DE10238671A1

DE10238671A1 - Betätigungspedal für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10238671A1
Application number: DE10238671A
Authority: DE
Inventors: Lothar Schiel; Andreas Schirling; Lars Lucius; Johannes Goerlach
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2003-09-04
Also published as: US20040187625A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betätigungspedal für Kraftfahrzeuge, das mittels einer Schwenkachse drehbar gelagert ist und mit einer den Pedalweg aufnehmenden Sensoreinrichtung versehen ist. Die Sensoreinrichtung (10) ist erfindungsgemäß durch einen Encoderteil (3) sowie mindestens zwei mit dem Encoderteil (3) zusammenwirkende, magnetisch empfindliche Aufnehmer (4, 5, 6) gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betätigungspedal für Kraftfahrzeuge, das mittels einer Schwenkachse drehbar gelagert ist und mit einer den Pedalweg aufnehmenden Sensoreinrichtung versehen ist.

Ein derartiges Betätigungspedal ist z. B. aus der internationalen Patentanmeldung WO 01/40039 A1 bekannt. Bei dem vorbekannten Betätigungspedal ist die Sensoreinrichtung als induktiver Sensor mit einem stationären Spulenteil und einem mit dem Pedal bewegten Metallteil derart ausgebildet, dass durch Änderungen des Abstands zwischen Spulenteil und Metallteil die elektrischen Verhältnisse beeinflusst werden, von denen entsprechende Messwerte abgeleitet werden.

Die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Winkelstellung arbeitet bei dem bekannten Pedal auf analogem Messprinzip. Als weniger vorteilhaft anzusehen ist die relativ geringe Auflösung des Sensorsignals. Außerdem ist eine hochpräzise Lagerung des Pedals erforderlich, da sich sonst Ungenauigkeiten der Pedallagerung auf das Messergebnis direkt auswirken bzw. sprunghafte Messwertänderungen auftreten können. Als ein weiterer Nachteil kann die Störanfälligkeit des induktiven Sensors durch metallische Fremdpartikel angesehen werden. Aus den oben genannten Gründen ist das vorbekannte Betätigungspedal für die Verwendung zur Ansteuerung von elektrischen Fahrzeugsystemen, beispielsweise eines Bremssystems vom Typ "Brake-by-wire", nicht geeignet.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Betätigungspedal der vorhin genannten Gattung vorzuschlagen, dessen Sensor einen höher aufgelösten Messbereich aufweist und somit sehr genaue Messwerte liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung durch einen Encoderteil sowie mindestens zwei mit dem Encoderteil zusammenwirkende, magnetisch empfindliche Aufnehmer gebildet ist.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens weist der Encoderteil einen absolut messbaren ersten Bereich sowie einen hochauflösbaren zweiten Bereich auf, wobei der erste Aufnehmer als Absolutwerte erfassender Sensor und der zweite Aufnehmer als inkremental messender Sensor ausgeführt sind. Durch die Verwendung eines absolut messenden Sensors wird eine absolut unverlierbare Lageerkennung gewährleistet, die insbesondere bei der Ansteuerung von elektromechanisch betätigbaren Bremssystemen unverzichtbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 3 bis 16 aufgeführt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende schematische Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführung des erfindungsgemäßen Betätigungspedals in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Betätigungspedals in einer Seitenansicht und
Fig. 3 eine weitere Ausführung des Encoderteiles in schematischer Darstellung.
Das in Fig. 1 dargestellte Betätigungspedal 1 ist mittels einer Schwenkachse 2 in einem nicht gezeigten Träger im Fußraum eines Kraftfahrzeugs gelagert, wobei eine Sensoreinrichtung 10 zur Ermittlung der Stellung des Betätigungspedals 1 vorgesehen ist. Die Sensoreinrichtung 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen im Befestigungsbereich des Bremspedals 1 auf der Schwenkachse 2 angeordneten, mit dem Betätigungspedal 1 kinematisch gekoppelten, kreisförmigen Encoderteil 3, sowie drei magnetisch empfindliche Aufnehmer 4, 5 und 6 gebildet. Eine lediglich schematisch dargestellte Stromversorgungsschaltung für die Aufnehmer 4-6 ist mit dem Bezugszeichen 9 versehen. Die elektrischen Messgrössen der Aufnehmer 4-6 werden je einer Auswerteeinheit 11, 12, 13 zugeführt, wobei die Ausgangssignale der Auswerteeinheiten 11-13 in einem Busmodul 14 in ein busfähiges Signal umgewandelt werden. Der Encoderteil 3 weist einen ersten magnetischen Bereich 7 (Encoderspur) sowie einen zweiten magnetischen Bereich 8 auf, wobei der Polabstand (die Polbreite) des ersten Bereichs 7 dem maximalen Verstellbereich des Betätigungspedals 1 entspricht. Der zweite Bereich 8 ist durch mehrere, nebeneinander angeordnete Magnetsegmente gebildet, deren Polabstand im Vergleich mit dem des ersten Bereichs 7 wesentlich geringer ist. Der erste Aufnehmer 4, der als magnetoresistiver Sensor oder Hallsensor ausgeführt werden kann, führt eine Absolutmessung der Lage des Betätigungspedals 1 aus und ermöglicht durch den relativ großen Polabstand des ersten Bereichs 7 eine absolut unverlierbare Lageerkennung. Der zweite Aufnehmer 5, der ebenfalls als magnetoresistiver Sensor ausgeführt sein kann, führt eine inkrementale bzw. Relativmessung der Lage des Betätigungspedals 1 aus und kann aufgrund des großen Störabstandes seiner Ausgangssignale den zweiten Bereich 8 höher auflösen. Der dem zweiten Bereich 8 zugeordnete, ebenfalls als magnetoresistiver Sensor ausgeführte dritte Aufnehmer 6 findet insbesondere Verwendung bei Betätigungspedalen, die der Ansteuerung von elektrisch betätigbaren, sog. "Brake-by-wire"-Bremssystemen dienen, bei denen er eine Systemweckfunktion erfüllt. Die Auflösung des Wecksensors 6 ist jedoch weitaus grober als die des inkremental messenden Sensors 5. Dafür liegt sein Stromverbrauch weit unter 100, so dass er konstant betrieben werden kann. Um eine hohe Genauigkeit des Messergebnisses der Sensoreinrichtung 10 zu gewährleisten ist es besonders vorteilhaft, wenn bei der Auswertung der elektrischen Messgrössen der Aufnehmer 4-6 in den elektronischen Auswerteeinheiten 11-13 die Ausgangssignale des ersten Aufnehmers 4 einer Signalkonditionierung und die Ausgangssignale des zweiten Aufnehmers 5 einer Interpolation unterworfen werden. Durch die letztgenannte Maßnahme wird die größtmögliche Auflösung des zweiten Bereichs 8 erreicht.
Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Pedalanordnung ist der Encoderteil streifenförmig ausgebildet, wobei seine magnetischen Bereiche bzw. Encoderspuren 7, 8 hintereinander angeordnet sind. Der erwähnten Anordnung der magnetischen Bereiche 7, 8 ist auch die Position der Aufnehmer 4-6 angepasst. Der Encoderteil ist dabei derart an das Betätigungspedal 1 gekoppelt, dass eine Schwenkbewegung des Betätigungspedals 1 in eine translatorische Bewegung des Encoderteiles umgewandelt wird. Die Auswertung bzw. Weiterverarbeitung der Aufnehmersignale erfolgt auf die im Zusammenhang mit der ersten Ausführung erläuterte Art und Weise.
Streifenförmig ausgebildet ist auch die in Fig. 3 gezeigte dritte Ausführung des Encoderteiles 3, dessen magnetische Bereiche bzw. Encoderspuren 7, 8 nebeneinander angeordnet sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch zahlreiche Modifikationen denkbar. So ist beispielsweise eine Bremslichtschalterfunktion realisierbar. Hierzu wird der erste Schaltimpuls des dritten Aufnehmers 6 verwendet.

Claims

1. Betätigungspedal für Kraftfahrzeuge, das mittels einer Schwenkachse drehbar gelagert ist und mit einer den Pedalweg aufnehmenden Sensoreinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (10) durch einen Encoderteil (3) sowie mindestens zwei mit dem Encoderteil (3) zusammenwirkende, magnetisch empfindliche Aufnehmer (4, 5, 6) gebildet ist.

2. Betätigungspedal nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Encoderteil (3) einen absolut messbaren ersten Bereich (7) sowie einen hochauflösbaren zweiten Bereich (8) aufweist, wobei der erste Aufnehmer (4) als ein Absolutwerte erfassender Sensor und der zweite Aufnehmer (5) als inkremental messender Sensor ausgeführt sind.

3. Betätigungspedal nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Encoderteil (3) kreisförmig bzw. kreissegmentförmig ausgebildet ist.

4. Betätigungspedal nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Encoderteil (3) streifenförmig ausgebildet ist.

5. Betätigungspedal nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bereiche (7, 8) des Encoderteiles (3) hintereinander angeordnet sind.

6. Betätigungspedal nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Bereiche (7, 8) des Encoderteiles (3) nebeneinander angeordnet sind.

7. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnehmer (4, 5, 6) als magnetoresistive Aufnehmer ausgeführt sind.

8. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Encoderteil (3) mit dem Bremspedal (1) gekoppelt ist, während die Aufnehmer (4, 5, 6) an einem vorzugsweise der Lagerung der Schwenkachse (2) dienenden stationären Träger angebracht sind.

9. Betätigungspedal nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Encoderteil (3) mit dem Bremspedal (1) formschlüssig verbunden ist.

10. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 2 bis 9 durch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (7) eine erste Polbreite (einen Polabstand) aufweist, die (der) dem maximal erreichbaren Pedalweg entspricht.

11. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 2 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (8) eine zweite Polbreite (einen Polabstand) aufweist, die (der) wesentlich geringer ist als die erste Polbreite ist.

12. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 2 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Messwerte des ersten Sensors (4) einer Signalkonditionierung unterzogen werden.

13. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 2 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Messwerte des zweiten Sensors (5) einer Interpolation unterzogen werden.

14. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass es der Ansteuerung eines Bremssystems vom Typ "Brake-by-wire" dient und dass ein mit dem zweiten Bereich (8) zusammenwirkender dritter Aufnehmer (6) zur Aktivierung des Bremssystems vorgesehen ist.

15. Betätigungspedal nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass der erste sowie der dritte Aufnehmer (4, 6) als Hallsensoren ausgeführt sind.

16. Betätigungspedal nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Aufnehmer (6) als Wiegand-Draht ausgeführt ist.