DE102009042899A1

DE102009042899A1 - Kraftfahrzeug mit einem aktiven Gaspedal

Info

Publication number: DE102009042899A1
Application number: DE102009042899A
Authority: DE
Inventors: Björn Förster
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem aktiven Gaspedal, das durch Aufbringen einer Betätigungskraft auf das Gaspedal zwischen einer Anfangsstellung (10) und einer Endstellung (20) verstellbar ist, und mit einem Aktuator, der auf das Gaspedal eine der Betätigungskraft entgegenwirkende Gegenkraft aufbringt, deren Größe in Abhängigkeit vom Zustand des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, der durch ein Fahrzustandserfassungssystem erfasst wird. Um einen Fahrer des Kraftfahrzeugs beim sportlichen Fahren zu unterstützen, nimmt die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal ab, wenn das Fahrzustandserfassungssystem erkennt, dass ein weiterer Vortrieb des Kraftfahrzeugs nicht möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem aktiven Gaspedal, das durch Aufbringen einer Betätigungskraft auf das Gaspedal zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung verstellbar ist, und mit einem Aktuator, der auf das Gaspedal eine der Betätigungskraft entgegenwirkende Gegenkraft aufbringt, deren Größe in Abhängigkeit vom Zustand des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, der durch ein Fahrzustandserfassungssystem erfasst wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kraftfahrzeugs.
Aus der europäischen Patentschrift EP 1 327 552 B1 ist ein Fahrunterstützungssystem zum Unterstützen des manuellen Aufwands eines Bedieners bekannt, um ein Gaspedal eines Kraftfahrzeugs zu bedienen, wobei das Fahrunterstützungssystem einen Aktuator umfasst, durch den in Abhängigkeit von einem Risikograd eine Reaktionskraft an dem Gaspedal vergrößert wird. Ähnliche Systeme sind aus der japanischen Veröffentlichung JP 63110063 A , dem US-Patent US 6,559,762 B1 , der US-Patentanmeldung US 2007/0213916 A1 und den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2007 032 310 A1 und DE 32 25 920 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beim sportlichen Fahren zu unterstützen.
Die Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug mit einem aktiven Gaspedal, das durch Aufbringen einer Betätigungskraft auf das Gaspedal zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung verstellbar ist, und mit einem Aktuator, der auf das Gaspedal eine der Betätigungskraft entgegenwirkende Gegenkraft aufbringt, deren Größe in Abhängigkeit vom Zustand des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, der durch ein Fahrzustandserfassungssystem erfasst wird, dadurch gelöst, dass die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal abnimmt, wenn das Fahrzustandserfassungssystem erfasst oder erkennt, dass ein weiterer Vortrieb des Kraftfahrzeugs nicht möglich ist. Der weitere Vortrieb ist zum Beispiel deshalb nicht möglich, weil die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeugs zu wenig Bodenhaftung haben und eine Antischlupfregelung zum Einsatz kommen würde. Durch das Abfallen der Gegenkraft auf das Gaspedal wird dem Fahrer auf einfache Art und Weise haptisch signalisiert, dass das Kraftfahrzeug bei einem weiteren Vortrieb nicht mehr schlupffrei betrieben werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal in einem Haftbereich, in welchem Antriebsräder des Kraftfahrzeugs ausreichend Bodenhaftung haben, zunimmt, und in einem Schlupfbereich, in welchem die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs keine ausreichende Bodenhaftung mehr haben, deutlich abnimmt. Durch die deutliche Abnahme der Gegenkraft auf das Gaspedal wird dem Fahrer signalisiert, dass der gewünschte Vortrieb nicht mehr umgesetzt werden kann. Durch Zurücknehmen des Gaspedals kann der Fahrer nun die Haftung der Antriebsräder wieder erlangen und optimal beschleunigen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Pedalkennlinie in dem Haftbereich linear ansteigt und eine aktive Pedalkennlinie in dem Schlupfbereich linear abfällt. Die passive Pedalkennlinie steigt ausgehend von der Anfangsstellung des Gaspedals zunächst stärker und dann schwächer an. Die aktive Pedalkennlinie fällt in dem Schlupfbereich linear bis auf null ab.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal in einem Zwischenbereich in einem schnellen Wechsel geringfügig zu- und abnimmt, um dem Fahrer haptisch zu signalisieren, dass die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs beginnen, die Bodenhaftung zu verlieren. Durch das schnelle Zunehmen und Abnehmen der Gegenkraft wird das Gaspedal in dem Zwischenbereich zum Vibrieren gebracht. In dem Zwischenbereich kann der Fahrer durch Führen des Gaspedals einen permanenten kontrollierten Schlupf der Antriebsräder provozieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich hinter dem Haftbereich am Anfang des Schlupfbereichs angeordnet ist. Wenn der Fahrer durch Vergrößern der Betätigungskraft den Zwischenbereich verlässt, dann wird durch den deutlichen Abfall der Gegenkraft auf das Gaspedal signalisiert, dass der gewünschte Vortrieb nicht realisierbar ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich einer Pedalstellung zugeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Zustand des Kraftfahrzeugs variiert. Bei nasser und/oder glatter Straße wird der Zwischenbereich früher erreicht als bei trockener Straße. Die Lage des Zwischenbereichs zwischen der Anfangsstellung und der Endstellung des Gaspedals wird mit Hilfe des Fahrzeugstandserfassungssystems festgelegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich einem variablen Gaspedalgrenzwinkel zwischen einem Anfangswinkel und einem Endwinkel des Gaspedals zugeordnet ist. Der Gaspedalgrenzwinkel entspricht vorzugsweise demjenigen Vortrieb des Kraftfahrzeugs, der beispielsweise aufgrund zu geringer Bodenhaftung gerade nicht mehr möglich ist. Wenn der Fahrer diesen Gaspedalgrenzwinkel oder Gaspedalgrenzwinkelbereich, der dem Fahrer durch das Vibrieren haptisch signalisiert wird, mittels Durchtreten des Gaspedals überstimmt und einen größeren Winkel des Gaspedals als den Gaspedalgrenzwinkel einstellt, dann wird auf eine aktive Gaspedalkennlinie umgeschaltet. Bei dieser aktiven Gaspedalkennlinie wird die Gegenkraft auf das Gaspedal mit zunehmendem Pedalwinkel nunmehr für alle Winkel des Gaspedals, die größer als der Gaspedalgrenzwinkel sind, immer kleiner. Damit wird dem Fahrer signalisiert, dass der von ihm gewünschte Vortrieb nicht umgesetzt werden kann. Anders ausgedrückt, lässt die Gegenkraft am Gaspedal bei durchdrehenden Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs immer weiter nach.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator elektromechanisch ausgeführt ist. Durch den Aktuator wird eine Gegenkraft auf eine Pedalplatte des Gaspedals aufgebracht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kraftfahrzeugs mit einem aktiven Gaspedal. Die Funktion des aktiven Gaspedals kann zum Beispiel durch Drücken einer Sporttaste des Kraftfahrzeugs aktiviert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Die einzige beiliegende Figur zeigt ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem eine Gegenkraft auf das Gaspedal über einem Pedalwinkel anhand von Kennlinien aufgetragen ist.
In der beiliegenden 1 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 1 und einer y-Achse 2 dargestellt. Auf der y-Achse 2 ist eine Gegenkraft aufgetragen, die durch einen Aktuator auf ein Gaspedal eines Kraftfahrzeugs aufgebracht wird. Die Gegenkraft wirkt einer Betätigungskraft entgegen, die durch einen Fahrer auf das Gaspedal aufgebracht wird. Auf der x-Achse 1 ist der Pedalwinkel des Gaspedals zwischen null und einhundert Prozent aufgetragen. In einer Anfangsstellung 10 entspricht der Pedalwinkel null Prozent. In einer Endstellung 20 entspricht der Pedalwinkel einhundert Prozent, das heißt, das Gaspedal ist vollständig durchgedrückt.
Durch einen Doppelpfeil 11 ist ein Haftbereich angedeutet, in welchem Räder, insbesondere Antriebsräder, des Kraftfahrzeugs eine ausreichende Bodenhaftung haben. Durch einen Doppelpfeil 12 ist ein Schlupfbereich angedeutet, in welchem die Räder oder Antriebsräder keine ausreichende Bodenhaftung mehr haben. Durch einen Doppelpfeil 15 ist ein Zwischenbereich angedeutet, der hinter dem Haftbereich 11 am Anfang des Schlupfbereichs 12 angeordnet ist. Der Zwischenbereich 15 ist deutlich kleiner als der Schlupfbereich 12 und der Haftbereich 11.
Die Abhängigkeit der Gegenkraft von dem Pedalwinkel ist in Form einer Kennlinie 14 aufgetragen. Die Kennlinie 14 weist, ausgehend von der Anfangsstellung 10, zunächst einen relativ starken linearen Anstieg 21 auf. Darauf folgt ein schwächerer linearer Anstieg 22. Die beiden linearen Anstiege 21, 22 der Kennlinie 14 sind dem Haftbereich 11 zugeordnet und werden auch als passive Kennlinie bezeichnet. In dem Zwischenbereich 15 weist die Kennlinie 14 einen zickzackförmigen Verlauf 23 auf, in welchem die Gegenkraft auf das Gaspedal im Wechsel geringfügig zunimmt und abnimmt. Hinter dem Zwischenbereich weist die Kennlinie 14 in dem Schlupfbereich 12 einen linearen Abfall 24 bis auf null in der Endstellung 20 des Gaspedals auf. Das lineare Abfallen 14 wird auch als aktive Kennlinie bezeichnet.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Sportwagen mit einem Gaspedal, das im Bereich der passiven Pedalkennlinie 21, 22 wie ein herkömmliches Gaspedal betätigt werden kann. Durch einen Aktuator mit einer entsprechenden Elektromechanik und Elektronik kann eine zusätzliche Kraft auf das Gaspedal aufgebracht werden, die als Gegenkraft bezeichnet wird und der normalen Betätigungskraft entgegen wirkt. Der Aktuator entwickelt seine Wirkung im Schlupfbereich 12, der sowohl den zickzackförmigen Kennlinienverlauf 23 als auch den linearen Abfall 24 der Kennlinie 14 umfasst. In dem Haftbereich 11 bewirkt der Aktuator einen linearen Anstieg 21, 22 der Kennlinie 14.
Der Fahrer hat durch die Pedalkraft und den entsprechenden passiven Kennlinienverlauf 21, 22 wie gewohnt das Gefühl, das Kraftfahrzeug mit dem Fuß voranzutreiben beziehungsweise zu schieben. Ist der vom Fahrer gewünschte Vortrieb aufgrund zu geringer Haftung der Räder, insbesondere der angetriebenen Räder, nicht umsetzbar, so dass zum Beispiel eine Antischlupfregelung zum Einsatz kommen würde, dann wird dies dem Fahrer zunächst durch Vibration des Gaspedals in dem Zwischenbereich 15 angekündigt. Wird die Pedalstellung weiter erhöht, das heißt das Gaspedal weiter durchgedrückt, dann lässt die Gegenkraft in dem aktiven Kennlinienabschnitt 24 deutlich nach, um dem Fahrer zu signalisieren, dass der gewünschte Vortrieb nicht umgesetzt werden kann.
Durch eine Zurücknahme des Gaspedals, das heißt durch eine Verringerung der Betätigungskraft, kann der Fahrer die Haftung der Antriebsräder wieder erlangen und optimal beschleunigen, oder durch Führen des Gaspedals in dem vibrierenden Zwischenbereich 15 einen permanenten kontrollierten Schlupf der Antriebsräder provozieren. Bei der Funktion des aktiven Gaspedals kann nicht nur die Haftung der Antriebsräder, sondern auch die Haftung von nicht angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1327552 B1 [0002]
JP 63110063 A [0002]
US 6559762 B1 [0002]
DE 102007032310 A1 [0002]
DE 3225920 A1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem aktiven Gaspedal, das durch Aufbringen einer Betätigungskraft auf das Gaspedal zwischen einer Anfangsstellung (10) und einer Endstellung (20) verstellbar ist, und mit einem Aktuator, der auf das Gaspedal eine der Betätigungskraft entgegenwirkende Gegenkraft aufbringt, deren Größe in Abhängigkeit vom Zustand des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, der durch ein Fahrzustandserfassungssystem erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal abnimmt, wenn das Fahrzustandserfassungssystem erkennt, dass ein weiterer Vortrieb des Kraftfahrzeugs nicht möglich ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal in einem Haftbereich (11), in welchem Antriebsräder des Kraftfahrzeugs ausreichend Bodenhaftung haben, zunimmt, und in einem Schlupfbereich (12), in welchem die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs keine ausreichende Bodenhaftung mehr haben, deutlich abnimmt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Pedalkennlinie (21, 22) in dem Haftbereich linear ansteigt und eine aktive Pedalkennlinie (24) in dem Schlupfbereich linear abfällt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Gegenkraft auf das Gaspedal in einem Zwischenbereich (15) in einem schnellen Wechsel geringfügig zu- und abnimmt, um dem Fahrer haptisch zu signalisieren, dass die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs beginnen, die Bodenhaftung zu verlieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (15) hinter dem Haftbereich (11) am Anfang des Schlupfbereichs (12) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (15) einer Pedalstellung zugeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Zustand des Kraftfahrzeugs variiert.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (15) einem variablen Gaspedalgrenzwinkel zwischen einem Anfangswinkel und einem Endwinkel des Gaspedals zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator elektromechanisch ausgeführt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des aktiven Gaspedals durch Drücken einer Sporttaste des Kraftfahrzeugs aktiviert wird.