本發(fā)明涉及一種用于在車輛的操縱元件上進(jìn)行力模擬的設(shè)備，優(yōu)選踏板模擬器。該踏板模擬器通過(guò)規(guī)定的力-行程特性提供觸覺(jué)反饋，該設(shè)備包括活塞-缸單元以及用于操縱電離合器系統(tǒng)的裝置，其中，活塞通過(guò)活塞桿與使活塞在缸內(nèi)抵抗復(fù)位力地軸向運(yùn)動(dòng)的操縱元件連接。

背景技術(shù)：

由de102011016239a1已知一種用于具有電子信號(hào)傳遞的車輛制動(dòng)器的踏板力模擬器，在該車輛制動(dòng)器中，與車輛駕駛員的腳力有關(guān)的制動(dòng)力矩輸出尤其借助電子液壓或電子機(jī)械系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，其中，踏板力模擬器產(chǎn)生對(duì)于車輛駕駛員來(lái)說(shuō)習(xí)慣的制動(dòng)感覺(jué)。踏板力模擬器包括氣動(dòng)工作的活塞-缸單元，其活塞限界具有能操控的閥的壓縮室并且逆著壓縮方向地借助至少一個(gè)第一彈簧元件以力加載活塞以及通過(guò)活塞桿與車輛制動(dòng)踏板這樣作用連接，使得活塞桿在操縱車輛制動(dòng)踏板期間經(jīng)歷相對(duì)于活塞-缸單元的角度改變。該角度運(yùn)動(dòng)性對(duì)踏板力模擬器的設(shè)計(jì)提出了高要求。

de102010061439a1公開(kāi)了一種用于機(jī)動(dòng)車的制動(dòng)系統(tǒng)，在該制動(dòng)系統(tǒng)中，能由車輛駕駛員操縱的制動(dòng)踏板與用于產(chǎn)生與行程有關(guān)的反向力或者說(shuō)復(fù)位力的踏板模擬器連接。制動(dòng)踏板的位置由傳感器檢測(cè)，傳感器的傳感器信號(hào)向用于分析處理的控制器輸送。相應(yīng)于制動(dòng)踏板的位置，控制器產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)控制單元和制動(dòng)控制裝置的控制信號(hào)，使得由此產(chǎn)生的發(fā)電式制動(dòng)部分與摩擦制動(dòng)部分一起產(chǎn)生相應(yīng)于制動(dòng)踏板位置的制動(dòng)力矩或者說(shuō)制動(dòng)作用。同時(shí)，控制器這樣操控踏板模擬器，使得反向力或者說(shuō)復(fù)位力作用到制動(dòng)踏板上，產(chǎn)生行程-力相關(guān)性，該行程-力相關(guān)性將如在僅通過(guò)液壓制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)時(shí)那樣的踏板感覺(jué)提供給駕駛員。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，說(shuō)明一種用于在車輛的操縱元件上進(jìn)行力模擬的設(shè)備，該設(shè)備向車輛駕駛員傳送與在正常液壓器件情況下一樣的感覺(jué)，并且盡管如此能簡(jiǎn)單地制造該設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明這樣解決該任務(wù)：活塞壓抵多件式彈性組件，該組件根據(jù)活塞走過(guò)的行程產(chǎn)生針對(duì)活塞的復(fù)位力或推力。這具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在非液壓操縱系統(tǒng)、尤其純電的車輛離合器系統(tǒng)中也會(huì)向車輛使用者傳送與在正常液壓操縱系統(tǒng)中一樣的感覺(jué)。在此，用于力模擬的設(shè)備模擬力-行程特性曲線，其中，根據(jù)由活塞走過(guò)的行程引起通過(guò)操縱系統(tǒng)施加在車輛使用者的腳上或手上的力。在此，用于力模擬的設(shè)備的尺寸相應(yīng)于液壓離合器操縱系統(tǒng)中的主動(dòng)缸的尺寸，使得對(duì)機(jī)動(dòng)車中的空間需求不提出進(jìn)一步要求，因此，力模擬器能夠代替主動(dòng)缸地安裝在機(jī)動(dòng)車中的同一部位上。

有利地，多件式彈性組件構(gòu)造成彈簧裝置，該彈簧裝置具有用于提供復(fù)位力的第一和第三彈簧元件，而在空間上布置在第一和第三彈簧元件之間的第二彈簧元件調(diào)節(jié)針對(duì)活塞的推力。由于存在針對(duì)活塞提供不同力的彈簧元件，由踏板力模擬器輸出的特性曲線能夠更好地匹配于這樣的特性曲線：車輛駕駛員在正常的液壓器件情況下會(huì)觸覺(jué)地感知到該特性曲線。通過(guò)復(fù)位力和推力(拉力)之間的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生對(duì)于車輛使用者來(lái)說(shuō)能明顯感覺(jué)到的力差別。

在一個(gè)構(gòu)型中，第一、第二和第三彈簧元件相對(duì)于活塞的運(yùn)動(dòng)方向徑向擴(kuò)展，其中，靠近缸布置的第一彈簧元件在松弛狀態(tài)下沿軸向方向直接貼靠在活塞上，而第二和第三彈簧元件在松弛狀態(tài)下沿軸向方向與活塞的推進(jìn)裝置間隔開(kāi)地定位。通過(guò)這三個(gè)彈簧元件的該徑向相互嵌套，需要特別小的安裝空間用于踏板模擬器。此外，該構(gòu)型確保踏板模擬器的力-行程特性曲線的非常靈敏的調(diào)節(jié)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，第二彈簧元件與觸發(fā)機(jī)構(gòu)連接，該觸發(fā)機(jī)構(gòu)在第二彈簧的松弛狀態(tài)下與第三彈簧元件間隔開(kāi)地抵抗活塞地切換到在活塞上作用拉力的狀態(tài)。推力確保在由車輛使用者使用的操縱元件上的力減小的感覺(jué)，因此，與引起力-行程特性曲線上升的壓力相比模擬減小的力-行程特性曲線。

在一個(gè)變型方案中，觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括卡鎖機(jī)構(gòu)，在活塞的規(guī)定推進(jìn)運(yùn)動(dòng)之后，在第二彈簧元件被操縱的狀態(tài)下，推進(jìn)裝置嵌入該卡鎖機(jī)構(gòu)中并且操縱第三彈簧元件。借助這樣的卡鎖機(jī)構(gòu)能夠簡(jiǎn)單地從第二彈簧元件的拉力切換成由第三彈簧元件提供的壓力。因?yàn)榭ㄦi機(jī)構(gòu)這樣布置在觸發(fā)機(jī)構(gòu)中，使得活塞的推進(jìn)元件必須通過(guò)操縱裝置才能走過(guò)規(guī)定的行程，以便到達(dá)卡鎖機(jī)構(gòu)，所以存在足夠的時(shí)間，在該時(shí)間中車輛使用者會(huì)感知到操縱元件上的減小的力。

在另一構(gòu)型中，推進(jìn)裝置類似桿形地構(gòu)造并且在其面向第二彈簧元件的端部上構(gòu)造了類似頭形的嵌入元件用于第二彈簧元件的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。固定在活塞上的推進(jìn)裝置的該類似桿形構(gòu)型允許對(duì)布置在第一彈簧元件內(nèi)部的第二和第三彈簧元件進(jìn)行操縱，由此優(yōu)化地利用缸內(nèi)的現(xiàn)有安裝空間。

在另一變型方案中，類似頭形的嵌入元件具有用于將壓力傳遞到觸發(fā)機(jī)構(gòu)上的止擋，該止擋操縱第二彈簧元件的觸發(fā)機(jī)構(gòu)的卡鎖機(jī)構(gòu)。因此確保了，第二彈簧元件實(shí)際上在走過(guò)確定的行程之后才由活塞操縱。

此外設(shè)置，推進(jìn)裝置的類似頭形的嵌入元件在第二彈簧元件的觸發(fā)狀態(tài)下支持第二彈簧元件的拉力到活塞桿上的傳遞。因此保證車輛使用者借助呈車輛踏板形式的操縱元件實(shí)際上感知到力減小。

本發(fā)明的擴(kuò)展構(gòu)型涉及一種用于操縱電離合器系統(tǒng)的裝置，在該電離合器系統(tǒng)中，操縱元件與用于在操縱元件上進(jìn)行力模擬的設(shè)備連接，其中，操縱元件的位置由傳感器單元檢測(cè)并且以電的形式轉(zhuǎn)送給與離合器處于作用連接中的控制單元。在此，根據(jù)在該專利權(quán)申請(qǐng)中解釋的特征中的至少一個(gè)構(gòu)造該用于力模擬的設(shè)備。這具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在電離合器系統(tǒng)情況下，在操縱元件上車輛使用者感知到與在液壓或氣動(dòng)離合器系統(tǒng)情況下剛好一樣的力。

有利地，控制單元具有構(gòu)造成促動(dòng)器的、用于操控離合器的功率單元，該功率單元與離合器機(jī)械或液壓或氣動(dòng)地耦合。因此，該用于力模擬的設(shè)備能在任一操縱元件形式的車輛操縱元件上被使用。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明允許多個(gè)實(shí)施方式。根據(jù)在圖中示出的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明實(shí)施方式。附圖示出

圖1電子液壓離合器操縱系統(tǒng)的原理圖，

圖2用于根據(jù)圖1的電子液壓離合器操縱系統(tǒng)的踏板模擬器的實(shí)施例，

圖3根據(jù)圖2的踏板模擬器的觸發(fā)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例，

圖4根據(jù)圖3的觸發(fā)機(jī)構(gòu)的卡鎖機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。

相同的特征用相同的參考標(biāo)記標(biāo)明。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出電子液壓離合器操縱系統(tǒng)1的原理圖，該電子液壓離合器操縱系統(tǒng)也稱為線控離合器系統(tǒng)。電子液壓離合器操縱系統(tǒng)包括與離合器踏板3機(jī)械連接的踏板模擬器2。離合器踏板3通過(guò)活塞桿4操縱在踏板模擬器2中能軸向運(yùn)動(dòng)地支承的活塞5。通過(guò)行程傳感器單元6探測(cè)活塞5的運(yùn)動(dòng)，該行程傳感器單元與踏板模擬器2連接并且優(yōu)選集成在該踏板模擬器中。行程傳感器單元6通過(guò)電線路7與控制和功率單元8連接。除了控制電子裝置外，控制和功率單元8還包括通過(guò)另一線路9操控離合器10的促動(dòng)器。線路9在現(xiàn)有情況下構(gòu)造成液壓線路。但是，離合器10的操控也能夠替代地氣動(dòng)或機(jī)械地進(jìn)行。

在圖2中示出踏板模擬器2的實(shí)施例，該踏板模擬器被用在根據(jù)圖1的離合器操縱系統(tǒng)1中。離合器踏板3通過(guò)接頭11固定在離合器桿4上。在缸12內(nèi)部，活塞5通過(guò)離合器桿4根據(jù)離合器踏板3的位置軸向運(yùn)動(dòng)。在此，缸12的內(nèi)室包括彈簧系統(tǒng)，該彈簧系統(tǒng)由三個(gè)彈簧元件13、14、15組成，它們圍繞活塞5的運(yùn)動(dòng)軸線徑向擴(kuò)展并且沿缸12的軸向方向延伸。在此，靠近缸壁地構(gòu)造在缸12內(nèi)部的第一彈簧元件13在松弛的狀態(tài)下貼靠在活塞5上。在第一彈簧元件13內(nèi)部構(gòu)造了第二彈簧元件14，該第二彈簧元件軸向僅延伸第一彈簧元件13的一半。在第二彈簧元件14內(nèi)部又布置了第三彈簧元件15，該第三彈簧元件在松弛的狀態(tài)下近似地僅達(dá)到第二彈簧元件14軸向尺寸的一半。

在活塞5上布置了構(gòu)造成桿的推進(jìn)裝置16，該桿在背離活塞5的端部上具有類似頭形的嵌入元件17。該嵌入元件17在第一彈簧元件13壓縮在一起的狀態(tài)下操縱與第二彈簧元件14連接的觸發(fā)機(jī)構(gòu)18，該第一彈簧元件給活塞5施加壓力。在圖3中進(jìn)一步示出這樣的觸發(fā)機(jī)構(gòu)18。在此，布置在第二彈簧元件14的彈簧端部上的觸發(fā)機(jī)構(gòu)18具有止擋19，推進(jìn)裝置16的類似頭形的嵌入元件17在活塞5走過(guò)相應(yīng)行程之后作用到該止擋上。

所描述的踏板模擬器2如下工作：在操縱踏板模擬器2時(shí)，第一彈簧元件13首先通過(guò)活塞桿4和活塞5預(yù)緊。所述第一彈簧元件13施加壓力到活塞5上。因此，車輛使用者在操縱離合器踏板時(shí)在離合器踏板3上感覺(jué)到的力線性增大。

為了使通過(guò)踏板模擬器2模擬出的力-行程特性曲線能夠近似于真實(shí)的力-行程特性曲線，必須針對(duì)離合器踏板3的相應(yīng)于活塞5的規(guī)定行程的一確定行程重新降低操縱力。該離合器踏板特性典型地被稱為回落(drop-off)并且包括作用在離合器踏板3上的力的下降。為了實(shí)現(xiàn)上述情況，沿與車輛使用者的腳力相同方向作用的反力反作用于第一彈簧元件13的逐漸增大的壓力。為此目的，推進(jìn)裝置16用類似頭形的嵌入元件17在活塞5的規(guī)定行程點(diǎn)進(jìn)入觸發(fā)機(jī)構(gòu)18中，該觸發(fā)機(jī)構(gòu)由第二彈簧元件14居中地保持。在活塞5沿第二彈簧元件14方向的運(yùn)動(dòng)方面這樣選擇類似頭形的嵌入元件17的形狀，使得該形狀能夠容易地穿入觸發(fā)機(jī)構(gòu)18中。類似頭形的嵌入元件17具有止擋20，壓力通過(guò)該止擋被施加到觸發(fā)機(jī)構(gòu)18上。通過(guò)推進(jìn)裝置16的類似頭形的嵌入元件17的該止擋20，位于觸發(fā)機(jī)構(gòu)中的卡鎖機(jī)構(gòu)23被松開(kāi)，因此第二彈簧元件14被激活。通過(guò)激活第二彈簧元件14，該第二彈簧元件在推進(jìn)裝置16上施加拉力。用于在踏板模擬器2的行程-力特性曲線中的力下降的力由構(gòu)造成拉力彈簧的該第二彈簧元件14產(chǎn)生。

在此這樣構(gòu)型類似頭形的嵌入元件17，使得在第二彈簧元件14的觸發(fā)狀態(tài)下聯(lián)系觸發(fā)機(jī)構(gòu)18的對(duì)應(yīng)幾何形狀地傳遞相應(yīng)的拉力并且類似頭形的嵌入元件17不會(huì)從桿形的推進(jìn)裝置16中跳出。類似頭形的嵌入元件17也能夠相應(yīng)地在背側(cè)較陡地構(gòu)型，以便能夠接收要作用的拉力。

在離合器分離運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行中，也就是說(shuō)在由車輛使用者進(jìn)一步操縱離合器踏板3時(shí)，通過(guò)觸發(fā)機(jī)構(gòu)18操縱構(gòu)造成壓力彈簧的另一個(gè)第三彈簧元件15，以便在行程末期給力-行程特性曲線提供特征性上升。

在起拉力彈簧作用的第二彈簧元件14被重新拉緊之前，沿離合器接合方向首先使構(gòu)造成壓力彈簧的第三彈簧元件15松弛。針對(duì)力-行程特性曲線的相應(yīng)行程點(diǎn)存在用于觸發(fā)機(jī)構(gòu)18的端部止擋21，在該行程點(diǎn)上僅還希望下降的特性曲線。如果觸發(fā)機(jī)構(gòu)18撞到該端部止擋21上并且活塞桿4繼續(xù)沿接合方向移動(dòng)，那么第二彈簧元件14又通過(guò)觸發(fā)機(jī)構(gòu)18與殼體22鎖緊。如果第二彈簧元件14通過(guò)觸發(fā)機(jī)構(gòu)18被鎖緊，那么推進(jìn)裝置16的類似頭形的嵌入元件17被釋放并且能夠繼續(xù)借助構(gòu)造成壓力彈簧的第一彈簧元件13在現(xiàn)在僅還下降的力-行程特性曲線上沿接合方向運(yùn)動(dòng)。

所描述的踏板模擬器2被設(shè)置成用于非液壓操縱系統(tǒng)，尤其純電的車輛離合系統(tǒng)。但是，該踏板模擬器也能夠替代地被用于任意其它操縱系統(tǒng)，例如制動(dòng)系統(tǒng)，這些操縱系統(tǒng)也能夠替代踏板地具有任意其它操縱元件。

參考標(biāo)記列表

1離合器操縱系統(tǒng)

2踏板模擬器

3離合器踏板

4活塞桿

5活塞

6行程傳感器單元

7電線路

8控制和功率單元

9線路

10離合器

11接頭

12缸

13彈簧元件

14彈簧元件

15彈簧元件

16推進(jìn)裝置

17嵌入元件

18觸發(fā)機(jī)構(gòu)

19止擋

20止擋

21端部止擋

22殼體

23卡鎖機(jī)構(gòu)