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US 20050145058A1

1 2 ) Patent Application Publication 1 0 ) P u b . N o . : US 2 0 0 5 / 0 1 4 5 0 5 8 A 11 9 ) United S t a t e s

Kohlen e t a l . 4 3 ) P u b . D a t e : J u l . 7 , 2005( 5 4 ) ACCELERATION PEDAL MODULE WITH

CONTROLLABLE FRICTION DEVICE7 6 ) I n v e n t o r s : P e t e r K o h l e n , N e u A n s p a c h ( D E ) ;C h r i s t i a n R e i m a n n , W e h r h e i m ( D E ) ;Joachim von W i l l i c h , N i e d e r - S e l t e r sD E )

C o r r e s p o n d e n c e A d d r e s s :SIEMENS SCHWEIZI - 4 4 , INTELLECTUAL PROPERTYALBISRIEDERSTRASSE 245ZURICH CH-8047 CH)

2 1 )2 2 )

A p p l . N o . : 1 1 / 0 2 4 , 7 1 1F i l e d : D e c . 3 0 , 2004

R e l a t e d US. p p l i c a t i o n Data6 3 ) C o n t i n u a t i o n o f a p p l i c a t i o n N o . P C T / D E 0 3 / 0 2 0 3 5 ,

? l e d on J u n . 1 8 , 2 0 0 3 .

2 1

3 0 ) F o r e i g n A p p l i c a t i o n P r i o r i t y D a t aJ u l . 8 , 2 0 0 2 D E ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102307245

P u b l i c a t i o n C l a s s i ? ca t i o n51) I n t . Cl.7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G05G 1/1452) US. Cl. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 7 4/ 512

5 7 ) ABSTRACTThe i n v e n t i o n r e l a t e s to a poWer c o n t r o l d e v i c e f o r d r i v em o t o r s i n m o t o r v e h i c l e s , i n p a r t i c u l a r a n a c c e l e r a t o r p e d a l ,W i t h a n o p e r a t i n g l e v e r Which may b e o p e r a t e d by a no p e r a t i n g f o r c e a g a i n s t a r e t u r n f o r c e from a r e s t p o s i t i o n onp i v o t i n g a b o u t a p i v o t a x i s . A a m p i n g d e v i c e f o r d a m p i n gt h e p i v o t m o t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i s a l s o p r o v i d e d . T h edamping d e v i c e i s a f r i c t i o n d e v i c e Which c o m p r i s e s af r i c t i o n e l e m e n t , by means o f Which a component o f t h eo p e r a t i n g l e v e r i s a c t e d upon s u c h t h a t i n a d d i t i o n t o t h er e t u r n f o r c e a f r i c t i o n f o r c e i s a l s o overcome d u r i n g a p i v o tmovement o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i n a d i r e c t i o n aWay fromt h e r e s t p o s i t i o n .

2 0

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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n J u l . 7 , 2 0 0 5 S h e e t 1 0 f 2 US 2 0 0 5 / 0 1 4 5 0 5 8 A 1

F I G 1

2. \ 2m m ./ . tp

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\ wZ 1w w

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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n J u l . 7 , 2 0 0 5 S h e e t 2 0 f 2 US 2 0 0 5 / 0 1 4 5 0 5 8 A 1

F I G 3

p e d lo r c eN ]l

p e d a l t r a v e l 8 [ m m l 4

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ACCELERATION PEDAL MODULE WITHCONTROLLABLE FRICTION DEVICE

[ 0 0 0 1 ] The i n v e n t i o n r e l a t e s t o a power c o n t r o l d e v i c e f o rd r i v e m o t o r s o f motor v e h i c l e s , i n p a r t i c u l a r a n a c c e l e r a t o rp e d a l , h a v i n g a n o p e r a t i n g l e v e r Which a n b e a c t u a t e d by a no p e r a t i n g f o r c e , s o t h a t from a r e s t p o s i t i o n i t c a n p i v o t a b o u ta p i v o t a X i s a g a i n s t a r e t u r n f o r c e , a n d h a v i n g a dampingd e v i c e d a m p i n g t h e p i v o t i n g m o t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r ,t h e damping d e v i c e b e i n g a f r i c t i o n d e v i c e , Which h a s af r i c t i o n e l e m e n t , w h i c h i s c a p a b l e o f a c t i n g o n t h e o p e r a t i n gl e v e r a n d / o r a component o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i n s u c h aWay t h a t f o r t h e p i v o t i n g m o t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i n ad i r e c t i o n away from t h e r e s t p o s i t i o n a f r i c t i o n f o r c e can beovercome i n a d d i t i o n t o t h e r e t u r n f o r c e .[ 0 0 0 2 ] D a r n p i n g t h e p i v o t i n g m o t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e ri n s u c h p o W e r c o n t r o l d e v i c e s , b y a l l o W i n g a s p r i n g f o r c e , i na d d i t i o n t o t h e r e t u r n f o r c e , t o a c t on t h e o p e r a t i n g l e v e r i nt h e r e t u r n d i r e c t i o n from a s p e c i ? c d e ? e c t i o n p o s i t i o nonWards i s a l r e a d y knoWn. Having t o overcome t h i s f o r c et h r e s h o l d i s i n t e n d e d t o convey a t a n g i b l e s i g n a l t o t h eo p e r a t o r o f t h e o p e r a t i n g l e v e r .[ 0 0 0 3 ] At t h e same t i m e , i n t h e p i v o t i n g r a n g e o f t h eo p e r a t i n g l e v e r i n e X c e s s o f t h i s f o r c e t h r e s h o l d t h e o p e r a t o ra l W a y s h a s t o a p p l y t h e s p r i n g f o r c e i n a d d i t i o n t o t h e r e t u r nf o r c e , i r r e s p e c t i v e o f Whether a p i v o t i n g r n o t i o n e n s u e s o rt h e o p e r a t i n g l e v e r i s h e l d i n a d e ? e c t i o n p o s i t i o n .[ 0 0 0 4 ] I n t h e p i v o t i n g r a n g e i n e X c e s s o f t h e f o r c e t h r e s ho l d , t h e a d d i t i o n a l r e t u r n f o r c e a l s o c o n t i n u e s t o a c t i n t h er e t u r n d i r e c t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r .[ 0 0 0 5 ] PoWer c o n t r o l d e v i c e s o f t h e t y p e s p e c i ? e d i n t h ei n t r o d u c t o r y p a r t a r e d i s c l o s e d by DE 00 4 2 549 A n d US.P a t . N o . 6 , 0 9 8 , 9 7 1 , W h i c h h a v e ? x e d h y s t e r e s e s o f t h e p e d a lf o r c e o v e r t h e p e d a l t r a v e l .[ 0 0 0 6 ] The o b j e c t o f t h e i n v e n t i o n t h e r e f o r e i s t o c r e a t e apoWer c o n t r o l d e v i c e o f t h e t y p e s t a t e d i n t h e i n t r o d u c t o r yp a r t , Which n a p i v o t i n g m o t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r f r o ma r e s t p o s i t i o n p r o v i d e s d a r n p i n g o n l y d u r i n g t h e c o u r s e o ft h e s W i v e l i n g r n o t i o n .[ 0 0 0 7 ] A c c o r d i n g t o t h e i n v e n t i o n t h i s o b j e c t i s a c h i e v e di n t h a t t h e f r i c t i o n d e v i c e c a p a b l e o f a c t i n g upon t h e o p e ra t i n g l e v e r a n d / o r t h e component o f t h e o p e r a t i n g l e v e r c a nb e a d d i t i o n a l l y a c t i v a t e d e i t h e r m a n u a l l y o r a u t o m a t i c a l l y .[ 0 0 0 8 ] At t h e same t i m e , i n a m o t o r v e h i c l e , f o r e x a m p l e ,t h e h y s t e r e s i s o f t h e o p e r a t i n g f o r c e c a n b e a d j u s t e d v i a t h ed e ? e c t i o n t r a v e l o f t h e o p e r a t i n g l e v e r a s a f u n c t i o n o f t h ec o n d i t i o n o f t h e r e s p e c t i v e r o a d s u r f a c e , s o t h a t on o o r r o a ds u r f a c e s d a r n p i n g f o r s t e a d y h o l d i n g o f t h e o p e r a t i n g l e v e ri s p o s s i b l e .[ 0 0 0 9 ] The r i c t i o n f o r c e w h i c h , f r o m a s p e c i ? c d e ? e c t i o np o s i t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r , a l s o h a s t o b e overcome i na d d i t i o n t o t h e r e t u r n f o r c e , o n l y h a s t o b e a p p l i e d When ap i v o t i n g m o t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i n a d i r e c t i o n o fd e ? e c t i o n away from t h e r e s t p o s i t i o n a c t u a l l y e n s u e s a n dWhen t h e r e i s a need t o draW a t t e n t i o n to a s p e c i ? c s i t u a t i o n .[ 0 0 1 0 ] I f t h e o p e r a t i n g l e v e r i s h e l d i n a p o s i t i o n i n e X c e s so f a s p e c i ? c d e ? e c t i o n p o s i t i o n , t h e o p e r a t o r o n l y h a s t oa p p l y a f o r c e c o u n t e r a c t i n g t h e r e t u r n f o r c e , b u t no a d d it i o n a l f o r c e , s o t h a t t h e o p e r a t i n g l e v e r c a n b e h e l d i n t h i sp o s i t i o n W i t h a loW l e v e l o f f o r c e .

J u l . 7 , 2 0 0 5

[ 0 0 1 1 ] HoWever, s i n c e e v e n s m a l l d e ? e c t i o n movementso f t h e o p e r a t i n g l e v e r can m ean t h a t an a d d i t i o n a l f r i c t i o nf o r c e h a s to be overcome, t h e o p e r a t i n g l e v e r can be v e r ys t e a d i l y h e l d i n t h e d e ? e c t i o n p o s i t i o n .[ 0 0 1 2 ] A o n s t a n t f r i c t i o n f o r c e o f t h e f r i c t i o n d e v i c emeans t h a t t h e g r a d i e n t o f t h e a c t u a t i n g f o r c e Which t h eo p e r a t o r h a s t o a p p l y t o t h e o p e r a t i n g l e v e r r e m a i n s t h e sameover i t s e n t i r e p i v o t i n g range i n t h e c a s e of a r e t u r n f o r c eg e n e r a t e d b y a s p r i n g .[ 0 0 1 3 ] The r i c t i o n d e v i c e can f u r t h e r r n o r e b e a c t i v a t e d a sa f u n c t i o n o f o p e r a t i n g p a r a m e t e r s o f t h e motor v e h i c l e .[ 0 0 1 4 ] At t h e same t i m e t h e f r i c t i o n d e v i c e may a l s o b ea c t i v a t e d a s a f u n c t i o n o f t h e p i v o t i n g p o s i t i o n o f t h eo p e r a t i n g l e v e r a n d / o r a s a f u n c t i o n o f t h e r o a d s p e e d o f t h emotor v e h i c l e a n d / o r a s a f u n c t i o n o f a d i s t a n c e betWeen t h em o t o r v e h i c l e a n d a n o t h e r moving v e h i c l e i n f r o n t a n d / o r o ft h e p i v o t i n g s p e e d o f t h e o p e r a t i n g l e v e r .[ 0 0 1 5 ] I n o r d e r t o o b t a i n i n f o r m a t i o n on s u c h o p e r a t i n gp a r a m e t e r s , t h e p i v o t i n g p o s i t i o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r c a nb e d e t e c t e d by a n a n g l e s e n s o r , t h e r o a d s p e e d o f t h e m o t o rv e h i c l e by a r o a d s p e e d s e n s o r , t h e d i s t a n c e from a n o t h e rv e h i c l e i n f r o n t by a d i s t a n c e s e n s o r a n d t h e p i v o t i n g s p e e do f t h e o p e r a t i n g l e v e r by a motion s e n s o r .[ 0 0 1 6 ] F o r a u t o r n a t i c a c t i v a t i o n o f t h e f r i c t i o n d e v i c e , a na c t i v a t i o n s i g n a l c a n p r e f e r a b l y b e g e n e r a t e d by a n e l e ct r o n i c c o n t r o l u n i t and h e f r i c t i o n d e v i c e c a n b e a c t i v a t e d byt h e a c t i v a t i o n s i g n a l .[ 0 0 1 7 ] F o r t h i s p u r p o s e a s i g n a l c a n b e g e n e r a t e d by t h ea n g l e s e n s o r a n d / o r t h e r o a d s p e e d s e n s o r a n d / o r t h e d i s t a n c es e n s o r a n d / o r t h e motion s e n s o r and f e d t o t h e e l e c t r o n i cc o n t r o l u n i t , W h i c h i s c a p a b l e o f g e n e r a t i n g t h e a c t i v a t i o ns i g n a l f o r a c t i v a t i o n o f t h e f r i c t i o n d e v i c e a s a f u n c t i o n o ft h i s s i g n a l .[ 0 0 1 8 ] I n o r d e r t o o b t a i n i n f o r m a t i o n on s u c h o p e r a t i n gp a r a m e t e r s , t h e p i v o t i n g p o s i ti o n o f t h e o p e r a t i n g l e v e r c a nb e d e t e c t e d by a n a n g l e s e n s o r , t h e r o a d s p e e d o f t h e m o t o rv e h i c l e by a r o a d s p e e d s e n s o r , t h e d i s t a n c e from a n o t h e rv e h i c l e i n f r o n t by a d i s t a n c e s e n s o r a n d t h e p i v o t i n g s p e e do f t h e o p e r a t i n g l e v e r by a motion s e n s o r .[ 0 0 1 9 ] F o r a u t o r n a t i c a c t i v a t i o n o f t h e f r i c t i o n d e v i c e , a na c t i v a t i o n s i g n a l c a n p r e f e r a b l y b e g e n e r a t e d by a n e l e ct r o n i c c o n t r o l u n i t and h e f r i c t i o n d e v i c e c a n b e a c t i v a t e d byt h e a c t i v a t i o n s i g n a l .[ 0 0 2 0 ] F o r t h i s p u r p o s e a s i g n a l c a n b e g e n e r a t e d by t h ea n g l e s e n s o r a n d / o r t h e r o a d s p e e d s e n s o r a n d / o r t h e d i s t a n c es e n s o r a n d / o r t h e motion s e n s o r and f e d t o t h e e l e c t r o n i cc o n t r o l u n i t , W h i c h i s c a p a b l e o f g e n e r a t i n g t h e a c t i v a t i o ns i g n a l f o r a c t i v a t i o n o f t h e f r i c t i o n d e v i c e a s a f u n c t i o n o ft h i s s i g n a l .[ 0 0 2 1 ] T h e o p e r a t o r o f t h e o p e r a t i n g l e v e r r e c e i v e s f u r t h e rt a n g i b l e i n f o r m a t i o n on s p e c i ? c d r i v i n g s i t u a t i o n s i n t h a t aW h e e l - s l i p s i g n a l from a t r a c t i o n c o n t r o l s y s t e m a n d / o r a s e ts p e e d from a c r u i s e c o n t r o l s y s t e m a n d / o r a s p e ed g o v e r n o rc a n b e f e d t o t h e e l e c t r o n i c c o n t r o l u n i t , Which s c a p a b l e o fg e n e r a t i n g t h e a c t i v at i o n s i g n a l f o r a c t i v a t i o n o f t h e f r i c t i o nd e v i c e a s a f u n c t i o n o f t h e s e s i g n a l s .[ 0 0 2 2 ] D e c o u p l i n g t h e d a m p i n g d e v i c e f r o m t h e o p e r a t i n gd e v i c e a s t h e o p e r a t i n g l e v e r i s p i v o t e d i n a d i r e c t i o nt o W a r d s t h e r e s t p o s i t i o n e n s u r e s t h a t i f t h e o p e r a t i n g l e v e r

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3 7 . The power c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 2 6 ,W h e r e i n t h e f r i c t i o n e l e m e n t i s d i s e n g a g e d f r o m t h e o p e ra t i n g l e v e r a n d / o r t h e c o m p o n e n t o f t h e o p e r a t i n g l e v e r .

3 8 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 2 6 ,W h e r e i n t h e component o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i s c o n n e c t e dt o t h e o p e r a t i n g l e v e r by Way o f a c l u t c h .

3 9 . The poWer c o n t r o l d e v i ce a c c o r d i n g t o c l a i m 28Wherein t h e c l u t c h i s one o f a f r i c t i o n c l u t c h , o r a gearedc l u t c h and a claW c l u t c h .

4 0 . T h e poWer c o n t r o l d e v i c e , a c c o r d i n g t o c l a i m 3 6 ,W h e r e i n t h e o p e r a t i n g l e v e r i s ? r m l y a r r a n g e d o n a p i v o t a l l ys u p p o r t e d p i v o t s h a f t c o a X i a l W i t h t h e p i v o t a X i s , a n d t h es h a f t i s c o n n e c t e d o r c a p a b l e o f c o n n e c t i o n t o t h e dampingd e v i c e .

4 1 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 4 0 ,Wherein a c l u t c h d i s c , t o Which a f r i c t i o n Wheel o f t h ef r i c t i o n d e v i c e , c o a X i a l l y s u p p o r t e d a n d f r e e l y r o t a t a b l et h e r e W i t h , c a n b e c o u p l e d b y t h e c l u t c h , i s ? r m l y a r r a n g e do n t h e p i v o t s h a f t , t h e f r i c t i o n e l e m e n t b e i n g c a p a b l e o fa c t i n g on t h e f r i c t i o n W h e e l .

4 2 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 3 6 ,f u r t h e r c o m p r i s i n g a f r e e W h e e l , W h i c h d u r i n g a p i v o t i n gmotion o f t h e o p e r a t i n g l e v e r i n a d i r e c t i o n t o W a r d s t h e r e s tp o s i t i o n d e c o u p l e s t h e c l u t c h a r e a f r o m t h e a r e a c a p a b l e t h a tc a n b e a c t e d upon by t h e f r i c t i o n e l e m e n t , a n d r o t a t i o n a l l yl o c k s t h e m t o g e t h e r d u r i n g p i v o t i n g movement o f t h eo p e r a t i n g l e v e r i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n , i s a r r a n g e dbetWeen t h e c l u t c h a r e a o f t h e f r i c t i o n Wheel and t h e a r e a o ft h e f r i c t i o n Wheel t h a t c a n b e a c t e d upon by t h e f r i c t i o ne l e m e n t s .

J u l . 7 , 2 0 0 5

4 3 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 4 0 ,f u r t h e r c o m p r i s i n g a f r i c t i o n Wheel o f t h e f r i c t i o n d e v i c e ,Which c a n b e a c t e d upon by t h e f r i c t i o n e l e m e n t a n d Whichi s a r r a n g e d o n t h e p i v o t s h a f t .

4 4 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 4 3W h e r e i n t h e f r i c t i o n e l e m e n t i s a r r a n g e d on a p i v o t e d l e v e rWhich s c a p a b l e o f p i v o t i n g a b o u t a p i v o t a X i s a n d c a n b ep i v o t a b l y d r i v e n b y a p i v o t d r i v e .

4 5 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 2 6 ,f u r t h e r c o m p r i s i n g a f r e e W h e e l , W h i c h d e c o u p l e s t h e f r i c t i o nW h e e l f r o m t h e p i v o t s h a f t d u r i n g a p i v o t i n g m o t i o n o f t h eo p e r a t i n g l e v e r i n a d i r e c t i o n t o W a r d s t h e r e s t p o s i t i o n a n dr o t a t i o n a l l y l o c k s t h e m t o g e t h e r d u r i n g a p i v o t i n g m o t i o n o ft h e o p e r a t i n g l e v e r i n a n o p p o s i t e d i r e c t i o n , a n d i s a r r a n g e db e t W e e n t h e p i v o t s h a f t a n d t h e f r i c t i o n W h e e l .

4 6 . The poWer c o n t r o l d e v i c e, a c c o r d i n g t o c l a i m 4 2 ,W h e r e i n t h e f r e e W h e e l i s a s l e e v e - t y p e f r e e W h e e l .

4 7 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 3 3 ,f u r t h e r c o m p r i s i n g a f u r t h e r f r i c t i o n W h e e l , Which c a n b ea c t e d upon by a f u r t h e r f r i c t i o n e l e m e n t a n d i s ?rmlya r r a n g e d o n t h e p i v o t s h a f t .

4 8 . The poWer c o n t r o l d e v i c e a c c o r d i n g t o c l a i m 4 7 ,W h e r e i n t h e f u r t h e r f r i c t i o n e l e m e n t i s a r r a n g e d on a p i v o t e dl e v e r s W h i c h i s c a p ab l e o f p i v o t i n g a b o u t a ?Xed p i v o t a X i sa n d i s a c t e d upon by one end o f a s p r i n g W i t h t h e f r i c t i o ne l e m e n t b e a r i n g on t h e f u r t h e r f r i c t i o n Wheel a n d t h e o t h e rend o f Which s p r i n g i s s u p p o r t e d on a l e v e r arm o f t h eo p e r a t i n g l e v e r .