DE102004026408B3

DE102004026408B3 - Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004026408B3
Application number: DE200410026408
Authority: DE
Inventors: Markus Schieritz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-05-29
Filing date: 2004-05-29
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2024-05-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug, wobei mittels eines Bedienelements eine Soll-Geschwindigkeit vorgegeben wird und bei Erreichen der Soll-Geschwindigkeit die Rückstellkraft auf das Fahrpedal gemäß einem vorgegebenen Verlauf aktiviert wird. Erfindungsgemäß wird bei aktivierter Rückstellkraft und einer Erhöhung der Soll-Geschwindigkeit die aktuelle Rückstellkraft für eine vorgegebene Zeit auf eine um einen ersten Kraftwert verminderte Rückstellkraft reduziert und/oder es wird bei aktivierter Rückstellkraft und einer Erniedrigung der Soll-Geschwindigkeit die aktuelle Rückstellkraft für eine vorgegebene Zeit auf eine um einen zweiten Kraftwert erhöhte Rückstellkraft erhöht. Der erste und/oder zweite Kraftwert ist hierbei größer als die durch die Soll-Geschwindigkeitsänderung gemäß den vorgegebenen Verläufen der Rückstellkraft hervorgerufene Kraftänderung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ( DE 102 12 674 A1 ).

Es sind verschiedene Mechanismen für aktive Fahrpedale, sog. Force-Feedback-Pedale, bekannt, mit denen mittels einer einstellbaren Rückstellkraft dem Fahrer eine bestimmte Stellung des Fahrpedals haptisch angeboten werden kann. Zum Beispiel kann dem Fahrer durch eine variable Rückstellkraft mit dem aktiven Fahrpedal haptisch die notwendige Stellung des Fahrpedals zum Erreichen einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit angezeigt werden. Die Soll-Geschwindigkeit kann durch den Fahrer mittels eines Bedienelements vorgegeben werden. Folgt der Fahrer der einstellbaren Rückstellkraft des Fahrpedals, wird die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit eingehalten. Durch Übertreten der einstellbaren Rückstellkraft des Fahrpedals hat der Fahrer jedoch die Möglichkeit, über die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit hinaus zu beschleunigen. Eine derartige Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit ist aus der DE 24 425 11 A1 bekannt.

In der 8b der DE 102 50 456 A1 ist ein beispielhafter Verlauf der auf ein Fahrpedal wirkenden Kraft dargestellt. Abhängig vom Fahrpedalwinkel bzw. der Fahrpedalposition steigt eine Grund-Gegenkraft an, die in der Regel durch ein Federelement im Fahrpedal hervorgerufen wird. Solange die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ist, wirkt keine zusätzliche Rückstellkraft auf das Fahrpedal. Bei Erreichen der vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit wird das aktive Fahrpedal sprungartig mit der variablen Rückstellkraft beaufschlagt, welche der Fahrer deutlich wahrnimmt. Der Fahrer kann das Fahrpedal übertreten, in dem eine Kraft aufbringt, die größer ist als die auf das Fahrpedal wirkende Gegenkraft und die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft.

Aus der DE 102 12 674 A1 ist ebenfalls bereits ein Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Stellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug bekannt. Das Verfahren ist derart ausgestaltet, dass bei Erreichen einer vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit eine variable Stellkraft auf das Fahrpedal erzeugt wird.

Ändert der Fahrer bei aktiver Rückstellkraft die Soll-Geschwindigkeit geringfügig, nimmt der Fahrer diese Änderung am Fahrpedal nicht oder kaum war, da sich die Fahrpedalposition bzw. die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft bei gleichbleibender Fahrpedalstellung kaum ändert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal anzugeben, durch die der Fahrer bei einer Änderung der Soll-Geschwindigkeit die Änderung am Fahrpedal deutlich wahrnimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug, wobei mittels eines Bedienelements eine Soll-Geschwindigkeit vorgegeben wird, und bei Erreichen der Soll-Geschwindigkeit die Rückstellkraft auf das Fahrpedal gemäß einem vorgegebenen Verlauf aktiviert wird, zeichnet sich dadurch aus, dass bei aktivierter Rückstellkraft und einer Erhöhung der Soll-Geschwindigkeit die aktuelle Rückstellkraft für eine vorgegebene Zeit auf eine um einen ersten Kraftwert verminderte Rückstellkraft reduziert wird und/oder dass bei erzeugter Rückstellkraft und einer Erniedrigung der Soll-Geschwindigkeit die aktuelle Rückstellkraft für eine vorgegebene Zeit auf eine um einen zweiten Kraftwert erhöhte Rückstellkraft erhöht wird, wobei der erste und/oder zweite Kraftwert größer ist als die durch die Soll-Geschwindigkeitsänderung gemäß den vorgegebenen Verläufen der Rückstellkraft hervorgerufene Kraftänderung.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass der Fahrer über die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft eine Rückmeldung über die Änderung der Soll-Geschwindigkeit erhält. Erhöht der Fahrer die eingestellte Soll-Geschwindigkeit wird die Rückstellkraft erfindungsgemäß für eine kurze Zeit derartig reduziert, dass der Fahrer die Reduzierung deutlich wahrnimmt. Reduziert der Fahrer die Soll-Geschwindigkeit, wird die Rückstellkraft für eine kurze Zeit stark erhöht. Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass der erste und/oder zweite Kraftwert größer ist, als die durch die Soll-Geschwindigkeitsänderung hervorgerufene Kraftänderung, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Fahrer die Soll-Geschwindigkeitsänderung durch die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraftänderung bemerkt.

Der erste und zweite Kraftwert können betragsmäßig gleich groß sein. Vorteilhafterweise ist der erste Kraftwert größer als die aktivierte Rückstellkraft. Dadurch wirkt auf das Fahrpedal lediglich eine Kraft, die geringer ist, als eine Grund-Gegenkraft auf das Fahrpedal. Somit nimmt der Fahrer die Reduzierung deutlich war.

Die Kraftwerte können konstante Werte oder vorteilhafterweise von verschiedenen Betriebsparametern des Fahrzeugs, wie bspw. von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder von der auf das Fahrzeug wirkenden Last abhängig sein.

Die verminderte Rückstellkraft wird vorteilhafterweise nach der vorgegebenen Zeit auf die gemäß dem vorgebebenen Verlauf erzeugte Rückstellkraft erhöht. Die gemäß dem vorgegebenen Verlauf der neuen Soll-Geschwindigkeit erzeugte Rückstellkraft ist bei geringen Soll-Geschwindigkeitserhöhung nur geringfügig kleiner als die Rückstellkraft bei der ursprünglichen Soll-Geschwindigkeit.

Die erhöhte Rückstellkraft wird vorteilhafterweise nach der vorgegebenen Zeit auf die gemäß dem vorgegebenen Verlauf erzeugt Rückstellkraft reduziert. Entsprechend der Soll-Geschwindigkeitsreduzierung ist die gemäß dem vorgegebenen Verlauf der neuen Soll-Geschwindigkeit erzeugte Rückstellkraft bei geringer Soll-Geschwindigkeitsreduzierung nur geringfügig größer als die Rückstellkraft bei der ursprünglichen Soll-Geschwindigkeit.

Vorteilhafterweise wird die aktuelle Rückstellkraft lediglich dann auf die verminderte Rückstellkraft reduziert bzw. auf die erhöhte Rückstellkraft erhöht, wenn die Soll-Geschwindigkeitsänderung kleiner als eine vorgegebene maximale Soll-Geschwindigkeitsänderung ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 angegeben. Es zeigt
1 den Verlauf einer auf das Fahrpedal wirkenden Kraft bei einer Soll-Geschwindigkeitserhöhung und
2 den Verlauf einer auf das Fahrpedal wirkenden Kraft bei einer Soll-Geschwindigkeitsreduzierung.
In der 1 der Zeichnung sind zwei Kennlinien aufgetragen, die jeweils eine auf das Fahrpedal wirkende Kraft F in Abhängigkeit von der Fahrpedalauslenkung φ darstellen. Die erste Kennlinie, bestehend aus den drei durchgezogenen Linien G, Rvs1 und R stellt einen möglichen Kraftverlauf in Abhängigkeit von der Fahrpedalauslenkung φ bei einer ersten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vs1 dar.
Auf das Fahrpedal wirkt stets eine Grund-Gegenkraft G, die mit steigender Auslenkung φ des Fahrpedals stetig zunimmt. Diese Grund-Gegenkraft G wird in der Regel durch eine im Fahrpedal integrierte Feder erzeugt, die dazu dient, dass sich das Fahrpedal beim Loslassen aus jeder beliebigen Auslenkung φ stets in die Ausgangslage zurückbewegt.
Solange die Auslenkung φ des Fahrpedals geringer als φ₁ ist, also die erste vorgegebene Soll-Geschwindigkeit vs1 nicht erreicht ist, wirkt lediglich die Grund-Gegenkraft G auf das Fahrpedal. Bei einer Auslenkung φ₁, bei der die erste vorgegebene Soll-Geschwindigkeit vs1 erreicht wird, wird das Fahrpedal zusätzlich zur Grund-Gegenkraft G mit einer Rückstellkraft Rvs1 beaufschlagt. Die Rückstellkraft Rvs1 steigt sehr schnell bis zu einem vorgegebenen Rückstellkraft-Grenzwert RG, um dem Fahrer zu signalisieren, dass er die erste vorgegebene Soll-Geschwindigkeit vs1 erreicht hat. Ist der Rückstellkraft-Grenzwert RG erreicht, bleibt die Rückstellkraft R konstant auf dem Niveau des Rückstellkraft-Grenzwertes RG, damit der Fahrer die Möglichkeit hat, die Rückstellkraft R bspw. in einer Gefahrensituation zu übertreten und das Fahrzeug zu beschleunigen.
Die zweite Kennlinie, bestehend aus den beiden durchgezogenen Linien G und R, sowie aus der gestrichelten Linie Rvs2, stellt einen möglichen Kraftverlauf in Abhängigkeit von der Fahrpedalauslenkung φ bei einer zweiten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vs2 dar.
Solange die Auslenkung φ des Fahrpedals geringer als φ₂ ist, also die zweite vorgegebene Soll-Geschwindigkeit vs2 nicht erreicht ist, wirkt lediglich die Grund-Gegenkraft G auf das Fahrpedal. Bei einer Auslenkung φ₂, bei der die zweite vorgegebene Soll-Geschwindigkeit vs2 erreicht wird, wird das Fahrpedal zusätzlich zur Grund-Gegenkraft G mit einer Rückstellkraft Rvs2 beaufschlagt. Die gestrichelte Linie Rvs2 ist zu der durchgezogenen Linie Rvs1 parallel verschoben, wobei sich die Verschiebung durch die unterschiedlichen Soll-Geschwindigkeiten bzw. den dazugehörigen Auslenkungen des Fahrpedals ergibt. Die Rückstellkraft Rvs2 steigt ebenso bis zu dem Rückstellkraft-Grenzwert RG. Ist der Rückstellkraft-Grenzwert RG erreicht, bleibt die Rückstellkraft R konstant auf dem Niveau des Rückstellkraft-Grenzwertes RG.
Anhand der 1 ist eine erfindungsgemäße Rückstellkraftänderung bei einer Soll-Geschwindigkeitserhöhung von vs1 auf vs2 aufgezeigt. Mittels eines hier nicht dargestellten Bedienelements wird eine Soll-Geschwindigkeit, hier vs1, vorgegeben. Bei Erreichen der Soll-Geschwindigkeit vs1 wird die Rückstellkraft entsprechend dem ersten Kurvenverlauf aus G, Rvs1 und R erzeugt.
Im Ausgangspunkt Pvs1, in dem bei der ersten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit eine aktuelle Rückstellkraft F1 erzeugt wird, wird die Soll-Geschwindigkeit von vs1 auf vs2 erhöht. Ausgehend vom Ausgangspunkt Pvs1 wird die aktuelle Rückstellkraft F1 für eine vorgegebene Zeit auf eine um einem ersten Kraftwert KW1 verminderte Rückstellkraft F– in den Punkt Pvs12 reduziert, wobei der erste Kraftwert KW1 größer ist als die durch die Soll-Geschwindigkeitsänderung von vs1 auf vs2 gemäß den vorgegebenen Verläufen der Rückstellkraft hervorgerufene Kraftänderung F12. In diesem Beispiel ist die verminderte Rückstellkraft F– geringer als die auf das Fahrpedal wirkende Grund-Gegenkraft G.
Die verminderte Rückstellkraft F– wird nach der vorgegebenen Zeit auf die gemäß dem vorgebebenen Verlauf der zweiten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit erzeugte Rückstellkraft F2 in den Punkt Pvs2 erhöht.
In der 2 der Zeichnung sind ebenfalls zwei Kennlinien aufgetragen, wobei die erste Kennlinie, bestehend aus den drei durchgezogenen Linien G, Rvs1 und R, entsprechend der ersten Kennlinie in der 1 ebenfalls einen möglichen Kraftverlauf in Abhängigkeit von der Fahrpedalauslenkung φ bei der ersten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vs1 darstellt.
Die zweite Kennlinie, bestehend aus den beiden durchgezogenen Linien G und R, sowie aus der gestrichelten Linie Rvs3, stellt einen möglichen Kraftverlauf in Abhängigkeit von der Fahrpedalauslenkung φ bei einer dritten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vs3 dar. Die dritte vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vs3 ist kleiner als die erste vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit. Dementsprechend ist der Kennlinienteil Rvs3 parallel zur Rvs1 entsprechend der Soll-Geschwindigkeits-Differenz nach links verschoben.
Anhand der 2 ist nun eine erfindungsgemäße Rückstellkraftänderung bei einer Soll-Geschwindigkeitsreduzierung von vs1 auf vs3 aufgezeigt. Mittels eines hier nicht dargestellten Bedienelements wird eine Soll-Geschwindigkeit, hier vs1, vorgegeben. Bei Erreichen der Soll- Geschwindigkeit vs1 wird die Rückstellkraft entsprechend dem ersten Kurvenverlauf aus G, Rvs1 und R erzeugt.
Im Ausgangspunkt Pvs1, in dem bei der ersten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit eine aktuelle Rückstellkraft F1 erzeugt wird, wird die Soll-Geschwindigkeit von vs1 auf vs3 reduziert. Ausgehend vom Ausgangspunkt Pvs1 wird die aktuelle Rückstellkraft F1 für eine vorgegebene Zeit auf eine um einem zweiten Kraftwert KW2 erhöhte Rückstellkraft F+ in den Punkt Pvs13 erhöht, wobei der erste Kraftwert KW2 größer ist als die durch die Soll-Geschwindigkeitsänderung von vs3 auf vs3 gemäß den vorgegebenen Verläufen der Rückstellkraft hervorgerufene Kraftänderung F13.
Die erhöhte Rückstellkraft F+ wird nach der vorgegebenen Zeit auf die gemäß dem vorgebebenen Verlauf der dritten vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit vs3 erzeugte Rückstellkraft F3 in den Punkt Pvs3 reduziert.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug, wobei mittels eines Bedienelements eine Soll-Geschwindigkeit vorgegeben wird, und bei Erreichen der Soll-Geschwindigkeit die Rückstellkraft auf das Fahrpedal gemäß einem vorgegebenen Verlauf aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Rückstellkraft (Rvs1, R) und einer Erhöhung der Soll-Geschwindigkeit (vs1 → vs2) die aktuelle Rückstellkraft (F1) für eine vorgegebene Zeit auf eine um einen ersten Kraftwert (KW1) verminderte Rückstellkraft (F–) reduziert wird und/oder dass bei aktivierter Rückstellkraft (Rvs1, R) und einer Erniedrigung der Soll-Geschwindigkeit (vs1 → vs3) die aktuelle Rückstellkraft (F1) für eine vorgegebene Zeit auf eine um einen zweiten Kraftwert (KW2) erhöhte Rückstellkraft (F+) erhöht wird, wobei der erste und zweite Kraftwert (KW1; KW2) größer ist als die durch die Soll-Geschwindigkeitsänderung (vs1 → vs2; vs1 → vs3) gemäß den vorgegebenen Verläufen der Rückstellkraft (Rvs1, R; Rvs2, R; Rvs3, R) hervorgerufene Kraftänderung (F12; F13).
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Kraftwert (KW1; KW2) abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Fahrzeuglast ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verminderte Rückstellkraft (F–) nach der vorgegebenen Zeit auf die gemäß dem vorgebebenen Verlauf (Rvs2, R) erzeugte Rückstellkraft (F2) erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Rückstellkraft (F+) nach der vorgegebenen Zeit auf die gemäß dem vorgegebenen Verlauf (Rvs3, R) erzeugte Rückstellkraft (F3) reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Rückstellkraft (F1) auf die verminderte Rückstellkraft (F–) reduziert und/oder die aktuelle Rückstellkraft (F1) auf die erhöhte Rückstellkraft (F+) erhöht wird, wenn die Soll-Geschwindigkeitsänderung kleiner als eine vorgegebene maximale Geschwindigkeitsänderung ist.