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WO2018149437A1 - Pedalkraftsimulationsvorrichtung mit ebenem federelement sowie betätigungssystem - Google Patents

Pedalkraftsimulationsvorrichtung mit ebenem federelement sowie betätigungssystem Download PDF

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WO2018149437A1
WO2018149437A1 PCT/DE2018/100025 DE2018100025W WO2018149437A1 WO 2018149437 A1 WO2018149437 A1 WO 2018149437A1 DE 2018100025 W DE2018100025 W DE 2018100025W WO 2018149437 A1 WO2018149437 A1 WO 2018149437A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
pedal force
simulation device
spring elements
bearing point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2018/100025
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schiebenes
Sebastian Honselmann
Manuel BAßLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE112018000850.9T priority Critical patent/DE112018000850A5/de
Publication of WO2018149437A1 publication Critical patent/WO2018149437A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B60T11/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant
    • B60T11/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant transmitting by fluid means, e.g. hydraulic
    • B60T11/16—Master control, e.g. master cylinders
    • B60T11/18—Connection thereof to initiating means
    • 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
    • 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
    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
    • B60T8/3255—Systems in which the braking action is dependent on brake pedal data
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B60T2220/00—Monitoring, detecting driver behaviour; Signalling thereof; Counteracting thereof
    • B60T2220/04—Pedal travel sensor, stroke sensor; Sensing brake request
    • 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
    • B60T2220/00—Monitoring, detecting driver behaviour; Signalling thereof; Counteracting thereof
    • B60T2220/06—Adjustment of accelerator pedal reaction forces

Definitions

  • the invention relates to a pedal force simulation device (ie, a pedal force simulation / pedal force simulator) for a motor vehicle, such as a car, truck, bus, or other utility vehicle, having a housing and a housing received along the housing and along a longitudinal axis the guide piston slidable guide piston, wherein the guide piston has a along the longitudinal axis (conical / conical) extending (ie widening and / or tapering in a radial direction of the longitudinal axis) cone segment and wherein on this cone segment (/ a conical surface of the cone segment) of two each other in a radial direction of the longitudinal axis facing away from each side a biased by a spring element contact element is pressed or pressed.
  • the invention relates to an actuation system for a motor vehicle clutch with this Pedalkraftsimulationsvomchtung.
  • actuation systems including actuation systems in which a sensor is present in a device coupled to the pedal force simulation device, which detects the actuation of the pedal and accordingly controls the actuation / disengagement or engagement of the clutch.
  • 24.08.2015 discloses a device for force simulation on an actuating element of a vehicle, in particular a pedal force simulator disclosed.
  • This device has a housing and an axially displaceable piston in the housing, wherein the piston is connected via a piston rod with the actuating element.
  • a spring element is present, which is at least partially, in particular completely, disposed within the housing.
  • the piston has a varying cross-section and when actuated by the actuating element, it engages in the spring element, wherein on the spring element rolling bodies are arranged, which are in operative connection with the piston and wherein the spring element consists of at least a first and a second spring part, which are interconnected.
  • the spring elements are formed so that they have a flat extension in an unloaded state, i. extend in an unloaded state along an imaginary extension plane straight / straight.
  • the spring elements are significantly easier formed and produced in a cost effective manner as a mass component.
  • numerous process steps for forming the shape of the spring elements are saved over the prior art.
  • the spring elements are each supported on three bearing points, the spring elements are permanently pressed against the cone segment.
  • a corresponding force characteristic of the pedal force simulation device is converted particularly reliably over the service life.
  • the spring elements each at a first housing-fixed bearing point (ie at a first fixed to the housing supported bearing point) and a second housing-fixed bearing point (ie at a second fixedly supported on the housing bearing point) are supported / pivotally mounted.
  • the spring elements are preferably each supported on a third bearing point, said third bearing point is in turn formed by a conical surface of the cone segment.
  • first bearing point, the second bearing point, and the third bearing point are sequentially spaced in an axial direction (i.e., along the longitudinal axis).
  • the first bearing point is thus arranged at a side facing away from the third bearing point of the second bearing point.
  • the guide piston has several, for example two slide bearing sections, which are each arranged to a different axial side of the cone segment and abut against an inner circumferential side of the housing, the guide piston is securely guided.
  • the spring elements in an operating state of the pedal force simulation device permanently press the associated contact element to a conical surface of the cone segment, ie that the contact element rests in any displaced in operation displacement position of the guide piston on the respective conical surface.
  • the respective contact element is preferably designed as a role, namely as a needle roller / needle-like role.
  • the roll forms a kind of needle roller bearing.
  • the invention relates to an actuating system for a motor vehicle clutch with the pedal force simulation device according to the invention according to at least one of the embodiments described above.
  • a pedal force simulation device / a pedal force simulator with a multi-part spring unit to form the spring elements flat.
  • the spring elements are connected via three support points (bearing points) via a holder (insertion sleeve) with the housing of the pedal force simulator.
  • the two outer contact points shorten the lever arm of the respective spring elements and thus lead to an increase in spring stiffness.
  • a two-part piston guide with a distance between the bearing surfaces (plain bearing sections) on the housing to an improved leadership by restricting the tilting movement of the piston (guide piston) in an off-center force application.
  • the scenery can be arranged within the two-piece piston.
  • Show it: 2 is a perspective view of the longitudinally cut pedal force simulation device according to FIG. 1, so that in particular the arrangement of two spring elements and their interaction with a cone segment can be recognized.
  • the figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
  • a preferred embodiment of a pedal power simulation device 1 serves to counteract an appropriate reaction force (pedal force) to an operator as a function of the displacement / pivoting path of an operating pedal (not shown here for clarity), namely a clutch pedal.
  • the pedal force simulation device 1 is used in an actuating system of a clutch of a drive train of a motor vehicle, not shown for the sake of clarity.
  • the pedal force simulation device 1 thus serves as a device which simulates a corresponding counterforce to the operator as a function of the position of the operating pedal.
  • the actual signal for actuating / engaging or disengaging the corresponding clutch of the motor vehicle is electronically transmitted to the respective input or release of the clutch.
  • the actuation system is therefore designed as a clutch-by-wire system.
  • the pedal force simulation device 1 basically has a housing 2, within which a guide piston 4 is displaceably guided.
  • the housing 2 has a sleeve-like outer wall 16, which extends cylindrically along an imaginary longitudinal axis 3 of the housing 2.
  • the housing 2 thus forms an interior, within which the guide piston 4 is slidably received along the longitudinal axis 3.
  • the guide piston 4 at two, as explained in more detail below, slide bearing sections 13 and 14 on an inner peripheral side 12 of the housing 2 / the outer wall 16 slidably guided.
  • the cone segment 5 is, as can be seen well in Fig. 2, formed as a plate-shaped segment and has two mutually facing each other in a radial direction of the longitudinal axis 3 conical surfaces 7a and 7b.
  • the cone segment 5 extends in particular along an axial direction of the longitudinal axis 3 and in an imaginary radial plane along a first radial direction. Consequently, the cone segment 5 is aligned with an imaginary plane of extension in which it extends transversely, namely perpendicular to a second radial plane extending in a second radial direction.
  • the cone segment 5 tapers in a first section and thickened thereafter in a second section.
  • the conical surfaces 7a and 7b extend, as seen in the axial direction, complementary to one another, so that the two conical surfaces 7a and 7b are mirror-inverted with respect to the plane of extent of the conical segment 5.
  • the cone segment 5 is firmly received in the guide piston 4.
  • the cone segment 5 is inserted / received in recesses within the guide piston 4.
  • the cone segment 5 is secured to the guide piston 4 in such a manner that the cone segment 5 is fixed / secured in position in the axial direction as well as in the first radial direction (in the first radial plane corresponding to the plane of extent).
  • the cone segment 5 In the second radial direction (in the second radial plane) extending transversely to the plane of extent of the cone segment 5, however, the cone segment 5 is received in a displaceably displaceable manner in the region of the recesses between two stops of the guide piston 4.
  • a contact element 6a or 6b assigned to it is pressed.
  • a first contact element 6a is connected to a first conical surface 7a
  • a second contact element 6b is to a second, facing away from the first conical surface 7a Cone surface 7b pressed.
  • the contact elements 6a, 6b are each designed as a roller, namely as a needle roller.
  • the contact elements 6a and 6b are in turn rotatably mounted / received on a respective spring element 8a and 8b.
  • the contact elements 6a and 6b are each part of one of the spring elements 8a or 8b, so that the spring element 8a, 8b is designed in several parts.
  • the spring elements 8a and 8b are components of a spring unit 17 mounted in the housing 2. According to the invention, the spring elements 8a and 8b are shaped in such a way that, in their unloaded state, they are in a plane, i. just reach.
  • the spring unit 17 is designed in several parts. In addition to two individual spring elements 8a and 8b, the spring unit 17 also has an insertion sleeve 15.
  • the insertion sleeve 15 serves as a holder / receptacle for the spring elements 8a and 8b in the housing 2.
  • the insertion sleeve 15 is preferably pressed or screwed on the inner peripheral side 12 of the housing 2. In principle, other types of attachment for the insertion sleeve 15 in the housing 2 can be implemented in this context.
  • the insertion sleeve 15 is always fixed, namely firmly integrated in the housing 2 in the axial and in the radial direction.
  • the spring elements 8a and 8b are each attached to a first bearing point 9, which is arranged on an end region of the spring elements 8a, 8b facing away from the respective contact element 6a and 6b, attached to the insertion sleeve 15 and thus indirectly fixed to the housing / supported.
  • the first bearing point 9 thus forms a pivot point, on which the spring elements 8a, 8b are firmly clamped.
  • the spring elements 8a and 8b extend substantially in the axial direction towards the cone segment 5 / to the contact elements 6a and 6b, but are slightly angled in their extension to the longitudinal axis 3.
  • the spring elements 8a and 8b are also fixed to the housing at a second bearing point 10 / supported on the insertion sleeve 15.
  • the spring elements 8a and 8b respectively lie, with the formation of a fulcrum, on support elements 18 in the form of Support pins on.
  • the individual bearing points 9, 10 and 1 1 are spaced apart in the axial direction, in particular the distance (first distance) between the first bearing point 9 and the second bearing point 10 is smaller than the further distance (second distance) between the second bearing point 10 and the third storage point 1 1 is.
  • sliding bearing sections 13, 14, are each arranged to one axial side of the cone segment 5.
  • a first sliding portion / slide bearing portion 13 is arranged in the axial direction to a first side of the cone segment 5, while a second sliding portion / slide bearing portion 14 is disposed to a first slide bearing portion 13 remote from the second side of the cone segment 5 in the axial direction.
  • Both slide bearing portions 13 and 14 are designed substantially as annular portions and are slidably on the inner peripheral side 12.
  • the second sliding bearing section 14 also merges into a journal region 19. This pin portion 19 receives a piston rod 20 against displacement.
  • the piston rod 20 is connected in the usual way with the operating pedal of the motor vehicle.
  • a compression spring 21 in the form of a screw compression spring, which is arranged outside the housing 2, is typically present.
  • the compression spring 21 is supported at a first end to a housing-fixed area and coupled to a second end non-displaceable with the piston rod 20.
  • the compression spring 21 is used for biasing the piston rod 20 (and indirectly the guide piston 4) in an extended position relative to the housing 2.
  • the compression spring 21 is completely surrounded in the radial direction from radially outside by a schematically illustrated mudguard 22.
  • the contact elements 6a and 6b are permanently pressed by the spring elements 8a and 8b with a certain biasing force on the cone surfaces 7a and 7b, the contour of the conical surfaces / conical segment, the biasing force of the spring elements 8a and 8b and the biasing force of the compression spring 21 the corresponding force curve for simulating the corresponding pedal force.
  • the embodiment according to the invention of a prior art pedal force simulation device 1 is distinguished, in particular, by the fact that the component geometry is simplified with regard to manufacturability by means of a flat spring element 8a, 8b.
  • the storage concept was adapted accordingly and now represents a three-point bearing 9, 10, 1 1. Two of the bearing points 9,10 are in the fastener (insertion sleeve 15), the third bearing point 1 1 is the point of contact between the scenery (cone segment 5) and the needle rollers 6a, 6b located on the multi-part spring element 8a, 8b. In order to ensure the seat of the spring elements 8a, 8b they are to be clamped permanently.
  • the slide 5 is axially and radially fixed in the two-part piston (guide piston 4) on their contact points on the piston 4, wherein a certain radial movement is possible, but limited by stops.
  • the leadership of the piston 4 in the housing 2 via two spaced-apart contact surfaces (plain bearing sections 13, 14) located on the right and left of the gate 5) to reduce the susceptibility to tipping by an off-center force on the piston 4.
  • the force characteristic is determined upon actuation of the pedal force simulator 1 by the interaction of the compression spring 21, the shape of the link 5 and the spring stiffness.
  • the effective lever arm of the spring element 8a, 8b is directly influenced, which thus brings about an increase or reduction of the spring rigidity.
  • a change in the gate shape increases or decreases, upon actuation of the pedal force simulator 1, the deflection of the spring elements 8a, 8b and thus changes the force curve of the overall system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)
  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2) sowie einem in dem Gehäuse (2) aufgenommenen und entlang einer Längsachse (3) des Gehäuses (2) verschiebbaren Führungskolben (4), wobei der Führungskolben (4) ein sich entlang der Längsachse (3) erstreckende Konussegment (5) aufweist und wobei an diesem Konussegment (5) von zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse (3) abgewandten Seiten jeweils ein über ein Federelement (8a, 8b) positioniertes Kontaktelement (6a, 6b) andrückbar ist, wobei die Federelemente (8a, 8b) so ausgebildet sind, dass sie in einem unbelasteten Zustand eine ebene Erstreckung aufweisen. Zudem betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit dieser Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1).

Description

Pedalkraftsimulationsvomchtung mit ebenem Federelement
sowie Betätiqunqssvstem Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftsimulationsvomchtung (d.h. eine Vorrichtung / Anordnung zur Pedalkraftsimulation / einen Pedalkraftsimulator) für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, einen Lkw, einen Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem Gehäuse sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und entlang einer Längsachse des Gehäuses verschiebbaren Führungskolben, wobei der Führungskolben ein sich entlang der Längsachse (konusförmig / kegelförmig) erstreckendes (d.h. in einer radialen Richtung der Längsachse erweiterndes und/oder verjüngendes) Konussegment aufweist und wobei an diesem Konussegment (/ einer Konusfläche des Konussegmentes) von zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse abgewandten Seiten jeweils ein über ein Federelement vorgespanntes Kontaktelement angedrückt oder andrückbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit dieser Pedalkraftsimulationsvomchtung.
Es sind bereits verschiedene Arten von Betätigungssystemen bekannt, so auch derartige Betätigungssysteme, bei denen ein Sensor in einem mit der Pedalkraftsimulati- onsvorrichtung gekoppelten Pedal vorhanden ist, der die Betätigung des Pedals erkennt und entsprechend das Betätigen / Aus- bzw. Einrücken der Kupplung steuert.
Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2015 216 146.3, mit Anmeldetag
24.08.2015, ist eine Vorrichtung zur Kraftsimulation an einem Betätigungselement ei- nes Fahrzeugs, insbesondere ein Pedalkraftsimulator, offenbart. Diese Vorrichtung weist ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse axial verlagerbaren Kolben auf, wobei der Kolben über eine Kolbenstange mit dem Betätigungselement verbunden ist. Zudem ist ein Federelement vorhanden, das zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Der Kolben weist einen sich ändernden Querschnitt auf und bei Betätigung durch das Betätigungselement greift er in das Federelement ein, wobei an dem Federelement Rollkörper angeordnet sind, die mit dem Kolben in Wirkverbindung stehen und wobei das Federelement zumindest aus einem ersten und einem zweiten Federteil besteht, die miteinander verbunden sind. Als Nachteil hat es sich in dem bekannten Stand der Technik jedoch herausgestellt, dass die einzelnen Bauteile relativ aufwändig herzustellen sind. Dies betrifft insbesondere die Federelemente, die bisher komplex ausgeführt wurden und somit in der Her- Stellung relativ aufwändig waren.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Pedalkraftsimulationsvorrich- tung zur Verfügung zu stellen, deren Herstellungsaufwand weiter reduziert wird. Auch soll deren Montierbarkeit weiter verbessert werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federelemente so ausgebildet sind, dass sie in einem unbelasteten Zustand eine ebene Erstreckung aufweisen, d.h. sich in einem unbelasteten Zustand entlang einer gedachten Erstreckungsebene ge- rade / geradlinig erstrecken.
Hierdurch sind die Federelemente deutlich einfacher ausgeformt und auf kostengünstige Weise als Massenbauteil herstellbar. Insbesondere werden gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche Verfahrensschritte zur Ausbildung der Form der Federele- mente eingespart.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Sind die Federelemente jeweils an drei Lagerpunkten abgestützt, sind die Federelemente dauerhaft an dem Konussegment angedrückt. Durch diese Dreipunktlagerung wird eine entsprechende Kraftkennlinie der Pedalkraftsimulationsvorrichtung besonders verlässlich über die Lebensdauer hinweg umgesetzt. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Federelemente jeweils an einem ersten gehäusefesten Lagerpunkt (d.h. an einem ersten fest an dem Gehäuse abgestützten Lagerpunkt) und einem zweiten gehäusefesten Lagerpunkt (d.h. an einem zweiten fest an dem Gehäuse abgestützten Lagerpunkt) abgestützt / schwenkbar gelagert sind. Zudem sind die Federelemente bevorzugt jeweils an einem dritten Lagerpunkt abgestützt, wobei dieser dritte Lagerpunkt wiederum durch eine Konusfläche des Konussegmentes ausgebildet ist.
Somit sind der erste Lagerpunkt, der zweite Lagerpunkt und der dritte Lagerpunkt in einer axialen Richtung (d.h. entlang der Längsachse) aufeinander folgend in Abständen zueinander angeordnet. Der erste Lagerpunkt ist folglich zu einer dem dritten Lagerpunkt abgewandten Seite des zweiten Lagerpunktes hin angeordnet.
Von Vorteil ist es zudem, wenn die Lagerpunkte jedes Federelements in der axialen Richtung in Bezug auf die Längsachse beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei ein erster axialer Abstand zwischen dem ersten Lagerpunkt und dem zweiten Lagerpunkt an jedem Federelement geringer als der axiale Abstand zwischen dem zweiten Lagerpunkt und dem dritten Lagerpunkt (am gleichen Federelement) ist. Dadurch ergibt sich ein besonders geschickter Hebelarm zum Andrücken der Kontaktelemente an dem Konussegment.
Weist der Führungskolben mehrere, beispielsweise zwei Gleitlagerabschnitte auf, die jeweils zu einer anderen axialen Seite des Konussegmentes hin angeordnet sind und an einer Innenumfangsseite des Gehäuses anliegen, ist der Führungskolben sicher geführt.
In diesem Zusammenhang ist es auch zweckdienlich, wenn die Federelemente in einem Betriebszustand der Pedalkraftsimulationsvorrichtung jeweils dauerhaft das ihnen zugeordnete Kontaktelement an eine Konusfläche des Konussegmentes andrücken, d.h. dass das Kontaktelement in jeglicher im Betrieb umgesetzter Verschiebestellung des Führungskolbens an der jeweiligen Konusfläche anliegt. Das jeweilige Kontaktelement ist bevorzugt als Rolle, nämlich als Nadelrolle / nadelartige Rolle ausgebildet. Die Rolle bildet eine Art Nadelrollenlager aus.
Ist das Konussegment in einer axialen Richtung sowie einer ersten radialen Richtung, in einer Erstreckungsebene des Konussegmentes gesehen, in / an dem Führungskolben fixiert sowie in einer zweiten radialen Richtung, quer zu der Erstreckungsebene gesehen, begrenzt (vorzugsweise durch Vorsehen von Anschlägen) verlagerbar, ist eine sichere Führung des Führungskolbens gewährleistet. Die Federelemente sind wiederum zweckmäßigerweise in einer im Inneren des Gehäuses eingesetzten Einsteckhülse schwenkbar aufgenommen. Dadurch bilden die Federelemente eine Federeinheit aus, die mehrteilig aufgebaut ist und auf einfache Weise in dem Gehäuse montierbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit der erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulationsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist es somit erfindungsgemäß vorgeschlagen bei ei- ner Pedalkraftsimulationsvorrichtung / einem Pedalkraftsimulator mit mehrteiliger Federeinheit, die Federelemente eben auszubilden. Die Federelemente sind über drei Auflagepunkte (Lagerpunkte) über einen Halter (Einsteckhülse) mit dem Gehäuse des Pedalkraftsimulators verbunden. Die beiden außenliegenden Auflagepunkte verkürzen den Hebelarm der jeweiligen Federelemente und führen so zu einer Erhöhung der Fe- dersteifigkeit. Außerdem führt eine zweigeteilte Kolbenführung mit einem Abstand zwischen den Auflageflächen (Gleitlagerabschnitte) am Gehäuse zu einer verbesserten Führung durch Einschränken der Kippbewegung des Kolbens (Führungskolben) bei einer außermittigen Krafteinleitung. Zusätzlich kann die Kulisse innerhalb des zweiteiligen Kolbens angeordnet werden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Pedalkraftsimulati- onsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sowie Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der in Längsrichtung geschnittenen Pedal- kraftsimulationsvorrichtung nach Fig. 1 , sodass insbesondere die Anordnung zweier Federelemente sowie deren Wechselwirkung mit einem Konussegment erkennbar sind. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pedal- kraftsimulationsvorrichtung 1 veranschaulicht. Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 dient prinzipiell dazu, einem Bediener in Abhängigkeit des Verschiebe- / Schwenkweges eines hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Bedienungspedals, nämlich eines Kupplungspedals, eine entsprechende Gegenkraft (Pedalkraft) entgegen zu stellen. Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 ist in diesem Ausfüh- rungsbeispiel in einem der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Betätigungssystem einer Kupplung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 dient somit als eine Vorrichtung, die dem Bediener in Abhängigkeit der Stellung des Bedienungspedals eine entsprechende Gegenkraft simuliert. Das eigentliche Signal zum Betätigen / Ein- bzw. Ausrücken der entsprechenden Kupplung des Kraftfahrzeuges wird elektronisch zu dem jeweiligen Ein- bzw. Ausrücker der Kupplung übertragen. Das Betätigungssystem ist daher als ein„Clutch-By-Wire"-System ausgebildet.
Die Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 weist prinzipiell ein Gehäuse 2 auf, innerhalb dessen ein Führungskolben 4 verschiebbar geführt ist. Das Gehäuse 2 weist eine hülsenartig ausgebildete Außenwandung 16 auf, die sich zylindrisch entlang einer gedachten Längsachse 3 des Gehäuses 2 erstreckt. Durch diese Außenwandung 16 bildet das Gehäuse 2 somit einen Innenraum aus, innerhalb dessen der Führungskolben 4 entlang der Längsachse 3 verschiebbar aufgenommen ist. Insbesondere ist der Führungskolben 4 an zwei, wie nachfolgend näher erläutert, Gleitlagerabschnitten 13 und 14 an einer Innenumfangsseite 12 des Gehäuses 2 / der Außenwandung 16 gleitend / verschiebbar geführt.
Mit dem Führungskolben 4 ist ein kulissenartig wirkendes Konussegment 5 / Keilsegment fest verbunden. Das Konussegment 5 ist, wie auch in Fig. 2 gut zu erkennen, als plattenförmiges Segment ausgebildet und weist zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse 3 einander abgewandte Konusflächen 7a und 7b auf. Das Ko- nussegment 5 erstreckt sich insbesondere entlang einer axialen Richtung der Längsachse 3 sowie in einer gedachten Radialebene entlang einer ersten radialen Richtung. Folglich ist das Konussegment 5 mit einer gedachten Erstreckungsebene, in der es sich erstreckt, quer, nämlich senkrecht zu einer zweiten Radialebene, die sich in einer zweiten radialen Richtung erstreckt, ausgerichtet.
In axialer Richtung betrachtet, verjüngt sich das Konussegment 5 in einem ersten Abschnitt und verdickt sich im Anschluss daran in einem zweiten Abschnitt. Die Konusflächen 7a und 7b verlaufen, in axialer Richtung gesehen, komplementär zueinander, sodass die beiden Konusflächen 7a und 7b in Bezug auf die Erstreckungsebene des Konussegmentes 5 spiegelbildlich ausgebildet sind. Das Konussegment 5 ist fest in dem Führungskolben 4 aufgenommen. Das Konussegment 5 ist in Aussparungen innerhalb des Führungskolbens 4 eingeschoben / aufgenommen. Das Konussegment 5 ist dabei derart an dem Führungskolben 4 befestigt, dass das Konussegment 5 in der axialen Richtung sowie in der ersten radialen Richtung (in der ersten Radialebene, die der Erstreckungsebene entspricht) fixiert / lagegesichert ist. In der quer zu der Erstreckungsebene des Konussegmentes 5 verlaufenden zweiten radialen Richtung (in der zweiten Radialebene) ist das Konussegment 5 jedoch zwischen zwei Anschlägen des Führungskolbens 4 im Bereich der Aussparungen begrenzt verlagerbar aufgenommen.
An jeder Konusflächen 7a und 7b ist ein ihr zugeordnetes Kontaktelement 6a bzw. 6b angedrückt. Ein erstes Kontaktelement 6a ist an eine erste Konusfläche 7a und ein zweites Kontaktelement 6b ist an eine, der ersten Konusfläche 7a abgewandte, zweite Konusfläche 7b angedrückt. Die Kontaktelemente 6a, 6b sind jeweils als Rolle, nämlich als Nadelrolle, ausgeführt. Die Kontaktelemente 6a und 6b sind wiederum an jeweils einem Federelement 8a bzw. 8b drehend gelagert / aufgenommen. Die Kontaktelemente 6a und 6b sind jeweils Bestandteil eines der Federelemente 8a oder 8b, so- dass das Federelement 8a, 8b an sich mehrteilig ausgebildet ist.
Die Federelemente 8a und 8b sind Bestandteile einer in dem Gehäuse 2 befestigten Federeinheit 17. Die Federelemente 8a und 8b sind erfindungsgemäß derart ausgeformt, dass sie sich in ihrem unbelasteten Zustand in einer Ebene, d.h. gerade erstre- cken.
Die Federeinheit 17 ist mehrteilig ausgeführt. Neben zwei einzelnen Federelemente 8a und 8b weist die Federeinheit 17 auch eine Einsteckhülse 15 auf. Die Einsteckhülse 15 dient als Halterung / Aufnahme für die Federelemente 8a und 8b in dem Ge- häuse 2. Die Einsteckhülse 15 ist bevorzugt an der Innenumfangsseite 12 des Gehäuses 2 eingepresst oder eingeschraubt. Prinzipiell sind in diesem Zusammenhang noch weitere Anbringungsarten für die Einsteckhülse 15 in dem Gehäuse 2 umsetzbar. Die Einsteckhülse 15 ist dabei stets fest, nämlich in axialer sowie in radialer Richtung fest in dem Gehäuse 2 integriert. Die Federelemente 8a und 8b sind jeweils an einem ers- ten Lagerpunkt 9, der an einem dem jeweiligen Kontaktelement 6a und 6b abgewandten Endbereich der Federelemente 8a, 8b angeordnet ist, an der Einsteckhülse 15 und somit indirekt gehäusefest angebracht / abgestützt. Der erste Lagerpunkt 9 bildet folglich einen Schwenkpunkt aus, an dem die Federelemente 8a, 8b fest eingespannt sind.
Von dem ersten Lagerpunkt 9 aus erstrecken sich die Federelemente 8a und 8b im Wesentlichen in axialer Richtung hin zu dem Konussegment 5 / zu den Kontaktelementen 6a und 6b, sind jedoch in ihrer Erstreckung leicht zu der Längsachse 3 winklig angestellt. Neben dem ersten Lagerpunkt 9 sind die Federelemente 8a und 8b auch jeweils an einem zweiten Lagerpunkt 10 gehäusefest / an der Einsteckhülse 15 abgestützt. Im Bereich des zweiten Lagerpunktes 10 liegen die Federelemente 8a und 8b jeweils, unter Ausbildung eines Hebelpunktes, an Abstützelementen 18 in Form von Abstützstiften an. Ein dritter Lagerpunkt 1 1 , der auf einer dem ersten Lagerpunkt 9 abgewandten axialen Seite des zweiten Lagerpunktes 10 ausgebildet ist, ist das jeweilige Federelement 8a und 8b über das Kontaktelement 6a und 6b an dem Konussegment 5 / den Konusflächen 7a, 7b gelagert / abgestützt / angedrückt. Dadurch ergibt sich eine Dreipunktlagerung / Dreipunktabstützung des jeweiligen Federelementes 8a und 8b. Die einzelnen Lagerpunkte 9, 10 und 1 1 sind in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet, wobei insbesondere der Abstand (erster Abstand) zwischen dem ersten Lagerpunkt 9 und dem zweiten Lagerpunkt 10 kleiner als der weitere Abstand (zweiter Abstand) zwischen dem zweiten Lagerpunkt 10 und dem dritten Lager- punkt 1 1 ist.
Zurückkommend auf die Gleitlagerabschnitte 13, 14 ist in Verbindung mit Fig. gut erkennbar, dass diese jeweils zu einer axialen Seite des Konussegmentes 5 hin angeordnet sind. Ein erster Gleitabschnitt / Gleitlagerabschnitt 13 ist in axialer Richtung zu einer ersten Seite des Konussegmentes 5 hin angeordnet, während ein zweiter Gleitabschnitt / Gleitlagerabschnitt 14 zu einer dem ersten Gleitlagerabschnitt 13 abgewandten, zweiten Seite des Konussegmentes 5 in axialer Richtung angeordnet ist. Beide Gleitlagerabschnitte 13 und 14 sind im Wesentlichen als ringförmige Abschnitte ausgeführt und liegen an der Innenumfangsseite 12 gleitend an.
Der zweite Gleitlagerabschnitt 14 geht zudem in einen Zapfenbereich 19 über. Dieser Zapfenbereich 19 nimmt eine Kolbenstange 20 verschiebefest auf. Die Kolbenstange 20 ist auf übliche Weise weiter mit dem Bedienungspedal des Kraftfahrzeuges verbunden. Des Weiteren ist auf typische Weise eine Druckfeder 21 in Form einer Schrau- bendruckfeder vorhanden, die außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Druckfeder 21 ist mit einem ersten Ende an einem gehäusefesten Bereich abgestützt und mit einem zweiten Ende verschiebefest mit der Kolbenstange 20 gekoppelt. Somit dient die Druckfeder 21 zum Vorspannen der Kolbenstange 20 (sowie indirekt des Führungskolbens 4) in eine ausgefahrene Stellung relativ zu dem Gehäuse 2. Die Druckfeder 21 ist in radialer Richtung von radial außen vollständig durch einen schematisch dargestellten Schmutzschutz 22 umgeben. Da die Kontaktelemente 6a und 6b über die Federelemente 8a und 8b dauerhaft mit einer gewissen Vorspannkraft an die Konusflächen 7a und 7b angedrückt sind, ergibt sich durch die Kontur der Konusflächen / des Konussegmentes, der Vorspannkraft der Federelemente 8a und 8b sowie der Vorspannkraft der Druckfeder 21 die entspre- chende Kraftkennlinie zur Simulation der entsprechenden Pedalkraft.
In anderen Worten ausgedrückt, hebt sich die erfindungsgemäße Ausführung einer Pedalkraftsimulationsvorrichtung 1 vom Stand der Technik insbesondere dahingegen ab, dass durch ein ebenes Federelement 8a, 8b die Bauteilgeometrie in Bezug auf die Herstellbarkeit vereinfacht ist. Das Lagerungskonzept wurde dementsprechend ange- passt und stellt nun eine Dreipunktlagerung 9, 10, 1 1 dar. Zwei der Lagerpunkte 9,10 liegen im Befestigungselement (Einsteckhülse 15), der dritte Lagerpunkt 1 1 ist der Berührpunkt zwischen der Kulisse (Konussegment 5) und den auf dem mehrteiligen Federelement 8a, 8b befindlichen Nadelrollen 6a, 6b. Um den Sitz der Federelemente 8a, 8b zu gewährleisten sind diese dauerhaft zu spannen. Die Kulisse 5 ist im zweiteiligen Kolben (Führungskolben 4) über ihre Anlagepunkte am Kolben 4 axial und radial fixiert, wobei eine gewisse radiale Bewegung möglich ist, allerdings begrenzt durch Anschläge. Die Führung des Kolbens 4 im Gehäuse 2 erfolgt über zwei mit einem Abstand zueinander gelegene Anlageflächen (Gleitlagerabschnitte 13, 14) rechts und links der Kulisse 5 gelegen), um die Anfälligkeit gegen Kippen durch eine außermittige Krafteinleitung am Kolben 4 zu verringern. Die Kraftkennlinie wird bei Betätigung des Pedalkraftsimulators 1 durch das Zusammenspiel der Druckfeder 21 , der Form der Kulisse 5 und der Federsteifigkeit bestimmt. Durch eine Verschiebung der Auflagerpunkte 1 1 an den Federelementen 8a, 8b wird der wirksame Hebelarm des Federele- ments 8a, 8b direkt beeinflusst, was somit eine Erhöhung, bzw. Verringerung der Federsteifigkeit mit sich bringt. Eine Veränderung der Kulissenform erhöht bzw. verringert, bei der Betätigung des Pedalkraftsimulators 1 , die Auslenkung der Federelemente 8a, 8b und verändert somit den Kraftverlauf des Gesamtsystems. Bezuqszeichenliste Pedalkraftsimulationsvorrichtung
Gehäuse
Längsachse
Führungskolben
Konussegment
a erstes Kontaktelement
b zweites Kontaktelement
a erste Konusfläche
b zweite Konusfläche
a erstes Federelement
b zweites Federelement
erster Lagerpunkt
0 zweiter Lagerpunkt
1 dritter Lagerpunkt
2 Innenumfangsseite
3 erster Gleitlagerabschnitt
4 zweiter Gleitlagerabschnitt
5 Einsteckhülse
6 Außenwandung
7 Federeinheit
8 Abstützelement
9 Zapfenbereich
0 Kolbenstange
1 Druckfeder
2 Schmutzschutz

Claims

Patentansprüche
1 . Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2) sowie einem in dem Gehäuse (2) aufgenommenen und entlang einer Längsachse (3) des Gehäuses (2) verschiebbaren Führungskolben (4), wobei der Führungskolben (4) ein sich entlang der Längsachse (3) erstreckende Konussegment (5) aufweist und wobei an diesem Konussegment (5) von zwei einander in einer radialen Richtung der Längsachse (3) abgewandten Seiten jeweils ein über ein Federelement (8a, 8b) positioniertes Kontaktelement (6a, 6b) andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8a, 8b) so ausgebildet sind, dass sie in einem unbelasteten Zustand eine ebene Erstre- ckung aufweisen.
2. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8a, 8b) jeweils an drei Lagerpunkten (9, 10, 1 1 ) abgestützt sind.
3. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8a, 8b) jeweils an einem ersten gehäusefesten Lagerpunkt (9) und einem zweiten gehäusefesten Lagerpunkt (10) abgestützt sind.
4. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8a, 8b) jeweils an einem dritten Lagerpunkt (1 1 ) an einer Konusfläche (7a, 7b) des Konussegmentes (5) abgestützt sind.
5. Pedalkraftsimulationsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerpunkte (9, 10, 1 1 ) jedes Federelements (8a, 8b) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Längsachse (3) beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei ein erster axialer Abstand zwischen dem ersten Lagerpunkt (9) und dem zweiten Lagerpunkt (10) an jedem Federelement (8a, 8b) geringer als ein zweiter axialer Abstand zwischen dem zweiten Lagerpunkt (10) und dem dritten Lagerpunkt (1 1 ) ist.
6. Pedalkraftsimulationsvorrichtung(l ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskolben (4) mehrere Gleitlagerabschnitte (13, 14) aufweist, die jeweils zu einer anderen axialen Seite des Konussegmentes (5) angeordnet sind und an einer Innenumfangsseite (12) des Gehäuses (2) anliegen.
7. Pedalkraftsimulationsvomchtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8a, 8b) in einem Betriebszustand der Pedalkraftsimulationsvomchtung (1 ) jeweils das ihnen zugeordnete Kontaktelement (6a, 6b) an eine Konusfläche (7a, 7b) des Konussegmentes (5) andrücken.
8. Pedalkraftsimulationsvomchtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Konussegment (5) in einer axialen Richtung sowie einer ersten radialen Richtung, in einer Erstreckungsebene des Konussegmentes (5), in dem Führungskolben (4) fixiert ist sowie in einer zweiten radialen Richtung, quer zu der Erstreckungsebene, begrenzt verlagerbar ist.
9. Pedalkraftsimulationsvomchtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (8a, 8b) in einer im Inneren des Gehäuses (2) eingesetzten Einsteckhülse (15) schwenkbar aufgenommen sind.
10. Betätigungssystem für eine Kraftfahrzeugkupplung mit einer Pedalkraftsimulationsvomchtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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