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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Die
EP 0 500 888 B1 beschreibt eine Pedaleinheit für ein Kraftfahrzeug, bei der zumindest eines der Pedale als ein innerhalb eines zumindest teilweise elastischen Gehäuses angeordneter Drucksensor ausgestaltet ist. Dabei ist das Gehäuse durch eine elastische Kappe gebildet, durch deren Verformung der analoge Stellwert auf den Drucksensor aufgebracht wird. Dazu bildet das Gehäuse mit einem zugehörigen Boden einen druckmitteldichten Hohlraum, in dem ein auf Druckänderungen des Mediums ansprechender Wandler angeordnet ist, welcher die durch eine Volumenänderung des Hohlraums bedingte Druckänderung des Druckmittels in eine entsprechende Stellgröße umwandelt. Eine intelligente elektronische Auswerteschaltung kann zusätzlich in dem zumindest teilweise elastischen Gehäuse angeordnet sein.
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Eine auf diese Weise ausgebildete Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug hat den Nachteil, dass, wenn das Druckmedium eine Flüssigkeit ist, ein hoher konstruktiver Aufwand betrieben werden muss, um die Dichtheit zu gewährleisten. Die Befüllung muss luftfrei erfolgen, was eine Absicherung des Befüllungsprozesses bedingt. Ist das Druckmedium keine Flüssigkeit, so ist der Montageaufwand ebenfalls hoch, aufgrund der weiteren notwendigen Teile.
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Bei Pedaleinheiten mit Schwenkhebeln wird nach dem Stand der Technik die Bremskraft vom Fahrer durch dessen Fuß auf das Bremspedal aufgegeben und als Hydraulikdruck zur Bremse übertragen. Bei elektronischen „Brake-By-Wire-Systemen“ wird die Führungsgröße über die Messung des Pedalwegs oder -winkels bewerkstelligt, der proportional zur auf das Bedienpedal aufgebrachten Kraft ist.
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Eine solche Messung des Pedalwegs oder -winkels ist ein indirektes Verfahren, da aus dem zurückgelegten Pedalweg oder -winkel auf die Kraft geschlossen wird. Bei Verklemmen des Pedals durch Gegenstände ist keine Detektion der Betätigungskraft mehr möglich. Außerdem benötigt die Weg- bzw. Winkelmesseinheit verhältnismäßig viel Bauraum und genügt nicht Anforderungen an eine Redundanz, da verschiedene physikalische Effekte eingesetzt werden müssen.
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Die
GB 1 475 290 A beschreibt eine Druckschaltfunktion, installiert unter einem elastischen Pedalüberzug, auf einer Betätigungsplatte, diese fest montiert an einem Pedalarm. Die elektrische Druckschaltfunktion dient beim Bremspedal zum Betätigen des Bremslichts, beim Gaspedal zum Betätigen einer kick down Funktion. Eine solche Anordnung kann nur eine Pedalbetätigung feststellen, unabhängig vom genauen Betrag des Druckes, der dabei auf das Bremspedal ausgeübt wird und dessen Auswertung für eine Bremsdrucksteuerung nötig wäre.
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Den nächstliegenden Stand der Technik offenbart das deutsche Gebrauchsmuster
DE 82 25 779 U1 Hier wird ein Pedal geschaffen, dessen Betätigung unabhängig von seiner Einbaulage erfasst werden kann, wobei bereits geringste Betätigungskräfte bereits sicher erkannt werden sollen. Dazu wird eine druckempfindliche Sensormatte an der der Pedalbetätigung ausgesetzten Oberfläche des Pedals angebracht. Diese erkennt bereits ein Berühren zum Beispiel des Gaspedals, ohne dass eine Auslenkung vorliegt, was dazu verwendet werden kann, ein durch eine Schubabschaltung leergesaugtes Saugrohr rechtzeitig wieder mit Betriebsgemisch zu versorgen. Auf eine quantitative Auswertung oder Erkennung der Betätigungskraft kommt es hier nicht an, da nur ein möglichst frühes Erkennen in der zeitlichen Abfolge wesentlich für einen möglichst frühen Einspritzbeginn ist.
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Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die auch bei verklemmtem Pedal die vom Fahrer gewünschte Führungsgröße ermittelt und die außerdem mit geringem Montageaufwand hergestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach der Erfindung besteht eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mindestens aus einem über ein Drehgelenk karosseriefest angebrachten Pedalarm mit einer Betätigungsplatte, einer Rückstelleinrichtung für den Pedalarm und einer Druckerfassungsanordnung für einen Betätigungsdruck als Eingangsgröße für ein Steuergerät. Dabei besteht die Druckerfassungsanordnung aus einem Drucksensor, der in einem Druckkissen aus elastischem Material, insbesondere aus einem Elastomer wie Gummi oder Kunststoff, eingebettet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerfassungsanordnung zwischen Pedalarm und Betätigungsplatte angebracht ist.
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Ein solches Druckkissen als Druckerfassungsanordnung, durch das die Kraft umgewandelt und an den integrierten Drucksensor weitergegeben wird, hat den Vorteil, dass es einfach hergestellt werden kann und dass die gesamte Betätigungseinrichtung sehr einfach, mit wenigen Teilen aufgebaut werden kann. Außerdem wird von der Bedieneinrichtung auch bei verklemmtem Pedal die vom Fahrer gewünschte Führungsgröße ermittelt.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Bedieneinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckkissen teilweise von einem Gehäuse aus weniger elastischem Material umgeben ist. Wenn dieses Gehäuse von der Betätigungsplatte oder vom Pedalarm gebildet wird, ist es auf einfache Weise möglich, das Druckkissen so zu integrieren, dass nur zwei Teile miteinander verbaut werden müssen, nämlich die Betätigungsplatte mit dem integrierten Druckkissen an den Pedalarm oder der Pedalarm mit dem integrierten Druckkissen an die Betätigungsplatte.
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Dazu kann die Betätigungsplatte direkt an das Druckkissen angegossen sein, wobei Betätigungsplatte und Druckkissen aus dem selben Material oder auch aus zwei verschiedenen Materialien sein können. Zum Beispiel weicheres Druckkissen und harte bzw. feste Betätigungsplatte. Handelt es sich bei den Materialien um Kunststoff oder Gummi, so gehen diese bei der Herstellung eine feste Verbindung miteinander ein und Betätigungsplatte und Druckkissen sind kombiniert. Aus vielen Einzelteilen entsteht so vorteilhafterweise ein einziges Teil, das deutlich einfacher zu handhaben ist. Weniger Einzelteile der Gesamtkonstruktion ermöglichen eine einfachere Montage, Einsparung von Kosten und eine einfachere Wartung. Das Druckkissen aus elastischem Material vermeidet Dichtigkeitsprobleme.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Bedieneinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalarm zusätzlich einen Pedalweggeber oder einen Pedalwinkelgeber beaufschlagt. Diese echte Redundanz mit verschiedenen physikalischen Effekten gewährleistet eine sichere Ermittlung der Führungsgröße.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. 1 zeigt eine Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet als Fußbremspedal in einem Teilschnitt. Die 2 und 3 zeigen jeweils zwei Schnitte zweier verschiedener Ausführungsformen einer Betätigungsplatte kombiniert mit einem Druckkissen.
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In 1 besteht das Fußbremspedal aus einem über ein Drehgelenk 3 schwenkbar an einer nicht gezeichneten Karosserie angebrachten Pedalarm 1 mit einer Betätigungsplatte 5, einer Rückstelleinrichtung 2 für den Pedalarm 1 und einer Druckerfassungsanordnung 6 für einen Betätigungsdruck als Eingangsgröße für ein nicht gezeichnetes Steuergerät. Die Druckerfassungsanordnung 6 ist zwischen dem Pedalarm 1 und der Betätigungsplatte 5 angebracht. Der Pedalarm 1 beaufschlagt zusätzlich noch einen nicht gezeichneten Pedalweggeber nach dem Stand der Technik. So wird die Kraft über einen weiteren physikalischen Effekt ermittelt. Dadurch ist eine Redundanz möglich und das Führungsgrößensignal kann auf Plausibilität überprüft werden.
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Die Druckerfassungsanordnung 6 besteht aus einem Druckkissen 4, in das ein nicht sichtbarer Drucksensor eingegossen ist. Der Drucksensor ist so allseitig vom elastischen Medium des Druckkissens 4 umgeben. Das Medium ist ein Elastomer, insbesondere Kunststoff oder Gummi, eingegossen in die Betätigungsplatte 5 der Bedieneinrichtung. Diese Kombination von Druckkissen 4 und Betätigungsplatte 5, bei der das Druckkissen 4 teilweise von der Betätigungsplatte 5 als Gehäuse 8 umgeben ist, verhindert, dass der Druck teilweise in eine Deformation umgewandelt wird und dadurch das vom Drucksensor abgegebene Signal kleiner wird oder an Linearität verliert.
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Durch eine Messung der Kraft am Entstehungsort selbst, lässt sich diese auch bei einem verklemmten Pedalarm 1 detektieren. Wird das Bremspedal so ausgebildet, ergibt sich eine echtzeitnahe Sensierung mit früher Erkennung des Bremswunsches, die den Anhalteweg des Kraftfahrzeuges günstig beeinflussen kann. Werden die Kraftfahrzeugbremsen durch eine Regelung unterstützt, wird durch genauere und schnellere Datenbereitstellung dieser Bremsassistent verbessert. Außerdem ist das Einbremsverhalten besser. Durch eine Reduzierung des Pedalwegs kann ein anderes Verhalten bei Unfallsituationen erreicht werden. Außerdem sind noch Packagevorteile und Kostenreduktion möglich, da das Bremssignal identisch mit den Werten der Hydraulikdrucksensoren ist, aber früher gemessen wird.
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In 2 ist bei der Kombination von Druckkissen 4 und Betätigungsplatte 5 der Bedieneinrichtung, das Druckkissen 4 nicht von der Betätigungsplatte 5 als Gehäuse umgeben. Betätigungsplatte 5 und Druckkissen 4 besitzen nur eine gemeinsame Berührungsfläche 7, über die sie miteinander verbunden sind. Die Betätigungsplatte 5 kann dabei aus dem gleichen oder aus weniger elastischem Material hergestellt sein als das Druckkissen 4.
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3 zeigt eine Kombination von Druckkissen 4 und Betätigungsplatte 5 der Bedieneinrichtung, bei der das Druckkissen 4, entsprechend der Darstellung in 1, teilweise von der Betätigungsplatte 5 als Gehäuse 8 umgeben ist. Die Betätigungsplatte 5 kann dabei aus dem gleichen oder aus weniger elastischem Material hergestellt sein als das Druckkissen 4.
