DE10026048A1 - Vorrichtung zur haptischen Signalgebung - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur haptischen Signalgebung mittels eines Gaspedals, welches zur Abgabe der haptischen Signale mit einer Vibrationen erzeugenden Vibrationseinrichtung wirkverbunden ist. Die Vibrationseinrichtung ist ausschließlich am Pedalgehäuse des Gaspedals befestigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur haptischen Signal­ gebung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Aus DE 25 55 429 A1 ist bereits ein Gaspedal bekannt, welches von den mechanischen Schwingungen eines elektromechanischen Schwingers beaufschlagt wird, wenn der Abstand zum vorausfah­ renden Fahrzeug zu gering oder die Geschwindigkeit höher als zulässig ist.

DE 27 54 813 A1 ist ein weiteres Gaspedal entnehmbar, welches während der Überwachung bestimmter Betriebsparameter des Kraft­ fahrzeugs in Vibrationen versetzt werden kann und hierdurch den Fahrer warnt.

Diese vorbekannten Vorrichtungen zur haptischen Signalgebung an den Fahrer weisen allerdings einen derartigen Aufbau auf, dass das Gaspedal bei Abgabe eines haptischen Signals verhältnismä­ ßig starke Schwenkbewegungen um die Schwenkachse des Gaspedals vollzieht, wodurch ebenso große und unerwünschte Auslenkungen eines Pedalwertgebers (z. B. Geberpotentiometer, Stellwider­ stand) erfolgen. Dies führt zu unerwünschten Änderungen der Mo­ torleistung und Drehzahl, da die Bewegungen des Pedalwertgebers auf ein das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussendes Element (z. B. Drosselklappe) übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schwenkbewegungen des Gaspedals während der Abgabe haptischer Signale zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist die Vibrationseinrichtung ausschließlich am Pedalgehäuse des Gaspedals befestigt. Hierdurch ist eine - im oben genannten Stand der Technik realisierte - Abstützung der Vibrationseinrichtung am Fahrzeug-Chassis vermieden, so dass bei aktivierter Vibrationseinrichtung keine Schwenkbewegungen des gesamten Gaspedals um seine Drehachse erfolgen. Vielmehr beaufschlagt die gewissermaßen frei schwingende Vibrationsein­ richtung lediglich ein verhältnismäßig kleines Segment der Gas­ pedal-Betätigungsfläche (z. B. Abdeckgummi) für den Fuß des Fah­ rers, so dass nur eine kleine Masse bewegt wird. Hierdurch wer­ den unerwünschte Auslenkungen des Pedalwertgebers zumindest stark reduziert oder vollständig aufgehoben.

Zur ihrer Befestigung am Pedalgehäuse trägt die Vibrationsein­ richtung z. B. Rastmittel, welche mit Gegenrastmitteln am Pedal­ gehäuse korrespondiert. Vorzugsweise ist eine lösbare Befesti­ gung vorgesehen, um eine Reparatur oder Wartung zu erleichtern.

Die überflüssige Abstützung der Vibrationseinrichtung am Fahr­ zeug-Chassis hat außerdem den Vorteil einer mechanischen Ent­ kopplung der Vorrichtung vom Fahrzeug-Chassis. Hierdurch ist die Herstellung und die Montage im Kraftfahrzeug erheblich ver­ einfacht. Die Vorrichtung ist deshalb in einer bevorzugten Aus­ führungsform als selbständiges Modul realisiert, bei dem die Vibrationseinrichtung und eine sie ansteuernde Elektronik im Pedalgehäuse integriert sind.

Die Erfindung ist für verschiedenartige Ausführungsformen der Vibrationseinrichtung einsetzbar. Beispielsweise enthält die Vibrationseinrichtung einen Elektromagneten mit einer Hubrich­ tung etwa in Bewegungsrichtung des Gaspedals oder quer zur Be­ wegungsrichtung des Gaspedals. Bei quer zur Bewegungsrichtung des Gaspedals verlaufender Hubrichtung ist dann eine Umlenkung in Richtung der Betätigungsfläche des Gaspedals für den Fahrerfuß vorgesehen. Die Vibrationseinrichtung kann alternativ einen elektrischen Vibrationsmotor mit einer Unwucht enthalten. Auch eine pneumatische Vibrationseinrichtung ist einsetzbar.

Die Maßnahmen der Ansprüche 2 und 3 ermöglichen eine raumspa­ rende Anordnung der Vibrationseinrichtung. Gleichzeitig ist ein wirksamer Schutz der Vibrationseinrichtung vor mechanischen Be­ schädigungen und Funktionsbeeinträchtigungen gegeben.

Die Ansprüche 4 und 5 schlagen kostengünstige und kleinbauende Ausführungsformen einer Vibrationseinrichtung vor.

Vorzugsweise ist eine Steuerelektronik vorgesehen, welche die Vibrationseinrichtung, insbesondere abhängig von mindestens ei­ nem im Fahrbetrieb relevanten Parameter zur Erzeugung der Vi­ brationen, ansteuert. Beispielsweise wird die Vibrationsein­ richtung von der Steuerelektronik mit einer Frequenz von 20 Hz beaufschlagt. Die Ansteuerung erfolgt vorteilhaft abhängig von einer quantitativen Auswertung (Schwellwert unter- oder über­ schritten) des aufgenommenen bzw. gemessenen Parameters. Abhän­ gig von der Wichtigkeit einzelner Parameter und/oder ihrer quantitativen Werte erzeugt die Vibrationseinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform Vibrationen mit unterschiedlichen Amplituden und/oder Frequenzen. Hierzu ist die Steuerelektronik entsprechend ausgelegt und dimensioniert. Zu überwachende Be­ triebszustände des Kraftfahrzeugs sind z. B. Motorölstand, - druck, Motortemperatur, Kühlwasserstand, -temperatur, Tankin­ halt, Zustand der Innen- oder Außenbeleuchtung, Geschwindigkeit etc.. Zu überwachende Zustände des Fahrzeug-Umfeldes sind z. B. der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug oder zu einem Hinder­ nis, Hinweis auf Geschwindigkeitsbeschränkung, eine scharfe Kurve, eine rote Ampel, Glatteis etc..

Die Ansprüche 10 und 11 unterstützen den modulartigen Aufbau der Vorrichtung zur haptischen Signalgebung mit Gaspedal, Vi­ brationseinrichtung und Steuerelektronik als eine im Kraftfahr­ zeug einfach zu montierende Baueinheit. Eine Befestigung der Steuerelektronik am Pedalgehäuse kann prinzipiell analog der Befestigung der Vibrationseinrichtung am Pedalgehäuse erfolgen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform der Vibrationseinrich­ tung,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform der Vibrationseinrich­ tung,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß Fig. 1 in einer dritten Ausführungsform der Vibrationseinrich­ tung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer vierten Ausführungsform der Vi­ brationseinrichtung.

Die Vorrichtung zur haptischen Signalgebung - nachfolgend kurz: Vorrichtung 1 - gemäß Fig. 1 weist ein Gaspedal 2 auf, welches zur Abgabe haptischer Signale an den Fuß 3 eines Fahrers mit einer Vibrationen erzeugenden Vibrationseinrichtung 4 wirkungs­ mäßig gekoppelt ist. Die Vibrationseinrichtung 4 ist nicht am Fahrzeug-Chassis, sondern ausschließlich am Pedalgehäuse 5 be­ festigt. Dabei ist die Vibrationseinrichtung 4 vollständig vom Pedalgehäuse 5 umgeben. Das hohle Pedalgehäuse 5 ist auf der dem Fuß 3 zugewandten Seite von einem Abdeckgummi 7 verschlos­ sen. Das Pedalgehäuse 5 korrespondiert mit hier nicht näher dargestellten Befestigungsmitteln der Vibrationseinrichtung 4, um einen festen Sitz der Vibrationseinrichtung 4 zu gewährlei­ sten.

Beaufschlagt der Fuß 3 das Gaspedal 2, ist dessen parallel zur Zeichenblattebene in Fig. 1 verlaufende Schwenkrichtung 12 durch die Schwenkachse 30 des Gaspedals 2 vorgegeben.

Die Vibrationseinrichtung 4 ist mit einer Steuerelektronik 13 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung ist schema­ tisch durch zwei Anschlußleitungen 14, 15 dargestellt. Die Steu­ erelektronik 13 steuert die Vibrationseinrichtung 4 in Abhän­ gigkeit von mindestens einem im Fahrbetrieb zu überwachenden Parameter p an. Der Parameter p wird mittels einer Aufneh­ mereinheit 16, z. B. eines Messwertaufnehmers, Sensors od. dgl., aufgenommen und quantitativ und/oder qualitativ in der Steuere­ lektronik 13 ausgewertet. Die Aufnehmereinheit 16 enthält in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein übergeordnetes Steuergerät. Abhängig vom Auswerteergebnis wird die Vibrations­ einrichtung 4 angesteuert, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Amplituden und/oder Frequenzen. Die Vibrationseinrichtung 4 be­ aufschlagt das Abdeckgummi 7 entsprechend der Ansteuersignale von der Steuerelektronik 13.

Aufgrund seiner ausschließlichen Befestigung am Pedalgehäuse 5 schwingt die Vibrationseinrichtung 4 frei und überträgt die Vi­ brationen lediglich auf ein verhältnismäßig kleines Segment 17 der Betätigungsfläche (hier: Fläche des Abdeckgummis 7) des Gaspedals 2 für den Fuß 3. Es wird deshalb nur eine kleine Mas­ se des Gaspedals 2 in Vibrationsrichtung 11 bewegt, Schwenkbe­ wegungen des gesamten Gaspedals 2 um die Schwenkachse 30 werden vermieden.

Die Vibrationseinrichtung 4 gemäß Fig. 2 enthält einen Elektro­ magneten 9 in Form eines Hubmagneten mit einem beweglichen Stö­ ßel 10, der quer zur Vibrationsrichtung 11 in Hubrichtung 18 bewegt wird. An dem dem Elektromagneten abgewandten Ende des Stößels 10 ist ein erstes Gelenk 19 angeordnet. Letzteres ist über eine Kopplungsstange 20 mit einem zweiten Gelenk 21 gekop­ pelt. An diesem zweiten Gelenk 21 ist eine Wippe 22 mit zwei Drucknasen 23 angelenkt. Die Drucknasen 23 beaufschlagen bei Aktivierung der Vibrationseinrichtung 4 das Abdeckgummi 7.

In Fig. 3 enthält die Vibrationseinrichtung 4 einen Elektroma­ gneten 9' in Form eines Hubmagneten, dessen in Hubrichtung 18 beweglicher Stößel 10' ein konisch verjüngtes Freiende 24 trägt. Dieses Freiende 24 beaufschlagt bei Bewegungen in Hubrichtung 18 eine Druckstange 25 in Vibrationsrichtung 11, wodurch die mit der Druckstange 25 fest verbundene Drucknase 23 das Segment 17 des Abdeckgummis 7 beaufschlagt.

Gemäß Fig. 4 enthält die Vibrationseinrichtung 4 einen von der Steuerelektronik 13 anzusteuernden Vibrationsmotor 26 mit einem rotationsbeweglichen Exzenter 27, der einseitig eine Drucknase 23 trägt und hierdurch das Segment 17 beaufschlagt.

Gemäß Fig. 5 enthält die Vibrationseinrichtung 4 einen Elektro­ magneten 9" in Form eines Hubmagneten, welcher derart ausge­ richtet ist, dass die Hubrichtung seines Stößels 10" mit der Vibrationseinrichtung 11 übereinstimmt. Der Stößel 10" trägt wiederum eine Drucknase 23 und beaufschlagt entsprechend der Ansteuerung durch die Steuerelektronik 13 das Segment 17 des Abdeckgummis 7. Zwar ist der Hubmagnet gemäß Fig. 5 derart dar­ gestellt, dass er nur teilweise in den Innenraum 6 des Pedalge­ häuses 5 eingesetzt ist. In einer weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist jedoch auch der Hubmagnet gemäß Fig. 5 derart di­ mensioniert, dass er vom Pedalgehäuse vollständig umgeben ist.

Claims (11)

1. Vorrichtung (1) zur haptischen Signalgebung mittels eines Gaspedals (2), welches zur Abgabe der haptischen Signale mit einer Vibrationen erzeugenden Vibrationseinrichtung (4) wirk­ verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (4) ausschließlich am Pedalge­ häuse (5) des Gaspedals (2) befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (4) zumindest teilweise in den Innenraum (6) des Pedalgehäuses (5) eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (4) vollständig vom Pedalgehäuse (5) umgeben ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (4) einen Elektromagneten (9, 9', 9") enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (4) einen Vibrationsmotor (26) enthält.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung (4) zu ihrer Ansteuerung mit ei­ ner Steuerelektronik (13) elektrisch verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (13) die Vibrationseinrichtung (4) in Abhängigkeit von mindestens einem im Fahrbetrieb relevanten Pa­ rameter (p) ansteuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs oder einen Zustand des Kraftfahrzeug-Umfeldes als Parameter (p).

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (13) derart ausgelegt ist, dass die Vibrationseinrichtung (4) Vibrationen mit unterschiedlichen Am­ plituden und/oder Frequenzen erzeugt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (13) ausschließlich am Pedalgehäuse (5) des Gaspedals (2) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (13) vollständig vom Innenraum (6) des Pedalgehäuses (5) umgeben ist.