DE102015214490A1

DE102015214490A1 - Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement sowie einer Gegenkraftvorrichtung

Info

Publication number: DE102015214490A1
Application number: DE102015214490.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Stürzer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Es wird eine Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement (3) sowie einer Gegenkraftvorrichtung mit einem Torquemotor (2) vorgestellt, wobei die Abgangswelle des Torquemotors mit einem Untersetzungsgetriebe (1, 4) gekoppelt ist, an welchem ein Mitnehmerelement (14) angeordnet ist, welches zumindest in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement sowie einer Gegenkraftvorrichtung dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gegenkraftvorrichtungen dienen zur Erzeugung haptischer Rückkopplung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs über die Fahrpedalvorrichtung, insbesondere zur Geschwindigkeit- oder Abstandsregelung. Eine solche Gegenkraftvorrichtung kann mit einem Torquemotor ausgestattet sein, da dieser als Langsamläufer ein hinreichendes Drehmoment für eine entsprechende haptischer Rückkopplung aufweist und für Fahrpedalvorrichtungen üblicherweise nur ein definierter Schwenkwinkel erforderlich ist, welcher durch Torquemotoren üblicherweise erreicht wird.
Eine solche Fahrpedalvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 13 69 763 A2 zu entnehmen. Dabei ist eine Kupplungseinheit sowie ein Kupplungsseil und ein Motor sei vorgesehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrpedalvorrichtung der eingangs beschriebenen Art weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Abgangswelle des Torquemotors mit einem Untersetzungsgetriebe gekoppelt ist, an welchem ein Mitnehmerelement angeordnet ist, welches zumindest in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements wirkt. Durch das Untersetzungsgetriebe, also eine Getriebe mit einer Untersetzung, also ein Abgangsdrehzahl, welche um dem Übersetzungsverhältnis entsprechendes mathematisches Vielfaches kleiner ist als die Eingangsdrehzahl, wird die Kraft am Mitnehmerelement erhöht und der dafür erforderliche Verstellweg am Mitnehmerelement und damit der Einfluss der Gegenkrafteinrichtung auf die Position des Pedalelements reduziert.
Als Untersetzungsgetriebe ist in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ein Planetengetriebe vorgesehen. Dieses Planetengetriebe kann unmittelbar auf die Welle des Torquemotor und axial zur Drehwelle des Pedals angeordnet werden. Alternativ dazu ist aber auch beispielsweise ein Stirnradgetriebe möglich.
Vorzugsweise greift das Mitnehmerelement in ein Langloch im Pedalelement ein und liegt dort durch die Wirkung eine Rückstellfeder an einer Seite des Langlochs an, kann jedoch insbesondere bei einem Festfahren des Torquemotors das Pedalelement innerhalb des Langlochs weiterbewegt und insbesondere das Gaspedal immer in die Nullstellung zurückgenommen werden.
So ist es vorzugsweise auch möglich, dass das Mitnehmerelement unmittelbar, also insbesondere ohne Zwischenschaltung einer Kupplung oder weiterer Federn, auf das Pedalelement wirkt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 Gesamtansicht
2 Ansicht auf das Planetengetriebe
3 Explosionsansicht mit Blick auf das Langloch im Pedalelement
4 Ausgestaltung mit Stirngetriebe
5 Detailansicht auf Ausgestaltung
Die 1 ermöglicht eine Gesamtansicht des Pedalelements 3 mit der Gegenkraftvorrichtung bestehend aus dem Torquemotor 2 sowie einem Untersetzungsgetriebe 1, hier wie auch in den folgenden Ausführungsbeispielen jeweils ausgestaltet als ein Planetengetriebe.
Der innere Aufbau des Torquemotors ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung. Auf der Abgangswelle 21 des Torquemotors 2 ist das Planetengetriebe 1 angeordnet, welches nachfolgend in 2 noch näher erläutert werden wird. 1 zeigt darüber hinaus das Pedalelement 3 mit seiner Bohrung 31 für die Aufnahme eines hier nicht mehr gezeigten Lagerzapfens für die Drehachse des Pedalelements sowie die Pedalplatte 31 am Ende des Pedalarms des Pedalelements 3.
Betrachtet man nun in einer vergrößerten Ansicht in 2 das Planetengetriebe 1 näher, so ist auf der Abgangswelle 21 des Torquemotor 2 zunächst das so genannte Sonnenrad 11 zu erkennen, welches in Eingriff mit hier in diesem Ausführungsbeispiel 3 jeweils um 120° zueinander versetzt angeordneten Planetenrädern 12 steht, welche ihrerseits die Drehung an das umlaufende Hohlrad 13 abgeben. Selbstverständlich sind an den Stirnflächen des Sonnenrad 11, der Planetenräder 12 sowie Innen am Hohlrad 13 jeweils vorzugsweise Zähne vorgesehen, welche hier einzig zur Vereinfachung der Figuren nicht näher gezeigt wurden. Die Planetenräder 12 werden mit ihren Achsen durch einen gemeinsamen Planetenradträger 15 gehalten. Theoretisch könnte die Abgangswelle 21 des Torquemotors 2 auch mit einem der Planetenräder gekoppelt werden.
Am Hohlrad 13 ist das Mitnehmerelement 14 angeordnet, welches in das Langloch 33 des Pedalelements 3 eingreift, wie in der Explosionsdarstellung in 3 durch den Pfeil angedeutet ist.
Der Torquemotor (2) wirkt also über das Untersetzungsgetriebe (1) und das Mitnehmerelement (14) in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements unmittelbar auf das Pedalelement (3). In die entgegengesetzte Bewegungsrichtung ist durch das Langloch jedoch jederzeit eine Rückstellung des Pedalelements in die Nullstellung möglich, selbst wenn der Torquemotor festfahren, ausfallen und blockieren sollte. Vorzugsweise ist eine Rückstellfeder (16) vorgesehen, welche das Mitnehmerelement (14) an eine vorgesehene Seite des Langlochs (33) nachführt. Diese Rückstellfeder (16) kann dabei beispielsweise als Spiralfeder axialsymmetrisch angeordnet sein und sich am Gehäuse des Torquemotors 2, hier bspw. im Schlitz 22 abstützen und in eine Bohrung (111) ins Sonnenrad eingreifen (11). Alternativ könnte eine solche spiralfeder auch auf das Hohlrad wirken oder abweichend ausgestaltet oder angeordnet sein, ggfs. auch direkt am Mitnehmerelement 14.
Im Normalbetrieb wird der Fahrer über die Pedalplatte 32 seinen entsprechenden Wunsch an das Pedalelement 3 übermitteln und über das Mitnahmeelement 14 das Planetengetriebe 1 als auch der Torquemotor 2 dabei über die Rückstellfeder immer passiv mitgeführt. Diese Rückstellfeder ist übrigens nicht zu verwechseln mit einer weiteren, in herkömmlicher Weise am Pedalelement 3 selbst wirkenden Rückstellfeder.
Soll nun eine zusätzliche Rückstellkraft aufgebracht werden, so wird der Torquemotor 2 elektrischen Strom, dreht sich dessen Abgangswelle 21 in vorgegebenem Maße und wird dies über das Planetengetriebe 1 an das Mitnehmerelement 14 und von diesem über das Langloch 33 an das Pedalelement 3 weitergegeben. Dabei kommt im Planetengetriebe 1 durch die Verdrehung des Sonnenrad 11 zunächst die Planetenräder 12 und über diese wiederum das Hohlrad 13 in Drehung, wobei die Drehbewegung hier jeweils nur ein kleines Winkelsegment von deutlich kleiner als 360° entsprechen und durch die Untersetzung Wirkung des Planetengetriebes auf den für die Wirkung der Gegenkraftvorrichtung definierten Pedalweg reduziert wird.
Diese Ausgestaltung ermöglicht einen äußerst kompakten Aufbau sowie eine Anordnung des Torquemotors und Planetengetriebes achsensymmetrisch zur Drehachse des Pedalelements.
Die 4 und 5 skizzieren demgegenüber nun noch die Ausgestaltung als Stirnradgetriebe mit dem ersten Rad 41 auf der Abgangswelle des Torquemotors und dem dazu versetzt angeordneten zweiten Rad 42, an welchem hier in diesem Ausführungsbeispiel das Mitnehmerelement 14 angeordnet ist. Am zweiten Rad 42 ist die größere Zahnzahl angeordnet und wird durch das Zahlverhältnis das gewünschte Untersetzungsverhältnis realisiert.
Wieder ist eine Rückstellfeder 16 vorgesehen, sind die weiteren Bestandteile und Funktionsweise aber bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltungsform bereits hinreichend beschrieben und hier analog.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2: Torquemotor
3: Pedalelement
11: zentrales Sonnenrad
111: Bohrung im Sonnenrad 11 zur Aufnahme der Rückstellfeder 16
12: Planetenräder
13: umlaufendes Hohlrad
14: Mitnehmerelement am Hohlrad
15: Planetenradträger
16: Rückstellfeder
21: Abgangswelle des Torquemotors
31: Bohrung für das Drehlager des Pedalelements
32: Pedalplatte
33: Langloch im Pedalelement
41: erstes Rad des Stirnradgetriebes
42: zweites Rad des Stirnradgetriebes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1369763 A2 [0003]

Claims

Fahrpedalvorrichtung mit einem Pedalelement (3) sowie einer Gegenkraftvorrichtung mit einem Torquemotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Abgangswelle des Torquemotors mit einem Untersetzungsgetriebe (1, 4) gekoppelt ist, an welchem ein Mitnehmerelement (14) angeordnet ist, welches zumindest in eine Bewegungsrichtung des Pedalelements wirkt.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Untersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe (1) vorgesehen ist, wobei das Planetengetriebe ein auf der Abgangswelle (21) des Torquemotors angeordneten Sonnenrad (11), zumindest zwei in dieses eingreifende Planetenräder (12) sowie ein um die Planetenräder (12) außen umlaufend angeordnetes, in die Planetenräder (12) eingreifendes, umlaufendes Hohlrad (13) aufweist, wobei am Hohlrad (13) das Mitnehmerelement (14) angeordnet ist.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (14) in ein Langloch (33) im Pedalelement (3) eingreift.
Fahrpedalvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torquemotor (2) über das Untersetzungsgetriebe (1) und das Mitnehmerelement (14) unmittelbar auf das Pedalelement (3) wirkt.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (16) vorgesehen ist, welche das Mitnehmerelement (14) an eine vorgesehene Seite des Langlochs (33) nachführt.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder auf das Sonnenrad (11) oder Hohlrad (13) wirkt.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Untersetzungsgetriebe ein Stirnradgetriebe (4) vorgesehen ist.