire pedals are already common, e.g. as standing or hanging accelerator pedals.
  • DE 10 2019 101 646 A1 describes a brake-by-wire brake pedal in which the counterforce is generated exclusively by mechanical means such as springs. This enables a compact structure. Standing pedals are not mentioned.
  • DE 10 2019 101 754 A1 discloses a brake pedal in which sensors are arranged in the immediate vicinity of an axis of rotation of the pedal. This causes a high functional reliability of the pedal. Again, standing pedals are not mentioned.
  • the brake pedal should nevertheless have a simple structure and take up as little space as possible.
  • the brake pedal is designed as a stationary brake pedal. This can be built in a smaller space than a hanging pedal; a pedal arm can be 50 mm to 100 mm shorter than hanging pedals with the same functionality and safety. This means that the brake pedal can be made more compact overall because it is more effective Lever arm is correspondingly shorter and thus the means for generating the counterforce can be made smaller.
  • the assembly can be pivoted relatively easily or integrated into a panel, so that the pedals do not get in the way of the footwell and passengers can set up more comfortably in the passenger compartment.
  • standing pedals are safer: on the one hand, they protrude less into the passenger compartment in the event of a frontal collision of the motor vehicle. On the other hand, they allow the use of heel airbags, which further increases the passive safety of the passengers.
  • the means for determining the force include at least two non-contact sensors. These have already proven themselves in practice and are available as multi-channel sensors, so that there is a high level of redundancy in the sensor system and thus a very high level of operational reliability.
  • the means for generating the counterforce comprise at least two arms which are at an acute angle a of 40° to 60° to one another in a rest position and which are operatively connected by means of elastic elements and/or joints.
  • the mechanism for generating the counterforce is robust and compact.
  • the angle a is essentially dependent on a desired progressiveness of a pedal characteristic and on a bearing point of the second arm. In this case, an attempt is made to achieve at least approximately parallelism of the arms in a full-load position of the brake pedal, because this is where the progressiveness is greatest.
  • control panel is formed separately on a pedal arm. This improves the feel of the brake pedal.
  • a pedal arm is designed as the control panel. This simplifies the structure of the brake pedal and increases compactness.
  • an end stop is designed for actuation of the pedal arm. This prevents the means for generating the counterforce from being damaged if the force is very high.
  • the brake pedal includes a housing. This reduces the risk of contamination of the sensors and thus increases operational reliability. In addition, protection against mechanical damage is prevented.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a stationary brake pedal
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a stationary brake pedal.
  • a brake pedal shown in longitudinal section of a first exemplary embodiment comprises a pedal arm 1 which is rotatably mounted at its lower end by means of a first joint 2 about a first axis 3 .
  • the lower end is directed towards a floor of a motor vehicle and is indirectly attached thereto, and the first axis 3 is perpendicular to a plane of the drawing and thus approximately parallel to the wheel axles of the motor vehicle.
  • a control panel 4 is attached, here by means of a joint that enables a particularly good feel. Because the movement of the control panel 4 is largely linear as a result.
  • the control panel 4 is held here by a web 6 at a predetermined distance from the pedal arm 1 .
  • An end stop 7 is formed on the web 6 between the operating panel 4 and the pedal arm 1 and interacts with a stationary counter-surface 8 . a free, The end of the web 6 protruding behind the pedal arm 1 as seen from the control panel 4 is designed as a guide sleeve 5 .
  • the control panel 4 and thus the pedal arm 1 are assigned means for generating a counterforce. These comprise two elastic elements, here in the form of helical compression springs 9, two arms 10, 11 and a connecting arm 12.
  • a first of the arms 10 extends as seen from the control panel 4 behind the pedal arm 1 and parallel or at an acute angle of at most 15° to this in the non-operated state.
  • the first arm 10 is rotatably mounted at its lower end by means of a second joint 13 about a second axis 14 .
  • An upper end is approximately level with the upper end of the pedal arm 1 .
  • a first of the helical compression springs 9 is clamped between the end regions of the first arm 10 and the pedal arm 1 .
  • a pin 15 is fastened in an articulated manner to the first arm 10 as a counterpart to the guide sleeve 5 .
  • the pin 15 is mounted in the guide sleeve 5 in an axially displaceable manner.
  • one end of a connecting arm 12 is articulated to the first arm 10, the other end of which is articulated to a second of the arms 11.
  • the second arm 11 is eccentrically oscillating in a third joint 17 and runs unattended, i.e. when the control panel 4 is not actuated, at an acute angle a of 40° to 60°, here about 40° to the first arm 10.
  • the third joint 17 is arranged in the upper half of the second arm 11 .
  • a second of the helical compression springs 9 is clamped between a lower end region of the first arm 10 and a lower end region of the second arm 11 .
  • Each of the elastic elements 9 can comprise a system of several and/or different elastic means.
  • Means for determining the distance covered by operation of the control panel 4 include two non-contact sensors 18, 19.
  • a first of the sensors 18 is assigned to the first joint 2 and is designed, for example, as a four-channel inductive sensor. Together with an evaluation unit, it determines an angular displacement of the pedal arm 1 and, via this, indirectly a pedal travel that is caused by an actuation of the brake pedal.
  • a rotor is attached to the first joint 2 in such a way that it rotates with the pedal arm 1, while a printed circuit board, on which a stator is arranged, among other things, is assigned in a stationary manner relative to the rotor.
  • a second of the sensors 19 is redundant with regard to determining the pedal travel and is designed, for example, as a two-channel Hall sensor.
  • the second sensor 19 is assigned to the third joint 17 and, together with the evaluation unit, determines an angular displacement of the second arm 11 .
  • the pedal travel can be calculated via this angular adjustment, taking into account the geometries of the arms 10, 11 and characteristics of the helical compression springs 9.
  • Means for determining a force exerted on the operating panel 4 are formed from the two sensors 18, 19, in that a difference between the pedal travels measured at a point in time is determined in the evaluation unit.
  • the pedal force can be calculated with this difference, taking into account the characteristics of the helical compression springs 9 .
  • a housing 20 is arranged in such a way that it encloses the brake pedal with the exception of the control panel 4 and the end stop 7 . In this way, the function of the brake pedal is permanently guaranteed.
  • the housing 20 also serves as an abutment for the first, second and third joints 2, 13, 17 and as the counter surface 8.
  • an outside of the housing 20 is designed so that the brake pedal can be securely attached to a predetermined location of the motor vehicle can.
  • the control panel 4 is rigidly connected to the pedal arm 1 .
  • the guide sleeve 5, the pin 15 and the associated joints are omitted.
  • a second embodiment which is shown as a longitudinal section in FIG. 2, differs from the first in the following:
  • the pedal arm 1 is designed as a control panel 4 at the same time. Therefore, as in the modification of the first exemplary embodiment, the guide sleeve 5, the pin 15 and the joints associated with them are omitted.
  • the pedal arm 1 is arranged outside the housing 20 which nevertheless encloses the first sensor 18 .
  • the end stop 7 is arranged on a side of the operating panel 4 facing the housing 20 .
  • the brake pedal is, as usual, arranged in a footwell of the motor vehicle so that it can be operated by a driver. If the driver wishes to brake the motor vehicle, he actuates the brake pedal by stepping on the control panel 4 more or less far and/or hard, depending on the desired deceleration 7 hits the counter surface 8 and thus prevents further movement of the pedal arm 1. This corresponds to maximum braking power.
  • the sensors 18, 19 determine a rotation of the pedal arm 1 or the second arm 11 and forward corresponding signals to the evaluation unit.
  • the pedal travel is calculated from the signals. Because because of the first screw compression spring 9 different pedal travels are calculated, the pedal force can be calculated from this difference. This principle is known, for example, for another function in determining a steering angle and a steering force.
  • the signals evaluated in this way are output to a control unit, which controls a braking process accordingly.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremspedal für ein Kraftfahrzeug, umfassend - eine Bedienplatte (4), die um eine erste Achse (3) drehbar in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs gelagert ist, - Mittel zum Bestimmen (18, 19) eines durch ein Bedienen zurückgelegten Wegs der Bedienplatte (4), - Mittel zum Bestimmen (18, 19) einer auf die Bedienplatte (4) ausgeübten Kraft und - Mittel zum Erzeugen (9 – 14) einer der Kraft entgegen wirkenden Gegenkraft, wobei das Bremspedal als stehendes Bremspedal ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ein Bremspedal für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Bedienplatte (4), die um eine erste Achse (3) drehbar in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs gelagert ist, Mittel zum Bestimmen (18, 19) eines durch ein Bedienen zurückgelegten Wegs der Bedienplatte (4), Mittel zum Bestimmen (18, 19) einer auf die Bedienplatte (4) ausgeübten Kraft und Mittel zum Erzeugen (9 – 14) einer der Kraft entgegen wirkenden Gegenkraft. Das Bremspedal soll so verbessert werden, dass es eine sichere Ermittlung eines Pedalwegs und einer Pedalkraft erlaubt und gleichzeitig eine der Pedalkraft entgegenwirkenden Gegenkraft erzeugt. Hierbei soll das Bremspedal trotz-dem einfach aufgebaut sein und möglichst wenig Bauraum beanspruchen. Dies wird dadurch erreicht, dass das Bremspedal als stehendes Bremspedal ausgebildet ist.

Description

Bremspedal für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Bremspedal für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Bedienplatte, die um eine erste Achse drehbar in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs gelagert ist, Mittel zum Bestimmen eines durch ein Bedienen zurückgelegten Wegs der Bedienplatte, Mittel zum Bestimmen einer auf die Bedienplatte ausgeübten Kraft und Mittel zum Erzeugen einer der Kraft entgegenwirkenden Gegenkraft.
Solche Bremspedale sind an sich bekannt und werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, bei denen eine von einem Bediener ausgeübte Bremskraft elektrisch verstärkt oder insbesondere für die elektrische und/oder elektronische Ansteuerung (Brake by Wire) eines separaten Bremssystems genutzt wird. Hierbei wird die Kraft mittels mindestens eines Sensors ermittelt und mittelbar für eine Steuerung der Bremskraftverstärkung oder des Bremssystems genutzt.
Alternativ zu der elektrischen Bremskraftverstärkung ist eine pneumatische Brems- kraftverstärkung üblich. Für diese ist die Erfindung nicht vorgesehen.
Die Mittel zum Erzeugen der Gegenkraft sind in den bis jetzt gebräuchlichen Kraftfahrzeugen durch ein hydraulisches Bremssystem gebildet, auf das eine Betätigung des Bremspedals unmittelbar wirkt und in dem mit der Kraft ein Druck erhöht wird, der entsprechend auf Bremsen und als die Gegenkraft wirkt.
Brake-by-Wire-Pedale sind Pedale, bei denen eine direkte Wirkverbindung zwischen dem Pedal auf der einen Seite und einem Aktor auf der anderen Seite, wie sie bei einem konventionellen Pedal besteht, nicht mehr vorhanden ist. Bei einem konventionellen Bremspedal ist das Bremspedal beispielsweise mittels eines hydraulischen Systems direkt wirkverbunden mit den Bremsen. Diese direkte Wirkverbindung ist bei einem Brake- by-Wire-Pedal nicht mehr vorhanden. Stattdessen wird beispielsweise eine Drehbewegung eines Pedalhebels um eine Drehachse sensorisch erfasst, in ein Ausgangssignal umgewandelt und zur Ansteuerung eines Bremssystems des Fahrzeugs verwendet. Die Mittel zum Erzeugen der Gegenkraft dienen dazu, die bei einem konventionellen Pedal existierenden haptischen Eindrücke nachzubilden, so dass ein Benutzer des Brake-by-Wire-Pedals den Eindruck eines konventionellen, also für ihn gewohnten Bremspedals vermittelt bekommt. Zum anderen erlauben Brake-by-Wire- Pedale ein eine Ansteuerung des Bremssystems im autonomen Fährbetrieb.
Solche X-by-Wire Pedale sind z.B. als stehende oder als hängende Gaspedale bereits allgemein üblich.
Auch Brake-by-Wire-Bremspedale sind bereits bekannt:
So beschreibt die DE 10 2019 101 646 A1 ein Brake-by-Wire-Bremspedal, bei dem die Gegenkraft ausschließlich durch mechanische Mittel wie z.B. Federn erzeugt wird. Hierdurch wird ein Kompakter Aufbau ermöglicht. Stehende Pedale werden nicht erwähnt.
Aus der DE 10 2019 101 754 A1 ist ein Bremspedal bekannt, bei dem Sensoren in unmittelbarer Nähe einer Drehachse des Pedals angeordnet sind. Dies bewirkt eine hohe Funktionssicherheit des Pedals. Auch hier werden stehende Pedale nicht erwähnt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Bremspedal zu schaffen, das eine sichere Ermittlung eines Pedalwegs und einer Pedalkraft erlaubt und gleichzeitig eine der Pedalkraft entgegenwirkenden Gegenkraft erzeugt. Hierbei soll das Bremspedal trotzdem einfach aufgebaut sein und möglichst wenig Bauraum beanspruchen.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das Bremspedal ist als stehendes Bremspedal ausgebildet. Dieses kann kleinräumiger gebaut sein als ein hängendes Pedal; so kann bei gleicher Funktionalität und Sicherheit ein Pedalarm um 50 mm bis 100 mm kürzer sein als bei hängenden Pedalen. Damit kann das Bremspedal insgesamt kompakter gebaut sein, weil ein wirksamer Hebelarm entsprechend kürzer ist und damit die Mittel zum Erzeugen der Gegenkraft kleiner dimensioniert sein können.
Dies erleichtert auch die Zusammenfassung aller Pedale (also Gas-, Brems- und gegebenenfalls Kupplungspedal) zu einer Baugruppe und somit die Montage in das Kraftfahrzeug. Außerdem kann in Kraftfahrzeugen für den autonomen Fährbetrieb die Baugruppe relativ einfach verschwenkbar befestigt werden oder in eine Verkleidung integriert werden, so dass die Pedale nicht im Fußraum stören und Passagiere sich bequemer im Fahrgastraum einrichten können.
Schließlich sind stehende Pedale sicherer: Einerseits ragen sie bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs weniger in den Fahrgastraum. Andererseits erlauben sie den Einsatz von Fersen-Airbags, was die passive Sicherheit der Passagiere weiter erhöht.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer ersten Ausgestaltung umfassen die Mittel zum Bestimmen der Kraft mindestens zwei berührungslos arbeitende Sensoren. Diese haben sich bereits in der Praxis bewährt und sind als mehrkanalige Sensoren verfügbar, so dass eine hohe Redundanz der Sensorik und damit eine sehr hohe Betriebssicherheit gegeben ist.
In einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Mittel zum Erzeugen der Gegenkraft mindestens zwei Arme, die in einer Ruheposition in einem spitzen Winkel a von 40° bis 60° zueinander stehen und die mittels elastischer Elemente und/oder Gelenken in Wirkverbindung stehen. Hierdurch stehen zwei örtlich unabhängige Achsen für die Bestimmung des Pedalwegs zur Verfügung, was die Betriebssicherheit weiter erhöht. Weiterhin ist die Mechanik zum Erzeugen der Gegenkraft robust und kompakt. Der Winkel a ist im Wesentlichen abhängig von einer gewünschten Progressivität einer Pedalkennlinie und von einer Lagerstelle des zweiten Arms. Hierbei wird versucht, in einer Volllastposition des Bremspedals zumindest annähernd eine Parallelität der Arme zu erzielen, weil hier die Progressivität am größten ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Bedienplatte separat an einem Pedalarm ausgebildet. Dies verbessert die Haptik des Bremspedals. Alternativ ist ein Pedalarm als die Bedienplatte ausgebildet. Dies vereinfacht den Aufbau des Bremspedals und erhöht die Kompaktheit.
In einer weiteren Ausgestaltung ist für eine Betätigung des Pedalarms ein Endanschlag ausgebildet. Hierdurch wird verhindert, dass bei einer sehr hohen Kraft die Mittel zum Erzeugen der Gegenkraft beschädigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Bremspedal ein Gehäuse. Dies vermindert die Gefahr einer Verschmutzung der Sensoren und erhöht so die Betriebssicherheit. Außerdem ist ein Schutz gegen mechanische Beschädigungen verhindert.
Anhand der beigefügten, sehr schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines stehenden Bremspedals und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines stehenden Bremspedals.
1. Ausführungsbeispiel
Wie aus der Figur 1 ersichtlich umfasst ein im Längsschnitt dargestelltes Bremspedal eines ersten Ausführungsbeispiels einen Pedalarm 1 , der an seinem unteren Ende mittels eines ersten Gelenks 2 um eine erste Achse 3 drehbar gelagert ist. Das untere Ende ist im eingebauten Zustand des Bremspedals zu einem Boden eines Kraftfahrzeugs hin gerichtet sowie mittelbar an diesem befestigt, und die erste Achse 3 ist senkrecht zu einer Zeichnungsebene und somit in etwa parallel zu Radachsen des Kraftfahrzeugs.
Im Bereich eines oberen Endes des Pedalarms 1 ist eine Bedienplatte 4 befestigt, hier mittels eines Gelenks, das eine besonders gute Haptik ermöglicht. Denn die Bewegung der Bedienplatte 4 erfolgt hierdurch weitestgehend linear. Die Bedienplatte 4 ist hier über einen Steg 6 mit vorbestimmtem Abstand zu dem Pedalarm 1 gehalten. An dem Steg 6 ist zwischen der Bedienplatte 4 und dem Pedalarm 1 ein Endanschlag 7 ausgebildet, der mit einer feststehenden Gegenfläche 8 zusammenwirkt. Ein freies, von der Bedienplatte 4 aus gesehen hinter dem Pedalarm 1 herausragendes Ende des Stegs 6 ist als Führungshülse 5 ausgebildet.
Der Bedienplatte 4 und somit dem Pedalarm 1 sind Mittel zum Erzeugen einer Gegenkraft zugeordnet. Diese umfassen zwei elastische Elemente, hier in Form von Schraubendruckfedern 9, zwei Arme 10, 1 1 sowie einen Verbindungsarm 12.
Ein erster der Arme 10 erstreckt sich von der Bedienplatte 4 aus gesehen hinter dem Pedalarm 1 und parallel oder in einem spitzen Winkel von maximal 15° zu diesem im unbedienten Zustand.
Der erste Arm 10 ist an seinem unteren Ende mittels eines zweiten Gelenks 13 um eine zweite Achse 14 drehbar gelagert. Ein oberes Ende befindet sich in etwa in Höhe des oberen Endes des Pedalarms 1 . Zwischen den Endbereichen des ersten Arms 10 und des Pedalarms 1 ist eine erste der Schraubendruckfedern 9 eingespannt.
Unterhalb der ersten Schraubendruckfeder 9 ist ein Zapfen 15 als Gegenstück zu der Führungshülse 5 gelenkig an dem ersten Arm 10 befestigt. Der Zapfen 15 ist axial verschiebbar in der Führungshülse 5 gelagert. Unterhalb des Zapfens 15 ist an dem ersten Arm 10 ein Ende eines Verbindungsarms 12 gelenkig befestigt, dessen anderes Ende an einem zweiten der Arme 1 1 gelenkig befestigt ist.
Der zweite Arm 1 1 ist exzentrisch pendelnd in einem dritten Gelenk 17 gelagert und verläuft unbedient, also bei nicht betätigter Bedienplatte 4, in einem spitzen Winkel a von 40° bis 60°, hier etwa 40° zu dem ersten Arm 10. Das dritte Gelenk 17 ist in der oberen Hälfte des zweiten Arms 11 angeordnet. Zwischen einem unteren Endbereich des ersten Arms 10 und einem unteren Endbereich des zweiten Arms 11 ist eine zweite der Schraubendruckfedern 9 eingespannt.
Die Achsen aller Gelenke verlaufen parallel.
Jedes der elastischen Elemente 9 kann ein System mehrerer und/oder unterschiedlicher elastischer Mittel umfassen.
Mittel Bestimmen eines durch ein Bedienen zurückgelegten Wegs der Bedienplatte 4 (Pedalweg) umfassen zwei berührungslos arbeitende Sensoren 18, 19. Ein erster der Sensoren 18 ist dem ersten Gelenk 2 zugeordnet und ist z.B. vierkana- lig als induktiver Sensor ausgeführt. Er bestimmt zusammen mit einer Auswerteeinheit eine Winkelverstellung des Pedalarms 1 und darüber indirekt einen Pedalweg, der durch eine Betätigung des Bremspedals bewirkt wird. Hierfür ist ein Rotor so an dem ersten Gelenk 2 befestigt, dass er mit dem Pedalarm 1 dreht, während eine Leiterplatte, auf der unter Anderem ein Stator angeordnet ist, relativ zu dem Rotor ortsfest zugeordnet ist.
Ein zweiter der Sensoren 19 ist bezüglich der Bestimmung des Pedalwegs redundant und z.B. als Hallsensor zweikanalig ausgeführt. Der zweite Sensor 19 ist dem dritten Gelenk 17 zugeordnet und bestimmt zusammen mit der Auswerteeinheit eine Winkelverstellung des zweiten Arms 11 . Über diese Winkelverstellung kann unter Einbeziehung der Geometrien der Arme 10, 11 und Charakteristika der Schraubendruckfedern 9 der Pedalweg berechnet werden.
Insgesamt sind also zwei Sensoren 18, 19 zum Bestimmen des Pedalwegs vorhanden, die unabhängig voneinander arbeiten und somit zusätzliche Sicherheit zu der Redundanz der Sensoren 18, 19 durch die Anzahl der Kanäle bieten.
Mittel zum Bestimmen einer auf die Bedienplatte 4 ausgeübten Kraft sind aus den beiden Sensoren 18, 19 gebildet, indem in der Auswerteeinheit eine Differenz der zu einem Zeitpunkt gemessenen Pedalwege bestimmt wird. Mit dieser Differenz lässt sich unter Einbeziehung der Charakteristika der Schraubendruckfedern 9 die Pedalkraft berechnen.
Zum Schutz des Bremspedals vor z.B. mechanischer Beschädigung und vor Schmutz ist ein Gehäuse 20 derart angeordnet, dass es das Bremspedal mit Ausnahme der Bedienplatte 4 und des Endanschlags 7 umschließt. Auf diese Weise ist die Funktion des Bremspedals dauerhaft gewährleistet. Das Gehäuse 20 dient gleichzeitig als Widerlager für das erste, das zweite und das dritte Gelenk 2, 13, 17 sowie als die Gegenfläche 8. Außerdem ist eine Außenseite des Gehäuses 20 so ausgebildet, dass das Bremspedal sicher an einer vorbestimmten Stelle des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann. In einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist die Bedienplatte 4 starr mit dem Pedalarm 1 verbunden. Hierbei entfallen die Führungshülse 5, der Zapfen 15 sowie die zu diesen gehörigen Gelenke.
2. Ausführungsbeispiel
Ein zweites Ausführungsbeispiel, das in der Figur 2 als Längsschnitt dargestellt ist, unterscheidet sich von dem ersten durch Folgendes:
Der Pedalarm 1 ist gleichzeitig als Bedienplatte 4 ausgebildet. Daher entfallen wie bei der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels die Führungshülse 5, der Zapfen 15 sowie die zu diesen gehörigen Gelenke.
Der Pedalarm 1 ist außerhalb des Gehäuses 20 angeordnet, das trotzdem den ersten Sensor 18 einschließt. Der Endanschlag 7 ist an einer dem Gehäuse 20 zugewandten Seite der Bedienplatte 4 angeordnet.
Im Übrigen entsprechen sich die beiden Ausführungsbeispiele.
Im nicht autonomen Fährbetrieb ist das Bremspedal wie üblich in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs durch einen Fahrer bedienbar angeordnet. Wenn der Fahrer das Kraftfahrzeug abbremsen möchte, betätigt er das Bremspedal je nach der gewünschten Verzögerung durch mehr oder weniger weites und/oder starkes Treten der Bedienplatte 4. Dem Treten und somit der Kraft wirken die Mittel zum Erzeugen der Gegenkraft progressiv entgegen, bis der Endanschlag 7 auf die Gegenfläche 8 trifft und so eine Weiterbewegung des Pedalarms 1 verhindert. Dies entspricht einer maximalen Bremsleistung.
Die Sensoren 18, 19 bestimmen eine Rotation des Pedalarms 1 beziehungsweise des zweiten Arms 1 1 und leiten entsprechende Signale an die Auswerteeinheit weiter. Aus den Signalen wird hier der Pedalweg berechnet. Weil wegen der ersten Schrauben- druckfeder 9 unterschiedliche Pedalwege berechnet werden, kann aus diesem Unterschied die Pedalkraft berechnet werden. Dieses Prinzip ist z.B. für eine andere Funktion bei der Bestimmung eines Lenkwinkels und einer Lenkkraft bekannt. Die so ausgewerteten Signale werden an eine Steuereinheit ausgegeben, die einen Bremsvorgang entsprechend steuert.
Bezugszeichenliste
1 Pedalarm
2 erstes Gelenk
3 erste Achse Bedienplatte
5 Führungshülse
6 Steg
7 Endanschlag
8 Gegenfläche
9 Schraubendruckfeder
10 erster Arm
11 zweiter Arm
12 Verbindungsarm
13 zweites Gelenk
14 zweite Achse
15 Zapfen
16
17 drittes Gelenk
18 erster Sensor
19 zweiter Sensor
20 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1. Bremspedal für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Bedienplatte (4), die um eine erste Achse (3) drehbar in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs gelagert ist,
Mittel zum Bestimmen (18, 19) eines durch ein Bedienen zurückgelegten Wegs der Bedienplatte (4),
Mittel zum Bestimmen (18, 19) einer auf die Bedienplatte (4) ausgeübten Kraft und Mittel zum Erzeugen (9 - 14) einer der Kraft entgegen wirkenden Gegenkraft, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal als stehendes Bremspedal ausgebildet ist.
2. Bremspedal nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bestimmen der Kraft mindestens zwei berührungslos arbeitende Sensoren (18, 19) umfassen.
3. Bremspedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen (9 - 14) der Gegenkraft mindestens zwei Arme (10, 11 ) umfassen, die in einer Ruheposition in einem spitzen Winkel (a) von 40° bis 60° zueinander stehen und die mittels elastischer Elemente (9) und/oder Gelenken in Wirkverbindung stehen.
4. Bremspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienplatte (4) separat an einem Pedalarm (1 ) ausgebildet ist.
5. Bremspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pedalarm (1 ) als die Bedienplatte (4) ausgebildet ist.
6. Bremspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Betätigung des Pedalarms (1 ) ein Endanschlag (7) ausgebildet ist.
7. Bremspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse (20) umfasst.
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