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Title:
PEDAL DEVICE FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/026861
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a pedal device (1) for motor vehicles, comprising a position indicator (28, 30) for the pedal (6), which generates an electric signal depending on the pedal position, and a spring device in the form of at least one laminated spring (18) which is elastically deformed when the pedal is actuated. A deformation or force sensor (28) for generating a deformation or force signal is disposed in the deformation area (20) and an evaluation electronics generates (30) the actuator signal in response thereto. According to the invention, the laminated spring (18) carries the evaluation electronics (30) whose connections (32) are connected to a section of the laminated spring (18) in an electrically conducting manner. At least one electrical contact (34) is formed onto said section and represents the interface for the connection of electrical components or conducting elements.

Inventors:
KLOTZBUECHER THOMAS (DE)
BAUER BERNHARD (DE)
KAZMIERCZAK HARALD (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/001510
Publication Date:
March 24, 2005
Filing Date:
July 10, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
KLOTZBUECHER THOMAS (DE)
BAUER BERNHARD (DE)
KAZMIERCZAK HARALD (DE)
International Classes:
B60K23/02; B60K26/02; B60T7/04; G05G1/38; (IPC1-7): G05G/
Foreign References:
US4888997A1989-12-26
DE4024018A11992-01-30
EP0996049A22000-04-26
EP1106416A22001-06-13
EP0848313A21998-06-17
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Claims:
Patentansprüche
1. PedalVorrichtung (1) für Kraftfahrzeuge, beinhaltend einen Stellung geber (28,30) für das Pedal (6), welcher ein elektrisches, von der Pe dalstellung abhängiges Stellsignal erzeugt, sowie eine bei Pedalbetäti gung elastisch verformbare Federeinrichtung in Form wenigstens einer Blattfeder (18), in deren Verformungsbereich (20) ein Verformungs oder Kraftsensor (28) zur Erzeugung eines Verformungsoder Kraftsi gnals angeordnet ist, in dessen Abhängigkeit eine Auswerteelektronik (30) das Stellsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Blatt feder (18) die Auswerteelektronik (30) trägt, deren Anschlüsse (32) mit einem Abschnitt der Bi'attfeder (18) elektrisch leitend in Verbindung stehen, an welchen wenigstens ein elektrischer Kontakt (34) als Schnittstelle für den Anschluß elektrischer Bauoder Leitungselemente angeformt ist.
2. Vorrichtung. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt von einem außerhalb des Verformungsbereichs (20) angeordneten Bereich der Blattfeder (18) endseitig parallel wegra gende und in Querrichtung voneinander beabstandete Steckzungen (34) für einen elektrischen Stecker beinhaltet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckzungen (34) durch Stanzen der Blattfeder (18) gefertigt sind.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende einer Rückstellfederanord nung (10) zur Erzeugung einer der Betätigungskraft am Pedal (6) ent gegenwirkenden Rückstellkraft an dem Verformungsbereich (20) der Blattfeder (18) und das andere Ende am Pedal (6) abgestützt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verformungsbereich (20) der Blattfeder (18) eine vorspringende Feder aufnahme (16) für die Rückstellfederanordnung (10) angeformt ist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (30) und ein außerhalb des Verformungsbereichs (20) und in Nachbarschaft zum elektrischen Kontakt (34) angeordneter Abschnitt der Blattfeder (18) mittels eines ummantelnden Spritzgußkörpers (38) aus Kunststoff mit einander verbunden sind.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsoder Kraftsensor durch wenigstens einen Dehnmeßstreifen (28) gebildet wird, welche unter Zwischenordnung einer Isolierschicht (42) an der Blattfeder (18) angebracht ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Verformungsbereich (20) der Blattfeder (18) eine Vertiefung (24) eines Lagerbocks (2) des Pedals (6) überspannt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumin dest die Enden (22,26) der Blattfeder (18). im Lagerbock (18) einge spannt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der La gerbock (18) durch einen Spritzgußformling gebildet wird, in den die Enden (22,26) der Blattfeder eingegossen oder eingespritzt sind.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (18) zusammen mit der Auswerteelektronik (30) und dem Verformungsoder Kraftsensor (28) mit Ausnahme wenigstens eines freien Teils des elektrischen Kontakts (34) von einer Schutzschicht ummantelt ist.
Description:
Pedal-Vorrichtung für Kraftfahrzeuge Beschreibung Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Pedal-Vorrichtung für Kraftfahrzeuge, beinhaltend ei- nen Stellungsgeber für das Pedal, welcher ein elektrisches, von der Pedalstellung abhängiges Stellsignal erzeugt, sowie eine bei Pedalbetätigung elastisch ver- formbare Federeinrichtung in Form wenigstens einer Blattfeder, in deren Verfor- mungsbereich ein Verformungs-oder Kraftsensor zur Erzeugung eines Verfor- mungs-oder Kraftsignals angeordnet ist, in dessen Abhängigkeit eine Äuswer- teelektronik das Stellsignal erzeugt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ei- ne solche Pedal-Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 40 24 018 A1 bekannt.

Vorteile der Erfindung Indem die Blattfeder die Auswerteelektronik trägt, deren Anschlüsse mit einem Abschnitt der Blattfeder elektrisch leitend in Verbindung stehen, an welchen we- nigstens ein elektrischer Kontakt als Schnittstelle für den Anschluß elektrischer Bau-oder Leitungselemente angeformt ist, fungiert die einstückige Blattfeder zu- gleich als Trägerelement der Auswerteelektronik und als signalleitende Verbin- dung zwischen dieser und dem elektrischen Kontakt, der an sie angeformt ist.

Hierdurch reduziert sich die Anzahl der zu montierenden Bauelemente, was sich günstig auf die Fertigungskosten auswirkt. Der mit der Blattfeder einstückige elektrische Kontakt ist vorzugsweise mittels eines Steckers an eine Leitungsver-

bindung anschließbar, welche das Stellsignal in ein Motorsteuergerät des Kraft- fahrzeugs einsteuert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch an- gegebenen Erfindung möglich.

Besonders bevorzugt beinhaltet der elektrische Kontakt von einem außerhalb des Verformungsbereichs angeordneten Bereich der Blattfeder endseitig parallel wegragende und in Querrichtung voneinander beabstandete Steckzungen für den elektrischen Stecker. Die Steckzungen sind beispielsweise durch Stanzen der Blattfeder gefertigt.

Gemäß einer weiteren Maßnahme ist ein Ende einer Rückstellfederanordnung zur Erzeugung einer der Betätigungskraft am Pedal entgegenwirkenden Rückstellkraft an dem Verformungsbereich der Blattfeder und das andere Ende am Pedal abge- stützt. Die Rückstellfederanordnung enthält beispielsweise eine oder mehrere Schraubenfedern. Hierbei ist dem Verformungsbereich der Blattfeder eine vor- springende Aufnahme für die Schraubenfedern angeformt, welche kostengünstig herstellbar ist. Über die Rückstellfederanordnung werden die auf das Pedal wir- kenden Betätigungskräfte auf die Blattfeder übertragen und sorgen in deren Ver- formungsbereich für eine durch den Verformungs-oder Kraftsensor meßbare Verformung oder Belastung der Blattfeder und zur Erzeugung des der Verformung oder der Belastung proportionalen Stellsignals.

Vorzugsweise sind die Auswerteelektronik und ein außerhalb des Verformu ngsbe- reichs und in Nachbarschaft zum elektrischen Kontakt angeordneter Abschnitt der Blattfeder mittels eines urnmantelnden Spritzgußkörpers aus Kunststoff miteinan- der verbunden. Hierdurch wird vermieden, daß die Funktion der Auswertelektronik durch die im Verformungsbereich der Blattfeder stattfindenden Verformungen be- einfluß wird. Außerdem ist durch den Stoffschluß eine sichere Festlegung der

Auswerteelektronik an der Blattfeder gegeben, die einfach und kostengünstig rea- lisierbar ist. Durch die benachbarte Anordnung der elektrischen Kontakte und der Auswerteelektronik sind die Leitungswege kurz, mit entsprechend geringer Signalabschwächung.

Der Verformungs-oder Kraftsensor wird vorzugsweise durch einen Dehnmeß- streifen gebildet, welcher unter Zwischenordnung einer Isolierschicht an der Blattfeder angebracht ist, um für eine Isolierung des elektrischen Kontakts der Blattfeder gegenüber dem elektrisch leitfähigen Dehnmeßstreifen zu sorgen.

Zumindest der Verformungsbereich der Blattfeder überspannt vorzugsweise eine Vertiefung eines Lagerbocks der Pedal-Vorrichtung, wobei zumindest die Enden der Blattfeder im Lagerbock eingespannt sind. Besonders wird hierbei der Lager- bock durch einen Spritzgußformling gebildet, in welchen die Enden der Blattfeder eingegossen sind.

Um Schutz gegen korrosive Einwirkung auf die Blattfeder und der mit ihr verbun- denen Bauelemente zu bieten, ist die Blattfeder zusammen mit der Auswerteelek- tronik und dem Verformungs-oder Kraftsensor mit Ausnahme zumindest eines freien Teils des elektrischen Kontakts von einer Schutzschicht ummantelt, welche beispielsweise durch eine Lackschicht oder eine Elastomerschicht gebildet wird.

Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pedal-Vorrichtung gemäß einer bevor- zugten Ausführungsform mit einer Blattfeder ; Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pedalvorrichtung von Fig. 1 ; Fig. 3 eine schematisierte Längsschnittdarstellung der Blattfeder von Fig. 1 ;

Fig. 4 eine schematisierte Draufsicht auf die Blattfeder von Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die in Fig. 1 gezeigte Pedal-Vorrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs beinhaltet ein vom Fahrer betätigbares, an einem Lagerbock 2 um eine Schwenkachse 4 schwenkbar gelagertes Pedal 6, von welchen aus Maßstabsgründen nur ein lagerbocknaher Abschnitt gezeigt ist. Die Pedal-Vorrichtung 1 ist über im Lagerbock 2 ausgebil- dete Befestigungsaugen 8 an einer Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs befe- stigt, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht.

Bei dem Pedal handelt es sich im vorliegenden Fall um ein stehendes oder hän- gendes Gaspedal 6, wobei die Anwendung der Erfindung allerdings nicht auf ein Gaspedal 6 eines Kraftfahrzeugs beschränkt ist. Vielmehr kann sie auch in einem Brems-oder Kupplungspedal umgesetzt werden.

Das Gaspedal 6 ist durch eine gegen die Betätigungskraft wirkende Rückstellkraft belastet, wobei die Rückstellkraft durch eine Rückstellfederanordnung 10 erzeugt wird, welche zwei koaxiale und ineinander gesteckte Schraubenfedern 12 bein- haltet, von welchen jeweils ein Ende an einer zapfenförmigen Federaufnahme 14 am Gaspedal 6 und das andere Ende an einer vorspringenden Federaufnahme 16 einer sich quer zu den Schraubenfedern 12 erstreckenden und aus einem Fe- derstahl bestehenden Blattfeder 18 aufgenommen und zentriert ist. Die Federauf- nahme 16. befindet sich in einem Verformungsbereich 20 der Blattfeder 18, wel- cher von dem in Fig. 1 rechten Ende 22 aus gesehen etwa ein Drittel einnimmt und eine Vertiefung 24 des Lagerbocks 2 überspannt. Folglich werden die auf das Gaspedal 6 wirkenden Betätigungskräfte über die Schraubenfedern 12 als Quer- kräfte auf die Blattfeder 18 übertragen und sorgen in deren Verformungsbereich 20 für eine Durchbiegung. Dabei können die federspezifischen Parameter, bei-

spielsweise die Federrate der Blattfeder 18 und die Überspannweite über die Vertiefung 24 an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, beispielsweise derart, daß die maximale Durchbiegung der Blattfeder 1 8 bei voll betätigtem Gas- pedal ca. 2 mm beträgt.

Zumindest die Enden 22,26 der Blattfeder 18 sind im Lagerbock 2 eingespannt.

Dies kann vorzugsweise dadurch erfolgen, daß der Lagerbock 2 durch-einen Spritzgußformling aus Kunststoff gebildet wird, in den die Enden 22,26 der Blatt- feder 18 eingegossen bzw. eingespritzt werden. Alternativ könnten die Enden 22, 26 der Blattfeder auch zwischen zwei miteinander verspannten Schalen des La- gerbocks 2 geklemmt sein.

Die Pedal-Vorrichtung 1 beinhaltet außerdem einen Stellungsgeber, welcher ein elektrisches, von der Gaspedalstellung abhängiges Stel Isignal für übergeordnete Steuer-und Regeleinrichtungen des Kraftfahrzeugs liefert, beispielsweise für ein Motorsteuergerät. Hierzu ist im Verformungsbereich 20 der Blattfeder 18 wenig- stens ein Verformungs-oder Kraftsensor 28 zur Erzeugung eines Verformungs- oder Kraftsignals angeordnet, in dessen Abhängigkeit eine Auswerteelektronik 30 das Stellsignal erzeugt. Der Verformungs-oder Kraftsensor wird vorzugsweise durch einen an der dem Gaspedal 6 zugewandten Seite der Blattfeder 18 ange- brachten Dehnmeßstreifen 28 gebildet, mit dem die Verformung des Verfor- mungsbereichs 20 der Blattfeder 18 bei Betätigung des Gaspedals 6 meßbar ist.

Durch die Durchbiegung der Blattfeder 18 wird der Dehnmeßstreifen 28 gestreckt und ändert dadurch seinen elektrischen Widerstand. Aus dieser Widerstandsän- derung wird in einer mit dem Dehnmeßstreifen 28 elektrisch verbundenen Aus- werteelektronik 30 das Stellsignal erzeugt, das ein Maß für die Größe der Strek- kung des Dehnmeßstreifens 28 und damit ein Maß für die Durchbiegung der Blattfeder 18 infolge der Betätigung des Gaspedals 6 ist.

Die Auswerteelektronik 30 ist im einzelnen nicht dargestellt und Stand der Tech- nik. Beispielsweise kann der Dehnmeßstreifen 28 in einer sog. Vollbrückenschal- tung eingebunden sein, die bei nicht betätigtem Gaspedal 6 abgeglichen, also stromlos ist. Durch die Widerstandsänderung des Dehnrneßstreifens 28 infolge Gaspedalbetätigung wird dieser Abgleich gestört und es fließt im Brückenzweig ein Strom, der ein Maß für die Auslenkung des Gaspedals 6 ist. Anstatt eines Dehnmeßstreifens 28 können auch andere Sensoren verwendet werden, mit wel- chen die Verformung der Blattfeder 18 bzw. die auf sie wirkende Kraft gemessen werden kann, beispielsweise piezo-elektrische Sensoren.

Erfindungsgemäß trägt die Blattfeder 18 die Auswerteelektronik 30. Deren das Stel Isignal übertragende Anschlüsse 32 stehen mit einem Abschnitt der Blattfeder 18 elektrisch leitend in Verbindung, an welchen elektrische Kontaktelemente 34 für den Anschluß eines elektrischen Steckers einer Leitungsverbindung angeformt sind, welche das Stellsignal in ein Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs einsteu- ert. Die elektrischen Kontaktelemente sind vorzugsweise als von dem in Fig. 1 lin- ken Ende 26 der Blattfeder 18 parallel wegragende und in Querrichtung vonein- ander beabstandete Steckzungen 34 ausgebildet, welche in eine Steckerhöhle 36 ragen, in die der Stecker einsteckbar ist Die Auswerteelektronik 30 ist in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Steckzungen 34 und außerhalb des Verformungsbereichs 20 der Blattfeder 18 angeordnet. Sie ist mit der Blattfeder 18 durch einen beide Bauteile zumindest teilweise umschlie- ßenden Spritzgußkörper 38 aus Kunststoff verbunden, d. h. die Auswerteelektronik 30 wird auf der dem Gaspedal 6 zugewandten Seite der Blattfeder 18 platziert und anschließend mit Spritz-Kunststoff umgossen bis ein Spritzgußkörper 38 ge- bildet ist, weicher die Auswerteelektronik 30 vollständig ummantelt (Fig. 3), so daß beide Bauteile 18,30 stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Weiterhin ist ein zur Auswerteelektronik 30 weisender Abschnitt 40 der Steckzungen 34 in den

Spritzgußkörper 38 eingegossen, welcher im übrigen die Auswerteelektronik 30 allseits überragt.

Die Steckzungen 34 sind beispielsweise durch Stanzen der Blattfeder 18 gefer- tigt. Um einen Kurzschluß zwischen den verschiedenen Anschlüssen 32 der Aus- werteelektronik zugeordneten Steckzungen 34 zu vermeiden, sind diese zunächst durch in den Figuren nicht gezeigte Querstege miteinander verbunden. Nach dem teilweisen Eingießen der Steckzungen 34 in den Spritzgußkörper 38 werden die- se Querstege entfernt, so daß die Steckzungen 34 auch durch den Stoffschluß des Spritzgußkörpers 38 gehalten sind.

Um für eine Isolierung der signalführenden Steckzungen 34 von dem elektrisch leitfähigen Dehnmeßstreifen 28 zu sorgen, ist dieser unter Zwischenordnung ei- ner Isolierschicht 42 an der Blattfeder 18 angebracht (Fig. 3). Zwischen der Aus- werteelektronik 30 und dem Dehnmeßstreifen 28 sind elektrische Leitungsdrähte 44 verlegt, welche mit den entsprechenden Anschlüssen 32 durch Löten, Bonden oder Schweißen verbunden sind.

Folglich trägt die Blattfeder 18 den Dehnmeßstreifen 28, die Leitungsdrähte 44 zwischen dem Dehnmeßstreifen 28 und der Auswerteelektronik 30, und Letztere selbst. Weiterhin wirkt die Blattfeder 18 als Abstützelement für die Rückstellfeder- anordnung 10 des Gaspedals 6. Schließlich sind ihr Steckzungen 34 zur Übertra- gung der Signale der Auswerteelektronik 30 mittels einer Steckverbindung ange- formt. Folglich bildet die Blattfeder 18 zusammen mit den an ihr gehaltenen Bau- elementen 28,30, 44 ein vormontierbares und multifunktionales Blattfeder-Modul 46, welches am Lagerbock 2 im Ganzen montierbar und in seiner Gesamtheit in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist. Um dieses Blattfeder-Modul 46 vor Verschmutzung, Korrosion oder anderen äußeren Einwirkungen zu schützen, ist es mit Ausnahme der frei zu haltenden Steckzungen 34 von einer Schutzschicht ummantelt, welche beispielsweise durch eine Lackschicht oder eine thermoplastische, aufgespritzte Elastomerschicht.