WO2023046450A1

WO2023046450A1 - Pedalemulator für ein fahrzeug

Info

Publication number: WO2023046450A1
Application number: PCT/EP2022/074590
Authority: WO
Inventors: Werner Austermeier; Kerim Florian Huge; Andreas MÜLLER; Ralf Ridder; Claus Viethen
Original assignee: HELLA GmbH & Co. KGaA
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2023-03-30
Also published as: US20240241536A1; CN118019656A; DE102021124880A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pedalemulator (1) für ein Fahrzeug (30), umfassend eine Drehachse (4), einen um die Drehachse (4) drehbaren Pedalhebel (2), eine Krafterzeugungseinheit zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel (2) mittels mindestens einem mit dem Pedalhebel (2) mechanisch gekoppelten Kopplungselement (7) der Krafterzeugungseinheit, wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel (2) ausgeübten Betätigungskraft wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet ist, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels (2) in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist.

Description

Pedalemulator für ein Fahrzeug

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Pedalemulator für ein Fahrzeug, ein Brake-by-Wire- Bremssystem und ein Fahrzeug.

Durch die steigende Elektrifizierung des Fahrzeugmarktes als auch erhöhte Abgasanforderungen ist es notwendig, über neue Möglichkeiten der Bremswirkungserzeugung nachzudenken. Derzeitige Bremssysteme gehen bereits in die Richtung, dass die Bremswirkung nicht mehr vakuumbasiert, sondern servoelektrisch verstärkt wird. Dabei ist allerdings immer noch ein rein mechanischer Durchgriff auf die Bremswirkung gegeben.

Der nächste Entwicklungsschritt zielt nun darauf ab, dass der Bremsbefehl vom Fahrer und die Bremswirkung vollkommen entkoppelt werden (sog. „brake-by-wire“), wie es auch schon bei den Gaspedalen der Fall ist. Damit die Haptik weiterhin vergleichbar mit konventionellen Bremssystemen bleibt, ist eine mechanische Simulation der Kraft-Weg-Kennlinie erforderlich. Im Vergleich zum Gaspedal, liegt ein nicht linearer Zusammenhang zwischen dem Pedalweg und der Pedalkraft vor. In der Regel handelt es sich um einen progressiven Kraftanstieg über den Pedalweg.

Den heutigen Stand der Technik bilden vor allem hydraulisch basierte Bremssysteme, bei denen die Fußkraft am Pedal mittels Bremskraftverstärkers (hydraulisch oder per Vakuum) auf den Hauptbremszylinder übertragen wird. Ein Pedalemulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 102019101646 A1 bekannt. Durch eine im beweglichen Pedal befindliche Kraftsensorik und die mechanische Entkopplung der Betätigung der Bremse (brake-by-wire) kann der Fahrzeuginnenraum geschlossen (kein Durchbruch in der sog. „Firewall“) und Außengeräusche reduziert werden. Außerdem können Komponenten der Bremse frei im Fahrzeug platziert werden. Über die mechanische Simulation der Kraft-Weg-Kennlinie lassen sich verschiedene Anforderungen realisieren. Zusätzlich zur Abbildung der konventionellen Bremssysteme ist eine Vereinheitlichung sowie Individualisierung über diverse OEM und Fahrzeugplattformen möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pedalemulator für ein Fahrzeug anzugeben, mit dem eine gute Haptik bei der Pedalbetätigung und ein kompakter und konstruktiv einfacher Aufbau des Pedalemulators ermöglicht werden.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch einen Pedalemulator nach Anspruch 1 , ein Brake-by-Wire- Bremssystem nach Anspruch 14 sowie ein Fahrzeug nach Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Pedalemulator beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brake-by- Wire-Bremssystem sowie dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe demnach gelöst durch einen Pedalemulator für ein Fahrzeug, umfassend eine Drehachse, einen um die Drehachse drehbaren Pedalhebel, eine Krafterzeugungseinheit zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel mittels mindestens einem mit dem Pedalhebel mechanisch gekoppelten Kopplungselement der Krafterzeugungseinheit, wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel ausgeübten Betätigungskraft wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet ist, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist, wobei die Krafterzeugungseinheit ein Rückstellelement aufweist, welche einenends mechanisch mit der Drehachse gekoppelt ist und anderenends mechanisch mittels eines Rückstellträgers mit dem Kopplungselement gekoppelt ist. Durch den von der Krafterzeugungseinheit erzeugten nichtlinearen Verlauf der Gegenkraft entlang des Pedalwegs des Pedalhebels oder, mit anderen Worten, entlang einer Drehung des Pedalwegs um die Drehachse, welche in dem besagten Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm darstellbar ist, wird die Haptik eines (wie eingangs in Bezug auf ein Bremspedal beschriebenen) konventionellen Pedals nachgeahmt.

Dabei wird das Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm vorliegend durch zwei unterschiedliche und miteinander über den Rückstellträger verbundene Kraftwege gebildet. Einerseits ist ein Pedalweg-Gegenkraft-Weg zwischen dem Pedalhebel bzw. der Drehachse und dem Rückstellelement gegeben. Andererseits ist ein weiterer Pedalweg-Gegenkraft-Weg zwischen dem Pedalhebel bzw. der Drehachse und dem Rückstellträger über das Kopplungselement gegeben. Diese beiden Pedalweg- Gegenkraft-Wege bilden gemeinsam den gewünschten nichtlinearen Verlauf der Gegenkraft entlang des Pedalwegs.

Als nichtlinearer Verlauf kann insbesondere ein progressiver Verlauf vorgesehen werden. Entsprechend nimmt die Gegenkraft mit zunehmenden Pedalweg, also mit der zunehmenden Betätigung des Pedalhebels durch den Fahrer, überproportional zu.

Bei dem Pedalemulator kann es sich insbesondere um einen Bremspedalemulator handeln. Mit anderen Worten kann der Pedalemulator in einem Bremspedal eines Fahrzeugs eingesetzt werden.

Das Rückstellelement weist zwei mechanische Kopplungspunkte zum Pedalhebel auf. Einenends bzw. an einem Ende des Rückstellelements ist dies durch die mechanische Kopplung mit der Drehachse gegeben. Dies kann dabei derart erfolgen, dass das Rückstellelement direkt mit dem Pedalhebel verbunden ist. In einer anderen, später näher erläuterten Ausführungsvariante mit einem Zwischenhebel an der Drehachse kann dies auch durch eine mechanische Verbindung des Rückstellelements mit dem Zwischenhebel erfolgen. Die mechanische Kopplung des Rückstellelements mit der Drehachse kann also durch einen Hebel an der Drehachse, insbesondere den Pedalhebel oder den Zwischenhebel, erfolgen. Anderenends bzw. am anderen Ende des Rückstellelements erfolgt dies über eine entsprechende mechanische Kopplung mit einem Rückstellträger, der wiederum mit dem Kopplungselement gekoppelt ist.

Das Kopplungselement kann beispielsweise als eine Kopplungsstange oder eine Verlängerung des bereits erwähnten Zwischenhebels ausgebildet sein, wie später näher erläutert wird.

Das Rückstellelement kann durch eine oder mehrere Rückstellfedern gebildet sein. Entsprechend kann auch der Rückstellträger als ein Federträger ausgebildet sein. Der Rückstellträger kann beispielsweise als eine einfache Feder, ein Federpaket oder als ein kaskadiertes und in Reihe und/oder parallel geschaltetes Federsystem ausgebildet sein. Möglich ist der Einsatz unterschiedlicher Arten von Federn für die zumindest eine Rückstellfeder, wobei beispielsweise eine Druckfeder und/oder Schraubenfeder genutzt werden kann.

Das Kopplungselement kann einenends eine erste Kopplungselementachse aufweisen, welche mechanisch mit der Drehachse gekoppelt ist, und anderenends eine zweite Kopplungselementachse aufweisen, welche mechanisch mit dem Federträger gekoppelt ist. Alternativ kann ein feststehendes Kopplungselement, beispielsweise eine Verlängerung des Zwischenhebels in Richtung zum Rückstellträger, vorgesehen werden.

Der Rückstellträger kann eine Rückstellträgerachse aufweisen, um welche der Rückstellträger drehbar ausgebildet sein kann. Dadurch kann der Rückstellträger bei Betätigung des Pedalhebels und Vermittlung der Betätigung des Pedalhebels mittels des Kopplungselements an den Rückstellträger mit der Stauchung und Streckung des Rückstellelements derart rotieren, dass eine im Wesentlichen gerade Erstreckung des Rückstellelements beibehalten wird. Bei einer Rückstellfeder als Rückstellelement kann auch von einer Federträgerachse gesprochen werden. Mittels der Drehbarkeit der Federträgerachse kann hier die im Wesentlichen gerade Erstreckung der Rückstellfeder bei Betätigung des Pedalhebels beibehalten werden.

Die Rückstellträgerachse kann zum Bereitstellen einer Hysterese ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch Ausbilden eines Lagers der Rückstellträgerachse mit einer entsprechenden Lagerkraft und/oder der Rückstellträgerachse mit einem entsprechenden Reibdurchmesser erfolgen. Unter Hysterese wird dabei ein unterschiedlicher Kraft/Weg-Verlauf bei Betätigung und beim Loslassen des Pedalhebels verstanden. Die angesprochene Lagerkraft und/oder der Reibdurchmesser können dabei derart dimensioniert sein, dass diese mit einer geringeren Kraft als der Gegenkraft der erzeugten Gegenkraft entgegenwirken und so ein Rückschnappen des Pedalhebels beim Loslassen durch den Fahrer verhindern.

So kann der Pedalemulator, insbesondere die Krafterzeugungseinheit, einen Übersetzungshebel zwischen dem Kopplungselement und der Rückstellträgerachse aufweisen. Mit anderen Worten kann zwischen dem Kopplungselement und der Rückstellträgerachse ein Übersetzungshebel ausgebildet sein bzw. wirken.

Ferner kann der Pedalemulator, insbesondere die Krafterzeugungseinheit, einen Rückstellhebel zwischen der Rückstellträgerachse und dem Rückstellelement aufweisen. Mit anderen Worten kann zwischen der Rückstellträgerachse und dem Rückstellelement ein Rückstellhebel ausgebildet sein bzw. wirken.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Pedalemulator, insbesondere die Krafterzeugungseinheit, derart eingerichtet ist, dass der Übersetzungshebel bei zunehmendem Pedalweg kleiner wird und der Rückstellhebel bei zunehmendem Pedalweg größer wird. Mit anderen Worten wird ein sich mit zunehmendem Pedalweg veränderliches Übersetzungsverhältnis zwischen dem Übersetzungshebel und dem Rückstellhebel bereitgestellt. Über den Pedalweg bzw. die Rotation des Pedalhebels um die Drehachse kann so ein zunehmend progressiver Verlauf des Pedalweg- Gegenkraft-Diagramms bereitgestellt werden. Der Pedalemulator kann einen Kraftangriffshebel zwischen der Drehachse und dem Kopplungselement, insbesondere einer ersten oder zweiten Kopplungselementachse des Kopplungselements, wie vorstehend beschrieben worden ist, aufweisen. Der Kraftangriffshebel kann mittels zumindest eines weiteren Hebels des Pedalemulators bzw. der Krafterzeugungseinheit, insbesondere dem vorstehend beschriebenen Übersetzungshebel und dem Rückstellhebel, übersetzt werden. Dabei kann ein Hebelverhältnis zwischen dem Kraftangriffshebel und dem Übersetzungshebel eingestellt werden, durch das eine Übersetzung zwischen der Pedalrotation und der Drehung bzw. Rotation des Rückstellträgers ins Schnellere stattfindet. Bezogen auf den Pedalweg handelt es sich hierbei um eine zunehmende Übersetzung und dadurch einen zunehmend progressiven Pedalweg-Gegenkraft-Verlauf.

Entsprechend kann der zuvor erwähnte weitere Pedalweg-Gegenkraft-Weg zwischen dem Pedalhebel bzw. der Drehachse und dem Rückstellträger über das Kopplungselement durch geeignete Ausbildung von Hebeln und deren Übersetzungsverhältnisse den zunehmend progressiven Pedalweg-Gegenkraft- Verlauf neben bzw. zusätzlich zu dem Rückstellelement selbst bereitstellen.

Das Rückstellelement kann einen, insbesondere drehbaren, Sitz aufweisen, mittels welchem das Rückstellelement mit dem Rückstellträger mechanisch gekoppelt ist. Bei Ausbildung des Rückstellelements als Rückstellfeder kann der Sitz auch als Federsitz bezeichnet werden. Die Drehbarkeit des Sitzes ermöglicht bei einer Ausführung mit drehbaren Rückstellträger, dass der Sitz sich gemeinsam mit dem Rückstellträger drehen kann, um das Rückstellelement in seiner Längserstreckung im Wesentlichen gerade zu belassen.

Die Krafterzeugungseinheit kann einen um die Drehachse drehbaren Zwischenhebel aufweisen, der mechanisch mit dem Kopplungselement gekoppelt ist. Das Rückstellelement kann in diesem Falle mechanisch mit dem Zwischenhebel gekoppelt sein, insbesondere daran abgestützt sein. Das Kopplungselement kann an dem Zwischenhebel angeordnet, insbesondere angeformt, oder als separates Teil, insbesondere Kopplungsstange, daran befestigt sein. Ganz besonders ist möglich, dass die Krafterzeugungseinheit ein Zwischenfederelement aufweist, mittels dem der Pedalhebel mechanisch mit dem Zwischenhebel gekoppelt ist. Das Zwischenfederelement kann als eine Zwischenfeder in der Form von beispielsweise einer Druckfeder, insbesondere Schraubenfeder, Tellerfeder, Blattfeder oder dergleichen ausgebildet sein. Das Zwischenfederelement ist somit in Reihe vor dem Rückstellelement vorgeschaltet und kann auch als ein zweites Federsystem der Krafterzeugungseinheit bezeichnet werden, welches vor einem ersten Federsystem der Krafterzeugungseinheit angeordnet bzw. geschaltet ist, wobei unter dem ersten Federsystem das System umfassend das Rückstellelement mit seiner mechanischen Kopplung an der Drehachse und mittels des Rückstellträgers mit dem Kopplungselement verstanden wird. Durch die gezielte Verformung des Zwischenfederelements kann dabei mittels einer Wegdetektion der Auslenkung des Zwischenfederelements ein Rückschluss zur am Pedal vorliegenden Kraft gezogen werden. Ferner ist es möglich das zweite Federsystem als Teil der Pedalverhärtung bzw. Progression des Pedalweg-Gegenkraft-Verlaufs zu verwenden, indem das erste Federsystem über beispielsweise einen Anschlag am Zwischenhebel oder eine anderweitige Reduzierung oder Blockade der Pedalwegänderung am ersten Federsystem verfügt.

Möglich ist ferner, dass der Rückstellträger und das Kopplungselement mechanisch voneinander entkoppelbar sind. So können der Rückstellträger und das Kopplungselement, insbesondere die zuvor bereits erwähnte zweite Kopplungselementachse, formschlüssig zueinander oder auf Kontakt miteinander koppelbar und entkoppelbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Rückstellträger mit einer Pfanne ausgebildet sein und das Kopplungselement kann mit einem Gelenk für diese Pfanne ausgebildet sein. Durch Auflösen des Formschlusses oder des Kontakts zwischen den beiden können der Rückstellträger und das Kopplungselement mechanisch voneinander entkoppelt werden. Dadurch kann ein auch als „fail-safe“ bezeichenbarer Sicherheitsmechanismus bereitgestellt werden, der ein mechanisches Entkoppeln der Verbindung der beiden im Fall einer erhöhten Hysterese, einer Blockade des Rückstellträgers oder anderen mechanischen Fehlerfällen bewirkt. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der Rückstellträger und das Kopplungselement dazu ausgebildet sind, mittels der Gegenkraft der Krafterzeugungseinheit voneinander mechanisch entkoppelt zu werden. Die insbesondere von dem Rückstellelement aufgebrachte Gegenkraft sorgt dabei bei etwa der angesprochenen Blockade des Rückstellträgers dafür, dass das Kopplungselement und damit der Pedalhebel zurückgestellt werden kann und nicht in der blockierten Position mit dem Rückstellträger verbleibt, was eine weitere Betätigung des Pedals unmöglich machen würde. Stattdessen ist nun weiterhin möglich, dass das Pedal bzw. der Pedalhebel mit dem Rückstellelement betätigbar ist, auch wenn der weitere Pedalweg-Gegenkraft-Weg via dem Rückstellträger nicht verfügbar ist, solange es beispielsweise blockiert ist. Nichtsdestotrotz kommen der Rückstellträger und das Kopplungselement bei Betätigung des Pedalhebels wieder in Kontakt miteinander, um sich wieder zu koppeln, wenn das Problem, etwa die Blockade, sich gelöst hat oder gelöst worden ist. Insoweit kann auch davon gesprochen werden, dass der Rückstellträger und das Kopplungselement auch wieder mechanisch miteinander koppelbar sind.

Vorteilhaft für die Rückstellung der Pedalhebel bei einem Defekt des Rückstellelements, beispielsweise einem Federbruch bei einer Rückstellfeder als Rückstellelement, ist es, wenn die die Rückstellfeder und ggf. die Zwischenfeder als Federpaket aus mindestens zwei parallel angeordneten Federn ausgeführt werden.

Möglich ist ferner, dass der Pedalemulator ein Gehäuse umfasst, welches eine Öffnung für den Pedalhebel aufweist und in dem die Krafterzeugungseinheit angeordnet ist. Der Pedalhebel kann entsprechend innerhalb der Öffnung rotiert werden. Die Drehachse kann innerhalb des Gehäuses gebildet sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Brake-by-Wire-Bremssystem mit einem Pedalemulator nach dem ersten Aspekt der Erfindung und einer Bremse, wobei das Brake-by-Wire- Bremssystem eine Steuereinheit umfasst, die mit einem Sensor des Pedalemulators verbunden ist, und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Bremse gemäß Messwerten des Sensors zu steuern.

Dabei können verschiedene Sensoren, auch unterschiedliche Sensoren in Kombination, genutzt werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Sensor zur Erfassung eines Drehwinkels des Pedalhebels um die Drehachse einzusetzen und/oder einen Sensor zur Erfassung des Wegs bzw. Federwegs des Rückstellelements und/oder des Zwischenfederelements einzusetzen.

Die Steuereinheit kann die Bremse dann entsprechend mittels eines geeigneten Aktuators entsprechend den Messwerten des Sensors oder der Kombination von Sensoren und damit entsprechend dem Wunsch des Fahrers steuern.

Schließlich wird die eingangs erwähnte Aufgabe gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Fahrzeug mit einem Brake-by-Wire-Bremssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figur hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Pedalemulators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Prinzipskizze des Pedalemulators aus Fig. 1 in einem gekoppelten Zustand;

Fig. 3 den Pedalemulator gemäß der Prinzipskizze aus Fig. 2 in einem entkoppelten Zustand;

Fig. 4 den Pedalemulator in aus Fig. 2 mit eingezeichneten Hebeln; Fig. 5 den Pedalemulator aus Fig. 3 mit eingezeichneten Hebeln;

Fig. 6 eine Prinzipskizze eines Pedalemulators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 eine Prinzipskizze eines Pedalemulators gemäß einem dritten

Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem gekoppelten Zustand;

Fig. 8 den Pedalemulator gemäß der Prinzipskizze aus Fig. 7 in einem entkoppelten Zustand; und

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Brake-by-Wire- Bremssystem.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 9 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt einen Pedalemulator 1 für ein Fahrzeug 30 (siehe Fig. 9, dort nur rein schematisch), wobei der Pedalemulator 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.

Der Pedalemulator 1 umfasst eine Drehachse 4 und einen um die Drehachse 4 drehbaren Pedalhebel 2 mit einer Betätigungsfläche 3, die durch den Fuß des Fahrers des Fahrzeugs 30 betätigbar ist, um den Pedalhebel 2 gegenüber der Drehachse 4 zu drehen.

Der Pedalemulator 1 weist ferner eine Krafterzeugungseinheit (nicht bezeichnet) zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel 1 mittels einem mit dem Pedalhebel 2 mechanisch gekoppelten Kopplungselement 7 der Krafterzeugungseinheit. Das Kopplungselement 7 ist in dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel als eine Kopplungsstange 7 mit einer ersten Kopplungselementachse 8 und einer zweiten Kopplungselementachse 9 ausgebildet, kann aber alternativ auch anders ausgebildet sein, wie beispielsweise das später in Bezug auf die Fig. 7 und 8 erläuterte dritte Ausführungsbeispiel zeigt.

Die erzeugte Gegenkraft wirkt entgegengesetzt zu der bei der Betätigung durch den Fahrer auf den Pedalhebel 2 bzw. die Betätigungsfläche 3 ausgeübten Betätigungskraft. Dabei ist die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels 2 in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm (nicht gezeigt) als ein progressiver Verlauf ausgebildet ist.

Neben dem Kopplungselement 7 weist die Krafterzeugungseinheit ein Rückstellelement 14 auf, das vorliegend beispielhaft als eine Rückstellfeder ausgebildet ist. Das Rückstellelement 14 ist einenends mechanisch mit der Drehachse 4 gekoppelt und anderenends mechanisch mittels eines Rückstellträgers 10, vorliegend in Form eines Federträgers, mit dem Kopplungselement 7 gekoppelt.

Dabei ist das Rückstellelement 14 einends mit einem Zwischenhebel 5 mechanisch gekoppelt bzw. daran abgestützt, welcher ebenfalls um die Drehachse 4 drehbar ist. Alternativ kann der Zwischenhebel 5 entfallen und das Rückstellelement 14 unmittelbar an dem Pedalhebel 2 abgestützt werden, wie das zweite Ausführungsbeispiel des Pedalemulators gemäß Fig. 6. zeigt.

Der Rückstellträger 10 ist mit einer Rückstellträgerachse 11 ausgebildet, um welche er drehbar ist. Die Rückstellträgerachse 11 ist in geeigneter Weise mit einem Reibdurchmesser und/oder einer Lagerkraft zum Bereitstellen einer Hysterese bei Betätigung des Pedalhebels 2 ausgebildet.

Fig. 1 zeigt ferner, dass das Rückstellelement 14 über einen Sitz 12 bzw. Federsitz verfügt, der ebenfalls drehbar ist und mittels welchem das Rückstellelement 14 mit dem Rückstellträger 10 mechanisch gekoppelt ist. Außerdem weist der Pedalemulator 1 ein Gehäuse 15 auf, in dem sich die Krafterzeugungseinheit mit ihren Komponenten befindet. Das Gehäuse 15 weist eine Öffnung 16 auf, durch welche hindurch sich der Pedalhebel 2 erstreckt und innerhalb derer er frei um die Drehachse 4 rotiert werden kann.

Das erste Ausführungsbeispiel des Pedalemulators 1 aus Fig. 1 weist neben dem Zwischenhebel 5 auch ein Zwischenfederelement 6 auf, welches vorliegend beispielhaft als eine Zwischenfeder ausgebildet ist, und mechanisch einends mit dem Pedalhebel 2 und anderenends mit dem Zwischenhebel 5 gekoppelt ist.

Das Zwischenfederelement 6 ist somit in Reihe vor dem Rückstellelement 14 vorgeschaltet und kann auch als ein zweites Federsystem der Krafterzeugungseinheit bezeichnet werden, welches vor einem ersten Federsystem der Krafterzeugungseinheit angeordnet bzw. geschaltet ist, wobei unter dem ersten Federsystem das System umfassend das Rückstellelement 14 mit seiner mechanischen Kopplung an der Drehachse 4 und mittels des Rückstellträgers 10 mit dem Kopplungselement 7 verstanden wird.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist ein Pedalemulator 1 jedoch ohne ein solches zweites Federsystem bzw. ohne Zwischenhebel 5 und Zwischenfederelement 6 gezeigt.

Figur 2 zeigt nun den Pedalemulator 1 aus der Fig. 1 in einer Prinzipskizze. Dabei ist besonders gut zu erkennen, dass der Rückstellträger 10 und das Kopplungselement 7 mittels seiner Kopplungselementachse 9 mechanisch miteinander gekoppelt sind bzw. ein gekoppelter Zustand vorliegt.

Dabei sind der Rückstellträger 10 und das Kopplungselement 7 bzw. dessen Kopplungselementachse 9 in diesem ersten Ausführungsbeispiel des Pedalemulators 1 formschlüssig zueinander ausgebildet. Beispielsweise kann der Rückstellträger 10 mit einer Pfanne ausgebildet sein und das Kopplungselement 7 kann mit einem Gelenk für diese Pfanne ausgebildet sein, wie es in Fig. 2 sichtbar ist.

Alternativ ist aber auch eine anderweitige Ausbildung von Rückstellträger 10 und Kopplungselement 7 zueinander möglich, beispielsweise ein Kontakt miteinander, wie es im dritten Ausführungsbeispiel des Pedalemulators 1 der Fig. 7 und 8 gezeigt ist.

Durch Auflösen des Formschlusses oder des Kontakts zwischen den beiden können der Rückstellträger 10 und das Kopplungselement 7 mechanisch voneinander entkoppelt werden, wie Fig. 3 zeigt. Bei diesem entkoppelten Zustand hebt der Rückstellträger 10 von dem Kopplungselement 7 ab. Dadurch wird ein auch als „failsafe“ bezeichenbarer Sicherheitsmechanismus bereitgestellt werden, der ein mechanisches Entkoppeln der Verbindung der beiden im Fall einer erhöhten Hysterese, einer Blockade des Rückstellträgers 10 oder anderen mechanischen Fehlerfällen bewirkt.

Ganz besonders sind der Rückstellträger 10 und das Kopplungselement 7 dazu ausgebildet sind, mittels der Gegenkraft der Krafterzeugungseinheit voneinander mechanisch entkoppelt zu werden. Die insbesondere von dem Rückstellelement 14 aufgebrachte Gegenkraft sorgt dabei bei etwa der angesprochenen Blockade des Rückstellträgers 10 dafür, dass das Kopplungselement 7 und damit der Pedalhebel 2 zurückgestellt werden kann und nicht in der blockierten Position mit dem Rückstellträger 10 verbleibt, was eine weitere Betätigung des Pedalhebels 2 unmöglich machen würde. Stattdessen ist nun weiterhin möglich, dass das Pedal bzw. der Pedalhebel 2 mit dem Rückstellelement 14 betätigbar ist, auch wenn der weitere Pedalweg-Gegenkraft-Weg via dem Rückstellträger 10 nicht verfügbar ist, solange es beispielsweise blockiert ist. Nichtsdestotrotz kommen der Rückstellträger 10 und das Kopplungselement 7 bei Betätigung des Pedalhebels 2 wieder in Kontakt miteinander, um sich wieder zu koppeln, wenn das Problem, etwa die Blockade, sich gelöst hat oder gelöst worden ist. Die Figuren 4 und 5 zeigen, dass der Pedalemulator 1 ferner mit mehreren Hebeln 21 , 22, 23 ausgebildet ist. So weist der Pedalemulator 1 zwischen der Drehachse 4 und dem Kopplungselement 7 einen hierin als Kraftangriffshebel 21 bezeichneten Hebel auf. Ferner weist der Pedalemulator 1 zwischen dem Kopplungselement 7 und der Rückstellträgerachse 11 einen hierein als Übersetzungshebel 22 bezeichneten Hebel auf. Schließlich weist der Pedalemulator 1 auch einen hierin als Rückstellhebel 23 bezeichneten Hebel zwischen der Rückstellträgerachse 11 und dem Rückstellelement 14 bzw. einer Mittelachse hiervon auf.

Fig. 4 zeigt den Pedalemulator 1 mit den Hebeln 21 , 22, 23 dabei bei nicht betätigtem Pedalhebel 2, während Fig. 5 den Pedalemulator 1 bei betätigtem bzw. durch ged rückten Pedalhebel 2 zeigt. Wie im Vergleich der Fig. 4 und 5 zu erkennen ist, sind die Hebelverhältnisse der Hebel 21 , 22, 23 derart eingerichtet, dass der Übersetzungshebel 22 bei zunehmendem Pedalweg kleiner wird und der Rückstellhebel 23 bei zunehmendem Pedalweg bzw. Betätigung des Pedalhebels 2 größer wird. Über den Pedalweg bzw. die Rotation des Pedalhebels 2 um die Drehachse 4 kann so ein zunehmend progressiver Verlauf des Pedalweg-Gegenkraft- Diagramms bereitgestellt werden.

Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen die bereits zuvor erläuterten alternativen Ausführungsbeispiele eines Pedalemulators 1. Dabei können die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden.

Figur 9 zeigt rein schematisch ein Fahrzeug 30, beispielsweise ein Auto, wie etwa einen PKW. Das Fahrzeug 30 umfasst ein Brake-by-Wire-Bremssystem 31 mit einem Pedalemulator 1 nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie mit einer Bremse 33. Das Brake-by-Wire-Bremssystem weist außerdem eine Steuereinheit auf, die mit einem Sensor des Pedalemulators 1 verbunden ist, wobei der Sensor zur Ermittlung des Pedalwegs des Pedalhebels 2 bzw. der Rotation des Pedalhebels 2 um die Drehachse 4 eingerichtet ist. Die Steuereinheit 32 steuert die Bremse 33 gemäß Messwerten des Sensors. Bezugszeichenliste

1 Pedalemulator

2 Pedalhebel

3 Betätigungsfläche

4 Drehachse

5 Zwischenhebel

6 Zwischenfederelement

7 Kopplungselement

8 erste Kopplungselementachse

9 zweite Kopplungselementachse

10 Rückstellträger

11 Rückstellträgerachse

12 Sitz

13 Sitzachse

14 Rückstellelement

15 Gehäuse

16 Öffnung

21 Kraftangriffshebel

22 Übersetzungshebel

23 Rückstellhebel

30 Fahrzeug

31 Brake-by-Wire-Bremssystem

32 Steuereinheit

33 Bremse

Claims

Patentansprüche

1 . Pedalemulator (1 ) für ein Fahrzeug (30), umfassend eine Drehachse (4), einen um die Drehachse (4) drehbaren Pedalhebel (2), eine Krafterzeugungseinheit zur Ausübung einer Gegenkraft auf den Pedalhebel (2) mittels mindestens einem mit dem Pedalhebel (2) mechanisch gekoppelten Kopplungselement (7) der Krafterzeugungseinheit, wobei die Gegenkraft entgegengesetzt zu einer auf den Pedalhebel (2) ausgeübten Betätigungskraft wirkt, und wobei die Krafterzeugungseinheit derart ausgebildet ist, dass ein Verlauf der Gegenkraft entlang eines Pedalwegs des Pedalhebels (2) in einem Pedalweg-Gegenkraft-Diagramm als ein nichtlinearer Verlauf ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinheit ein Rückstellelement (14) aufweist, welches einenends mechanisch mit der Drehachse (4) gekoppelt ist und anderenends mechanisch mittels eines Rückstellträgers (10) mit dem Kopplungselement (7) gekoppelt ist.

2. Pedalemulator (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Rückstellträger (10) eine Rückstellträgerachse (1 1 ) aufweist, um welche der Rückstellträger (10) drehbar ist.

3. Pedalemulator (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Rückstellträgerachse (1 1 ) zum Bereitstellen einer Hysterese ausgebildet ist.

4. Pedalemulator (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei zwischen dem Kopplungselement (7) und der Rückstellträgerachse (11 ) ein Übersetzungshebel (22) ausgebildet ist.

5. Pedalemulator (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zwischen der Rückstellträgerachse (1 1 ) und dem Rückstellelement (14) ein Rückstellhebel (23) ausgebildet ist. Pedalemulator (1 ) nach Anspruch 5, wobei der Pedalemulator (1 ) derart eingerichtet ist, dass der Übersetzungshebel (22) bei zunehmendem Pedalweg kleiner wird und der Rückstellhebel (23) bei zunehmendem Pedalweg größer wird. Pedalemulator (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Pedalemulator (1 ) einen Kraftangriffshebel (21 ) zwischen der Drehachse (4) und dem Kopplungselement (7) aufweist. Pedalemulator (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Rückstellelement (1 1 ) einen drehbaren Sitz (12) aufweist, mittels welchem das Rückstellelement (1 1 ) mit dem Rückstellträger (10) mechanisch gekoppelt ist. Pedalemulator (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Krafterzeugungseinheit einen um die Drehachse (4) drehbaren Zwischenhebel (5) aufweist, der mechanisch mit dem Kopplungselement (7) gekoppelt ist. Pedalemulator (1 ) nach Anspruch 9, wobei die Krafterzeugungseinheit ein Zwischenfederelement (6) aufweist, mittels dem der Pedalhebel (2) mechanisch mit dem Zwischenhebel (5) gekoppelt ist. Pedalemulator (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Rückstellträger (10) und das Kopplungselement (7) mechanisch voneinander entkoppelbar sind. Pedalemulator (1 ) nach Anspruch 1 1 , wobei der Rückstellträger (10) und das Kopplungselement (7) dazu ausgebildet sind, mittels der Gegenkraft der Krafterzeugungseinheit voneinander mechanisch entkoppelt zu werden. 18 Pedalemulator (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Pedalemulator (1 ) ein Gehäuse (15) umfasst, welches eine Öffnung (16) für den Pedalhebel (16) aufweist und in dem die Krafterzeugungseinheit angeordnet ist. Brake-by-Wire-Bremssystem (31 ) mit einem Pedalemulator (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche und einer Bremse (33), wobei das Brake-by- Wire-Bremssystem (31) eine Steuereinheit (32) umfasst, die mit einem Sensor des Pedalemulators (1 ) verbunden ist, und die Steuereinheit (32) dazu eingerichtet ist, die Bremse (33) gemäß Messwerten des Sensors zu steuern. Fahrzeug (30) mit einem Brake-by-Wire-Bremssystem (31 ) gemäß Anspruch 14.