Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrpedaleinheit für Kraftfahrzeuge aufweisend ein Fahrpedal zum Steuern einer Antriebskraft eines Motors eines Kraftfahrzeugs, eine Rück ^¬ stellfeder, wobei eine durch eine entsprechende Betätigungs ^¬ kraft herbeigeführte Lageänderung des Fahrpedals gegenüber seiner Ausgangslage entgegen einer Rückstellkraft der Rückstellfeder zu einer Erhöhung der Antriebskraft des Motors führt und bei nachlassender Betätigungskraft die Rückstell ^¬ kraft der Rückstellfeder das Fahrpedal in Richtung seiner Ausgangslage zurückbefördert.

Bei modernen Kraftfahrzeugen besteht generell das Problem, dass der Fahrzeugführer mit vielen Informationen seines Kraftfahrzeugs versorgt wird. Diese Reizüberflutung des Fahrzeugführers durch akustische und optische Signale führt zu einer Ablenkung vom Verkehr. Infolgedessen neigt der Fahrzeugführer dazu, die Signale zu überhören oder zu ignorieren oder er kann sie nicht mehr der Ursache zuordnen. Eine Fahrpedaleinheit der eingangs genannten Gattung vermeidet alle Nachteile optischer und akustischer Systeme: Es ist ei ^¬ ne geeignete Mensch-Maschinen-Schnittstelle für Längsdyna ^¬ mik-Funktionen (Abstandsinformation, Geschwindigkeitsbegren- zung und -regelung) sowie zur Anzeige von Gefahrenhinweisen.

Aus der DE 32 32 160 AI ist daher eine Vorrichtung bekannt, bei der die Rückstellkraft des Fahrpedals veränderbar ist und dem Fahrzeugführer eine haptische Rückmeldung gibt. Die Rückstellkraft des Fahrpedals wird im Bereich des gesamten Pedalwegs in Abhängigkeit von Kenngrößen, die das Motordreh ^¬ moment und die Motordrehzahl wiedergeben, automatisch eingestellt. Bei der vorbekannten Vorrichtung ist ein hydraulisches Stellglied vorgesehen, das über eine Feder mit dem Fahrpedal verbunden ist. Derartige Stellglieder sind ver ^¬ gleichsweise aufwendig, da sie regelbar sein müssen.

Bisherige bekannte Direktantriebe haben ein sehr gutes hap- tisches Verhalten am Pedal, steile, scharfe Kraftkurven mit sehr schnellen Reaktionszeiten. Der Nachteil, bei statischem Betrieb, erwärmt sich das System durch die angeforderte Dau ^¬ erkraft sehr schnell, was zu einer starken Einschränkung der Verfügbarkeit führt. Alternativen sind hochübersetzte Ge ^¬ triebeansteuerungen, haben aber haptische, akustische Nachteile.

Aufgabe ist es die Verlustleistung eines elektromechanischen Stellers für eine Fahrpedaleinheit der eingangs genannten Gattung so zu reduzieren, dass eine größte mögliche thermi ^¬ sche Verfügbarkeit entsteht.

Die Aufgabe wird gelöst gemäß einer Fahrpedaleinheit der eingangs genannten Art, die eine Reibvorrichtung zum Erzeugen einer als zusätzlich zur Rückstellkraft wirkenden Rei- bungskraft aufweist.

Die Aufgabe wird ferner gelöst gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung mit einer Fahrpedaleinheit der eingangs ge ^¬ nannten Art, die einen elektromechanischen Hauptaktuator zum Erzeugen einer mittels einer Steuereinheit variabel steuer ^¬ baren zusätzlichen Rückstellkraft, und eine Reibvorrichtung zum Erzeugen einer als zusätzlich zur Rückstellkraft wirkenden Reibungskraft aufweist.

Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde mittels einer zusätzlichen Reibvorrichtung, die ohne ständige Stromzufuhr betrieben werden kann, die Rückstellkraft aufzubringen oder den Hauptaktuator zu unterstützen und auf diese Weise die Stromlast des Hauptaktuator zu reduzieren. Das System kann unter gewissen definierten Bedingungen - durch Einbringung einer mechanischen Vorrichtung bzw. der Reibvorrichtung mit stark reduziertem Strom die Kraft halten. Die thermische Belastung des Hauptaktuators durch die Stromlast wird auf diese Weise wesentlich reduziert. Außerdem verringert sich auch der Stromverbrauch der Fahrpedaleinheit.

Die Reibvorrichtung ist in den Betrieb der Fahrpedaleinheit zu- und abschaltbar. Die Reibvorrichtung ist derart ausgebildet, dass es unter vorbestimmten bzw. definierten Bedingungen in den Kraftfluss des Fahrpedals eingreift bzw. aus diesem kraftlos ausgenommen wird. Damit bleibt die Fahrpe ^¬ daleinheit weiterhin betreibbar, auch wenn die Reibvorrichtung ausfällt. Bei der Reibungskraft handelt es sich um eine gewünschte und definierte Reibungskraft, die über die vorgesehenen Rei ^¬ bungsflächen erzeugt werden. Damit sind solche ungewünschten Reibungskräfte hiervon nicht erfasst, die in mechanischen Aufbauten unweigerlich auftreten. Die Reibvorrichtung ist vorteilhafterweise so ausgelegt bzw. konstruiert, dass ein großer Anteil der Reibungskraft in die gleiche Richtung wie die Rückstellkraft des Hauptaktuators wirkt.

Bevorzugterweise wirkt die gesamte Reibungskraft in die Richtung der Rückstellkraft des Hauptaktuators.

In einer kostengünstigen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit ohne Hauptaktuator betrieben werden. Um ein besseres haptisches Gefühl am Fahrpedal zu erzeugen wird der Einsatz eines Hauptaktuators bevorzugt, wie es im zweiten Aspekt der Erfindung genannt ist.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass die Reibvorrichtung ei ^¬ nen konusförmigen Eingriffskörper und einen Aufnahmekörper mit einer konusförmigen Ausnehmung zum Aufnehmen des Eingriffskörpers aufweist. Mittels des Eingriffskörpers und des Aufnahmekörpers ist eine besonders einfache mechanische Um ^¬ setzung der Zu-und Abschaltbarkeit der Reibvorrichtung umsetzbar. Dank der Form des Eingriffskörpers als Konus sowie die dazu korrespondierende konusförmige Ausnehmung des Auf ^¬ nahmekörpers baut sich die Kontaktkraft zwischen diesen bei ^¬ den Teilen allmählich auf, sobald der Eingriffskörper in die Ausnehmung des Aufnahmekörpers verschoben wird. Diese Kon ^¬ takt Kraft kann dazu genutzt werden, um die Reibungskraft aufzubauen .

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass der Eingriffskörper und der Aufnahmekörper koaxial zueinander ausgerichtet sind.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass der Eingriffskörper und / oder der Aufnahmekörper eine Reibfläche aufweisen, wobei die Reibkraft über die Reibfläche erzeugbar ist, sobald der Eingriffskörper in die Ausnehmung des Aufnahmekörpers in Eingriff kommt.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass der Eingriffskörper mehrteilig ausgebildet ist.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungs ^¬ gemäßen Fahrpedaleinheit, die einen bistabilen Hilfsaktuator zum Verschieben des Aufnahmekörpers oder des Eingriffskörpers in Richtung seiner Längsachse aufweist. Mittels des bi ^¬ stabilen Hilfsaktuators kann der Aufnahmekörper oder der Eingriffskörper stromlos in einer Position gehalten werden und zugleich bei Bedarf in die gewünschten Positionen verschoben werden. Der bistabile Hilfsaktuator zeichnet sich dadurch aus, dass es ein mit dem Hilfsaktuator gekoppeltes Teil in mehrere Positionen mittels Stromzufuhr verschieben kann. Das Halten des verschiebbaren Teils in einer Position erfolgt stromlos, beispielsweise durch einen Permanentmagne ^¬ ten . Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass der Aufnahmekörper mit ^¬ tels des Hilfsaktuators zwischen zwei Positionen verschieb ^¬ bar und haltbar ist.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass der Haupt- oder Hilfs- aktuator ein Stößelelement aufweist, wobei der Eingriffskör ^¬ per mit einem der Stößelelemente mittels des Aufnahmekörpers kraftschlüssig koppelbar ist.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in beson ^¬ ders vorteilhafte Weise weitergebildet, dass der Hilfsaktua- tor mittels eines Federelements in Richtung seiner Längsachse gefedert gelagert ist. Die Ausführungsform ermöglicht ei ^¬ nen besonders einfachen mechanischen Aufbau der Fahrpedaleinheit und ist kostengünstig umsetzbar.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in beson ^¬ ders vorteilhafte Weise weitergebildet, dass der Haupt- und Hilfsaktuator jeweils ein Stößelelement aufweisen, wobei das Stößelelement des Hilfsaktuators innerhalb des

Stößelelements des Hauptaktuators angeordnet ist und die Stößelelemente miteinander gekoppelt sind.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass die Stößelelemente formschlüssig miteinander gekoppelt sind. Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass das Stößelelement des Hilfsaktuators kraftschlüssig mit dem Eingriffskörper gekop ^¬ pelt ist.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass das Stößelelement des Hilfsaktuators entlang seiner Längsachse zum Hauptaktuator gefedert gelagert ist.

Die erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit wird dadurch in vor ^¬ teilhafte Weise weitergebildet, dass der Haupt- und Hilfsak- tuator innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen dritten Aspekt der Erfindung umfassend ein Fahrzeug mit einer Fahrpedaleinheit nach einem der vorgenannten Ausführungsformen.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fahrpedaleinheit in einer seitlichen Teilschnittansicht,

Fig. 2 eine Schnittansicht auf den Aktuator der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit von der Seite gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf Teile des Aktua- tors des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 eine Schnittansicht auf den Aktuator der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit von der Seite gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 eine Schnittansicht auf den Aktuator der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit von der Seite gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 eine Seitenschnittansicht der Reibvorrichtung ge ^¬ mäß eines vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 eine Schnittansicht auf den Aktuator der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit von der Seite gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 eine detaillierte Schnittansicht auf den Aktuator der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit gemäß des fünften Ausführungsbeispiels, und

Fig. 9 eine Seitenansicht auf einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit von der Seite ge ^¬ mäß eines sechsten Ausführungsbeispiels.

Der Ausgangszustand ist in Figur 1 dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Fahrpedaleinheit 1 eines Kraftfahrzeugs aufweisend ein Fahrpedal 11 zum Steuern einer Antriebskraft eines Motors eines Kraftfahrzeugs. Eine durch eine entsprechende Betäti ^¬ gungskraft herbeigeführte Lageänderung des Fahrpedals 11 ge ^¬ genüber seiner Ausgangslage entgegen einer Rückstellkraft einer hier nicht gezeigten Rückstellfeder führt zu einer Erhöhung der Antriebskraft des Motors. Dabei ist es unerheb ^¬ lich, ob der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs durch einen Verbrennungsmotor oder einen bzw. mehrere Elektromotoren oder durch eine Kombination der genannten Motoren realisiert wird. Bei nachlassender Betätigungskraft fördert die Rück ^¬ stellkraft der Rückstellfeder das Fahrpedal 11 in Richtung seiner Ausgangslage zurück. Ein elektromechanischer Hauptak- tuator 18 erzeugt eine mittels einer Steuereinheit 12 varia ^¬ bel steuerbare zusätzliche Rückstellkraft. Ferner weist die Fahrpedaleinheit 1 eine Reibvorrichtung 100, 200, 300, 400, 500, 600 (in den Figuren 2 bis 9 gezeigt) zum Erzeugen einer als zusätzlich zur Rückstellkraft wirkenden Reibungskraft F _s auf. Bei der in Fig. 1 dargestellten Fahrpedaleinheit handelt es sich um eine sogenanntes stehende Fahrpedaleinheit: die Pedalplatte 11 ist verschwenkbar in einer Abstützvorrichtung 19 gelagert, die in der Regel im Fußraum eines Kraftfahrzeugs auf dem Boden montiert wird. Die Erfindung ist dabei nicht auf diese Typen von Fahrpedalen beschränkt.

Nachfolgend wird die allgemeine Funktionsweise der Fahrpe ^¬ daleinheit näher beschrieben.

Wird die Pedalplatte 11 niedergedrückt, dreht sie sich um ihre Drehachse. Die Pedalplatte 11 betätigt ein Übertra ^¬ gungselement 10, das wiederum mit einer nockenartigen Kurvenscheibe 3 verbunden ist. Durch die Kraftübertragung von der Pedalplatte 11 über das Übertragungselement 10 auf die Kurvenscheibe 3 wird diese um eine Achse B gedreht. Ein elektromechanischer Aktuator, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hubmagnet 18 ausgebildet ist, greift eben ^¬ falls an der nockenartigen Kurvenscheibe 3 an: das Stößelelement bzw. der Magnetstößel 7 des Hubmagneten 18 liegt auf einer Anlagefläche 6 der Kurvenscheibe 3 an und ist entlang einer Achse A vom Hubmagneten 18 bewegbar.

Da der Magnetstößel 7 nur auf der Anlagefläche 6 anliegt kann der Hubmagnet 18 dabei nur eine Kraft in Richtung der Rückstellung der Pedalplatte 11 erzeugen. Eine stärkere Be ^¬ tätigung der Pedalplatte 11 als vom Fahrzeugführer mittels seiner Fußkraft eingestellt ist, kann der Hubmagnet 18 nicht erzeugen. Er wirkt also ausschließlich in Rückstellrichtung mit der zusätzlichen Rückstellkraft F _Zusatz ·

Bei der Betätigung der Pedalplatte 11 wird die Kurvenscheibe 3 gemeinsam mit einem Magneten 5 in eine Drehbewegung um die Achse B versetzt. Ein hier nicht dargestellter Sensor, der mit einer Steuereinheit verbunden ist, ermittelt die Positi ^¬ on der Pedalplatte 11 mit Hilfe des Magneten 5, der sich ge ^¬ meinsam mit Kurvenscheibe 3 bewegt.

Wenn eine zusätzliche Rückstellkraft F _Zusatz erzeugt werden soll sendet eine weitere Steuereinheit 12 ein elektrisches Signal zum Hubmagneten 18. Der Hubmagnet 18 ist ein nicht- kommutierter Direktantrieb mit einem begrenzten Hub, der den Magnetstößel 7 und eine statische Spule zur Bereitstellung der Lorentz-Kraft aufweist. Der Hubmagnet 18 kann mit Hilfe elektrischer Signale der Steuereinheit 12 so angesteuert werden, dass die zusätzliche Rückstellkraft F _Zusatz als Vibra ^¬ tion oder Kraftimpuls an der Pedalplatte 11 für den Fahr ^¬ zeugführer spürbar ist. Abhängig von den eben genannten zahlreichen Funktionen der Kraftform der zusätzlichen Rückstellkraft F _Zusatz kann auch die Größe der zusätzlichen Rück ^¬ stellkraft F _Zusatz eingestellt werden oder der maximale Hub der Pedalplatte 11 begrenzt werden.

Wie es aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist der maximale Hub der Pedalplatte 11 erreicht, wenn die Kurvenscheibe 3 an ei ^¬ nem Anschlag 2 anliegt. Bereits vor diesem maximal möglichen Hub kann der Hub der Pedalplatte 11 durch eine entsprechend große Rückstellkraft F _Zusatz des Hubmagneten 18 begrenzt wer ^¬ den. Der Fahrzeugführer spürt dann eine Kraftschwelle an der Pedalplatte 11, die nur mit größerem Kraftaufwand übertreten werden kann. Auf diese Weise wird der maximal mögliche Hub der Pedalplatte 11 begrenzt. Diese Funktion kann dazu die ^¬ nen, den Fahrzeugführer zu einer energiesparenden Fahrweise anzuleiten .

Mittels der zusätzlichen Rückstellkraft F _Zusatz erhält der Fahrzeugführer eine haptische Information. So kann beispielsweise zum ökonomischen und spritsparenden Betrieb des Kraftfahrzeugs angehalten werden, indem die zusätzliche Rückstellkraft F _Zusatz bei ineffizienter Motordrehzahl erhöht wird und damit das Pedalgefühl härter wird. Andererseits kann der maximale Hub der Pedalplatte 11 begrenzt werden. Andere haptische Informationen, die dem Fahrzeugführer übermittelt werden können sind außerdem die Übermittlung sicher- heitskritischer Informationen wie ein unzureichender Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug.

Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele der Fahrpedal ^¬ einheit 1 mit unterschiedlichen Ausführungen der Reibvorrichtungen 100, 200, 300, 400, 500, 600 näher beschrieben.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Fahrpedaleinheit mit einer Reibvorrichtung 100. Dieses Ausführungsbeispiel ist im Vergleich zu dem zweiten und dritten Ausführungsbeispielen zwar kostenaufwendiger, ermöglicht jedoch eine besonders feinfühlige und variable Regelbarkeit des haptischen Feedbacks.

Innerhalb eines Gehäuses 20 sind der Hauptaktuator 18 und die Reibvorrichtung 100 mit einem bistabilen Hilfsaktuator 101 angeordnet.

Das Gehäuse 20 des Hauptaktuators ist im Wesentlichen zy ^¬ lindrisch geformt. Der Hauptaktuator 18 und Hilfsaktuator 101 der Reibvorrichtung 100 sind zwischen zwei Stirnseiten des Gehäuses unmittelbar benachbart zueinander angeordnet. An einer hinteren Stirnseite ist ein Anschlag 21 für ein Federelement 126 vorgesehen. An einer vorderen Stirnseite ist ein Abschnitt 22 zum Aufnehmen eines Lagers 23 zum Lagern des ersten und zweiten Stößelelement 24, 114 ausgebildet. In Das erste Stößelelement 24 in den nachfolgenden Beispielen ersetzt den Magnetstößel 7 aus Figur 1.

Der Hauptaktuator 18 ist als Hubmagnet ausgebildet und weist einen beweglichen Kern 81 mit einem Permanentmagnetensystem 87 und einen Führungszylinder 82 auf, in denen, je nach Ausführung, eine oder mehrere Spulen 83, 84 untergebracht sind. Auch andere elektrische lineare Direktantriebe können als Hauptaktuator 18 verwendet werden.

Der Haupt- und Hilfsaktuator 18, 101 weisen jeweils ein Stößelelement 24, 114 auf, wobei das zweite Stößelelement 114 des Hilfsaktuators 101 innerhalb des ersten Stößelelements 24 des Hauptaktuators 18 angeordnet ist und die Stößelelemente 24, 114 miteinander gekoppelt sind. Vor ^¬ zugsweise sind die Stößelelemente 24, 114 formschlüssig mit ^¬ einander verbunden. Der Kern 81 weist einen Durchgang 185 auf, in der die Stößelelemente 24, 114 abschnittsweise ange ^¬ ordnet sind.

Das erste Stößelelement 24 ist mit dem Kern 81 gekoppelt und wird durch die Bewegung des Kerns 81 in Richtung der Achse A mit bewegt. Das erste Stößelelement 24 weist einen Anschlag 25 bzw. mehrere Anschlagsflächen (s. Figur 3) auf, worüber es mit dem zweiten Stößelelement 114 in Richtung der Rückstellkraft F _Zusatz formschlüssig gekoppelt ist. Wie in Figur 3 dargestellt, weist das zweite Stößelelement 114 hierzu meh ^¬ rere passfederartige Vorsprünge 117 auf, die in die dazu korrespondierenden Ausnehmungen 27 in der Wand des ersten Stößelelements 24 reinragen. Die Ausnehmungen 27 sind derart gestaltet, dass das zweite Stößelelement 114 in der zur Rückstellkraft F _Zusatz entgegengesetzten Richtung in axialer Richtung entlang der Achse A frei beweglich ist. Lediglich ein an einer Anliegefläche 116 des zweiten Stößelelements 114 anliegende Federelement 26 drückt das zweite Stößelelement 114 in Richtung der Rückstellkraft F _Zusatz und dadurch das zweite Stößelelement 114 an den Anschlag 25 am ersten Stößelelement 24.

In einem Zustand, bei der die Reibvorrichtung 100 abgeschal ^¬ tet bzw. deaktiviert ist, wirkt der Hauptaktuator 18 folgendermaßen, um die Rückstellkraft F _Zusatz auf das Fahrpedal 11 aus zuüben .

Um die Rückstellkraft F _Zusatz zu erzeugen, werden die Spulen 183, 184 mit Strom beaufschlagt. Dies führt dazu, dass der Kern 181 in Richtung der Rückstellkraft F _Zusatz bewegt wird und damit auch das erste Stößelelement 24. Das erste Stößelelement 24 drückt dann gegen die Anlagefläche 6 der Kurvenscheibe 3, so dass die Rückstellkraft F _Zusatz am Fahrpe ^¬ dal 11 wirkt. Das zweite Stößelelement 114 folgt dem ersten Stößelelement 24 in der axialen Verschiebung entlang der Achse A aufgrund der von dem Federelement 26 ausgeübten Fe ^¬ derkraft. Die Federkraft wirkt dabei zusätzlich zu der Rück ^¬ stellkraft F _Zusatz .

In dem Fall, dass die von dem Fahrzeugführer ausgeübte Betä ^¬ tigungskraft auf das Fahrpedal 11 größer ist als die Rück ^¬ stellkraft F _Zusatz , bewegt sich das erste Stößelelement 114 in die zur Rückstellkraft F _Zusatz entgegengesetzte Richtung. Dann kommt es zu einem Kontakt zwischen dem ersten und zweiten Stößelelement 24, 114 an dem Anschlag 25, so dass das zweite Stößelelement 114 mit dem ersten Stößelelement 24 mitgeführt wird. Auch in diesem Fall wirkt die Federkraft des Federele- ments 26 am Fahrpedal unabhängig davon, ob der Hauptaktuator 18 bestromt wird. Zusätzlich zur Federkraft kann durch die Zuschaltung bzw. Aktivierung der Reibvorrichtung eine zusätzlich zur Rückstellkraft wirkende Reibkraft erzeugt wer ^¬ den .

Die Reibvorrichtung 100 weist den bistabilen Hilfsaktuator

101 zum Verschieben eines Aufnahmekörpers 104 in Richtung seiner Längsachse auf, die mit der Längsachse A des Hauptak- tuators 18 zusammenfällt. Der Hilfsaktuator 101 weist zwei bestrombare Spulen 111, 112 auf. Denkbar ist jedoch auch ein bistabiler Hilfsaktuator mit einer Spule. Mittels Bestromung eines der Spulen 111, 112 ist der Aufnahmekörper 102 entlang der Achse A verschiebbar. Zwischen den Spulen 111, 112 befindet sich ein Permanentmagnet 113 zum Halten des Aufnahme ^¬ körpers in einer vorbestimmten Position sobald die Stromzufuhr abgeschaltet wird. In der in Figur 2 gezeigten Position des Aufnahmekörpers 104 befindet sich die Reibvorrichtung 100 im zugeschalteten Zustand.

Zum Erzeugen der Reibkraft weist die Reibvorrichtung 100 einen konusförmigen Eingriffskörper 103 und den Aufnahmekörper

102 mit einer konusförmigen Ausnehmung 140 zum Aufnehmen des Eingriffskörpers 103 auf. Der Eingriffskörper 103 und / oder der Aufnahmekörper weisen eine Reibfläche 131 auf, wobei die Reibkraft über die Reibfläche 131 erzeugbar ist, sobald der Eingriffskörper 103 in die Ausnehmung des Aufnahmekörpers 104 eindringt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Reib ^¬ flächen 131 am Eingriffskörper 103 ausgebildet. Die Reibflächen 131 sind, wie in Figur 3 zu sehen, als klei ^¬ ne wulstartige Vorsprünge 131 ausgebildet, die einen aus ^¬ schließlichen Kontakt mit dem zweiten Stößelelement 114 ermöglichen. Auf diese Weise kann ein Kraftschluss zwischen dem Eingriffskörper 103 und dem ersten Stößelelement 124 wirksam verhindert werden, um eine Bremswirkung des Hauptak- tuators 18 zu verhindern. Vorteilhafterweise ist der Ein ^¬ griffskörper 103 mehrteilig ausgebildet.

Der Eingriffskörper 103 und der Aufnahmekörper 104 sind koaxial zueinander ausgerichtet, wobei in diesem Ausführungs ^¬ beispiel der Aufnahmekörper 104 axial verschiebbar ist. Zum zuschalten der Reibvorrichtung 100 wird der Aufnahmekörper 104 mittels des Hilfsaktuators 101 axial verschoben, so dass sich der Durchmesser der konusförmigen Ausnehmung 140 verkleinert und dadurch ein Kontakt zwischen dem Aufnahmekörper 104 und dem Eingriffskörper 103 hergestellt wird. Durch den Kontakt wird eine Normalkraft erzeugt, welche den Eingriffs ^¬ körper 103 auf das zweite Stößelelement 114 drückt. Dadurch wird an dem zweiten Stößelelement 114 einer Reibung erzeugt, die in Richtung der Rückstellkraft Fz _usa tz wirkt.

Wird der Aufnahmekörper 104 mittels des Hilfsaktuators 101 in die zur Rückstellkraft entgegengesetzte Richtung verscho ^¬ ben, vergrößert sich der Durchmesser der Ausnehmung 140, so dass ein Kontakt zwischen dem Aufnahmekörper 104 und dem Eingriffskörper 103 nicht zustande kommt. In diesem Zustand spreizen sich die Teile des Eingriffskörpers 103 in radialer Richtung nach außen, so dass die Kontaktflächen an den Vorsprüngen 131 nicht mehr am zweiten Stößelelement 114 anlie- - Il ^¬

gen. Damit werden die drei Teile des Eingriffskörpers auch bei einer Verschiebung des zweiten Stößelelements 114 nicht in axialer Richtung mitgeführt. Es ist denkbar die Höhe der Reibungskraft zu variieren. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Eingriffskörper 103 und / oder der Aufnahmekörper so ausgebildet wird, dass die Kontaktkraft bzw. Normalkraft zwischen dem Aufnahmekörper 103 und dem Eingriffskörper 104 je nach Position eines der beiden Teile unterschiedliche groß ist. Darüber hinaus ist es denkbar, den Eingriffskörper 103 und / oder Aufnahmekörper 104 derart auszubilden, dass eine Normalkraft auf den Eingriffskörper stets aufrechterhalten bleibt. Diese kann beispielsweise durch den Stei ^¬ gungswinkel der konusform festgelegt werden.

Der Vorteil dieser Ausführungsform umfasst u. a., dass dank der Federkraft und der Reibungskraft zwei zusätzliche Kraft ^¬ quellen zur Erzeugung der Rückstellkraft vorhanden sind, die so zueinander kombiniert werden können, um eine Vielzahl von haptischen Rückmeldungen zu erzeugen. Es können unterschiedliche Kraftsignale erzeugt werden, die ein Gefühl des Ti ^¬ ckens, Vibrieren oder dgl . am Fahrpedal erzeugen. Darüber hinaus ist mittels dieser Ausführungsform eine besonders gu ^¬ te stufenlose haptische Rückmeldung erzeugbar.

Die Figuren 4 und 5 zeigen kostengünstigere und einfachere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Fahrpedaleinheit.

In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, dass sich dadurch auszeichnet, dass eine Federkraft und / oder Reib ^¬ kraft mittels der Reibvorrichtung zusätzlich zur Rückstell- kraft zuschaltbar ist.

Die Reibvorrichtung 200 weist einen bistabilen Hilfsaktuator 201 auf. Der Hilfsaktuator 201 ist in diesem Fall identisch zu dem Hilfsaktuator 101 des ersten Ausführungsbeispiels. Der Hilfsaktuator 201 ist mittels eines ersten Federelements 26 in Richtung seiner Längsachse gefedert gelagert. Das Fe ^¬ derelement 26 ist zwischen dem Hilfsaktuator 201 und einer Federhalteplatte 50 angeordnet.

Die Federleiterplatte 50 weist einen Zentriervorsprung 51, um das Federelement 26 in der vorgesehenen Lage zu halten. Der Zentriervorsprung 51 weist einen Durchgang 52 auf, durch die das Stößelelement 24 des Hauptaktuators 18 durchführbar ist. Auf diese Weise wird die axiale Führung des Stößelelements 24 sichergestellt.

Ein zweites Federelement 28 ist außerhalb des Gehäuses 20 zwischen der Außenfläche der Stirnseite des Gehäuses 20 und einem Anschlag 29 angeordnet und übt eine Rückstellkraft auf das Fahrpedal 11 aus, sobald das Stößelelement 24 in die zur Rückstellkraft entgegengesetzten Richtung verschoben wird. Zusätzlich dazu kann die Federkraft des ersten Federelements mittels der Reibvorrichtung 200 zugeschaltet werden.

Der Aufnahmekörper 204 ist mittels des Hilfsaktuators 201 in eine zugeschaltete Position verschiebbar, wie in Figur 4 dargestellt, um einen Kontakt zwischen dem Eingriffskörper 203 und dem Aufnahmekörper 204 herzustellen. Sobald das Stößelelement 214 in die zur Rückstellkraft entgegengesetz- ten Richtung verschoben wird, verschiebt sich der Hilfsak- tuator 201 mit dem Stößelelement 24 aufgrund des Kraft ^¬ schlusses zwischen dem Eingriffskörper 203 und dem Stößelelement 24. Die Federkraft des Federelements 26 wirkt dem entgegen und wirkt dabei als zusätzliche Rückstellkraft. Der Kraftschluss zwischen dem Eingriffskörper 203 und dem Stößelelement 24 kann derart ausgebildet werden, dass eine reibungsbehaftete Verschiebung des Stößelelements 24 relativ zum Eingriffskörper 203 möglich ist.

Alternativ ist es denkbar, das Stößelelement 24 mittels ei ^¬ nes Hauptaktuators zusätzlich anzutreiben. Das Federelement 226 wäre in diesem Fall zwischen dem bistabilen Hilfsaktua- tor 201 und dem Hauptaktuator angeordnet. Der Hilfsaktuator 201 wäre weiterhin in die zur Rückstellkraft entgegengesetzte Richtung axial verschiebbar.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, dass sich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Figur 4 darin unterscheidet, dass der bistabile Hilfsaktuator 301 nicht mittels eines Fe ^¬ derelementes gelagert ist. Stattdessen ist nur ein Federele ^¬ ment 28 zwischen der zweiten Stirnseite und dem Anschlag 329 vorgesehen. Eine zusätzliche Rückstellkraft ist mittels der Reibvorrichtung dadurch erzeugbar, dass der Hilfsaktuator form- order kraftschlüssig mit dem Gehäuse 20 verbunden ist. Der Hilfsaktuator kann beispielsweise an die Stirnseite des Gehäuses 20 angeschraubt werden. Denkbar ist auch die Ver ^¬ wendung eines Arretierbolzens, das in die Gehäusewand 20 eingreift. Des Weiteren ist es denkbar die radiale Außenflä ^¬ che des Hilfsaktuators als Reibfläche einzusetzen. Eine weitere Alternative zur Auslegung der Reibkraft der Reibvorrichtung besteht darin, die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Eingriffskörper 303 und dem Stößelelement 24 derart auszubilden, dass eine reibungsbehaftete axiale Bewegung des Stößelelements 23 möglich ist.

Die Rückstellkraft in diesem Ausführungsbeispiel wird daher zum einen über das Federelement 328 aufgebracht. Eine zu ^¬ sätzliche Rückstellkraft wird mittels der Reibungskraft der Reibvorrichtung 300 erzeugt, wenn der Eingriffskörper 303 in den Aufnahmekörper 304 in Eingriff kommt und dadurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Eingriffskörper und dem Stößelelement 24 zustande kommt. In diesem Fall setzt sich die Rückstellkraft aus der Federkraft des Federelemen ^¬ tes 328 und der Reibungskraft und / oder Haltekraft der Reibvorrichtung 300 zusammen.

Analog zu dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auch das dritte Ausführungsbeispiel mittels eines Hauptaktuators er ^¬ gänzt werden, dass eine zusätzliche Rückstellkraft über das Stößelelement 324 auf das Fahrpedal 11 überträgt.

Figur 6 zeigt ein weiteres viertes Ausführungsbeispiel, bei dem die Reibvorrichtung 400 einen konusförmigen Eingriffskörper 403, einen Aufnahmekörper 404 mit einer Ausnehmung zum Aufnehmen des Eingriffskörpers 403 aufweist, wobei der Eingriffs- und Aufnahmekörper 403, 404 innerhalb einer Füh ^¬ rungshülse 406 geführt werden. Der Aufnahmekörper 404 weist eine Reibungsfläche auf, die mit der Führungshülse 406 zusammenwirkt. Bei Betätigung des Fahrpedals 11 wird über den Anschlag 6 der Kurvenscheibe 3 eine Kraft auf den Eingriffskörper 403 übertragen. Ein Federelement 428 ist zwischen der Kurvenscheibe 3 und dem Ein ^¬ griffskörper 403 zwischengeschaltet. Durch die Betätigungs ^¬ kraft und die Verschiebung der Kurvenscheibe 3 kommt der Eingriffskörper 403 in Eingriff mit dem Aufnahmekörper 404, durch den eine Reibung zwischen dem Aufnahmekörper 404 und der Führungshülse 406 erzeugt wird, die als zusätzliche Rückstellkraft F _Zusatz wirkt.

Die Figuren 7 und 8 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer Reibvorrichtung 500, die einen Aufnahmekörper 504, ein Stößelelement 514 mit einem konusförmigen Eingriffsab ^¬ schnitt 503 und einen bistabile Hilfsaktuator 501 aufweist. Das zweite Stößelelement 514 des bistabilen Hilfsaktuators ist koaxial zu einem ersten Stößelelement 24 angeordnet. Das zweite Stößelelement 514 ist innerhalb einer Führungshülse 506 angeordnet. Es weist zudem eine Ausnehmung auf, durch die der Aufnahmekörper 504 durchsteckbar ist, um eine kraftschlüssige Verbindung zu der Führungshülse 504 aufzubauen. Der Aufnahmekörper 504 ist dadurch formschlüssig mit dem ersten Stößelelement 524 verbunden. Der konusförmige Eingriffsabschnitt 503 des bistabilen Hilfsaktuators kommt dann in Eingriff mit dem Aufnahmekörper 504, wenn der Hilfsaktua- tor das zweite Stößelelement 514 in die entsprechende Ein ^¬ griffsposition, wie in Figur 8 gezeigt, verfährt. In dieser Position wird über die Normalkraft F _N zwischen dem Aufnahme ^¬ körper 504 und dem Eingriffskörper 503 eine Reibungskraft F _s an der Innenwand der Führungshülse 506 erzeugt, die als zu ^¬ sätzliche Rückstellkraft wirkt. Die Stößelelemente 24, 514 wirken mit dem Magnetstößel 7 zusammen, um einen Kraftfluss zum Fahrpedal 11 herzustellen. Vorzugsweise ist der Hilfsak- tuator 501 in zur Rückstellkraft entgegengesetzt wirkenden Richtung mechanisch sperrbar.

Figur 9 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Fahrpedaleinheit, bei der die Reibvorrichtung 600 als Getriebevorrichtung zum erzeugen einer zusätzlichen Hilfsrückstellkraft ausgebildet ist.

Die Getriebevorrichtung 600 ist mit der Kurvenscheibe 3 form- oder kraftschlüssig verbunden. Beispielsweise mittels einer Verzahnung. Vorzugsweise liegt das Reibelement 608 im eingefahrenen Zustand an einem Reibrad 609 an, wobei das Reibrad 608 mit der Kurvenscheibe 3 mechanisch gekoppelt ist. Alternativ ist es denkbar, dass das Reibrad 609 mittels eines Zahnrades 610 mit der Kurvenscheibe 3 gekoppelt ist.

Vorzugsweise ist das Reibelement 608 ein- und ausfahrbar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Reibelement 608 mittels eines bistabilen Hilfsaktuators 601 ein- und aus ^¬ fahrbar. Alternativ ist das Reibelement 608 mittels eines Federelements einfahrbar.

Vorzugsweise ist das Reibelement 608 ausfahrbar, sobald das Fahrpedal 11 betätigt wird, und einfahrbar, sobald das Fahr ^¬ pedal in die Ausgangslage zurückbefördert wird. Alternativ dazu weist die Getriebevorrichtung 600 ein Schlitz-Lager 611 auf, mittels dessen die Getriebevorrichtung 600 mit der Kurvenscheibe 3 koppelbar ist. Vorzugsweise ist das Zahnrad 610 mit dem Schlitzlager 611 gekoppelt. Im betätigten Zustand des Fahrpedals 3 wirkt das Zahnrad 610 mit dem Schlitzlager 611 zusammen, um die Getriebevorrichtung so zu verschieben, dass ein Kontakt zwischen dem Reibelement 608 und dem Reibrad 609 zustande kommt. Das Zahnrad 610 und das Schlitzlager 611 kommen außer Eingriff, sobald das Fahrpedal in die Ausgangslage zurückbefördert wird, so dass die Getriebevorrichtung 600 derart verschoben wird, dass der Kontakt zwischen dem Reibrad 609 und dem Reibele ^¬ ment aufgehoben wird.