DE10052442A1

DE10052442A1 - Stellvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem mechanisch verstellbarem Bauteil und Verfahren zum Betreiben der Stellvorrichtung

Info

Publication number: DE10052442A1
Application number: DE10052442A
Authority: DE
Inventors: Konrad Slanec
Original assignee: Methode Electronics Malta Ltd
Current assignee: Methode Electronics Malta Ltd
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: JP2004512227A; DE50103975D1; WO2002035073A1; EP1242734A1; EP1242734B1; DE10052442C2; ES2230370T3; US20030075891A1; US6988050B2; ATE278870T1

Abstract

Einem mechanisch verstellbaren Bauteil (z. B. 1) ist ein Sensor (3, 4) zugeordnet, der den Stellungen des Bauteils entsprechende Sensorsignale generiert. Einer Ruhestellung des Bauteils ist ein Ausgangsbereich (sr) der Sensorwerte (s) zugeordnet, der die variierenden Ausgangsstellungen des Bauteils (z. B. 1) abdeckt. Eine Auswerteeinrichtung (9) speichert ein längeres konstantes Signal im Ausgangsbereich als Zwischenwert (st). Nach dem Überschreiten des Ausgangsbereiches (sr) und der nachfolgenden Rückkehr in diesen wird ein längeres konstantes Sensorsignal mit dem Zwischenwert (st) verglichen. Erweisen sich die beiden Werte als annähernd gleich groß, so speichert die Auswerteeinrichtung diesen Wert als Ausgangswert (sp, spn). DOLLAR A Dadurch wird ohne zusätzliche Hilfsmittel die Ruhestellung des Bauteils sicher verifiziert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stellvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem mechanisch verstellbarem Bauteil sowie ein Verfahren zum Betreiben der Stellvorrichtung.

Bei Automobilen ist es üblich, ein z. B. als Fußhebel ausge bildetes Stellglied mit einem Sensor zu koppeln, der die Win kelstellung des Hebels erfaßt. Die Justage eines Positionsi gnals des Fußhebels erfolgt nach dem Einbau in das Automobil, indem in einer Anschlagstellung des Fußhebels über einen ex ternen Signaleingang ein Hilfssignal gesetzt wird oder die Position des Sensors selbst mechanisch verstellt wird. Der in diesem Moment am Sensor anliegende Signalpegel wird dann als Ausgangswert abgespeichert und im späteren Betrieb subtra hiert oder kompensiert Die Prozesssicherheit dieser Verfahren ist nach automotiven Aspekten kaum gewährleistet. Beim späte ren Betrieb des Fahrzeugs ist es möglich, daß sich die Geome trie des Hebelwerks z. B. durch sich vergrößerndes Lagerspiel, durch Verformungen oder im Reparaturfall verändert. Auch der z. B. als Drehpotentiometer oder Hallsensor ausgebildete Sen sor kann seine Charakteristik durch Abnutzung oder Verschmut zung z. B. mit Eisenpartikeln verändern. Die Eigenschaften der elektronischen Komponenten werden sich im Betrieb auch durch Alterung und Umwelteinflüße ändern, was zwangsweise zum Si gnaldrift führt.

Übliche adaptive Lernsysteme können hier nicht angewandt wer den, da die Betätigungsprofile der Signale sowohl vom Fahrer als auch von Verkehrssituationen abhängen, wie z. B. eine un kontrolliert lange Verweildauer in einer bestimmten Position.

Ferner kann mit den bekannten Alghorithmen keine kurzzeitig hervorgerufene Nullpunktänderungen erfaßt werden, wie solche, die z. B. nach einer Reparatur entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Justageaufwand zu eliminieren und die Funktionssicherheit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die ständige Überwachung der Ruhestellung während des Betriebs können nun Verschiebungen des Signalpegels in der Anschlagstellung erfaßt und korrigiert werden. Eine Nachju stierung durch Fachpersonal ist nicht mehr erforderlich. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß an die Stabilität, die Qualität und die Montage der Stelleinrichtung weniger hohe Anforderungen gestellt werden müssen, um ihre Funktion zu si chern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Ansprüchen 2 bis gekennzeichneten Merkmalen.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 ist es möglich, die Ruhestellung mit hoher Sicherheit zu verifizieren. Es ist an sich auch denkbar, die Ausgangsstellung im Moment des Ein schaltens der Fahrzeugelektronik festzulegen. Wenn aber in diesem Moment z. B. das Kupplungspedal betätigt wurde, führt dies zu einer Fehlinterpretation mit einer entsprechenden Fehlfunktion des Bediensystems. Außerdem würden sich Signal verschiebungen während des Betriebs infolge von Temperatur schwankungen nicht erfassen lassen. Da es nahezu unmöglich ist, eine freie Schwebestellung exakt mehrfach hintereinander zu treffen und zu halten, kann mit hoher Sicherheit davon ausgegangen werden, daß eine zumindest einmalige Wiederholung einer Haltestellung innerhalb eines Ausgangsbereichs der Sen sorsignale die tatsächliche Ausgangsstellung darstellt. Durch dieses Schema wird zwar die Ausgangsstellung dynamisch erfaßt, jedoch durch Schwingungen wie sie z. B. im Automobil vorkommen nicht beeinflußt.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 kann die Stellvor richtung als weitgehend autonomes System vorbereitet und ein gebaut werden, ohne daß weitere Abstimmmaßnahmen erforderlich sind.

Die Rückstelleinrichtung nach Anspruch 4 wird in einfacher Weise die Ruhestellung sichergestellt.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 5 wird eine Bedienvor richtung geschaffen, die bei großer Funktionssicherheit ein fach hergestellt und in ein Automobil eingebaut werden kann. Eine Spule des induktiven Sensors kann z. B. an einem Pedalge häuse und ein von der Spule erfaßtes Metallteil an einem Fuß hebel befestigt sein. Eine zugehörige Steuerelektronik ist ebenfalls am Pedalgehäuse befestigt und mit der Spule in ei ner Baugruppe zusammengefaßt, die auch die Auswerteelektronik enthalten kann. Der induktive Sensor erfaßt den Abstand zum Metallteil und damit auch die Winkelstellung des Fußhebels.

Die Erfindungen nach den Ansprüchen 6, 7 und 8 geben die ge naue Prozedur der Ermittlung des Ausgangswertes an. Dabei kann der Verifizierungsgrad noch weiter gesteigert werden, wenn das Ausgangssignal nach einer weiteren Wiederholung des exakten Ruhepegels anerkannt und abgespeichert wird. Eine solche mehrfache Wiederholung ergibt sich z. B. beim Betätigen des Kupplungspedals in einer Anfahrphase.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert eine partielle Seitenansicht einer Pe daleinrichtung eines Automobils mit einem wegaufneh menden Sensor in einer Ausgangsstellung,

Fig. 2 die Teile nach Fig. 1 in einer anderen Funktions stellung,

Fig. 3 ein Verlaufsdiagramm der Sensorwerte bei sich än dernder Pedalstellung der Pedaleinrichtung nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist ein mechanisch verstellbares Bauteil in Form eines als Bedienorgan dienenden Fußhebels 1 um eine Pedalach se 2 schwenkbar in einem Gehäuse 5 gelagert, das in den Fuß raum eines Automobils einsetzbar ist. Oberhalb des Fußhebels 1 befindet sich ein stationär angebrachtes Spulenteil 3, das ein zum Fußhebel 1 hin gerichtetes elektromagnetisches Wech selfeld induziert. Das Spulenteil 3 ist Teil einer am Gehäuse befestigten Baugruppe 6, die am Gehäuse 5 befestigt ist und die eine Steuer- und Auswerteelektronik für das Spulenteil enthält.

Am z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Fuß hebel 1 ist ein Metallteil 4 angesetzt, das zusammen mit dem Spulenteil einen induktiven Sensor bildet und dessen Abstand zum Spulenteil 3 sich in Abhängigkeit von der Schwenkstellung des Fußhebels 1 ändert. Dies bewirkt eine entsprechende Ände rung des induktiven Widerstand des Spulenteils 3, was zu ei ner entsprechenden Änderung der meßbaren Verlustleistung des Spulenteils 3 führt. Das aus Blech gebogene Metallteil 4 weist eine konvexe nockenartige Krümmung auf, deren Verlauf so gestaltet ist, daß sich die Ausgangssignale des Sensors annähernd proportional zu Winkelstellung des Fußhebels 1 ver ändern.

Das Metallteil weist eine einfach zu erzeugende Biegekontur auf und kann mit geringem Aufwand durch Einlegen in eine Gießform für den Fußhebel mit diesem verbunden werden. Dieses Teil des Sensors verursacht daher beim weiteren Einbau in den Pedalraum keinerlei zusätzliche Kosten. In der gezeigten Aus gangsstellung liegt der Fußhebel gegen die Kraft einer Rück stellfeder 7 an einem Anschlag 8 des Gehäuses 5 an und nimmt dabei ein Ruhestellung ein, deren Sensorwert einen entspre chenden Ausgangswert darstellt. Ein Ende des Metallteils ist dem Spulenteil eng benachbart und beeinflußt dessen elektro magnetisches Wechselfeld entsprechend stark.

Nach Fig. 2 ist der Fußhebel in eine Funktionsstellung ge schwenkt, in der der Abstand zum Spulenteil 3 erheblich ver größert ist. Der induktive Widerstand des Spulenteils hat sich entsprechend geändert. In einer nicht dargestellten, un mittelbar angekoppelten Umsetzeinrichtung können die Sensor werte in Ausgangssignale umgewandelt werden und in einer elektronischen Auswerteeinrichtung der Baugruppe 6 verarbei tet werden.

Fig. 3 gibt den Verlauf der Sensorwerte während eines Bedi enzyklus wieder, wobei t die eine Zeitachse und s die Achse der Sensorwerte darstellt. Ein in der Auswerteeinrichtung 9 (Fig. 1) gespeicherter Schwellwert sw begrenzt einen Aus gangsbereich sr der Sensorwerte, innerhalb dessen der Aus gangswert variieren kann. In der Auswerteeinrichtung ist ein bisheriger Ausgangswert sp abgespeichert. Im linken Kurvenab schnitt befindet sich der Fußhebel in der Anschlagstellung nach Fig. 1. Der Sensorwert s liegt hier signifikant ober halb des gespeicherten bisherigen Ausgangswertes sp. Da die mit einem Zeitglied versehene Stelleinrichtung keinen weite ren Sensor z. B. in Form eines Endtasters für die Erkennung der Anschlagstellung aufweist, vermutet sie in dem über eine definierte Mindestdauer tm konstanten Sensorwert unterhalb des Schwellwerts sw einen neuen Ausgangswert, den sie als provisorischen Zwischenwert st abspeichert.

In der nachfolgenden Phase wird der Fußhebel 1 aus seiner Ausgangslage in die in Fig. 2 dargestellte Funktionslage ge schwenkt, wobei die Sensorwerte s den Schwellwert sw deutlich überschreiten. Nachdem der Fußhebel in die in Fig. 1 gezeig te Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, erreichen die Sensor werte s im rechten Kurventeil exakt die Höhe des Zwischenwer tes st, der über die festgelegte Mindestdauer tm konstant bleibt. Die Auswerteeinrichtung 9 vergleicht diesen Wert mit dem Zwischenwert st. Nach hinreichender Übereinstimmung der beiden Werte und signifikanter Abweichung vom gespeicherten Ausgangswert sp speichert die Auswerteeinrichtung den Zwi schenwert st als neuen Ausgangswert spn für die Ruhestellung des Fußhebels 1 (Fig. 1) ab.

Eine derartige Stelleinrichtung und ein derartiges Justier verfahren läßt sich entsprechend nicht nur auf Bedienorgane eines Fahrzeugs, sondern auch auf andere Stell- und Antriebs einrichtungen mit periodischen Abläufen z. B. bei einem Verga sers oder einer Einspritzanlage anwenden. Die Verifizierung der Ruhestellung durch exakte Wiederholung macht dabei zu sätzliche Auswertungen z. B. von Tasterstellungen oder der Stromaufnahme von Stellantrieben überflüssig. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Einrichtung mit dem zugehöri gen Sensor völlig unabhängig von anderen Messgrößen arbeiten kann, was eine weitgehende Entflechtung von verschiedenen Meß- und Steuereinrichtungen des Fahrzeugs ermöglicht.

Bezugszeichen

1

Fußhebel

2

Pedalachse

3

Spulenteil

4

Metallteil

5

Gehäuse

6

Baugruppe

7

Rückstellfeder

8

Anschlag

9

Auswerteeinrichtung
s Sensorwert
sw Schwellwert
st Zwischenwert
sp Ausgangswert
spn neuer Ausgangswert
sr Ausgangsbereich
t Zeit
tm Mindestdauer

Claims

1. Stellvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem mechanisch verstellbarem Bauteil (z. B. 1) und mit einem die Stellungen des Bauteils messenden Sensor (3, 4), der mit einer elektro nischen Auswerteeinrichtung (9) verbunden ist,
wobei eine Ruhestellung des Bauteils als Ausgangsstellung de finierbar ist und
wobei die der Ruhestellung entsprechenden Werte (s) von Sen sorsignalen in der Auswerteeinrichtung (9) als Ausgangswert sp speicherbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ruhestellung des Bauteils während des Betriebs des Fahrzeugs überwachbar ist und
daß bei einer signifikanten Abweichung der Sensorsignale in der Ruhestellung vom Ausgangswert (sp) der Wert der aktuellen Sensorsignale als neuer Ausgangswert (spn) speicherbar ist.

2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinrichtung mit Mitteln zur Erkennung eines Stellzyklus versehen ist,
daß eine längere stationäre Verweilstellung des Bauteils (z. B. 1) in einem Ausgangsbereich (sr) der Ruhestellung in der Auswerteeinrichtung (9) speicherbar ist,
und daß das Verlassen des Ausgangsbereichs (sr) und die annä hernd exakte Rückkehr in die gespeicherte stationäre Verweil stellung und das längere Verweilen darin als die tatsächliche Ruhestellung speicherbar ist.

3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (1) als Bedienorgan ausgebildet ist und
daß der Sensor (3, 4)) und zumindest Teile der Auswerteein richtung (9) in einer gemeinsamen Baugruppe (6) zusammengefaßt und mit einem Gehäuse (5) für das Bedienorgan verbunden sind.

4. Stellvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienorgan (z. B. 1) mit einer Rückstelleinrichtung (z. B. 7) versehen ist, die nach dem Freigeben des Bedienor gans dieses in die Ausgangsstellung zurückbewegt.

5. Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bedienorgan als federbelasteter Schwenkhebel, insbe sondere als Fußhebel (1) ausgebildet ist und
daß der als induktiver Abstandssensor ausgebildete Sensor (3, 4) die Winkelstellungen des Schwenkhebels (z. B. 1) detek tiert.

6. Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Stellung eines mechanischen Bauteils (z. B. 1) durch einen Sensor (3, 4) detektiert wird, der mit einer elektroni schen Auswerteeinrichtung (9) gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Ermittlung der Ausgangsstellung des Bauteils den Sensorsignalen ein Schwellwert (sw) zugeordnet und in der Auswerteeinrichtung (9) abgespeichert wird,
daß die unterhalb des Schwellwertes liegenden Sensorsignale dem Ausgangsbereich (sr) zugeordnet werden, der dem zulässi gen Bereich der Ruhestellung entspricht und
daß der Bedienzyklus durch die Überschreitung Schwellwertes (sw) und anschließende Rückkehr der Sensorwerte (s) in den Ausgangsbereich (sr) definiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinrichtung den Signalpegel des Sensors kon tinuierlich oder in engen Zeitabständen erfaßt und mit dem Schwellwert (sw) vergleicht,
daß der Wert eines über eine Mindestdauer konstanten Sensor signals unterhalb des Schwellwertes in der Auswerteeinrich tung als Zwischenwert (st) erkannt und gespeichert wird,
daß nach einem Überschreiten und anschließendem Unterschrei ten des Schwellwertes (sw) der Signalpegel mit dem Zwischen wert (st) und dem Ausgangswert (sp) verglichen wird und
daß ein anschließendes über die Mindestdauer konstantes Sen sorsignal (s) in der Höhe des vom Ausgangswert (sp) abwei chenden Zwischenwertes als neuer Ausgangswert (spn) abgespei chert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung des Bedienorgans auch während das Betriebs des Automobils überwacht und bei hinreichender Ab weichung neu festgelegt wird.