DE102013219347A1 - Pedal device for a motor vehicle with several kick-down points - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pedalvorrichtung (1, 100) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, aufweisend eine Pedalplatte (2), die zwischen einer Nulllage und einer Endlage um eine erste Drehachse (20) um einen Winkel (α) drehbar ist, mindestens eine Rückstellfeder (30a, 30b) zur Rückstellung der Pedalplatte (2) in die Nulllage, ein Übertragungselement (3), das mit der Pedalplatte (2) gekoppelt ist und um eine zweite zur ersten Drehachse (20) parallele Drehachse (31) drehbar ist, und eine Hemmeinrichtung (5, 150) zum Aufbringen einer der Drehbewegung der Pedalplatte (2) entgegenwirkenden punktuellen Hemmkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Hemmeinrichtung (5, 150) in Abhängigkeit von der Winkelposition der Pedalplatte (2) zuschaltbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Pedalvorrichtung.The invention relates to a pedal device (1, 100) for a motor vehicle, in particular for controlling a vehicle speed, comprising a pedal plate (2) which is rotatable between a zero position and an end position about an axis of rotation (α) about a first axis of rotation (20). at least one return spring (30a, 30b) for returning the pedal plate (2) to the zero position, a transmission element (3) which is coupled to the pedal plate (2) and rotatable about a second axis of rotation (31) parallel to the first axis of rotation (20) is, and an inhibiting means (5, 150) for applying a rotational movement of the pedal plate (2) counteracting punctual inhibiting force, characterized in that the inhibiting means (5, 150) in dependence on the angular position of the pedal plate (2) is switchable. Furthermore, the invention relates to a method for operating a pedal device according to the invention.
Description
Die Erfindung richtet sich auf eine Pedalvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Steuerung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Pedalvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.The invention is directed to a pedal device for a motor vehicle, in particular for controlling a vehicle speed, according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik sind Pedale bekannt, die bei einer bestimmten Position der Pedale einen erhöhten Widerstand aufweisen und durch eine höhere Pedalkraft überwunden werden kann. Umgangssprachlich ist dieser Mechanismus auch als Kick-down Mechanismus bekannt. Die Kick-down Punkte dienen unter anderem dazu dem Fahrer ein haptisches Feedback darüber zu geben, dass der Pedalhub ausgeschöpft bzw. nahezu ausgeschöpft ist. Des Weiteren kann das Übertreten eines Kick-down Punktes auch als Befehl an das Kraftfahrzeug zum Schalten des Getriebes verwendet werden.Pedals are known from the prior art, which have an increased resistance at a certain position of the pedals and can be overcome by a higher pedal force. Colloquially, this mechanism is also known as a kick-down mechanism. Among other things, the kick-down points are used to give the driver a haptic feedback that the pedal stroke is exhausted or almost exhausted. Furthermore, overriding a kick-down point can also be used as a command to the motor vehicle to shift the transmission.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pedalvorrichtung mit erweiterten Kick-Down Funktionen aufzuzeigen. The object of the invention is to show a pedal device with extended kick-down functions.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pedalvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb der Pedalvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. The object is achieved by a pedal device with the features of
Bei einer Pedalvorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hemmeinrichtung in Abhängigkeit von der Winkelposition der Pedalplatte zuschaltbar ist. Die Erfindung basiert auf den Grundgedanken, dass mittels der zuschaltbaren Hemmeinrichtung ein zusätzlicher Kick-down Punkt geschaffen wird, worüber ein weiteres haptisches Signal an den Fahrer ausgegeben werden kann. Die Erfindung hat des Weiteren den Vorteil, dass der zusätzliche Kick-down Punkt variabel zuschaltbar ist und somit je nach Fahrsituation bzw. Fahrmodus eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann zusätzliche Kick-down Punkt dazu genutzt werden eine kraftstoffsparende Fahrweise zu unterstützen. In a pedal device of the type described in more detail, the object is achieved in that the inhibiting device is switchable in dependence on the angular position of the pedal plate. The invention is based on the basic idea that an additional kick-down point is created by means of the switchable inhibiting device, via which a further haptic signal can be output to the driver. The invention also has the advantage that the additional kick-down point is variably switchable and thus can be used depending on the driving situation or driving mode. For example, additional kick-down point can be used to support a fuel-efficient driving style.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Pedalvorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass geprüft wird, ob die Pedalplatte sich innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs befindet, und eine zuschaltbare Hemmeinrichtung zum Aufbringen einer der Drehbewegung der Pedalplatte entgegenwirkenden Hemmkraft zugeschaltet wird, wenn sich die Pedalplatte innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs befindet. Die zuschaltbare Hemmeinrichtung wird vorteilhafterweise nur dann zugeschaltet, wenn eine Interaktion mit der Pedalplatte erfolgen kann. Andernfalls wird die Hemmeinrichtung in einer Position gehalten, wo die Bewegung der Pedalplatte nicht gestört wird.In a method for operating a pedal device of the type described in more detail, the object is achieved in that it is checked whether the pedal plate is within a predetermined angular range, and a switchable inhibiting means for applying a rotational movement of the pedal plate counteracting inhibiting force is switched on when the pedal plate is within a predetermined angular range. The switchable inhibiting device is advantageously only switched on when an interaction with the pedal plate can take place. Otherwise, the inhibitor is held in a position where the movement of the pedal plate is not disturbed.
In einer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass die Hemmeinrichtung in Abhängigkeit von der Winkelposition und der Drehrichtung der Pedalplatte zuschaltbar ist.In one embodiment, the invention provides that the inhibiting device can be activated as a function of the angular position and the direction of rotation of the pedal plate.
In einer Weiterentwicklung sieht die Erfindung vor, dass die Hemmeinrichtung ein verstellbares Stützelement aufweist, das in die Drehbewegungstrajektorie des Übertragungselements verstellbar ist.In a further development, the invention provides that the inhibiting device has an adjustable support element that is adjustable in the rotational movement trajectory of the transmission element.
Es ist besonders zweckmäßig, dass die Hemmeinrichtung einen Aktuator aufweist, der an mehreren Haltepositionen stromlos ist. Die Pedalvorrichtung ist auf diese Weise besonders energiesparsam betreibbar. Gleichzeitig kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass die Hemmeinrichtung in den Haltepositionen weitestgehend keine Wärme erzeugt und somit auch ohne passive oder aktive Kühlung betreibbar ist.It is particularly expedient that the inhibiting device has an actuator which is de-energized at a plurality of holding positions. The pedal device is operated in this way particularly energy-efficient. At the same time it can be ensured in this way that the inhibiting device largely generates no heat in the holding positions and thus can also be operated without passive or active cooling.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Aktuator ein linearer bistabiler Aktuator ist. Bistabile Aktuatoren haben sich für diese Anwendung als besonders vorteilhaft erwiesen, da sie nur beim Verstellen eines Stellelements, bspw. ein Stößel, in eine andere Position Energie aufnehmen aber darüber hinaus stromlos betreibbar sind. Sie können beispielsweise ein magnetisch verstellbares Stellelement aufweisen, das in vorgesehenen Positionen mechanisch oder mittels Permanentmagneten ohne zusätzliche Energiezufuhr arretierbar ist.In particular, the invention is characterized in that the actuator is a linear bistable actuator. Bistable actuators have proved to be particularly advantageous for this application, since they absorb energy only when adjusting an actuating element, for example. A plunger, in another position but are also operated without power. They may, for example, have a magnetically adjustable adjusting element which can be locked in intended positions mechanically or by means of permanent magnets without additional energy supply.
In einer Weiterentwicklung sieht die Erfindung vor, dass das Stützelement blattfederförmig ausgebildet ist und mindestens einen gebogenen Abschnitt zum Ausüben der Hemmkraft aufweist, wodurch sich die Erfindung auf eine besonders kostengünstige Weise umsetzbar ist.In a further development, the invention provides that the support element is formed leaf-spring-shaped and has at least one bent portion for exerting the inhibiting force, whereby the invention can be implemented in a particularly cost-effective manner.
Es ist besonders zweckmäßig, dass der gebogene Abschnitt an einem freien Ende des Stützelements angeordnet ist. It is particularly expedient that the bent portion is arranged at a free end of the support element.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass gebogene Abschnitt in einem Winkelbereich von 80° bis 120° zur Federfläche des Stützelements gebogen ist, so dass auf diese Weise die notwendige Kraft zum Überwinden der Hemmkraft variiert werden kann.In particular, it is provided that bent portion is bent in an angular range of 80 ° to 120 ° to the spring surface of the support element, so that in this way the force required to overcome the inhibiting force can be varied.
In einer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass das Stützelement um eine zur ersten Drehachse parallel verlaufende dritte Drehachse drehbar gelagert ist.In a further embodiment, the invention provides that the support element is rotatably mounted about a third axis of rotation parallel to the first axis of rotation.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, dass das der Aktuator einen Stützkörper aufweist, der das Stützelement flächig abstützt. Die Ausführungsform eignet sich besonders dazu, um hohe Hemmkräfte aufbringen zu können. According to a further aspect of the invention, it is provided that the actuator has a support body which supports the support element in a planar manner. The embodiment is particularly suitable for being able to apply high restraining forces.
In einer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass der Aktuator eine verstellbare Welle mit einem Stützelement aufweist. In a further embodiment, the invention provides that the actuator has an adjustable shaft with a support element.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass das Stützelement blockförmig ausgebildet ist und eine Kontaktfläche aufweist, an die ein Kontaktbereich des Übertragungselements flächig anlegbar ist. It is particularly advantageous that the support element is block-shaped and has a contact surface to which a contact region of the transmission element can be applied flat.
In einer Weiterentwicklung sieht die Erfindung vor, dass das Übertragungselement mindestens zwei voneinander unabhängig um die zweite Drehachse drehbare Glieder aufweist, und dass mittels des zweiten Glieds nur eine zur Endlage gerichtete Kraft auf das erste Glied übertragbar ist, und dass mittels des ersten Glieds nur eine zur Nulllage gerichtete Kraft übertragbar ist.In a further development, the invention provides that the transmission element has at least two independently rotatable about the second axis of rotation members, and that by means of the second member only a force directed towards the end position on the first member is transferable, and that by means of the first member only one force directed to zero position is transferable.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Pedalplatte nur mit dem zweiten Glied des Übertragungselements gekoppelt ist.It is particularly advantageous that the pedal plate is coupled only to the second member of the transmission element.
Insbesondere ist es zweckmäßig, dass das zweite Glied einen Vorsprung aufweist, das in eine Aussparung am ersten Glied eingreift, um eine zur Endlage gerichtete Kraft auf das erste Glied auszuüben. Bevorzugterweise korrespondiert die Form des Vorsprungs zur Form der Aussparung. Auf diese Weise kann die Rückführung der Pedalplatte in die Ausgangslage auch dann sichergestellt werden, wenn die Hemmeinrichtung ungewünscht in der zugeschalteten Position verharrt und das Übertragungselement dadurch in der Bewegung in die Ausganslage zumindest teilweise blockiert wird.In particular, it is expedient that the second member has a projection which engages in a recess on the first member in order to exert a force directed towards the end position on the first member. Preferably, the shape of the projection corresponds to the shape of the recess. In this way, the return of the pedal plate can be ensured in the starting position even if the inhibitor undesirably remains in the engaged position and the transmission element is thereby at least partially blocked in the movement in the Ausganslage.
Ferner wird die Erfindung dadurch weitergebildet, dass die Hemmeinrichtung vor Erreichen einer Winkelposition zuschaltbar ist, der etwa die Hälfte einer maximalen Motorleistung des Kraftfahrzeugs entspricht. Diese Winkelposition entspricht je nach Konfiguration des Motors oder Antriebsstrangs beispielsweise 30% des Pedalhubs der Pedalvorrichtung. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Hemmeinrichtung rechtzeitig zugeschaltet wird.Furthermore, the invention is further developed in that the inhibiting device is switchable before reaching an angular position, which corresponds to about half of a maximum engine power of the motor vehicle. For example, depending on the configuration of the engine or powertrain, this angular position corresponds to 30% of the pedal stroke of the pedal device. In this way it is ensured that the inhibiting device is switched on in time.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung zum Steuern des Aktuators vorgesehen, wobei mittels der Steuereinrichtung die Temperatur des Aktuators anhand einer Aktuatorspannung und eines Aktuatorstroms ermittelbar ist. Bei der Aktuatorspannung bzw. dem Aktuatorstrom kann es sich um die die vorgegebene Spannung oder den vorgegebenen Strom im Stromleiter des Aktuators handeln, bspw. in den Wicklungen des Stators. Alternativ ist es auch denkbar die tatsächlich vorherrschende Spannung bzw. Strom zu ermitteln. Es wird hierbei die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes des Stromleiters zunutze gemacht, der über die bekannte Spannung und den Strom errechnet werden kann. Auf diese Weise kann die Temperatur am Aktuator ohne die Verwendung eines Temperatursensors ermittelt werden.In a further development of the invention, a control device for controlling the actuator is provided, wherein by means of the control device, the temperature of the actuator can be determined on the basis of an actuator voltage and an actuator current. The actuator voltage or the actuator current may be the predetermined voltage or the predetermined current in the current conductor of the actuator, for example in the windings of the stator. Alternatively, it is also conceivable to determine the actual prevailing voltage or current. In this case, the temperature dependence of the electrical resistance of the conductor is utilized, which can be calculated via the known voltage and the current. In this way, the temperature at the actuator can be determined without the use of a temperature sensor.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Hemmeinrichtung im zugeschalteten Zustand befindet, wenn sich die Pedalplatte innerhalb eines Winkelbereichs befindet, und andernfalls sich im nicht zugeschalteten Zustand befindet.The inventive method is characterized in that the inhibiting device is in the engaged state when the pedal plate is within an angular range, and otherwise is in the non-switched state.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below with reference to the embodiments and the accompanying drawings. Show it:
Die
Die Pedalvorrichtungen
Ferner weisen die Pedalvorrichtungen
Nachfolgend wird das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pedalvorrichtung
Die Pedalvorrichtung
Das Gehäuse
Das Übertragungselement
Das spitze Ende des Übertragungselements
Die Hemmvorrichtung
Die Stützelemente
Zur Bewegung des verstellbaren Stützelementes
Wird nun an den Aktuator
Der Aktuator
Anhand der
Wenn ein Fahrzeugführer eines Fahrzeugs die Pedalplatte
Das Herunterdrücken der Pedalplatte
In
Will der Fahrzeugführer die Geschwindigkeit seines Fahrzeugs verringern, so reduziert er die Kraft auf die Pedalplatte
Erfindungsgemäß kann diese Kennlinie P1 durch eine Zuschaltung der Hemmeinrichtung
In
Drückt nun der Fahrzeugführer die Pedalplatte
Durch die Wahl der Federkonstanten der Blattfeder
Wie in
Hat der Fahrzeugführer diese Kraftstufe überwunden, so bewegt er sich wieder entlang der bekannten passiven Pedalkraftkennlinie P1, solange, bis der gebogene Abschnitt des zweiten Stützelements
Nachfolgend wird anhand der
In
Die Hemmeinrichtung
Zusätzlich dazu weist die Hemmeinrichtung
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel erfolgt hier die Abschaltung der Hemmeinrichtung
Für den Störfall, s.
In
Nach dem Starten des Motors des Fahrzeugs wird abgefragt, in welchem Modus die Pedalvorrichtung
Wenn der zweite Modus aktiviert ist, wird die Position der Pedalplatte
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