DE19506629A1

DE19506629A1 - Fahrpedalanordnung für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19506629A1
Application number: DE1995106629
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Kochs
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1995-02-25
Filing date: 1995-02-25
Publication date: 1996-08-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrpedalanordnung für Fahrzeug-Brennkraftmaschi nen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise im Zusammenhang mit einem Vergaser aus der DE-A1-30 46 624 bekannt, wobei dieser Vergaser eine Rück zugsfeder für das Fahrpedal und eine zusätzliche, einschwenkbare Rückzugs feder aufweist, mit der dem Fahrer angezeigt wird, daß er in einem unwirt schaftlichen Fahrbereich fährt.

Aus der DE-PS 28 43 456 (C2) ist eine Einrichtung bekannt, bei der das Fahr pedal auf einen Stellungsgeber mit verstellbarem Drehwiderstand einwirkt, dessen Ausgangssignal einem elektronischen Steuergerät zugeführt wird zur Weiterverarbeitung zu einem Befehlssignal für eine Drosselklappe bei Ottomoto ren.

Diese Einrichtung weist ein Ansteigen der Rückstellkraft an einer sogenannten kick-down-Schwelle auf, zur Anzeige für den Fahrer, daß ein unwirtschaftlicher Fahrbetrieb vorliegt. Beide Einrichtungen zeigen lediglich den Betrieb im un wirtschaftlichen Vollastbereich an.

Die vom Motorbetreiber aktiv beeinflußbare Drosselklappenverstellung wird von der elektronischen Steuerung/Regelung überlagert im Hinblick auf Fahrbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Schadstoffreduzierung. Es besteht damit Bedarf nach weiteren Anzeigen über Fahren in vorteilhaften Betriebsbereichen.

Bei einer Fahrpedalanordnung mit Stangen- oder Seilzugbetätigung und über lagerter elektromotorischer Verstellung der Drosselklappen besteht das Problem, daß der konventionelle Systeme gewöhnte Motorbetreiber diese überlagerte Ver stellung als unangenehm empfindet.

Aus der Presse, Süddeutsche Zeitung, Ausgabe Nr. 8 vom 11. Januar 1995, Seite 31, ist die Anregung entnehmbar: "daß in bestimmten Situationen zum Beispiel moderate Kräfte am Lenkrad oder an den Pedalen wirksam werden. Diese erzeugen einen leichten Druck gegen die jeweils vom Fahrer aufgewende ten Kräfte. Sie stellen somit direkte, aber unaufdringliche haptische Reaktions angebote dar, welche der Fahrer akzeptieren (= ihnen nachgeben), aber auch bewußt ignorieren kann, in dem er sie willentlich übersteuert".

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen aufzufinden, mit denen eine gattungsgemäße Fahrpedalanordnung im Sinne einer Veränderlichkeit des Kraft-Weg-Zusammenhangs im Fahrbetrieb betrieben werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebe nen Merkmalen gelöst worden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Merk malen der Unteransprüche angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Diese zeigt:

Fig. 1 eine Fahrpedalanordnung mit Stangen- oder Seilzug betätigung;

Fig. 2 ein Fahrpedal mit Vibratoreinrichtung;

Fig. 3 ein Fahrpedal mit Stellungsgeber.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung der Erfindung, bestehend aus einem Fahrpedal 1, das drehbar gelagert ist und eine Betätigungsstange 2 aufnimmt, die zu einem nicht dargestellten Drosselklappenstutzen eines Ottomotors oder zu einer Einspritzeinrichtung eines Dieselmotors führt. Das Fahrpedal 1 ist durch eine zwischen Fahrpedal 1 und einem fahrzeugfesten Einhängepunkt 3 eingespannte Rückstellfeder 4 belastet. Bei normalem Betrieb erfolgt eine Fahrpedalbetätigung unter Längung der Rückstellfeder 4 mit zunehmender Federkraft.

Erfindungsgemäß ist nun eine zur Anzeige von Fahrbetrieb in unvorteilhaften Bereichen veränderbare Rückstellkraft vorgesehen, wobei die Veränderung der Rückstellkraft durch eine elektromotorische Stelleinrichtung 5 erfolgt, die direkt oder indirekt auf das Fahrpedal 1 einwirkt nach Maßgabe von Befehlssignalen eines nicht dargestellten elektronischen Steuergerätes mit abgelegtem Steuer- Regelprogramm.

Bei dieser Ausführung ist vorgesehen, daß die elektromotorische Stelleinrichtung 5 im Sinne einer der spannfeder-bewirkten Rückstellung überlagerten wirkt, d. h. auf die Einspannung der Rückstellfeder 4 einwirkt.

Hierfür ist ein Elektromagnetsteller 6 vorgesehen, dessen Stößel 7 den Feder einhängepunkt 3 bildet. Bei entsprechender Bestromung verändert der Stößel 7 seine Position im Sinne einer Federkrafterhöhung.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die elektromotorische Stelleinrichtung 5 direkt auf oder an dem Fahrpedal 1 angeordnet ist und im Sinne eines Vibrators 8 wirkt.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, wie dargestellt, daß die Vibrationseinrichtung 8 direkt auf der Fahrpedal-Fußauflage 9 angeordnet ist.

Die Vibrationseinrichtung ist hier als Spule-Anker-System 10 ausgeführt und über flexible Leitungen 11 mit dem Steuergerät verbunden. Bei dieser Anordnung ist vorgesehen, daß die Vibrationseinrichtung 8 mit größerer Amplitude oder Frequenz bei zunehmender Abweichung von einem vorteilhaften Fahrzustand betrieben wird.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der das Fahrpedal 1 auf einen Stellungsgeber 12 mit verstellbarem Drehwiderstand einwirkt, dessen Ausgangssignal dem elektronischen Steuergerät zugeführt wird zur Weiterverarbeitung zu einem Befehlssignal für eine Drosselklappe bei Ottomotoren bzw. Einspritzeinrichtung für Dieselmotoren.

Hierbei wirkt die elektromotorische Stelleinrichtung 5 direkt auf eine Welle 13 des Stellungsgebers 12 ein, ggf. auch über ein Getriebe, hier ein Planetengetrie be 2, das zwischen Stelleinrichtung 5 und Welle 13 des Stellungsgebers an geordnet ist.

Bei dieser Ausführung wirkt die elektromotorische Stelleinrichtung 5 direkt auf das Fahrpedal ein im Sinne einer aktiven, in beide Richtung erfolgenden Ver stellung bzw. Krafteinwirkung.

Bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 3 erfolgt die Ansteuerung der elek tromotorischen Stelleinrichtung 5 mit zunehmender Abweichung von einem vorteilhaften Fahrzustand mit größerer Bestromung.

Insbesondere für die Ausführung nach Fig. 3 kann vorgesehen sein, daß die Fahrpedal-Verstellkraft durch einen Kraft-Drehmomentsensor 14 festgestellt und ggf. über Steuersignale des Steuergerätes auf vorgegebene Werte gesteuert/ geregelt wird.

Hierfür sind Anschlußleitungen 15, 16, 17 vorgesehen.

Die Ausführungen gemäß Fig. 1 und 3 ermöglichen eine grundsätzliche Steue rung/Regelung der Fahrpedal-Rückstellkräfte in Abhängigkeit von Fahr- und Brennkraftmaschinen-Betriebszuständen.

Die Ausführung gemäß Fig. 2 zeigt dem Fahrer durch Vibrieren den Betrieb in einem unvorteilhaften Betriebsbereich an.

Generell kann die Veränderlichkeit der Rückstellkräfte am Fahrpedal dienlich sein für folgende Ziele: Beeinflussung des Fahrers im Hinblick auf verbrauchsoptimier tes und emissionsoptimiertes Fahren, Beeinflussung des Fahrers im Hinblick auf ein verschleißminimiertes Fahren.

Darüber hinaus kann eine Festlegung des Kraft-Weg-Verhaltens am Fahrpedal abhängig von der Fahrsituation, z. B. anderes Kraft-Weg-Verhalten bei langsa mem Rangieren eines Fahrzeuges als bei schneller Autobahnfahrt erfolgen.

Wenn die Drosselklappenöffnungsdynamik z. B. aus Emissionsgründen von der über das Fahrpedal eingegebenen Fahrwunschdynamik abweicht, so kann zu der tatsächlichen Drosselklappenbewegung ein Feedback über die variable Kraft am Fahrpedal erfolgen.

Beispiel

Bei kaltem Motor ist ein Lastschlag, d. h. eine plötzliche Änderung des Lastpunktes, besonders wenig wünschenswert, da hierbei sehr hohe Emissions werte auftreten können. Das Steuer-Regelsystem wird also aus Emissions gründen die Drosselklappe nur mit verzögerter Geschwindigkeit öffnen.

Bei einer hieraus resultierenden Erhöhung der Rückstellkraft durch die aktive Stelleinrichtung kann erreicht werden, daß der Fahrer von sich aus weniger schnell Gas gibt. Das Fahrgefühl geht also in kleinerem Maße oder gar nicht verloren. Bei warmem Motor werden die Rückstellkräfte dann wieder auf ein Maß reduziert, so daß einer Ermüdung des Beines vorgebeugt wird.

Bei vielen Fahrzeugen entfällt ganz oder teileweise durch eine Schalldämmung das akustische Feedback zum Motorverhalten, z. B. zur Drehzahl und zum Lastzustand (Ansauggeräusch). Hier könnte ein Feedback über die Pedalkräfte einen gewissen Ersatz bilden.

Weitere Beispiele für den Einsatz der Erfindung sind: Variable kick-down-Kräfte und Einsatzpunkte dieser Kräfte, Änderung der Pedalkräfte bei Änderung der Progression zwischen Fahrpedalstellung und Drosselklappenstellung, dämpfer ähnliches Verhalten des Fahrpedals (hohe Verstellgeschwindigkeit = hohe Widerstandskraft) und eine Rückstellhysterese. Hierdurch können mechanische Einrichtungen entfallen.

Durch entsprechende Auslegung der elektromotorischen Stelleinrichtung und der Ansteuerelektronik einerseits sowie der Rückstellfeder andererseits wird gewähr leistet, daß die Summe der Kräfte der elektromotorischen Stelleinrichtung und der Rückstellfeder immer in einer Kraft in Richtung Leerlaufstellung resultiert und daß bei Ausfall eines der Rückstellsysteme immer eine Rückstellung in die Leerlaufposition gewährleistet ist.

Die Rückstellkräfte werden vom Steuergerät weg- oder winkelabhängig und/oder als Funktion der Betätigungsgeschwindigkeit am Fahrpedal und unter Berücksich tigung weiterer motor- und/oder fahrzeugabhängiger Parameter festgelegt.

Die vom Steuergerät festgelegte Kraft am Fahrpedal wird entweder gesteuert über Stelleinrichtungsspannung und/oder -strom oder geregelt mit dem zusätzli chen Kraft-Drehmomentsensor 14 umgesetzt.

Claims

1. Fahrpedalanordnung für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen mit einer spannfeder bewirkten Rückstellung mit einer zur Anzeige von Fahrbetrieb in unvorteilhaften Bereichen veränderbaren Rückstellkraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Rückstellkraft durch eine elektromotorische Stell einrichtung (5) erfolgt, die direkt oder indirekt auf das Fahrpedal (1) einwirkt nach Maßgabe von Befehlssignalen eines elektronischen Steuergerätes mit abgelegtem Steuer-Regelprogramm.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromotorische Stelleinrichtung (5) im Sinne einer der spannfeder bewirkten Rückstellung überlagerten wirkt, d. h. auf die Einspannung der Rückstellfeder (4) einwirkt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromotorische Stelleinrichtung (5) direkt auf das Fahrpedal einwirkt im Sinne einer aktiven, in beide Richtung erfolgenden Verstellung bzw. Kraftein wirkung.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromotorische Stelleinrichtung (5) direkt auf oder an dem Fahrpedal (1) angeordnet ist und im Sinne eines Vibrators (8) wirkt.

5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der elektromotorischen Stelleinrichtung (5) mit zunehmen der Abweichung von einem vorteilhaften Fahrzustand mit größerer Bestromung erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (8) mit größerer Amplitude oder Frequenz bei zunehmender Abweichung von einem vorteilhaften Fahrzustand betrieben wird.

7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (8) direkt auf der Fahrpedal-Fußauflage (9) an geordnet ist.

8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedal (1) auf einen Stellungsgeber (12) mit verstellbarem Drehwi derstand einwirkt, dessen Ausgangssignal dem elektronischen Steuergerät zu geführt wird zur Weiterverarbeitung zu einem Befehlssignal für eine Drossel klappe bei Ottomotoren bzw. Einspritzeinrichtungen für Dieselmotoren.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromotorische Stelleinrichtung (5) direkt auf eine Welle (13) des Stellungsgebers (12) einwirkt.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromotorische Stelleinrichtung (5) über ein Getriebe, hier ein Plane tengetriebe (2) auf eine Welle des Stellungsgebers (12) einwirkt.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrpedal-Verstellkraft durch einen Kraft-Drehmomentsensor (14) festge stellt und ggf. über Steuersignale des Steuergerätes auf vorgegebene Werte gesteuert/geregelt wird.