PEDALKRAFTSIMULATIONSANORDNUNG SOWIE KRAFTFAHRZEUG

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftsimulationsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Zylinder, wenigstens einem darin axial verschiebbar angeordneten Kolben und einer Kraftspeicheranordnung zur Erzeugung einer Rückstellkraft auf den wenigstens einen Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftsimulationsanordnung einen einzigen Lagerpunkt aufweist.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pedalkraftsimulationsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Zylinder, wenigstens einem darin axial verschiebbar angeordneten Kolben und einer Kraftspeicheranordnung zur Erzeugung einer Rückstellkraft auf den wenigstens einen Kolben.

[0002] Bei sogenannten eclutch-Systemen ist ein Kupplungspedal vorhanden, bei dem das Pedal nicht mehr mit einem Geberzylinder verbunden ist, sondern die Betätigung der Kupplung mittels eines Aktuators erfolgt. Das Kupplungspedal ist im Gegensatz zu einem reinen automatisierten Schaltgetriebe aber noch vorhanden, um den Kupplungswunsch des Fahrers erfassen zu können. Hierzu ist die Position des Kupplungspedals mit einem Sensor erfassbar.

[0003] Trotz des Wegfalls der hydraulischen Strecke hinter dem Pedal soll die Haptik der Kupplungsbetätigung für den Fahrer gleich bleiben. Dementsprechend muss sich an das Pedal einer Pedalkraftsimulationsanordnung anschließen, die die Kraftkennlinie, die die hydraulische Strecke nach dem Pedal bereitstellt, simuliert.

[0004] Eine derartige Pedalkraftsimulationsanordnung geht aus der DE 10 2015 202 875 A1 hervor. Diese umfasst eine Kolben-Zylindereinheit, wobei ein kompliziertes Federsystem am Kolben angreift, um die gewünschten Gegenkräfte auf das Pedal simulieren zu können.

[0005] Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pedalkraftsimulationsanordnung anzugeben, die einfacher aufgebaut ist.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Pedalkraftsimulationsanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Pedalkraftsimulationsanordnung einen einzigen ortsfesten Lagerpunkt aufweist. Mit anderen Worten ist die Pedalkraftsimulationsanordnung an einer einzigen Stelle am Kraftfahrzeug befestigt. Dadurch vereinfacht sich beispielsweise bereits die Konstruktion des Zylinders, an dem der Lagerpunkt üblicherweise angebracht ist.

[0007] Vorteilhafterweise kann der Lagerpunkt an einem Ende des Zylinders ausgebildet sein. Damit bildet der Lagerpunkt einen Drehpunkt, um den der Zylinder drehbar ist.

[0008] Vorzugsweise kann der Lagerpunkt am pedalseitigen Ende des Zylinders ausgebildet sein. Durch diese Anordnung wird bei der Drehung des Zylinders lediglich eine kleine räumliche Bewegung gegenüber dem Pedal bewirkt. Dies vereinfacht die Anbindung des Pedals.

[0009] Vorteilhafterweise kann der Lagerpunkt auf der Unterseite der Pedalkraftsimulationsanordnung ausgebildet sein. Auch dies erleichtert die Anbindung des Pedals.

[0010] Vorteilhafterweise kann der Lagerpunkt ein Lagerauge am Zylinder umfassen. Dadurch lässt sich eine einfache Befestigung der Pedalkraftsimulationsanordnung erreichen.

[0011] Vorteilhafterweise kann der Kolben fest mit einer Kolbenstange verbunden sein. Die Kolbenstange kann bevorzugt am pedalseitigen Ende ein Auge zur Verbindung mit dem Pedal aufweisen. Alternativ können allgemein gesprochen Verbindungselemente am pedalseitigen Ende vorgesehen werden, die eine feste, gelenklose Verbindung zum Pedal ermöglichen. Da der Zylinder drehbar gelagert ist, dreht sich dementsprechend auch der Kolben beim Bewegen des Pedals mit. Dadurch wird es möglich, die Kolbenstange und das Pedal gelenklos zu verbinden. Dies vereinfacht die Herstellung und Anbindung der Pedalkraftsimulationseinrichtung weiter.

[0012] Während bislang die Lagerung der Pedalkraftsimulationsanordnung gegenüber dem Kraftfahrzeug diskutiert wurde wird im Folgenden die Lagerung der Kraftspeichereinheiten gegenüber dem Zylinder und dem Kolben betrachtet.

[0013] Vorzugsweise kann die Kraftspeicheranordnung wenigstens zwei Kraftspeichereinheiten aufweisen, deren Angriffspunkte am Kolben in axialer Richtung zumindest teilweise versetzt gegeneinander sind. Bei der DE 10 2015 202 875 A1 sind die Kraftspeicher der seitlich angreifenden Federn gegenüber gelagert und somit auf gleicher axialer Höhe. Der Weiterbildung der Erfindung besteht nunmehr darin, dass zumindest ein Angriffspunkt der Kraftspeichereinheiten gegen die der anderen in axialer Richtung versetzt wird.

[0014] Bei drei Kraftspeichereinheiten, die seitlich angreifen, könnten sich zwei also auf gleicher Höhe befinden, wenn die dritte Kraftspeichereinheit in axialer Richtung versetzt am Kolben angreift.

[0015] Vorzugsweise weist die Pedalkraftsimulationsanordnung genau einen Kolben auf, der in dem Zylinder axial verschiebbar ist.

[0016] Vorteilhafterweise kann die Kraftspeichereinheit als Federanordnung ausgebildet sein. Federanordnungen sind günstig in der Herstellung und die Kraftkennlinien lassen sich sicher vorhersagen.

[0017] Vorteilhafterweise kann die Kraftspeicheranordnung wenigstens zwei Kraftspeichereinheiten aufweisen, die seitlich am Kolben angreifen. Seitlich bedeutet dabei an der oder den Seitenflächen und nicht an den Stirnflächen. Grundsätzlich kann auch eine an der Stirnseite des Kolbens angreifende Feder vorgesehen sein. Bevorzugt weist die Pedalkraftsimulationsanordnung aber lediglich Kraftspeichereinheiten auf, die seitlich am Kolben angreifen.

[0018] Vorteilhafterweise können die Kraftspeichereinheiten wenigstens eine Lagerstelle am Kolben aufweisen, wobei sich die Lagerstelle in einer Ausnehmung des Kolbens befindet. Dadurch kann Bauraum eingespart werden und der Angriffspunkt der Kraftspeichereinheiten in radialer Richtung zur Mitte des Kolbens verschoben werden.

[0019] Vorzugsweise können die Lagerstellen am Kolben in axialer Richtung im mittleren Bereich des Kolbens angeordnet sein. In der Mitte ist dabei grundsätzlich der ganze Bereich des Kolbens abgesehen von den Endbereichen. Mit anderen Worten greifen die Kraftspeichereinheiten seitlich an.

[0020] Vorteilhafterweise sind zwei Kraftspeichereinheiten vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens oder des Zylinders angeordnet sind. Ist die erste Kraftspeichereinheit in Einbaulage oben, so ist die zweite unten angeordnet. Dadurch können Querkräfte vermieden werden.

[0021] Vorzugsweise kann genau eine der seitlich angreifenden Kraftspeichereinheiten als Übertotpunktkraftspeicher, insbesondere Übertotpunktfeder, angeordnet sein. Ob eine Kraftspeichereinheit ein Übertotpunktkraftspeicher ist oder nicht hängt vom axialen Angriffspunkt und der Kolbenbewegung innerhalb des Zylinders ab. Dementsprechend kann durch den axialen Versatz der seitlich angreifenden Kraftspeichereinheiten erreicht werden, dass lediglich einer der Kraftspeichereinheiten als Übertotpunktkraftspeicher wirkt. Durch diese Anordnung kann die gewünschte Kennlinie mit einer Minimalanzahl an Kraftspeichereinheiten erreicht werden.

[0022] Bevorzugt kann die Kraftspeicheranordnung genau zwei Kraftspeichereinheiten aufweisen. Diese greifen bevorzugt beide seitlich am Kolben an, wie bereits als mögliche Ausführung beschrieben.

[0023] Während bislang die Lagerung der Kraftspeichereinheiten gegenüber dem Kolben diskutiert wurde wird im Folgenden die Lagerung gegenüber dem Zylinder betrachtet.

[0024] Vorteilhafterweise kann die Kraftspeicheranordnung wenigstens eine Kraftspeichereinheit aufweisen, die gegenüber dem Zylinder an wenigstens einen Lagerort gelagert ist, wobei der wenigstens eine Lagerpuort an einer Seitenfläche der Kraftspeichereinheit angeordnet ist.

[0025] Bevorzugt kann der wenigstens eine Lagerort an einem Gehäuseabschnitt ausgebildet sein. Neben dem Zylinder weist die Pedalkraftsimulationsanordnung weitere Gehäuseabschnitte auf, die mit dem Zylinder verbunden sind. Die Lagerung der Kraftspeichereinheit findet dementsprechend gegenüber dem Zylinder statt. Vorzugsweise können zwei Lagerorte an gegenüberliegenden Stellen der Kraftspeichereinheit ausgebildet sein. Insbesondere kann die Kraftspeichereinheit dann drehbar gelagert sein. Durch die drehbare Lagerung ist es möglich, die Kraftspeichereinheit als Übertotpunktkraftspeichereinheit auszubilden. Dadurch können die zu erzeugenden Kennlinien erzielt werden.

[0026] Vorteilhafterweise kann eine Kraftspeichereinheit wenigstens ein Gelenkgehäuse und/oder einen Gelenkschuh aufweisen und der wenigstens einen Lagerort am Gelenkgehäuse und/oder Gelenkschuh ausgebildet sein. Weiter bevorzugt weist die Federanordnung einen Gelenkschuh und ein Gelenkgehäuse auf, wobei der Gelenkschuh und das Gelenkgehäuse an jeweils einem Ende der Feder angeordnet sind. Die Federanordnung ist bevorzugt als Schraubfeder ausgebildet.

[0027] Ein Gelenkgehäuse unterscheidet sich dabei von einem Gelenkschuh dahingehend, dass das Gelenkgehäuse auf der Außenseite eine Wandung aufweist. Diese umgreift die Kraftspeicheranordnung auf der Außenseite. Bspw. kann die Wandung den Fuß einer Feder umgreifen, und damit eine Drahtdicke. Bevorzugt kann die Wandung wenigstens eine Windung einer Schraubenfeder umgreifen. Damit ist der Lagerort vorteilhafterweise an einem Gelenkgehäuse angeordnet, da hier mehr Fläche zur Realisierung zur Verfügung steht.

[0028] Vorzugsweise kann die wenigstens eine oder die wenigstens zwei Kraftspeichereinheiten an jedem Ende ein Gelenkverbindung, also einen Gelenkschuh oder ein Gelenkgehäuse, aufweisen. Dabei ist das Gelenkgehäuse mit dem die Kraftspeichereinheit gegenüber dem Zylinder gelagert ist bevorzugt doppeltopfförmig ausgebildet. Bei dieser Form ist es möglich, dass der als Spiralfeder ausgebildete Kraftspeicher besonders gut geführt wird und zusätzlich der Gelenkschuh oder ein zweites Gelenkgehäuse axial beweglich mit dem doppeltopfartigen Gelenkgehäuse verbunden werden kann. Ganz allgemein ist es bevorzugt, wenn die Gelenkgehäuse oder Gelenkgehäuse und Gelenkschuh axial beweglich miteinander verbunden sind. Dazu muss das zweite Gelenkgehäuse nicht als Doppeltopf ausgebildet sein, jedoch ergeben sich durch die Form wie beschrieben mehrere Vorteile.

[0029] Vorteilhafterweise kann der Lagerort als Lagerbolzen ausgebildet sein. Dieser greift dann in einer Ausnehmung an einem Gehäuseabschnitt der Pedalkraftsimulationskraftanordnung ein.

[0030] Vorteilhafterweise können zwei Lagerorte vorgesehen sein, deren Verbindungsachse senkrecht auf der Längsachse des Zylinders steht. Dies erlaubt eine stabile Lagerung.

[0031] Vorteilhafterweise kann die Lagerung am Zylinder erfolgen. Dies kann wie bereits beschrieben über Gehäuseabschnitte geschehen, die mit dem Gehäuse verbunden sind.

[0032] Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Pedalkraftsimulationsanordnung. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Pedalkraftsimulationsanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.

[0033] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1

ein Kraftfahrzeug,

Figur 2

eine Pedalkraftsimulationsanordnung in einer ersten Ansicht, und

Figur 3

eine Pedalkraftsimulationsanordnung in einer zweiten Ansicht.

[0034] Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Antriebseinheit 2, einer Kupplung 3, einem Kupplungsaktuator 4 und einem Getriebe 5. Dabei wird die Kupplung 3 mittels des Kupplungsaktuators 4 betätigt. Die Antriebseinheit 2 kann als Verbrennungsmotor und/oder Elektromotor ausgebildet sein.

[0035] Weiterhin befindet sich im Kraftfahrzeug ein Pedal 6, das an einem Pedalbock 7 gelagert ist und mit einer Pedalkraftsimulationsanordnung 8 verbunden ist. Weiterhin ist ein Sensor 9 vorgesehen, der die Stellung des Pedals 6 sensieren kann, und daraus Steuerungsbefehle für den Kupplungsaktuator 4 abzuleiten.

[0036] Die Pedalkraftsimulationsanordnung 8 simuliert dabei die Gegenkraft einer hydraulischen Strecke auf das Pedal 6, wie sie sich bspw. in Kraftfahrzeugen mit manuellen Schaltgetrieben findet. Da diese Strecke in einem Kraftfahrzeug 1 mit eclutch nicht mehr vorhanden ist wird sie durch die Pedalkraftsimulationsanordnung 8 gestellt.

[0037] Figur 2 zeigt die Pedalkraftsimulationsanordnung 8 im Querschnitt. Der Kolben 12 ist dabei in den Zylinder 14 aufgenommen. Die Kraftspeicheranordnung 16 mit den Kraftspeichereinheiten 18 und 20 wirkt der Verschiebung des Kolbens 12 entgegen. Mit dem Kolben 12 fest verbunden ist eine Kolbenstange 22, an deren pedalseitigen Ende sich ein Auge 24 befindet.

[0038] Zur Lagerung der Pedalkraftsimulationsanordnung ist ein Lagerpunkt 10 vorgesehen. Dieser ist in Form eines Nockens mit Durchgangsausnehmung ausgestaltet und befindet sich am unteren pedalseitigen Ende des Zylinders 12. Bei einer Betätigung des Pedals 6 wird die Pedalkraftsimulationsanordnung 8 um den Lagerpunkt 10 gedreht.

[0039] Dadurch dass nur ein Lagerpunkt 10 vorhanden ist kann die Anbindung der Kolbenstange 22 an das Pedal vereinfacht werden. Insbesondere kann die Verbindung gelenklos ausgeführt werden.

[0040] Die Lagerung an einer Stelle wird weiterhin auch durch die Ausgestaltung der Kraftspeicheranordnung 16 ermöglicht. Die Kraftspeichereinheiten 18 und 20 umfassen jeweils einen Gelenkschuh 26, eine Schraubenfeder 28 und ein Gelenkgehäuse 30. Der Gelenkschuh 26 und das Gelenkgehäuse 30 sind axial verschiebbar gegeneinander verbunden. Dabei ist der Gelenkschuh 26 an der Lagerstelle 32 und das Gelenkgehäuse 30 am Lagerort 34 gelagert. Die Lagerstelle 32 ist dabei in den Kolben 12 hinein verschoben und der Lagerort 34 befindet sich an der Seite. Dadurch wird Bauraum eingespart. Da die Kraftspeicheranordnung 16 insgesamt lediglich aus zwei Kraftspeichereinheiten in Form von Federeinheiten besteht und diese platzsparend angeordnet sind wird eine Drehbarkeit der Pedalkraftsimulationsanordnung 8 ermöglicht. Ein weiteres Merkmal, das die sparsame Bauweise ermöglicht ist die versetzte Anbindung der Lagerstellen 32 am Kolben. Dadurch ist die Kraftspeicheranordnung 18 als Übertotpunktfeder ausgeführt, während die Kraftspeichereinheit 20 während der gesamten Bewegung des Kolbens eine Gegenkraft zur Verfügung stellt. Dadurch kann mittels lediglich zweier Federn die gewünschte Kraftkennlinie erhalten werden.

[0041] Insgesamt kann mit dem vorgestellten Aufbau eine extrem kompakte Bauweise bei vereinfachter Anbindung erreicht werden. Insbesondere wird der Lagerpunkt 10 an den Pedalbock 7 angebunden.

Bezugszeichen

[0042] 

1

Kraftfahrzeug

2

Antriebseinheit

3

Kupplung

4

Kupplungsaktuator

5

Getriebe

6

Pedal

7

Pedalbock

8

Pedalkraftsimulationsanordnung

9

Sensor

10

Lagerpunkt

12

Kolben

14

Zylinder

16

Kraftspeicheranordnung

18

Kraftspeichereinheit

20

Kraftspeichereinheit

22

Kolbenstange

24

Auge

26

Gelenkschuh

28

Schraubenfeder

30

Gelenkgehäuse

32

Lagerstelle

34

Lagerort

Ansprüche

1. Pedalkraftsimulationsanordnung (8) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem Zylinder (14), wenigstens einem darin axial verschiebbar angeordneten Kolben (12) und einer Kraftspeicheranordnung (16) zur Erzeugung einer Rückstellkraft auf den wenigstens einen Kolben (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftsimulationsanordnung (8) einen einzigen ortsfesten Lagerpunkt (10) aufweist.

2. Pedalkraftsimulationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (10) an einem Ende des Zylinders (12) ausgebildet ist.

3. Pedalkraftsimulationsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (10) am pedalseitigen Ende des Zylinders (14) ausgebildet ist.

4. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (10) auf der Unterseite der Pedalkraftsimulationsanordnung (8) ausgebildet ist.

5. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (10) ein Lagerauge am Zylinder umfasst.

6. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (12) fest mit einer Kolbenstange (22) verbunden ist, die am pedalseitigen Ende ein Gelenk, insbesondere ein Auge (24), zur Verbindung mit dem Pedal (6) aufweist.

7. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeicheranordnung (16) wenigstens eine Kraftspeichereinheit (18, 20) aufweist, die seitlich am Kolben (12) angreift.

8. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeicheranordnung (16) wenigstens zwei Kraftspeichereinheiten (18, 20) aufweist, die seitlich am Kolben (12) angreifen.

9. Pedalkraftsimulationsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffspunkte der Kraftspeichereinheiten (18, 20) in axialer Richtung versetzt gegeneinander sind.

10. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine der seitlich angreifenden Kraftspeichereinheiten (18) als Übertotpunktkraftspeicher, insbesondere Übertotpunktfeder, angeordnet ist.

11. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeicheranordnung (16) genau zwei Kraftspeichereinheiten (18, 20) aufweist.

12. Pedalkraftsimulationsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kraftspeichereinheit (18, 20) an jedem Ende ein Gelenkelement, insbesondere einen Gelenkschuh (26) und/oder ein Gelenkgehäuse (30) aufweist.

13. Pedalkraftsimulationsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkelemente (26, 30) axial beweglich miteinander verbunden sind, sodass sie eine Ausdehnung in axialer Richtung erlauben.

14. Kraftfahrzeug mit einer Pedalkraftsimulationsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftsimulationsanordnung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.

15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalkraftsimulationsanordnung (8) an einem Pedalbock (7) gelagert ist.

Zeichnung