DE102015209189A1

DE102015209189A1 - Pedal mit einem Aktor zum Erzeugen eines haptisch wahrnehmbaren Signals

Info

Publication number: DE102015209189A1
Application number: DE102015209189.9A
Authority: DE
Inventors: Dominik Bertl
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2016-11-24
Also published as: WO2016184458A1; DE112016000498A5

Abstract

Es wird ein Pedal mit zumindest einem Aktor (4) zum Erzeugen eines haptisch wahrnehmbaren Signals beschrieben, wobei das Pedal einen Pedalgrundkörper (1) und eine Bedienplatte aufweist. Zumindest ein Teil (2) der Bedienplatte ist gegenüber dem Pedalgrundkörper (1) auslenkbar gelagert und durch Aktivierung des zumindest einen Aktors (2) auslenkbar. Der bewegliche Teil der Bedienplatte ist dabei als eine schwingfähige Membran (2) ausgebildet, welche an zumindest einem Ende (5) am Pedalgrundkörper schwingungsfähig bzw. auslenkbar gelagert ist und der Aktor (4) in einem Hohlraum (3) des Pedalgrundkörpers ausschließlich an der Membran (2) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedal gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Pedale in Fahrzeugen, insbesondere das Gaspedal, werden zunehmend mit einem Aktor versehen, um dem Fahrer des Fahrzeuges ein haptisch wahrnehmbares Signal bei bestimmten Verkehrssituationen, beispielsweise dem Unterschreiten eines Mindestabstandes oder einem anstehenden Gangwechsel oder einer unökonomischen Fahrweise, beispielsweise dem Abweichen von einem optimalen Geschwindigkeit- oder Drehmomenten Bereich zu signalisieren.
Dazu werden so genannte „Force-Feedback-Pedale“, wie beispielsweise in der EP 1375233 B1 oder DE 10 2009 041 361 A1 , üblicherweise mit elektrischen Aktoren versehen, welche auf Basis von rotierenden Elektromotoren oder aber elektromagnetischen Linearantrieben arbeiten. Solche Aktoren ermöglichen eine gezielte Steuerung der Gegenkraft-Kennlinie, sind jedoch entsprechend aufwendig, teuer und weisen einen nicht unerheblichen Stromverbrauch auf.
Darüber hinaus sind beispielsweise aus der DE 100 26 048 C2 oder DE 202010007324 U1 Pedale mit einer Vibrationseinrichtung bekannt, welche beispielsweise auf Basis piezoelektrischer Aktoren immer noch optisch wahrnehmbare Signale am Pedal erzeugen, ohne dass jedoch die Stärke und Arbeitsamplitude einer solchen Vibrationseinrichtung dafür ausreichen würde, eine direkte Gegenkraft-Rückkopplung über den Arbeitsbereich des Pedal hinweg zu ermöglichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Pedal so weiterzubilden, dass es kostengünstig zu realisieren ist und eine verbesserte Wahrnehmbarkeit des haptischen Signals aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Grundgedanke der Erfindung ist dabei, dass der bewegliche Teil der Bedienplatte als eine schwingfähige Membran ausgebildet ist, welche an zumindest einem Ende am Pedalgrundkörper schwingungsfähig bzw. auslenkbar gelagert ist und der Aktor in einem Hohlraum des Pedalgrundkörpers ausschließlich an der Membran befestigt ist.
Dadurch ist die Membran mit dem Aktor von dem restlichen Pedalgrundkörper weitgehend entkoppelt und kann die Schwingungsenergie über die Membran gut an den Fahrerfuß weitergeben.
Dazu weist der Hohlraum vorzugsweise ein Übermaß gegenüber dem Aktor bzw. auch der Membran auf, so dass die Membran mit dem Aktor im Hohlraum frei schwingungsfähig ist. Insbesondere ist der Hohlraum also so tief, dass Membran und Aktor nicht auf dem gegenüberliegenden Boden des Hohlraums aufschlagen.
Der Aktor wird dabei vorzugsweise mit Schwingungen einer vorgegebenen Anregungsfrequenz angeregt und sind die Eigenfrequenz der Membran und die Anregungsfrequenz des Aktors so zueinander ausgelegt, dass sich die Anregungsschwingungen zumindest teilweise überlagern, die Schwingung sich also entsprechend verstärkt, es also beispielsweise zu einer Resonanz, also Überlagerung der Schwingungen kommt.
Die Membran kann aus einem dünnen Metall oder aber vorzugsweise aus einem Elastomer geformt sein, und so beispielsweise in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussprozess beispielsweise mit dem Pedalgrundkörper zusammen gefertigt und der Aktor durch eine entsprechende Öffnung hindurch im Hohlraum an der Membran befestigt werden. Die Enden 5 sind dabei entsprechend verjüngt, um eine möglichst weitgehende Entkopplung zu erreichen, andererseits durch die Wahl geeigneter Materialien so gestaltet, dass die Membran auch unter Schwingungsbelastung nicht vom Pedalgrundkörper 1 abreißt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Membran zum Fahrerfuß hin konvex gewölbt. Durch Auflegen des Fahrerfußes kann damit die Membran unter Spannung gebracht und so das haptische Signal noch besser in den Fahrerfuß ein gekoppelt werden.
Vorzugsweise weist der Aktor darüber hinaus eine flexible oder drahtlose elektrische Energiezufuhr auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
1 zeigt dabei eine hängende Ausführung des Pedals mit einem Pedalgrundkörper 1 und einer als Membran 2 ausgestalteten Bedienplatte, welche hier vorzugsweise an beiden gegenüberliegenden Enden, zumindest aber an einem Ende, schwingungsfähig bzw. auslenkbar gelagert ist.
Der Aktor 4 ist in einem Hohlraum 3 des Pedalgrundkörpers ausschließlich an der Membran 2 befestigt. In dem sich der Aktor 4 nicht auf dem Pedalgrundkörper 1 abstützt und die Membran 2 an ihren Enden 5 schwingungsfähig gelagert ist, wird die Energie des Aktors 4 über die Membran 2 weitestgehend unmittelbar an den Fahrerfuß 6 weitergegeben.
Wie in 1 gut zu erkennen, hat der Hohlraum 3 ein Übermaß gegenüber dem Aktor 2, so dass die Membran 2 mit dem Aktor 4 im Hohlraum 3 frei schwingungsfähig ist. Der Aktor 4 wird dabei mit Schwingungen einer vorgegebenen Anregungsfrequenz angeregt und sind die Eigenfrequenz der Membran 2 und die Anregungsfrequenz des Aktors 4 so zueinander ausgelegt, dass sich die Anregungsschwingungen überlagern, es also zur Resonanz kommt.
Die Membran 2 gemäß 1 ist dabei auch zum Fahrerfuß hin konvex gewölbt. Der Aktor weist in diesem Ausführungsbeispiel eine drahtlose elektrische Energiezufuhr auf.
2 skizziert eine alternative Ausgestaltung und skizziert darüber hinaus mit 6 den aufliegenden Fahrerfuß bzw. dessen Schuhsohle.
3 und 4 skizzieren eine weitere alternative Ausgestaltung und Formgebung von Pedalgrundkörper 1 und Membran 2, wobei wiederum der Aktor 4 im Hohlraum 3 entkoppelt vom Pedalgrundkörper 1 freischwingungsfähig angeordnet ist. Durch diese Entkopplung ist es möglich den haptischen Effekt an der Pedalplatte deutlich zu verbessern, die Wahrnehmung durch den Fahrerfuß kann so optimiert werden. Durch einen deutlich höheren haptischen Wirkungsgrad, ist es möglich die verwendeten Aktoren energieeffizienter zu betreiben, oder deren Baugröße zu reduzieren. Dadurch lassen sich auch mögliche Störeinflüsse der Pedalsensorik durch die eingeleitete Vibration minimieren. 3 skizziert dabei eine mögliche flexible elektrische Verbindung vom Aktor 4 über schwingungsfähige Geräte an die Membran 2 und von dort über die Enden 5 in den Pedalgrundkörper 1.
Die hier voranstehend beschriebenen Pedale werden vorzugsweise als Gaspedal für Kraftfahrzeuge für die eingangs bereits beschriebenen Funktionen verwendet.
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 1375233 B1 [0002]
DE 102009041361 A1 [0002]
DE 10026048 C2 [0003]
DE 202010007324 U1 [0003]

Claims

Pedal mit zumindest einem Aktor (4) zum Erzeugen eines haptisch wahrnehmbaren Signals, wobei das Pedal einen Pedalgrundkörper (1) und eine Bedienplatte aufweist, wobei zumindest ein Teil (2) der Bedienplatte gegenüber dem Pedalgrundkörper (1) auslenkbar gelagert und durch Aktivierung des zumindest einen Aktors (2) auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil der Bedienplatte als eine schwingungsfähige Membran (2) ausgebildet ist, welche an zumindest einem Ende (5) am Pedalgrundkörper schwingungsfähig bzw. auslenkbar gelagert ist und der Aktor (4) in einem Hohlraum (3) des Pedalgrundkörpers ausschließlich an der Membran (2) befestigt ist.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (3) ein Übermaß gegenüber dem Aktor (2) aufweist, so dass die Membran (2) mit dem Aktor (4) im Hohlraum (3) frei schwingungsfähig ist.
Pedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (4) mit Schwingungen einer vorgegebenen Anregungsfrequenz angeregt und die Eigenfrequenz der Membran (2) und die Anregungsfrequenz des Aktors (4) so zueinander ausgelegt werden, dass sich die Anregungsschwingungen zumindest teilweise überlagern.
Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) aus einem Elastomer geformt ist
Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) zum Fahrerfuß (6) hin konvex gewölbt ist.
Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (4) eine flexible oder drahtlose elektrische Energiezufuhr aufweist.
Fahrzeug mit einem Pedal nach einem der vorangehenden Ansprüche.